Summary
本稿では、植物関連内生菌の単離、分離株の長期保存、形態学的特性評価、およびその後の分子同定およびメタゲノム解析のための総DNA抽出のための詳細かつ適切なプロトコルを提供することを目的としています。
Abstract
菌従属栄養植物は、菌根依存の最も極端な形態の1つであり、独立栄養能力を完全に失っています。他の重要な資源と同様に、これらの植物が密接に関連している菌類は、彼らにとって不可欠です。したがって、菌従属栄養種の研究に最も関連性の高い技術のいくつかは、関連する真菌、特に根や地下器官に生息する真菌の調査を可能にするものです。これに関連して、文化依存性および培養非依存性の内生菌を同定する技術が一般的に適用される。真菌エンドファイトを単離することは、それらを形態学的に識別し、それらの多様性を分析し、ランの種子の共生発芽に応用するための接種を維持するための手段を提供します。しかし、植物組織に生息する非培養性真菌は多種多様であることが知られている。このように、培養に依存しない分子同定技術は、種の多様性と存在量をより広くカバーします。本稿は、文化依存型と独立型の2つの調査手順を開始するために必要な方法論的サポートを提供することを目的としています。培養依存性プロトコールに関しては、菌従属栄養植物の地下および空中器官からの糸状菌の単離、分離株の収集、スライド培養法による菌糸の形態学的特徴付け、および全DNA抽出による真菌の分子同定とともに、収集場所から実験室施設までの植物サンプルの収集と維持のプロセスが詳細に説明されています。培養に依存しない方法論を網羅する詳細な手順には、メタゲノム解析のための植物サンプルの収集や、市販のキットを使用したクロロフィル植物器官からの総DNA抽出が含まれます。最後に、連続性プロトコル(ポリメラーゼ連鎖反応[PCR]、シーケンシングなど)も分析に推奨されており、ここではその手法を紹介します。
Introduction
内生菌は、定義上、目立たない感染症で植物の器官や組織の内部に生息する菌類です(つまり、宿主に害を及ぼすことなく)1,2。これらの真菌は、宿主植物と中立的または有益に相互作用し、病原体や不利な環境条件に対する耐性を与え、植物にとって有益な化合物(成長因子やその他の植物ホルモンなど)の合成に寄与する可能性があります1,3。菌根内生菌は、植物と菌根の関連を確立し、栄養伝達に関与する真菌です4。ラン科では、菌根内生菌との相互作用は、大多数の種で種子の発芽、および科のすべての植物で苗の確立の基本です5。このような文脈では、菌従属栄養性のランは、菌根のパートナーに関する完全な依存の事例を表しており、ライフサイクル全体にわたってこれらの真菌によるミネラル栄養素と炭素化合物の移行に依存しています6。したがって、関連菌類の単離と同定は、菌従属栄養生物の生命戦略を研究する際の基本的な基盤となります。さらに、菌従属栄養植物における真菌エンドファイトの役割や、これらの真菌の実際の多様性についてはほとんど知られていません7,8。
内生菌類の調査は、伝統的に培養非依存性または依存性として説明されているさまざまな手法 を介して 実施できます:たとえば、(a)直接観察、(b)真菌の単離および形態学的および/または分子的同定、および(c)植物組織の全DNA抽出および分子同定9。直接観察(a)では、内生菌は、植物細胞や組織の内部にいる間に、光学顕微鏡または電子顕微鏡法9によって調査される可能性があり、さまざまな顕微鏡プロトコルがPena-Passosらによって詳述されています10。単離法(b)により、真菌エンドファイトは、そのコロニー、菌糸、および生殖または抵抗構造の形態に従って特徴付けることができます。また、単離技術 により 、DNA抽出、分子同定配列(バーコードまたは指紋)の増幅、およびシーケンシングによる単離株の分子同定を行うことが可能です11。後者の技術(c)は、植物組織の内部でDNA抽出(メタバーコーディング)を行い、その後にライブラリの調製とシーケンシングを行う12。
さらに、真菌分離株は、独立栄養または菌従属栄養性のランからの種子を使用して、共生発芽試験に適用できます。このような応用の一例は、Sistiらによって実施された調査であり13、菌従属栄養性のランである Pogoniopsis schenckiiの発芽と原生皮発生の初期段階を、非菌根性内生菌を含むその分離株のいくつかに関連して説明しています。適用された共生発芽プロトコルは、Pena-Passosらによるビデオで詳細に説明されています10。異なる植物器官と関連して真菌を単離することで、植物と真菌の相互作用の性質に関する多様な研究の焦点が可能になります(例えば、関連性の生態学的または生理学的側面のいずれかを理解するため、および真菌から植物への栄養素の移動に関する調査)9。
