Planten kunnen afgescheiden tot 20% van de koolstof vast tijdens de fotosynthese door wortels in de rhizosfeer1, dat wil zeggen, de smalle zone van de bodem in de buurt van de wortels. Als gevolg van de hogere beschikbaarheid van nutriënten is de rizosfeer een geschikt leefgebied voor verschillende micro-organismen, met inbegrip van plantengroei bevordering van bacteriën. De wortel exsudaat bevatten een aantal anorganische verbindingen als ionen, anorganische zuren, zuurstof en water. De meerderheid van de wortel exsudaat wordt echter gevormd door organische materialen, die kunnen worden onderverdeeld in laag molecuulgewicht verbindingen en ultrahoog moleculair gewicht verbindingen. De laagmoleculaire bestanddelen bevatten aminozuren, organische zuren, suikers, fenolische verbindingen, vetzuren en een array van secundaire metabolieten. De verbindingen van ultrahoog moleculair gewicht bestaan uit mucilage en eiwitten2,3. Rhizosfeer micro-organismen kunnen sommige van deze verbindingen gebruiken als een bron van energie voor groei en ontwikkeling. De wortel exsudaat spelen een belangrijke rol bij het vormgeven van de rhizobacterial Gemeenschap, omdat de plant-geproduceerde verbindingen in het exsudaat het gedrag van de rhizosfeer-geassocieerde bacteriën beïnvloeden kunnen door de expressie van specifieke genen beïnvloeden.
Inzicht in de bacteriële reactie op wortel exsudaat is een belangrijke stap in het ontcijferen van de plant-microbe interactie mechanismen. Zoals de bacteriële reactie op plant-microbe interacties het product van differentiële genexpressie is, kan het worden bestudeerd door transcriptome analyse. Met behulp van deze methode, vastgesteld eerdere studies verscheidene belangrijke genen die betrokken zijn in plant-microbe interacties. In Pseudomonas aeruginosa, genen die betrokken zijn in het metabolisme, chemotaxis en type II secretie geleerd om te reageren op de bieten wortel exsudaat van4. Sexy et al. 5 studeerde de transcriptomic profilering van B. amyloliquefaciens FZB42 in antwoord op maïs root exsudaat. Hun resultaten tonen aan dat van de genen sterk geïnduceerd door de wortel exsudaat, verschillende groepen bij betrokken zijn in de metabolische banen met betrekking tot het gebruik van de voedingsstoffen, chemotaxis, beweeglijkheid en niet-ribosomal synthese van antimicrobiële peptiden en polyketiden.
De nauwkeurigheid van deze studies, is afhankelijk van de hoeveelheid exsudaat van de wortel. Hoewel verschillende methoden de hoeveelheid exsudaat van de wortel voor verschillende doeleinden beschreven hebben, ze eisen van geavanceerde instrumenten of worden niet uitgevoerd in goed gecontroleerde omstandigheden6,7,8. Bovendien micro-organismen rhizosfeer-remmende invloed kunnen uitoefenen op wortel afgescheiden compositie door het beïnvloeden van de plant cel membraan permeabiliteit en beschadiging van de wortel weefsels, met name in het geval van consortia van micro-organismen9. Bij het onderzoeken van de microbiële reactie op wortel exsudaat, is het belangrijk om duidelijk omschreven Gebruiksvoorwaarden teneinde wijziging van de verbindingen met andere micro-organismen10. Bovendien, kwalitatief hoogwaardige RNA is nodig voor RNA-seq transcriptome studies gebaseerde. Echter, bij de behandeling van niet-model-bacteriële spanningen, de standaard protocollen of commerciële kits hebben meestal een lage efficiëntie als gevolg van onbekende factoren of speciale groei eigenschappen.
Het protocol hier beschreven werd geverifieerd met behulp van B. mycoides, die is een gram-positieve, spore-vormende bacterie van de Firmicute stam. Het is alomtegenwoordig in de rizosfeer van verschillende plantensoorten. Verschillende plant groei bevorderen van eigenschappen zijn gemeld voor deze soorten, waaronder inductie van systematische weerstand (ISR) in suikerbieten11, remming van de demping-off pathogen Pythium voor komkommer12, evenals stikstof fixatie in de rhizosfeer zonnebloem13. De moleculaire mechanismen van de interactie met een waardplant zijn echter niet goed bestudeerd.
Het doel van de experimenten die hier gepresenteerd is om te studeren van de reactie van de transcriptomic van endosphere-geïsoleerde B. mycoides op aardappel wortel exsudaat. Kortom, het protocol bestaat uit de volgende stappen: ten eerste, het verzamelen van exsudaat van de wortel van de aardappel onder steriele omstandigheden. Vervolgens uittreksel kwalitatief hoogwaardige RNA van bacteriecellen behandeld met exsudaat van de wortel. De laatste stap is de analyse van de gegevens met behulp van de web gebaseerde T-REx pijpleiding14. Dit protocol werd gebruikt voor het identificeren van B. mycoides genen die tonen een verschuiving in expressie niveaus bij contact met exsudaat van wortel en aldus een belangrijke rol kunnen spelen in plant-microbe interacties.