ПРИМЕЧАНИЕ: Рабочий процесс для метода показан на рисунке 1.

Рисунок 1: Этапы оптимизированного протокола инокуляции с использованием отсоединенных влагалищ листьев кукурузы. Приготовление споровой суспензии, инокуляция влагалища листа и подготовка образца для микроскопии живых клеток выделены зеленым (A), фиолетовым (B) и оранжевым (C) прямоугольниками соответственно. Создано с помощью BioRender.com. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы увидеть увеличенную версию этого рисунка.
1. Растительный и грибковый материал
- Рост растений
- Выращивайте рассаду кукурузы (см. Таблицу материалов) в теплице (14 часов света/27 °C и 10 часов темноты/22 °C) в контейнерах SC10 (см. Таблицу материалов). Используйте питательную среду, состоящую из трех частей коммерческой горшечной почвы (см. Таблицу материалов) и двух частей стерилизованного паром верхнего слоя почвы.
- Поливайте рассаду на 2 мин с помощью системы верхнего орошения один раз в день, утром.
- Заготавливают саженцы на стадии V2, обрезая их на уровне почвы. Стадия роста V2 достигается, когда сеянцы достигают 5-10 см в высоту и имеют два видимых воротничковых листа21.
- Оберните растения влажным бумажным полотенцем и поместите в полиэтиленовый пакет для транспортировки в лабораторию для дальнейшей обработки.
- Грибковые культуры
- Реактивируют хранящиеся культуры грибкового кремнезема в асептических условиях22, посыпая примерно 50 гранулами зараженного кремнезема на соответствующую агаровую среду. Во избежание морфологических изменений и потери патогенности штаммы субкультуры после реактивации проводят не более 3 раз. Картофельный декстрозный агар (PDA; см. Таблицу материалов) обычно используется для культивирования C. graminicola, в то время как овсяный агар (OA; см. Таблицу материалов) используется для S. maydis.
- Для приготовления КПК для культивирования грибковых подвоев суспендируют 19,5 г промышленно приготовленного обезвоженного КПК в 500 мл деионизированной (ДИ) воды. Для получения ОА 36 г промышленно приготовленного обезвоженного ОА кипятят в деионизированной воде в течение 15-30 мин, процеживают через три слоя марли и доводят фильтрат до 500 мл децентрализованной водой. Автоклавная среда для стерилизации.
- При работе со штаммами-трансформантами дополняйте расплавленную охлажденную среду подходящим антибиотиком (например, гигромицином В, генетиком). Конечные концентрации гигромицина или генетицина в 500 мл среды составляют 250 мкг/мл и 100 мкг/мл соответственно.
- Инкубируют культуры в оптимальных условиях до тех пор, пока не разовьется спорулирующий мицелий. Colletotrichum graminicola и S. maydis хорошо растут при температуре 23 °C при постоянном флуоресцентном освещении и уровне влажности окружающей среды. Спороношение происходит через 7 дней после инокуляции (dai) для S. maydis или 14 dai для C. graminicola.
2. Прививки влагалища листа
- Монтаж фильтрующего блока из стекловаты
- С помощью сверхпрочных ножниц или ножниц отрежьте колпачок и примерно 0,5 мм от конического дна пробирки микроцентрифуги объемом 1,5 мл (см. Таблицу материалов).
- Поместите кусок стекловаты (примерно 0,5 см x 0,5 см; см. Таблицу материалов) внутрь отрезанной трубки, чтобы закрыть центральное отверстие, как показано на рисунке 2.
- При резке стекловаты надевайте перчатки, так как боросиликатное стекло может вызвать раздражение.
- Подготовка опорных стоек оболочки листа
- Разрежьте 96-луночную ПЦР-пластину без юбки (см. таблицу материалов) на шесть двухколонных (8 x 2 лунки) опорных стоек, как показано на рисунке 3A.
