Придаточные корни тополя, индуцированные возбудителями стеблевого рака: экспериментальная система для изучения биологии корней и процессов, связанных с реакцией на свет

В рамках данного исследовательского протокола описывается метод получения придаточных корней путем опоясывания и инокуляции грибковых патогенов на стеблях ветвей тополей. Мы предлагаем этот метод в качестве идеальной экспериментальной системы для изучения биологии корней и процессов световой реакции во взаимодействиях тополя с патогеном.

Несмотря на то, что у многих видов растений сообщалось о стимуляции роста полезных микроорганизмов на корнях, таких как ризобактерии, способствующие росту растений, эктоэндофитные бактерии, сосудистые микоризные грибы или эктомикоризные грибы, индукция случайного роста патогенами не была задокументирована. Этот протокол представляет собой нормальное явление развития корней у тополя.

Развитие и поведение корней тополя были изучены в различных средах и во взаимодействии с полезными микроорганизмами. Тем не менее, наше исследование открывает новую область биологии роста растений — индукцию придаточных корней тополя грибковыми стволовыми патогенами. Мы считаем, что это открытие будет способствовать не только изучению биологии роста, но и пониманию взаимодействий растений и патогенов.

Этот протокол исследования показал, что стволовые патогены индуцировали придаточные корни у тополей. Мы можем признать, что патогены также могут изменять паттерны экспрессии генов в придаточных корнях на уровне транскрипции, посттранскрипции и эпигенетической модификации. Таким образом, методы, предложенные в этом протоколе, открыли путь к исследованиям придаточных корней тополя.

В дальнейшем мы сосредоточимся на физиологических и молекулярных механизмах патогенов рака, вызывающих образование придаточных корней у тополя. Мы также исследуем механизм резистентности и эпигенетическую модификацию придаточных корней тополя после инокуляции патогена и попытаемся выяснить применение этого явления в лесоразведении.

[Рассказчик] Чтобы приготовить картофельный агар с декстрозой или КПК, растворите в одном литре воды шесть граммов картофельного экстракта, 20 граммов декстрозы и 20 граммов агара. Стерилизуйте среду при температуре 121,1 градуса Цельсия в течение 30 минут. Разлейте среду в чашки Петри, каждая из которых содержит по 20 миллилитров среды КПК. Привите активированный грибной мицелий кубик Valsa sordida или Botryosphaeria dothidea в центр чашки Петри. Выдержите блюдо в темноте при температуре 28 градусов Цельсия в течение семи-10 дней. После инкубации нарежьте среду КПК с грибковым мицелием на полоски. Далее выберите одно-двухлетний сильнорослый саженец тополя и выберите зрелый стебель из саженца. Стерилизуйте место посева 75% этанолом. Тщательно опоясайте эпидермис и флоэму стерилизованного стебля тополя. Удалите опоясанные кольца флоэмы, в том числе частичный камбий, чтобы обнажить внутренние ткани камбия или ксилемы. Полностью покройте область опоясывания ремнями грибного мицелия в качестве флоэмы, опоясывающей инокуляцией. Оберните привитый стебель четырьмя слоями эластичной прозрачной прививочной ленты, чтобы сохранить влагу. С помощью стерилизованного ножа соскребите и повредите внутреннюю ткань камбия на открытом участке. Затем привите ремешок PDA в область опоясывания в рамках процедуры удаления камбия. Затем привите регионы опоясывания непосредственно некультурными ремнями PDA Medium в качестве контроля опоясывания. Оберните привитый стебель четырьмя слоями эластичной прозрачной прививочной ленты, чтобы сохранить влагу. Привитый стебель обвяжите палкой, чтобы защитить его от бурелома. Через 14-30 дней после прививки наблюдайте и записывайте образование придаточных корней тополя. Аккуратно опоясайте эпидермис стебля тополя, чтобы обнажить зеленую ткань флоэмы. Затем вертикально соскребите ткань флоэмы и обнажите внутреннюю структуру флоэмы. Инокулируйте опоясанную область эпидермиса грибковым мицелием и ремнем ОАП, как было показано ранее. Оберните привитые стебли четырьмя слоями эластичной прозрачной прививочной ленты. Через 14-30 дней после прививки наблюдайте и записывайте образование придаточных корней тополя или придаточных корней. Возбудители стеблевого рака V. sordida и B. dothidea индуцировали образование придаточных корней в стеблях Populus alba var. pyramidalis после опоясывающей флоэмы. Придаточные корни также были вызваны на стволах 6-летнего P. alba var. pyramidalis патогеном V. sordida после опоясывания флоэмы, длина корней которых превышала 7,0 сантиметров. После индуцирования придаточных корней у тополя методом опоясывания флоэмой или опоясывания эпидермиса опоясывающим методом инокуляции оберните привитый патогеном участок алюминиевой фольгой для обработки затенения. Обвяжите стебель палкой, чтобы защитить его от бурелома. Через 20 дней снимите алюминиевую фольгу со стеблей. Понаблюдайте и сфотографируйте затененные алюминиевой фольгой и незатененные корни тополя. Культивируйте затененный тополь придаточные корни под солнечным светом или под искусственными источниками света. После одного-пяти дней пребывания на свету снимите прививочные ленты и заготавливайте придаточные корни тополя. Оберните придаточные корни алюминиевой фольгой. Замочите придаточные образцы корней в жидком азоте и храните их при температуре минус 80 градусов по Цельсию. Воздействие света превращало белые или светло-красные придаточные корни в красные придаточные корни P. alba var. pyramidalis в течение трех дней, при этом биосинтез пигмента был связан с образованием цианидина 3-O-глюкозида.