$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Elementy urządzenia do infuzji bezpośredniej
Podstawowa wersja urządzenia do infuzji bezpośredniej ma 8 cm wysokości i 3,3 cm szerokości z przodu i z boku (Rysunek 1A). Zawiera pojedynczy centralny zbiornik, który przylega do wylewki, a całkowita objętość, która może być zawarta w tych składnikach, wynosi 2,0 ml (Rysunek 1D). Pierścień plastizolowy ma 1,8 cm wysokości i średnicę 2,7 cm (Rysunek 1C). Pierścień ten zawiera również dwa kanały: jeden do umieszczenia wylewki urządzenia DPI, a drugi o zmiennej średnicy, który pasuje do pnia leczonego drzewa. Dodatkowo wokół pionowego kanału znajduje się rowek, który kieruje nadmiar zabiegu do otoczenia drzewa, co pozwala na dodatkowe pobieranie związku przez korę (Rysunek 1F). Po prawidłowym zamontowaniu pierścień plastizolowy powinien przylegać do urządzenia DPI, a wylewka powinna pokrywać się z otworem wywierconym w drzewie (Rysunek 1B i Rysunek 1E).
CFDA
Aby zbadać skuteczność urządzenia DPI we wprowadzaniu egzogennych substancji chemicznych do roślin cytrusowych, za pomocą urządzenia infiltrowano 2,0 ml 2 mM CFDA. Sygnał fluorescencyjny wykryto w układzie naczyniowym rośliny poddanej działaniu środka (Rysunek 2A), ale nie był on obecny w roślinach kontrolnych traktowanych 20% DMSO w H2O (Rysunek 2B). Sygnał ten zaobserwowano we wszystkich wypreparowanych typach tkanek roślinnych, w tym w mezofilu liści, unaczynieniu ogonków liściowych, unaczynieniu łodygi i unaczynieniu korzeni (Rysunek 2C). Sygnał ten zaobserwowano w roślinie w ciągu 24 godzin od zabiegu i był on stosunkowo równomiernie rozprowadzany w tkankach.
Streptomycyna
Aby sprawdzić, czy wprowadzone związki mają wpływ terapeutyczny na chorobę HLB, 2,0 ml związku bakteriobójczego, streptomycyny, wprowadzono do roślin słodkiej pomarańczy Valencia (Citrus sinensis) w stężeniu 9,5 mg/ml (łącznie 19 mg). Rośliny te utrzymywano w doniczkach szklarniowych, a miano CLas (mierzone za pomocą równoważników genomu CLas na równoważniki genomu cytrusowego) monitorowano w czasie za pomocą qPCR (Rysunek 3A). Początkowe średnie miana DNA CLas dla roślin traktowanych streptomycyną iH2Owynosiły odpowiednio 0,562 CLas genomu / genomu cytrusów i 0,49 CLas genomu / genomu cytrusowego. Zmniejszenie średniego miana bakterii wykryto metodą qPCR 7-28 dni po leczeniu streptomycyną w porównaniu z kontrolamiH2Ow tym samym punkcie czasowym. Ponadto różnica między średnimi mianami bakterii w czasie 0 i 28 wynosiła odpowiednio 0,314 i 0,117 dla roślin traktowanych streptomycyną i roślin traktowanychH2O.
Ten eksperyment został zaprojektowany w celu zmierzenia reakcji rośliny na różne zabiegi w różnych okresach czasu. Zastosowano dwuczynnikowy kwadratowy projekt powierzchni odpowiedzi, przy czym czas traktowano jako ilościowy czynnik dyskretny z czterema poziomami (0 dni, 7 dni, 14 dni i 28 dni), a traktowano jako czynnik kategoryczny z dwoma poziomami (H2Oi streptomycyna). Dla każdej z ośmiu kombinacji leczenia zastosowano pięć powtórzeń, a miano CLas mierzono jako zmienną odpowiedzi. Dane zostały przekształcone przy użyciu logarytmu10 w oparciu o analizę wykresu Boxa-Coxa. Redukcja modelu została przeprowadzona przez selekcję do przodu przy użyciu kryterium informacyjnego Akaike (AICc)21, co spowodowało usunięcie zarówno efektów czasu, jak i interakcji. Drugi czynnik, traktowanie, był istotny (p = 0,0252), przy czym rośliny traktowane streptomycyną wykazywały niższe średnie miano CLas (0,349) niż rośliny traktowane H2O (0,496) we wszystkich punktach czasowych łącznie (Figura 3B). To zmniejszenie miana CLas odpowiadało sporadycznemu wzrostowi nowego zdrowego wzrostu po 60 dniach u roślin traktowanych streptomycyną, o czym świadczą zdjęcia reprezentatywnych drzew traktowanychH2O(Rysunek 3C) w porównaniu z 19 mg streptomycyny (Rysunek 3D).