- Переверните стойки с двумя колоннами так, чтобы конические дно колодцев были обращены вверх, а плоские верхушки — вниз (Рисунок 3B).
- Поместите каждую опору в стеклянную чашку Петри, содержащую увлажненную фильтровальную бумагу, и накройте ее крышкой (см. Таблицу материалов). Этот блок функционирует как небольшая камера влажности для ножен.
- Подготовка посевного материала
- Для каждого штамма гриба поместите один собранный фильтрующий блок из стекловаты в неповрежденную стерильную микроцентрифужную пробирку объемом 1,5 мл, как показано на рисунке 2. Последний функционирует как сборная трубка.
- Промаркируйте трубки.
- Собирают конидии со спорулирующих культур, предварительно заливая каждую тарелку 3-4 мл стерильной деионизированной воды. В некоторых случаях может потребоваться больше воды для образования слоя жидкости на поверхности колонии. Смачивающие агенты в этой системе не требуются.
- Удалите споры из агара с помощью стерильного пестика с коническим кончиком (см. Таблицу материалов), чтобы равномерно соскрести по всей пластине.
- Нанесите 1 мл споровой суспензии на фильтр из стекловаты асептически и дайте спорам протечь в сборную трубку под действием силы тяжести.
- Центрифугируют пробирки для сбора отфильтрованных споровых суспензий при 3 500 x g в течение 5 мин. Споры должны быть гранулированы на дне пробирки микроцентрифуги.
ПРИМЕЧАНИЕ: Центрифугирование спор C. graminicola на более высоких скоростях, чем рекомендуется здесь, приводит к значительной потере жизнеспособности.
- Перелейте жидкость в автоклавируемый контейнер, добавьте 1 мл стерильной деионизированной воды и осторожно перемешайте, чтобы ресуспендировать гранулированные споры. Центрифугу, как показано на шаге 2.3.6.
- Промойте споры 3 раза, чтобы удалить любой конидиальный матрикс, который может содержать аутоингибиторы, которые могут снизить прорастание или проникновение.
- После третьей промывки добавьте 300-500 мкл стерильной деионизированной воды, чтобы повторно суспендировать споры для количественного определения.
- Используйте гемоцитометр под составным микроскопом при 100-кратном увеличении для определения концентрации спор. Окрашивание спор перед подсчетом не требуется.
- Приготовьте суспензию 5 x 10 по5 спор/мл со стерильной деионизированной водой.
ПРИМЕЧАНИЕ: Суспензию спор C. graminicola можно хранить при комнатной температуре не более 4 ч до быстрой потери жизнеспособности. Охлаждение конидий не повышает жизнеспособность.
- Прививки влагалища
- Ознакомьтесь с соответствующими методами и процедурами биобезопасности перед инокуляцией растений штаммами грибов.
- Удалите влагалище с первого настоящего листа проростков V2, проведя ногтем большого пальца по перекрывающемуся краю влагалища, и аккуратно отсоедините его от побега. Ослабьте влагалище с обеих сторон побега, прежде чем пытаться его снять.
- Восстановленные влагалища листьев разрезать на отрезки по 3-5 см. Дезинфицировать поверхности влагалища перед прививкой не нужно.
- Очень осторожно разверните каждый сегмент, чтобы обнажить внутренний (адаксиальный) эпидермальный слой.
- Подготавливая влагалища к инокуляции, держите оставшиеся иссеченные влагалища обернутыми влажным бумажным полотенцем, чтобы избежать высыхания.
- Поместите 20 мкл суспензии спор гриба на внутреннюю поверхность в центре оболочки, непосредственно над средней жилкой, как показано на рисунке 4.
- Поместите инокулированные влагалища листьев горизонтально, поместив среднюю жилку внизу, в опору внутри стеклянной пластины Петри, содержащей увлажненную фильтровальную бумагу, как показано на рисунке 5.
- Каждая стойка вмещает до семи ножен. Инокулируйте не менее пяти оболочек для каждого штамма, чтобы компенсировать потерю репликатов, которая может произойти во время подготовки образца или инкубации.