セクション1で提示された方法論は、地下臓器サンプルの収集に基づいており、これらの臓器は収集が最も困難であり、菌根内生菌がコロニーを形成するため、非常に興味深いものです。ただし、含まれている両方のプロトコル(ステップ1.1および1.2)は、他の菌従属栄養植物器官(例、根茎、花茎、および果実)に適用できます。ステップ1.1で説明した収集方法は、形態学的特性評価(セクション4および5)のための内生菌(セクション2)および/または分離株同定のための全DNA抽出(セクション6)に指定されています。一方、ステップ1.2で説明した収集方法は、メタバーコーディング技術(セクション7)のための植物組織の全DNA抽出にのみ割り当てられます。セクション3では、糸状菌の保存と保存のための4つの方法が提示されており、2つは短期保存(3〜6か月)に、他の2つは長期保存(>1年)に適しています。形態学的特徴付け(セクション4および5)は、それを強化し、真菌のマクロおよびミクロモルフォロジーに関する重要な情報を提供するために、分子同定と関連している可能性があります。 図 1 は、以降に説明する集合的な方法論をまとめたものです。
図1:提示された方法の概略図。植物の収集と真菌の分離、保存、および培養依存および非依存の方法論による分子同定。この図の拡大版をご覧になるには、ここをクリックしてください。
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Protocol
1. 植物サンプル採取
- 培養依存法のサンプル採取
- 地下の臓器を慎重に掘ります。これらは、収集する植物の根、茎、根茎、または貯蔵器官であり得る。非常にコンパクトな土壌とは別に、これらのサンプルを手作業で収集します。
注:このステップでこてやスコップなどのツールを使用することは、菌従属栄養植物の脆弱な構造を損傷し、非内生菌による組織汚染を引き起こす可能性があるため、お勧めできません。 - できるだけ多くの地下臓器を集める。サンプルは、冷却容器(発泡スチロールの箱や氷の入った保温袋など)内の紙袋に入れて保管してください。空中臓器も回収する場合は、地下の臓器とは別に輸送してください。
- 地下の臓器を慎重に掘ります。これらは、収集する植物の根、茎、根茎、または貯蔵器官であり得る。非常にコンパクトな土壌とは別に、これらのサンプルを手作業で収集します。
- 培養に依存しないメソッドのサンプル収集
- ステップ1.1.1のメモで指摘されているのと同じ推奨事項の下で収集する植物の根を慎重に掘ります。
- できるだけ多くの地下臓器を集める。採取したサンプルは、液体窒素内のクライオチューブに保持するか(望ましいオプション)、ドライアイスで囲んだ遠心分離チューブを使用します(代替オプション)。空中器官を集めた場合は、別々に保管してください。
2. 植物器官に付随する内生菌の単離14
注:このセクションで使用するすべての材料、溶液、および試薬は無菌でなければなりません。すでに滅菌済みで購入できないものは、121°Cで20分間オートクレーブ滅菌する必要があります。
- 植物器官の表面的駆除
- 採取したサンプルを流水で洗浄し(ステップ1.1.2)、サンプルに含まれる可能性のある基板やその他の破片をできるだけ多く取り除きます。
- 層流フード内で、洗浄したサンプルを70%エタノールに1分間浸漬した状態を維持します(ビーカーまたはガラス瓶を使用できます)。
- 次亜塩素酸ナトリウムと2%活性塩素の入った別の容器にサンプルを3分間移します。
- サンプルを70%エタノールの入った容器に変更し、1分間浸漬したままにします。その後、蒸留水を入れた2つの容器でサンプルを順次洗浄します。
- 培地への植物片の設置
注意: ステップ2.2で詳述されているすべてのステップは、層流フード内で実施する必要があります。- 設置する前に、19.5 g / Lのジャガイモデキストロース寒天培地(PDA)+ 7 g / Lの細菌寒天薬+ 3 mL / Lの抗生物質(例:ストレプトマイシン、ペニシリン、テトラサイクリン、アンピシリン)でペトリ皿(直径8〜10 cm)を準備します。
- ペトリ皿は、コンタミネーションがないことを確認するために、使用前に培地で36°Cで24時間維持してください。バクテリアや真菌のコロニーで汚染された皿を捨ててください。
注:このステップでは、臓器が真菌の増殖を阻害する可能性のある細菌に強く感染しているため、培地への抗生物質の添加が不可欠です。オートクレーブ中に抗生物質が加熱される可能性があるかどうかを確認します。一部の抗生物質は、培地を約36°Cに冷却した後(皿に入れる前)に添加する必要があります。 - サンプルの表面的な消毒の直後に、まだ層流フード内、PDAで、サンプルの洗浄に使用した最後の容器から蒸留水を数滴接種します。このステップは、サンプルの表面的な消毒の有効性を評価するために重要です。
- 空のオートクレーブ皿にサンプルを入れ、炎を盛ったメスと鉗子を使用してサンプルを約0.2cmの厚さに切片化します。
- 必要に応じて、円筒形サンプルを縦方向に2つに切断し、媒体と接触する表面を増幅する。果物やその他のより球形の臓器をよりよく露出させるには、構造を完全に切り刻むかスライスします。種子も重要な真菌源である可能性があるため、切片化された果実がそれらを培地にさらすことを確認してください。
注:真菌エンドファイトの分離には、組織損傷や病気や病原性感染の兆候がない健康な臓器のみを使用する必要があります。 - 地下臓器の5つの断片をPDA +抗生物質でペトリ皿に配布します。破片が互いにできるだけ離れており、皿の端に触れていないことを確認してください。培地にフラグメントを配列しないでください。汚染の場合の予防措置として、設置された各臓器の複製を準備します。