Imidaklopryd
Imidaklopryd wprowadzono do młodocianych azjatyckich roślin cytrynowych zaatakowanych przez psyllid cytrusowy (ACP) przy użyciu urządzenia DPI w celu przetestowania jego potencjału jako insektycydowego testu przesiewowego na obecność D. citri. Pojedynczy zabieg o pojemności 2,0 ml komercyjnego roztworu insektycydu imidakloprydu przetestowano w trzech różnych stężeniach (5,28 μL/L, 52,8 μL/L i 528 μL/L) wraz z kontrolą wody. Średnia całkowita liczba jaj na trzy pędy rzutowe przed zabiegiem wahała się od 280,5 do 321 i nie było znaczących różnic między roślinami, które miały być użyte dla każdej grupy poddanej działaniu środka (Ryc. 4A). Średnia całkowita liczba nimf, które przeżyły na trzech pędach rzutowych 7 dni po zabiegu, wynosiła odpowiednio 293,75, 268, 97,5 i 2 dla kontroli wodnej i 5,28 μL/L, 52,8 μL/L i 528 μL/L roztworów imidakloprydu (Ryc. 4B). Stanowiło to znaczne zmniejszenie pojawienia się nimfy psyllida przy poziomach roztworu imidakloprydu 52,8 μL/L (p = 0,029) i 528 μL/L (p = 0,002) w porównaniu z kontrolą wody zgodnie z jednoczynnikową ANOVA, po której nastąpiła analiza post-hoc Tukeya. Dodatkowo, ten wzrost śmiertelności nimf psyllid przy najwyższym poziomie roztworu imidakloprydu był wizualnie widoczny przez zmniejszenie produkcji spadzi nimf na liniach traktowanych imidakloprydem (Rysunek 4D) w porównaniu z kontrolą wody ( Rysunek 4C).

Rysunek 1: Urządzenie do bezpośredniego infuzji roślin i pierścień plastizolowy. (A) Nienaruszone urządzenie do bezpośredniej infuzji roślin i (C) pierścień plastizolowy wraz z ich wymiarami. (B) Urządzenie do bezpośredniego naparu roślinnego i pierścień plastizolowy połączone i przymocowane do drzewa cytrusowego. Pionowe przekroje poprzeczne (D) urządzenia do bezpośredniego naparu roślinnego, (F) pierścienia plastizolowego oraz (E) tych dwóch elementów połączonych i przymocowanych do drzewa cytrusowego. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

Rysunek 2: Przekrój środkowego nerwu liścia rośliny cytrusowej o średnicy 25 cm. Obrazy przedstawiające 24 godziny po leczeniu (A) 2 mM CFDA lub (B) 20% DMSO w H2O przy użyciu urządzenia do bezpośredniego wlewu roślinnego. (C) Przekroje różnych tkanek roślinnych 24 godziny po podaniu 2 mM zabiegu CFDA, w tym pień 5 cm powyżej urządzenia do bezpośredniego infuzji roślin (u góry po lewej), pień 5 cm poniżej urządzenia do bezpośredniego infuzji roślin (w środku po lewej), korzeń (u dołu po lewej), nerwy liściowe (u góry po prawej), ogonek liściowy (w środku po prawej) i mezofil liściowy (u dołu po prawej). Podziałka = 1 mm. Skróty: CFDA = dioctan 5,6-karboksyfluoresceiny; DMSO = dimetylosulfotlenek. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

Rysunek 3: Monitorowanie miana CLas (mierzonego za pomocą równoważników genomu CLas na odpowiedniki genomu cytrusowego) w czasie za pomocą qPCR. (A) Przebieg czasowy pokazujący zmiany w mianie DNA CLas porównujące pięć roślin, którym podano 19 mg streptomycyny, z pięcioma roślinami, którym podano H2O kontrola. Punkty reprezentują średnią dla danego zabiegu w danym punkcie czasowym. Słupki błędu reprezentują błąd standardowy średniej. (B) Wykres słupkowy przedstawiający średnie miano CLas roślin traktowanychH2O- i streptomycyną we wszystkich punktach czasowych. Słupki błędu reprezentują 95% przedział ufności, a gwiazdki oznaczają znaczące różnice (* = p < 0,05) między średnimi mianami CLas dla roślin traktowanych streptomycyną iH2Ozgodnie z jednokierunkową ANOVA. (C) Reprezentatywne obrazy roślin cytrusowych 0 miesięcy i 2 miesiące po bezpośrednim leczeniu infuzją roślin (C)H2Olub (D) streptomycyną. Rośliny potraktowane streptomycyną po 2 miesiącach wykazują nowy jasnozielony wzrost liści, co sugeruje zmniejszenie miana CLas. Skrót: CLas = Candidatus Liberibacter asiaticus. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

Rysunek 4: Monitorowanie śmiertelności nimf psyllidów u młodocianych roślin cytrynowych zaatakowanych przez ACP. Wykresy słupkowe przedstawiające (A) szacowaną początkową liczbę jaj i (B) ocalałe nimfy D. citri na trzech płukanych cytrusach 7 dni po traktowaniu kontrolą wody i różnymi rozcieńczeniami imidachloprydu. Słupki błędu reprezentują błąd standardowy średniej, a gwiazdki oznaczają znaczące różnice (* = p < 0,05, ** = p < 0,01) między danym poziomem uzdatniania a kontrolą wody zgodnie z jednoczynnikową ANOVA, po której następuje analiza post-hoc Tukeya. Obrazy cytrusów zaatakowanych przez nimfę D. citri 7 dni po podaniu działaniu (C) kontroli wodnej lub (D) 528 μL/L imidachloprydu przy użyciu urządzenia do bezpośredniego nawlewu roślinnego. Skróty: ACP = azjatycki psyllid cytrusowy; D. citri = Diaphorina citri Kuwayama. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.