- Поместите небольшие камеры влажности в прозрачный ящик для хранения, застеленный увлажненной бумагой для проращивания (см. Таблицу материалов).
- Накройте коробку крышкой. Инкубируйте ящик при температуре 23 °C при непрерывном освещении в течение предполагаемого периода времени, который зависит от грибка и от стадий развития грибка, которые будут наблюдаться. Краткая информация о динамике времени для влагалищ кукурузы, инокулированных C. graminicola, представлена в таблице 1.
- Каждый день проверяйте наличие признаков/симптомов заболевания на влагалищах и поддерживайте влажностью как всхожесть, так и фильтровальную бумагу. Влагалища листьев могут сохраняться до 6 дней без явной гибели или деградации растительных клеток при отсутствии инокуляции.

Рисунок 2: Подготовка стекловатного фильтрующего блока. (A) Шарик из стекловаты размером 0,5 см x 0,5 см помещается в микроцентрифужную пробирку 1 со снятым коническим дном. (В-В) Затем фильтрующая трубка помещается в микроцентрифужную трубку 2 для создания собранного фильтрующего блока для приготовления споровой суспензии. Создано с помощью BioRender.com. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы увидеть увеличенную версию этого рисунка.

Рисунок 3: Способ разрезания 96-луночного ПЦР-планшета без юбки. (A) ПЦР-пластина, разрезанная на шесть опорных стоек, 8 x 2 лунки. Пример одинарной опоры оболочки изображен на рисунке (В). Влагалища листьев укладываются горизонтально на опору. Создано с помощью BioRender.com. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы увидеть увеличенную версию этого рисунка.

Рисунок 4: Способ инокуляции влагалища. Одна капля посевного материала наносится непосредственно на адаксиальную поверхность участка оболочки. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы увидеть увеличенную версию этого рисунка.

Рисунок 5: Метод инкубации влагалища. Влагалища инокулированных листьев помещают горизонтально в опорную стойку внутри стеклянной пластины Петри, содержащей смоченную фильтровальную бумагу. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы увидеть увеличенную версию этого рисунка.
3. Микроскопия живых клеток
- Подготовка образцов для микроскопии
- Аккуратно промойте кусочки оболочки стерильной деионизированной водой, чтобы удалить неприлипшие споры или поверхностный грибковый рост.
- Поместите оболочку на чистое предметное стекло микроскопа (см. Таблицу материалов) так, чтобы адаксиальная (внутренняя) поверхность оболочки была обращена вниз, а абаксиальная (внешняя) поверхность — сверху.
- Используйте новое лезвие бритвы с одной лезвием (см. Таблицу материалов), чтобы отрезать примерно 1 см от концов ножен и удалить большую часть ткани пластинки по обе стороны от средней жилки.
- Держите лезвие бритвы под углом 90° относительно ножен, чтобы сбрить ткань с абаксиальной средней жилки и обнажить эпидермальный слой на адаксиальной поверхности над привитым пятном. Старайтесь выдерживать равномерную толщину. После того, как влагалища листьев сбриты, дальнейшая обрезка не рекомендуется, так как это может повредить образец.
- Следите за тем, чтобы размер сбритых прядей не превышал 1 см х 1 см. Избегайте надавливания на центр ножен во время этого процесса. При работе с оболочками, инокулированными различными споровыми суспензиями, дезинфицируйте перчатки и меняйте лезвие бритвы между образцами.
- Держите наготове чистое стеклянное предметное стекло микроскопа. Поднимите секцию ножен с одного края и осторожно перенесите ее на новый салазки. Инокулированная (адаксиальная) поверхность оболочки должна быть самой верхней, ближайшей к линзе объектива. Монтируйте секции аккуратно, чтобы не повредить грибковые конструкции.