- ペトリ皿をラップフィルムで密封し、25〜27°Cの暗所(できればインキュベーター内)で5日間保管します。
- 絶縁周波数 (IF) 計算11
- 臓器片のインキュベーションの5日後、次の式で表されるように、真菌コロニーが成長する真菌コロニーを示すインキュベートされたフラグメントの数をインキュベートされたフラグメントの合計で割った値に従ってIFを計算します。
- 臓器片のインキュベーションの5日後、次の式で表されるように、真菌コロニーが成長する真菌コロニーを示すインキュベートされたフラグメントの数をインキュベートされたフラグメントの合計で割った値に従ってIFを計算します。
- 縞模様および継代培養による真菌分離株の精製
注意: ステップ2.4で詳述されているすべてのステップは、層流フード内で実施する必要があります。- ペトリ皿(直径5cm)を5-7 g / L寒天培地(AA;細菌寒天のみ)で準備します。ディッシュを36°Cで24時間維持して、汚染された可能性のあるディッシュを排除します。
- 成長した各真菌コロニーをコードで識別し、皿の下側にその余白を区切ります(油性マーカーで行うことができます)。色、成長パターン、テクスチャ、およびマージンの形式でコロニーを区別します。
- オートクレーブ処理した木製のつまようじで、細い先端を使用して、真菌コロニーから少量の菌糸体を回復します。できればコロニーの縁に集中し、一度に複数の種類のコロニーを回復しないように、別のコロニーからできるだけ遠い領域を選択します。
- 先端に菌糸体を付けた同じ爪楊枝を使用して、AAを縞模様にして3つの線条(溝)を作ります。各線条が別の線条と皿の端から1 cmの距離にあることを確認してください。適切なコード(ステッカー用紙と鉛筆を使用)を書き、皿を密封し、25〜27°Cの暗闇で3日間インキュベートします。
- ペトリ皿(直径8cm)を39g/LのPDAで調製します。この段階で抗生物質を追加する必要はありません。
- AAディッシュをインキュベートした後、光(ランプや窓からのもの)に対して細心の注意を払って観察し、個々のコロニーを形成する微細な菌糸を特定することを目的としています。シャーレの底面にある油性マーカーを使用して、ディッシュごとに個々のコロニーの面積を区切ります。
- 層流フードでは、オートクレーブ滅菌したつまようじを使用して、コロニーを含む培地の一部を切断し、切断した容量を新しいPDAディッシュの中央に移します。
- 分離株のコードでシャーレを識別し、ラップフィルムでディッシュを密封し、25〜27°Cの暗闇で7〜14日間維持します。
3. 精製真菌分離株の保存
注:このセクションで使用するすべての材料、溶液、および試薬は無菌でなければなりません。すでに滅菌済みで購入できないものは、121°Cで20分間オートクレーブ滅菌する必要があります。
- カステラーニ法または鉱油での保存(3〜6か月)11,15
- 0.5 mLの蒸留水または0.5 mLの鉱油を含む2 mLの微量遠心チューブを準備します(選択した方法によって異なります)。チューブが空でオートクレーブされ、オートクレーブされた水とオイルが層流フード内のチューブに添加されていることを確認します。
- 層流フードに、PDA(39 g / L)で7〜14日間培養した精製分離株を入れたペトリ皿を置きます。オートクレーブ滅菌したつまようじを使用して、菌糸体縁を含む培地の小さな直方体(上部0.5 cm x 0.5 cm)を切ります。
- 蒸留水(カステラーニ法)または鉱油を入れた微量遠心チューブに4〜6個の直方体を置きます。チューブは、25°Cの暗所で必要なだけ保管し、メソッドの時間制限を守ってください。
注意: チューブに直方体を追加しすぎていっぱいにすると、汚染の可能性が高まる可能性があります。チューブを冷蔵状態に保つことが可能であり、これにより一部の分離株をより長く保存することができます。Currah et al.16 は、熱帯のランから分離された菌根菌の複製物は、冷蔵保存時に失われる可能性があるため、冷蔵および25°Cで保存することを推奨しています。 - 直方体を回復し、新しいPDAディッシュの中央に置いて、保存された分離株を成長させます。
- 籾摺り米粒の凍結保存(>1年)17
- 籾摺りした米粒を流水で洗い、籾殻が開き始めるまで炊きます。調理した穀物をスクリューキャップ付きのガラス試験管に分配し、オートクレーブを24時間の間隔で2回分配します。
- 層流フードに、PDA(39 g / L)で7〜14日間培養した精製分離株を入れたペトリ皿を置きます。オートクレーブ滅菌したつまようじを使用して、菌糸体縁から5つの小さな菌糸の断片を回収し、オートクレーブ滅菌した米粒の入ったチューブに接種します。
注:チューブのさまざまなポイントと深さに菌糸を接種することで、分離された菌糸がより短い時間で殻をむいた米粒にコロニーを形成することが保証されます。 - チューブを暗所で25〜27°Cで14日間インキュベートします。3日ごとにチューブをボルテックスして攪拌し、粒子を個別化します。
