Инокуляция листьев in vivo: альтернативный метод оценки устойчивости к болезням гибридных клонов при селекции тополя Болезнь стеблевого рака
20 сентября 2024 г.
Мы предоставляем пошаговый протокол оценки устойчивости тополя к возбудителям стеблевого рака с использованием метода инокуляции листьев in vivo . Этот метод особенно подходит для широкомасштабной оценки устойчивости к болезням Cytospora chrysosperma и Botryosphaeria dothidea в потомстве тополя в Китае.
В рамках данного исследовательского протокола рассматривается методология инокуляции патогенов и методы оценки устойчивости к болезням с использованием селекции гибридов тополя. Мы предлагаем метод инокуляции листьев in vivo в качестве альтернативы традиционному методу с целью продвижения селекции болезни стебля тополя. Используя метод инокуляции листьев, исследователи могут проводить скрининг устойчивости к болезням крупномасштабных гибридных клонов во вторые годы поражения гибридов, ранее реализуя при скользящем отборе у гибридов тополя классификацию болезни стеблевого рака.
Наиболее выгодными сторонами метода листовой инокуляции являются высокая эффективность и высокая пропускная способность. Во-первых, листовой способ позволяет резко сократить период отбора устойчивости к болезням с пяти-семи лет после гибридизации до двух лет после гибридизации. Во-вторых, метод позволяет оценить устойчивость к болезням крупномасштабных гибридных клонов в течение нескольких недель.
Метод инокуляции листьев будет способствовать развитию гибридной селекции тополя Botryosphaeria dothidea и Cytospora chrysosperma в Китае, а также гибридной селекции тополя септориозного рака в Северной Америке. Кроме того, этот метод может быть использован для добычи генов устойчивости к болезням и улучшения развития молекулярной селекции тополя. В дополнение к селекции гибридов тополя для лечения стеблевого рака, листовой метод может быть использован для скрининга устойчивости к болезням естественных или мутантных популяций тополя, а также восприимчивости к патогенам стеблевого рака.
Кроме того, метод может обеспечить патотипы для добычи генов устойчивости к болезням и генетического анализа устойчивости к болезням.
Обзор
В данном исследовании представлен протокол оценки устойчивости гибридов тополя к возбудителям рака стебля с использованием метода инокуляции листьев in vivo. Этот метод особенно эффективен для широкомасштабного скрининга устойчивости к раку, вызываемому Cytospora chrysosperma и Botryosphaeria dothidea, в рамках программ селекции тополя в Китае.
Основные компоненты исследования
Область исследования
- Оценка устойчивости к патогенам
- Селекция гибридов тополя
- Методы инокуляции in vivo
Теоретические сведения
- Важность идентификации болезнеустойчивых штаммов
- Проблемы традиционных методов оценки устойчивости к заболеваниям
- Необходимость в эффективных методах скрининга в крупномасштабных программах селекции
Используемые методы
- Метод инокуляции листьев in vivo
- Тополь как биологическая модель
- Культивирование грибковых патогенов и измерение некротических очагов
Основные результаты
- Значительное сокращение периода селекции на устойчивость к заболеваниям до 2 лет
- Высокая эффективность скрининга крупномасштабных групп гибридных клонов
- Предоставлена подробная методика оценки воздействия патогена и устойчивости
Выводы
- В данном исследовании продемонстрирован новый подход для экспресс-оценки устойчивости гибридов тополя к раку стебля.
- Данный метод имеет важное значение для ускорения программ селекции тополя, направленных на повышение устойчивости к заболеваниям.
Часто задаваемые вопросы
Практическая значимость для отрасли
Быстрая количественная оценка устойчивости гибридов тополя к заболеваниям устраняет критический сдерживающий фактор в процессах лесной биотехнологии. Метод инокуляции листьев in vivo позволяет проводить высокопроизводительный скрининг на ранних стадиях, ускоряя идентификацию и отбор устойчивых клонов к возбудителям рака стебля. Данный подход повышает прогностическую точность и способствует развитию портфеля селекционных программ по выведению сортов, устойчивых к заболеваниям.
Стратегическое применение в биофармацевтических исследованиях и разработках
Ранние этапы поиска и валидация мишени
- Позволяет проводить функциональную валидацию признаков устойчивости к заболеваниям у гибридных клонов тополя.
- Способствует механистическому снижению рисков путем установления связи между ответом на патоген и генетическим фоном.
- Обеспечивает экспресс-отбор кандидатов для селекции на основе количественных показателей устойчивости.
Скрининг и разработка анализа
- Обеспечивает стандартизированный, воспроизводимый рабочий процесс для крупномасштабного скрининга на устойчивость.
- Позволяет получать количественные данные о площади поражения для достоверного сравнительного анализа.
- Обеспечивает возможность масштабируемой оценки фенотипов устойчивости как в естественных, так и в мутантных популяциях.
Трансляционные и доклинические исследования
- Обеспечивает согласованность фенотипирования устойчивости к болезням с молекулярной селекцией и генетическим анализом.
- Поддерживает преемственность процесса от этапа первичного поиска до доклинической валидации признаков устойчивости.
- Снижает риски последующих инвестиций в селекцию за счет предоставления ранних количественных данных об устойчивости.
Интеграция конвейеров и рабочих процессов
Данный метод применяется на ранних этапах поиска и скрининга, обеспечивая связь между фенотипической валидацией и молекулярной селекцией в рамках научно-исследовательских программ в области лесного хозяйства.
- Открытия в биологии: обеспечивает проверку гипотез о механизмах устойчивости и взаимодействиях генов с патогенами.
- Скрининг: обеспечивает воспроизводимые количественные измерения поражений для сравнения кандидатов.
- Аналитика: использует анализ изображений и статистическую оценку для стратификации уровней устойчивости.
- Трансляционные исследования: связывает фенотипические результаты с генетическим картированием и поиском генов устойчивости.
- Корпоративное повторное использование: может быть адаптировано для скрининга различных популяций тополя и патотипов патогенов.
Операционное и корпоративное воздействие
- Научная ценность: повышает достоверность прогнозирования при selection признаков устойчивости и снижает механистическую неопределенность.
- Операционная ценность: стандартизирует и ускоряет скрининг на устойчивость с возможностью масштабирования пропускной способности.
- Стратегическая ценность: позволяет принимать решения о продолжении или прекращении работ (go/no-go) на более ранних этапах и оптимизирует распределение ресурсов в селекционных программах.
- Влияние на портфель: обеспечивает приоритезацию устойчивых клонов для дальнейшего продвижения с учетом оценки рисков.
Особенности реализации
- Требуются экспертные знания в области патологии растений, анализа изображений и статистической оценки.
- Необходим доступ к помещениям для культивирования патогенов и инфраструктуре для визуализации.
- Требуется межгрупповая стандартизация протоколов инокуляции и измерения.
- Метод применим как к растениям, выращенным в теплице, так и к полевым образцам при условии корректировки протокола.
- Положение листа и условия окружающей среды могут влиять на результаты анализа и должны контролироваться.
Часто задаваемые вопросы по биофармацевтике
Chapters in this video
0:00
Introduction
2:20
Preparing Reagents and Poplar Material for In Vivo Leaf Inoculation
4:32
In Vivo Inoculation of Stem Canker Pathogens in Poplar Leaves to Test the Canker Disease Resistance
6:14
Leaf Pathotype Acquisition and Assessment of Poplar Resistance to Stem Canker Diseases in the Laboratory