| Objętość na próbkę (μl) | Komponent | |
| Rozdział 12,5 | 2x GoTaq qPCR z BRYT Green Dye Master Mix | |
| 5 | Szablon DNA (20 ng/μL) | |
| 0,5 | 10 μM Podkład F i R dla CLas | Clas: CTTACCAGCCCTTGACATGTATAGG (Naprzód);
TCCCTATAAAGTACCCAACATCTAGGTAAA (Odwrotny) |
| 0,5 | 10 μM Podkład F i R do sprzątania cytrusów | Dehydryna cytrusowa: TGAGTACGAGCCGAGTGTTG (Naprzód);
AAAACTTCACCGATCCACCAG (odwrócony) |
| 6,5 | H2O | |
Tabela 1: Mieszanka qPCR używana do ilościowego określenia miana CLas w liniach cytrusowych traktowanych streptomycyną. Pokazano sekwencję starterów 16S Las Long i starterów dehydryny cytrusowej do kwantyfikacji DNA CLas i kwantyfikacji DNA cytrusowego.
Rozdział
| krok | | Temperatura (°C) | Godzina |
| 1 | Początkowa denaturacja | 95 Rozdział 95 | Czas trwania: 2 min |
| cyfra arabska | Deturat | 95 Rozdział 95 | 15 sekund |
| 3 | Wyżarzanie | 60 | 20 sekund |
| 4 | rozszerzenie | 72 Rozdział 72 | 20 sekund |
| 5 | Przejdź do kroku 2, powtórz 39x | | |
| 6 | Krzywa topnienia | 60 z rampą do 95 przy 0,2 °C/s | Czas trwania: 3 min |
Tabela 2: Warunki reakcji dla qPCR użytego do ilościowego określenia miana CLas w liniach cytrusowych traktowanych streptomycyną.
Rysunek uzupełniający S1: Obrazy pokazujące proces montażu formy do wytworzenia pierścienia plastizolowego. (A) Do wytworzenia pierwszej warstwy formy pierścienia plastizolowego użyto połączonych ze sobą bloków z tworzywa sztucznego. (B) Równomiernie wymieszany roztwór zawierający silikonową gumę RTV, katalizator, barwnik spożywczy i mydło. (C) Równomiernie wylana pierwsza warstwa formy z pierścieniem plastizolowym. (D) Zdjęcie wzorów pierścieni plastizolowych ze środkiem trzymającym odcisk rdzenia u góry. (E) Wzory pierścieni plastizolowych włożone w nieutwardzoną drugą warstwę formy. (F) Taśma maskująca i gumowy młotek używane do zabezpieczania wzorów podczas utwardzania drugiej warstwy. (G) Trzecią warstwę formy dodajemy, aż zrówna się z wierzchem wzorów. (H) Usuwanie wzorów z formy. (I) W pełni skonstruowana forma pierścieniowa z plastizolu. Kliknij tutaj, aby pobrać ten plik.
Rysunek uzupełniający S2: Obrazy przedstawiające proces montażu pierścienia plastizolowego związanego z urządzeniem do bezpośredniego infuzji roślinnej. (A) Elementy zespołu pierścienia plastizolowego, w tym forma, centralny rdzeń z O-ringiem i rdzeń kanału doprowadzającego. (B) Powlekanie rdzeni nieprzywierającym olejem spożywczym w sprayu w celu ułatwienia usunięcia pierścienia plastizolowego po stwardnieniu. (C) Włożenie środkowego rdzenia i pierścienia uszczelniającego o przekroju okrągłym do formy. (D) Wstawienie rdzenia kanału tłocznego prostopadle do rdzenia środkowego. (E) Prawidłowy montaż elementów rdzenia pierścienia plastizolowego w gnieździe formy. (F) Plastizol stosowany do wytwarzania pierścienia plastizolowego. (G) Podgrzewanie plastizolu w kuchence mikrofalowej. (H) Wymieszanie plastizolu po podgrzaniu. (I) Sprawdzenie temperatury plastizolu. (J) Wlanie podgrzanego plastizolu do zmontowanego rdzenia. (K) Umożliwienie chłodzenia plastizolu wokół zmontowanego rdzenia. (L) W pełni zmontowane pierścienie plastizolowe przymocowane do urządzenia do bezpośredniego infuzji roślin. Kliknij tutaj, aby pobrać ten plik.