- 米粒の真菌の繁殖を観察した後、湿気を吸収するために濾紙で裏打ちされたオートクレーブ滅菌したペトリ皿に米粒を紙の上に分配し、米粒を乾燥させます。25〜27°Cの暗所で2〜3日間保管してください。
- 底部に1/3のシリカゲル、シリカの上に1/3のグラスウールを敷いたクライオチューブを準備します。最後に、米粒の1/3に成長した真菌菌糸体を分配します。-20°Cで24時間保管してください。
- 24時間後、クライオチューブを-80°Cで必要なだけ保存し、分析法の時間制限を観察します。
- 凍結保護剤を用いたバーミキュライトの凍結保存(>1年)18
- 蒸留水に0.2%酵母抽出物と2%グルコースからなる液体培養培地を調製します。pHを5に調整し、オートクレーブします。
- 0.2 gのバーミキュライト(細かい顆粒測定を使用)をスクリューキャップ付きのクライオチューブに分配し、オートクレーブします。0.8 mLのオートクレーブ処理した液体培地を、バーミキュライトを含むクライオチューブに加えます。
- 層流フードに、PDA(39 g / L)で7〜14日間培養した精製分離株を入れたペトリ皿を置きます。オートクレーブ滅菌したつまようじを使用して、菌糸体縁から3〜5個の菌糸断片を回収し、バーミキュライト+液体培養培地を含むチューブに沿って接種します。クライオチューブをそれぞれのアイソレートコードで識別することを忘れないでください。
注:クライオチューブのさまざまなポイントと深さに菌糸を接種することで、分離物がより短い時間でバーミキュライトにコロニーを形成することが保証されます。 - クライオチューブは、ほとんどのバーミキュライト粒子のコロニー形成が観察されるまで、25〜27°Cの暗所で保管します(通常、約14日かかります)。
- 蒸留水に5%のグリセロールと5%のトレハロースからなる凍結保護剤溶液を調製し、オートクレーブします。使用する前に溶液を冷ましてください。
- クライオチューブ内のバーミキュライトがそれぞれの真菌分離株によってコロニー形成された後、各チューブに0.4 mLの凍結保護剤を分配し、クライオチューブを4°Cで48時間冷蔵保存します。その後、クライオチューブを必要な限り-80°Cに維持し、分析法の時間制限を守ります。
4. 糸状菌類のマクロ形態解析(コロニー形態)
- 各ペトリ皿で成長した菌糸体の写真レジスターを39 g / L PDAで7〜14日間維持します。コロニーの両側、上側と下側(逆)を登録することを忘れないでください。セクション6ですぐに使用できる食器やメンテナンスされていない場合は、写真を撮るときに食器を開けて、より良い写真を撮ってください。
- コロニーの形態に関する定量的データに関心がある場合は、単離株を複製し、同じ増殖条件で一定期間維持して、コロニーの直径を登録し、増殖速度(通常はmm/h)を計算します。
注:比較19 のために異なるタイプの培地を使用し、データを処理するための統計ツールを考慮することにより、より洗練された定量的結果を達成することができる。 - コロニーを実体顕微鏡で観察し、形態学的特徴を特定し、拡大して撮影します。結果のセクションで詳しく説明されているように、コロニーをマクロモルフォロジー特性に従って評価します。多様な書誌資料を参照して、マクロモルフォロジーを分類し、分子および/または形態学的同定に関連付けます。
5. 糸状菌の微細形態学的特性(菌糸形態)
注:微細形態学的手法は、考えられる使用法と欠点を考慮して、ディスカッションセクションで比較されます。
- 39 g / L PDAを使用してペトリ皿で分離株を7〜14日間増殖させます。推定蘭菌根菌を評価するために、17 g / Lコーンミール寒天培地(CMA;または別の栄養制限培地)で3〜7日間分離株を培養します19。
- いじめマウント
- 層流フード内で作業します。選択した染みを一滴垂らします(手順5.5)。
- オートクレーブ滅菌したつまようじまたは別の滅菌材料を使用して、成長した分離物から菌糸を慎重に取り除き、染みの滴に入れます。カバーガラスを置き(気泡を避けるために、できれば初期角度45°)、光学顕微鏡で分析します。
- 粘着テープマウント
注:この技術は、粘着テープをオートクレーブすることができず、メソッドの実行後に汚染が発生する可能性があるため、通常、セクション6で容易に使用できるか、維持されない真菌培養に適用されます。- 選択した染みを一滴垂らします(手順5.5)。透明な粘着テープをスライドガラスに合う大きさにカットし、中央の汚れが落ちます。
- ストリップの粘着性のある表面を菌糸体の表面に向けます。押さず、あまり多くの菌糸を貼り付けずに菌糸を集めてみてください。
- テープをスライドガラスに貼り付け、汚れが採取した菌糸に接触していることを確認します。テープの上に水滴を置き、カバーガラスを置きます。スライドを光学顕微鏡で分析します。
- 糸状菌のスライド培養20
- 大きなシャーレ(直径>9 cmが望ましい)の中に、底部にろ紙、U字型のガラス棒またはアダプテーション(目的はスライドガラスに高さを提供すること)、1つのスライドガラス、および2つのカバーガラスを置きます。より高いペトリ皿は操作を容易にします。これらのペトリ皿のキットを、分離物ごとに1つずつオートクレーブします。