- Нанесите 60 мкл стерильной деионизированной воды на срез и добавьте стеклянный покровный лист размером 24 мм x 60 мм (см. Таблицу материалов). Делайте это медленно, чтобы избежать пузырьков воздуха.
- Когда все будет готово к микроскопии, запечатайте покровное стекло прозрачным лаком для ногтей (см. Таблицу материалов), поместив небольшую каплю на каждый край, а затем соединив капли вместе кистью для лака для ногтей, чтобы получить бесшовное уплотнение.
ПРИМЕЧАНИЕ: Этот протокол оболочки может быть использован с цитологическими красителями, например, 4′,6-диамидино-2-фенилиндол (DAPI), нейтральным красным или трипановым синим, или для наблюдения за клеточным плазмолизом для оценки жизнеспособности растительных клеток. Для окрашивания оболочки или анализа клеточного плазмолиза не запечатывайте покровное стекло.
- Для плазмолизного анализа добавляют гипертонический раствор (0,75 М сахарозы или 1 М натрия хлорида) к одному краю покровного стекла и используют сложенную безворсовую папиросную бумагу, чтобы провести раствор по образцу к другому краю покровного стекла. Для окрашивания используйте аналогичный способ нанесения раствора для морилки.
- Широкопольная микроскопия
- После того, как влагалища листьев будут установлены на предметные стекла микроскопа, осмотрите их на предмет грибковой колонизации с помощью широкопольного светового микроскопа с 400-кратным увеличением.
- Для детального изучения грибковых структур используйте объектив для погружения в воду, а не масло для лучшего качества изображения образцов. Сферическая аберрация, вызванная несоответствием показателя преломления, может привести к ухудшению качества изображения. Водные объективы доступны как для широкопольных, так и для конфокальных микроскопов.
- Чтобы определить относительную степень колонизации на оболочке, подсчитайте количество клеток кукурузы, захваченных из каждого места проникновения гриба, используя широкопольный световой микроскоп при 100-кратном увеличении. Эта количественная оценка является подходящим этапом скрининга перед любым статистическим анализом, сравнивающим штаммы, методы лечения и/или стадии развития.
- Конфокальная лазерная сканирующая микроскопия
- Для наблюдения флуоресцентных белков в тканях кукурузы при развитии трансгенных штаммов грибов необходимо настроить основные параметры получения изображения. Определите наилучшие настройки возбуждения/излучения на основе выбранного флуоресцентного маркера.
ПРИМЕЧАНИЕ: Объектив с 60-кратным увеличением количества воды является предпочтительным при анализе флуоресцентных слияний, построенных с секретируемыми белками. Современные конфокальные микроскопы имеют высоко скорректированные объективы для погружения в воду, чтобы избежать артефактов и аберраций формы.
- Если предполагается визуализация флуоресцентных белков живыми клетками, используйте нетрансформированные штаммы грибов в качестве контроля автофлуоресценции. Используйте следующие параметры получения изображения для регистрации динамики гриба-хозяина на инвертированном конфокальном микроскопе и для флуоресцентного белка mCherry. Установите мощность лазера до 5%, высокое напряжение (HV) 450-600 в зависимости от уровня экспрессии, усиление 1,375 X, смещение 3%, коэффициент оптического масштабирования 1 для анализа до пяти клеток кукурузы на секцию и коэффициент оптического увеличения 2-5 для отдельных гиф.
ПРИМЕЧАНИЕ: Конфокальные изображения Z-стека высокого разрешения предоставляют трехмерные данные и лучшее представление о взаимодействиях между хозяином и патогеном в режиме реального времени.
- Для количественной оценки интенсивности флуоресценции, соответствующей секретируемым слияниям белков, используйте программное обеспечение для анализа изображений от производителя конфокальных изображений или программу обработки изображений, такую как ImageJ, которую можно бесплатно загрузить в Интернете. Обратитесь к руководству для получения подробной информации о том, как соответствующим образом количественно оценить флуоресцентные сигналы.