Rysunek uzupełniający S3: Obrazy przedstawiające proces montażu urządzenia do bezpośredniego infuzji roślin. (A) Wiercenie otworu w środku rośliny cytrusowej, aby stworzyć kanał do dostarczania związku. (B) Widok z przodu wywierconego otworu. (C) Przecięcie pierścienia plastizolowego żyletką naprzeciwko kanału dostarczania związku. (D) Ciasne dopasowanie pierścienia plastizolowego wokół trzpienia w miejscu wcześniej wywierconego otworu. (E) Montaż urządzenia do bezpośredniego infuzji roślinnej do pierścienia plastizolowego, z króćcem doprowadzającym związek na urządzeniu włożonym do kanału pierścienia plastizolowego. (F) Za pomocą taśmy silikonowej przymocować urządzenie do bezpośredniej infuzji roślinnej do pierścienia plastizolowego i przytrzymać całe urządzenie na miejscu. (G) Napełnianie komory urządzenia do bezpośredniej infuzji roślinnej związkiem będącym przedmiotem zainteresowania. (H) Za pomocą strzykawki wyciągnąć powietrze z wywierconego otworu w instalacji i uruchomić przepływ związku. (I) Nałożenie woskowej folii uszczelniającej na otwór w komorze urządzenia do bezpośredniej infuzji roślin i zrobienie otworu, aby zapobiec podciśnieniu. (J) W pełni zmontowane urządzenie do bezpośredniego naparu roślinnego na roślinie cytrusowej. Kliknij tutaj, aby pobrać ten plik.
Plik uzupełniający 1: Rdzeń słupka z plastizolowym pierścieniem . Pilnik STL do drzewa 4 mm. Kliknij tutaj, aby pobrać ten plik.
Plik uzupełniający 2: Rdzeń słupka z plastizolowym pierścieniem . Pilnik STL do drzewa 6 mm. Kliknij tutaj, aby pobrać ten plik.
Plik uzupełniający 3: Rdzeń słupka z plastizolowym pierścieniem . Pilnik STL do drzewa o średnicy 8 mm. Kliknij tutaj, aby pobrać ten plik.
Plik uzupełniający 4: Rdzeń słupka z plastizolowym pierścieniem . Pilnik STL do drzewa 10 mm. Kliknij tutaj, aby pobrać ten plik.
Plik uzupełniający 5: Rdzeń słupka z plastizolowym pierścieniem . Pilnik STL do drzewa 12 mm. Kliknij tutaj, aby pobrać ten plik.
Plik uzupełniający 6: Rdzeń słupka z plastizolowym pierścieniem . Pilnik STL do drzewa 14 mm. Kliknij tutaj, aby pobrać ten plik.
Plik uzupełniający 7: Rdzeń kanału dostarczania pierścienia plastizolowego. Pilnik STL do drzewa 4 mm. Kliknij tutaj, aby pobrać ten plik.
Plik uzupełniający 8: Rdzeń kanału dostarczania pierścienia plastizolowego. Pilnik STL do drzewa 6 mm. Kliknij tutaj, aby pobrać ten plik.
Plik uzupełniający 9: Rdzeń kanału dostarczania pierścienia plastizolowego. Pilnik STL do drzewa o średnicy 8 mm. Kliknij tutaj, aby pobrać ten plik.
Plik uzupełniający 10: Rdzeń kanału dostarczania pierścienia plastizolowego. Pilnik STL do drzewa 10 mm. Kliknij tutaj, aby pobrać ten plik.
Plik uzupełniający 11: Rdzeń kanału dostarczania pierścienia plastizolowego. Pilnik STL do drzewa 12 mm. Kliknij tutaj, aby pobrać ten plik.
Plik uzupełniający 12: Rdzeń kanału dostarczania pierścienia plastizolowego. Pilnik STL do drzewa 14 mm. Kliknij tutaj, aby pobrać ten plik.
Plik uzupełniający 13: Urządzenie do bezpośredniego nawożenia roślin. Plik STL. Kliknij tutaj, aby pobrać ten plik.
Plik uzupełniający 14: Wzór użyty do stworzenia formy dla pierścienia plastizolowego. Plik STL. Kliknij tutaj, aby pobrać ten plik.