- 39 g/L PDAまたは17 g/L CMAの少量を調製し、10 g/Lの細菌寒天培地とオートクレーブを加えます(ペトリ皿1枚分の容量は30個以上の分離株に十分です)。スライド培養に用いる培地は、通常の培地よりも硬いものでなければなりません。100mLの蒸留水をオートクレーブします。
- 層流フード内で作業します。液体培地をペトリ皿に入れ、高さ約0.5cmの層を作ります。培地を固めます。固まったら、滅菌メスを使用して、寸法が1 cm x 1 cmの培地の正方形を切ります。
- 層流フード内のペトリ皿キットを開き、フレーム付き鉗子を使用して、皿内でオートクレーブ滅菌された材料を整理します。 図2Aに示すように、材料を番号順に並べ、スライドガラスの上に正方形の培地を置きます。カバーガラスを培地の上に置く前に、手順5.4.5に進みます。
- オートクレーブ滅菌したつまようじを使用して、分離物から菌糸を回収し、スライドガラスの上に置かれた培地の4つの側面を注意深くこすります。オートクレーブ処理したカバーガラスを、フレーム鉗子を使用して中型の正方形の上に置きます。
- 滅菌ピペットチップを使用して、オートクレーブした水をろ紙に入れ、湿度の高いチャンバーを作成します。水を過剰に入れずに紙を飽和させるボリュームを使用します。ペトリ皿をラップフィルムで密封し、それぞれの分離コードで識別します。25〜27°Cの暗所で3〜7日間皿を保管します。
- スライドガラスとカバーガラスの菌糸の成長を評価します。各スライド培養キットから2枚のスライドを作製し、1枚目は菌糸入りスライドガラスとオートクレーブカバーガラスを使用し、もう1枚目は菌糸入りカバーガラスともう1枚スライドガラスを使用します。
- 菌糸の成長が観察されたら、正方形の培地をスライドガラスから慎重に取り外し(図2B)、選択した染色剤を使用して2枚のスライドをマウントし(ステップ5.5)、光学顕微鏡で分析します。スライド上の分離コードを忘れずに識別してください。半永久的なスライドを作成するには、カバーガラスを透明なマニキュアで密封します。
- 恒久的なスライドを作るには、染色後に付着した菌糸から染料を注意深く洗い流し、スライドを乾燥させます。迅速な封入剤でマウントします(詳細については、Pena-Passos et al.10 を参照してください)。
注:この技術で恒久的なスライドを製造することの欠点は、ガラスに付着していない胞子や構造を洗浄する可能性があることです。
- 染色法と菌糸の観察
- ラクトフェノールコットンブルー(LPCB)21:乳酸20mL、グリセロール40mL、蒸留水20mLを加えます。20gのフェノール結晶をこの溶液に穏やかに加熱して溶解します。0.05gのメチルブルー(コットンブルー、または2mLの1%水溶液)を溶解します。LPCBは、すでに準備されているものを簡単に購入することもできます。
注意:フェノールは非常に有毒で揮発性です。ドラフト内でのみ操作し、手袋を着用してください。 - トルイジンブルーO10(TBO):0.1 Mリン酸緩衝液(pH 6.8)で0.05%TBOを調製します。
- コンゴレッド22,23,24:蒸留水に1%コンゴレッドの溶液を調製し、ろ過します。5〜10分間インキュベートします。この色素は、蛍光顕微鏡25にも適用することができる。
- 真菌の菌糸を光学顕微鏡で観察・撮影する場合は、構造の同定に役立てるために、さまざまな書誌資料を調べてください(議論を確認してください)。
- ラクトフェノールコットンブルー(LPCB)21:乳酸20mL、グリセロール40mL、蒸留水20mLを加えます。20gのフェノール結晶をこの溶液に穏やかに加熱して溶解します。0.05gのメチルブルー(コットンブルー、または2mLの1%水溶液)を溶解します。LPCBは、すでに準備されているものを簡単に購入することもできます。
図2:糸状菌のスライド培養の手順 。 (A)スライド培養キットの概略構成で、数字は要素の配置順序を示す。(B)スライドガラス及びカバーガラスに菌糸成長後の四角い培地の剥離が観察される。 この図の拡大版をご覧になるには、ここをクリックしてください。
6.真菌分離株からの総DNA抽出(自家製プロトコル26 と修正27)
注:このセクションで使用するすべての材料、溶液、および試薬は無菌でなければなりません。すでに滅菌済みで購入できないものは、121°Cで20分間オートクレーブ滅菌する必要があります。プロトコル全体を通して手袋を着用し、ドラフト内でいくつかの段階を実行します。
- 抽出バッファー(1% ドデシル硫酸ナトリウム(SDS)、250 mM NaCl、200 mM Tris-HCl(pH 8.0)、25 mM エチレンジアミン四酢酸(EDTA)を調製します。精製した分離株を39 g / L PDAで7〜14日間増殖させます。
- へらまたはスプーンを使用して分離物から菌糸体を慎重にこすり落とし、菌糸凝集体と一緒に培地を移さないように、破片をオートクレーブ滅菌した乳鉢に移します。磁器の杵を使用して、液体窒素で菌糸体を微粉末に粉砕します。粉砕される菌糸体を溶かさず、窒素を加えて溶かしてください。
- 2 mLの微量遠心チューブに1 mLの抽出バッファーを加え、粉砕したサンプルを1.5 mLになるまで置きます。チューブの内容物を静かに攪拌して均質化します。
- チューブを渦中で5秒間撹拌し、65°Cのサーモブロックに20分間入れます。7〜10分ごとに反転させて内容物を慎重に均質化します。
- チューブを10,000 x g で4°Cで10分間遠心分離します。 上相から 800 μL を新しい 2 mL 微量遠心チューブに移し、800 μL のフェノールをチューブに添加し、内容物を反転させて混合します。
注意:フェノールは非常に有毒で揮発性の試薬です。紅斑、壊疽、組織壊死を引き起こす可能性があります。吸入すると、呼吸困難や咳を引き起こす可能性があります。全身吸収は、肝臓、腎臓、中枢神経系に損傷を与える可能性があります。ドラフト内でのみフェノールを操作し、手袋を着用してください。
注意: 次のステップ以降は、手袋を使用し、ドラフト内でプロトコルを実施してください。 - チューブを 10,000 x g で 4 °C で 10 分間遠心分離し、下相の内容物の移入を慎重に避けながら、800 μL を上相から新しい 2 mL チューブに移します。
- 400 μLのフェノールと400 μLのクロロホルムをチューブに加え、反転させて内容物を混合します。10,000 x g で4°Cで10分間遠心分離します。
注意:クロロホルムは毒性が高く揮発性の試薬です。皮膚に接触すると刺激や怪我を引き起こす可能性があり、吸入すると中枢神経系、心肺系、肝臓、腎臓に影響を与えます。クロロホルムはドラフト内でのみ操作し、手袋を着用してください。 - 上相から800μL以下を新しい2 mLチューブに再回収します。800μLのクロロホルムを加え、内容物を反転させて混合し、10,000 x g で4°Cで10分間遠心分離します。
注:このステップでは、下相からの残留物を新しいチューブに移してはなりません。したがって、上相を回復するときは特に注意してください。 - 上相から600〜800 μLを新しい1.5 mLチューブに移し、450 μLのイソプロパノールを加えます。内容物を反転させて混合し、25°Cで5分間インキュベートします。
- チューブを10,000 x g で4°Cで5分間遠心分離し、マイクロピペットを使用して上清を廃棄します。チューブの底に堆積したペレットを捨てないように注意してください。
- 500μLの80%エタノールを加え、5分間遠心分離します。ペレットが清澄化されない場合は、2回繰り返します。
- マイクロピペットを使用してエタノールを除去し、ペレットを37°Cで30〜60分間乾燥させます。30〜50μLの脱イオン水を加え、マイクロピペットを使用してペレットを溶出します。
- DNAが完全に溶出するためにチューブを4°Cで一晩維持し、内容物を-20°Cで凍結します。
7. メタバーコーディング法のための植物器官からの総DNA抽出(市販キット)
注:以下の方法論では、土壌DNA抽出キットとして 材料表 に示されている市販のキットを購入する必要があります。このセクションで使用するすべての材料、溶液、および試薬は無菌でなければなりません。すでに滅菌済みで購入できないものは、121°Cで20分間オートクレーブ滅菌する必要があります。プロトコル全体を通して手袋を着用することを強くお勧めし、ステップは層流フード内で行うことができます。記載されたプロトコルは、メーカーによって詳述されたプロトコルから、De Souza et al.12から修正されています。
- 磁器の乳棒と乳鉢を使用して、ステップ1.2に従って収集した根を液体窒素で粉砕し、サンプルを微粉末に還元します。粉砕したサンプルから 0.3 g を PowerBead チューブに添加し、穏やかに撹拌して均質化します。
- 60 μLの溶液C1(キットに付属)をPowerBeadチューブに加え、内容物を反転させて混合します。組織ホモジナイザーとセルライザー(材料表)を使用して、チューブを適切なサポートにしっかりと結び、サポートをボルテックスに結合し、最高速度で10〜20分間装置を始動します。
注意:C1溶液が沈殿した場合は、完全に溶解するまで60°Cで加熱してください。 - チューブを10,000 x g で25°Cで30秒間遠心分離します。 上清 500 μL を 2 mL の微量遠心チューブに移します。転送されたコンテンツは粒子状である可能性があります。
- 250 μL の溶液 C2 をチューブに加え、渦中で 5 秒間撹拌します。4°Cで5分間インキュベートした後、25°Cで10,000 x g で1〜2分間遠心分離します。
- 600 μLを超える上清を新しい2 mLチューブに移し、ペレットを避けます。200 μL の溶液 C3 を加え、ボルテックス上で 5 秒間撹拌します。
- 4°Cで5分間インキュベートした後、25°Cで10,000 x g で1分間遠心分離します。 この段階では、上澄みが微粒子でないことを確認します。
- 750 μLを超える上清を新しい2 mLチューブに移し、ペレットを避けます。溶液C4をよく均質化し、上清に溶液C41,100μLを加え、ボルテックス中で5秒間撹拌する。
- MB スピンカラムのチューブ内容物から 675 μL をフィルターにロードし、10,000 x g で 25 °C で 1 分間遠心分離します。 液体の内容物を廃棄します。
- 各チューブのすべての内容物が処理されるまで、前の手順を2回繰り返します。次に、チューブの上カラムにあるフィルターの中央に500μLの溶液C5を加え、25°Cで10,000 x g で30秒間遠心分離します。
- 液体の内容物を廃棄し、前のステップと同じ条件で再度遠心分離します。MB Spin Columnの優れたカラムを新しい2 mL微量遠心チューブに慎重に移し、カラム内の液体が滴り落ちないようにします。
- 85〜100μLの溶液C6をフィルターの中央に加え、1分間待ちます。10,000 x g で 25 °C で 30 秒間遠心分離し、MB スピンカラムを廃棄します。チューブは-80°Cで保管してください。
8. 分光光度計でのDNA定量(材料表を参照)
- 指定された分光光度計を使用して、ソフトウェアを開きます。 [核酸]オプションを選択し、[ DNA]オプションを選択して、濃度を ng/μL に設定します。
- 分光光度計検出器に 1 μL の脱イオン水を加え、 Blank オプションを選択して校正します。読み取り後、柔らかいティッシュペーパーで検出器をそっと拭きます。
- フィールドサンプルに読み取りたいサンプルのアイソレートコードを付け、1 μLを装置検出器に入れます。[ 測定]オプションを選択します。結果を含むグラフと表が生成されます。
- すべてのサンプルが読み取られるまで、手順8.3を繰り返します。記録と分析のために生成された結果を含むテーブルを保存することをお勧めします: レポート オプションと.xmlファイルを保存する場所を選択します。
- 検出器に5μLの脱イオン水を加え、数分待ってから、ソフトティッシュペーパーでやさしく拭きます。
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Representative Results
分離プロトコルでは、最後の洗浄で使用した水からの汚染があり、その汚染が接種された断片を含むペトリ皿でも検出されることを考慮して、汚染物質の種類に応じて異なる措置が講じられる可能性があります(表1)。この手順は、増殖が加速する高度に胞子形成された真菌汚染物質、および選択した抗生物質に耐性のある激しく増殖する細菌の場合には、最初から繰り返す必要があります。代わりに、真菌汚染物質が成長が遅いか、胞子形成しない場合は、プロトコルの後続のステップでそれを分離することを避けることができます。最後に、ゆっくりと増殖する細菌株による汚染は、菌糸を回復させる際の後工程、特に精製においても容易に回避できる可能性があります。
以前に提示されたすべてのケースで、理想的なシナリオは、耐性菌が最初の皿を汚染した場合に、他のサンプルを使用して駆除手順をやり直し、他の抗生物質とより広い作用範囲を組み合わせた培地に植物断片をインストールすることです。しかし、新しいサンプルの収集や菌従属栄養植物からの臓器の取得に伴う困難さを考慮すると、 表1に示すように、プロトコルの後期段階でうまく解決できるケースもあります。
| 汚染菌 | 汚染物質特性 | 汚染の考えられる結果 | 必要なアクション | |||
| 細菌 | 強烈な掛け算 | 目的のエンドファイトの成長の全体的または部分的な阻害 | 分離を最初からやり直す | |||
| 遅い乗算 | 目的のエンドファイトによるバクテリアの分離 | 精製中のバクテリアコロニーの回避 | ||||
| 菌類 | 活発な成長および/または高胞子性 | 目的のエンドファイトの単離および/または精製を不可能にします | 分離を最初からやり直す | |||
| 成長が遅い、および/または胞子がない | 誤検出による汚染物質の分離 | 汚染物質の分離を避ける | ||||
表1:内生菌の分離プロセスで発生する可能性のある汚染物質、汚染の結果、および緩和手順の説明。
PDA培地に臓器片を設置してから5日後、断片の内部から出現する糸状菌糸体の小グループの成長を視覚化することができます(図3)。各菌糸体の形態型は、分離プロトコルの終わりまでに真菌の分離株になるはずであり、それらのそれぞれが精製のためにAA培地を含む新しいペトリ皿に横紋状にする必要があることを考慮してください。フラグメントインストールの元のディッシュは、分離プロトコル全体を完了する前に廃棄しないことをお勧めします。精製されたコロニーが得られるまで、4°Cで冷蔵保存できます。また、プロトコルのこの部分に関して、IF分析は、設置されたサンプル全体の中で単離された真菌をもたらす組織サンプルの割合を評価するのに非常に役立ちます。
図3:ジャガイモデキストロース寒天培地における真菌分離のための根の断片。 約5日間の潜伏後に菌従属栄養性のランの根の断片から成長する培養可能な内生菌。各ペトリ皿(A、B、C)には、5つの根の破片が含まれています。 この図の拡大版をご覧になるには、ここをクリックしてください。
単離精製のためにAA皿をインキュベートしてから3日後、AA培地の線条からほとんど知覚できない微細な菌糸コロニーが成長しているはずです。この段階で、分離皿に増殖の遅い細菌による汚染があった場合、これらの細菌も選択された真菌エンドファイト菌糸とともにAA皿に移された可能性があります。もしそうなら、バクテリアは線条領域に限定され、真菌と比較してほとんど成長しないため、目的の真菌のみを新しいPDA皿に回復させることができます。
PDA皿に精製された真菌分離株を接種してから7〜14日間、純粋なコロニーは遠心的に(皿の中心から周辺まで)成長し、唯一の円形菌糸体を形成します(図4)。コンタミネーションの可能性は、コロニーの成長、形態、様相、色、培地中の色素産生などに関するコロニーの均質性を著しく損なうため、この段階で容易に特定できます(図5)。得られた最終的なコロニーが純粋でないと仮定すると、最初に臓器片から成長した真菌は、縞模様と継代培養によって精製手順に再度提出する必要があります(ステップ2.4)。最初に設置された臓器、または不均一な培養物を含む最終的な分離皿のいずれかから分離株を回収することが可能です。
図4:PDA培地で7〜14日間増殖させた精製真菌分離株の表現。 第1列と第3列(A、C、E、G、I、K)では、登録されたコロニーが上側から見られます。2列目と4列目(B、D、F、H、J、L)は、それぞれ下側から見て同じコロニーを示しています。 この図の拡大版をご覧になるには、ここをクリックしてください。
図5:PDA培地で7〜14日間増殖させた不純な真菌分離株の表現。 最初の列(A、D、G)には、上側からコロニーの全体像が見えます。2番目の列(B、E、F)はコロニーを詳細に示しています。3列目(C、F、I)は、コロニーを下側から見たものです。数字は各皿に存在する異なる真菌の形態型を表し、線は異なる真菌分離株間の微妙な区切りを表しています。 この図の拡大版をご覧になるには、ここをクリックしてください。
分離株の保存は、各真菌が記載されている各方法に多かれ少なかれ感受性を示す可能性があるため、単一の保存方法を使用して行うべきではありません。真菌分離株ごとに少なくとも2種類の保管庫を選択することを強くお勧めし、保存に成功する可能性が高くなります。カステラーニまたは鉱油に保存された真菌の生存不能は、6か月以内に予想されることを強調します。研究者は、分離株の予期せぬ損失を避けるために、これらが唯一の保存方法であるかどうかを検討する必要があります。この限られた期間を延長するために、PDA培地(39 g / L)で2〜3週間増殖させ、その後再度保存することにより、真菌分離株を再活性化することが可能です。保存期間の後、分離株は、保存前に観察された成長率と比較して、成長が遅くなり、コロニーがあまり活発でない(つまり、密度が低く、色が異なる)ことが予想されます。栄養豊富な培地で数回継代培養するだけで、そのような特性を再確立するのに十分です。
単離手順で得られたコロニーのマクロ形態を評価する場合、できるだけ多くの特性を考慮して、定性的データを収集する必要があります:(a)コロニーの色(上面と下面)、印刷されたカラーガイドを使用して分析できます(例:Rayner28、Kornerup & Wanscher29、Ridgway30)。(b)コロニーの不透明度:透明、不透明、半透明。(c)媒体31中の拡散性顔料(有無および色);(d)滲出液31(有無、色、一般的な外観);(e)巨視的構造31(存在/不在、タイプ、および外観;例えば、菌核、ピクニディア);(f)空中および水中の菌糸体19、32、21(存在/不在、外観-乏しいまたは豊富)。(g)マージン外観19(色、形状、均一性 - 水中または空中);(h)コロニーの地形(積み上げられた、しわが寄った、クレートリフォーム、平らなど)、一般的な外観と質感-綿状、ビロード状、粉状、羊毛状、皮脂質(ワックス状)、無毛、白亜質、ぬるぬる、革のような、とげのあるなど19,21。
図6:菌従属栄養性のランWullschlaegelia aphyllaから分離された未確認の真菌のマクロおよびミクロモルフォロジー。 (A)コロニーの上部および(B)下部の側面、(C)空中菌糸の増幅図(実体顕微鏡で見られる)。菌糸(D)のミクロモルフォロジーは染色されておらず、(E)LPCBおよび(F)TBOで染色されています。略語:c =分生子嚢、p =フィアリド、s =中隔。スケールバー:A、B = 2 cm;C = 2ミリメートル;D-F = 20 μm. この図の拡大版をご覧になるには、ここをクリックしてください。
図6では、菌従属栄養性のランWullschlaegelia aphyllaの紡錘状根から単離されたコロニーが、記載された方法論を適用して示されている。コロニーは上面が白っぽく灰色で(図6A)、下面が茶色がかっています(図6B)。それは不透明であり、培地中に拡散性の色素も滲出液もありません。菌糸体は空中で豊富で、縁は不規則で空中にあり、コロニーはビロードのような質感としわの寄った地形を持っています(図6A)。巨視的構造は存在しない。
スライド培養法は伝統的で有利であり、時間はかかるが、後で検査できる恒久的なスライドを製造するために適用され得る。ここで紹介するさまざまな色素は、重要な構造を示すために使用され、最も適切なインキュベーション時間を決定するためにサンプルでテストする必要があります。コンゴレッドとTBOは汎用の染色剤です。コンゴレッドは、いくつかの繊細な構造を示すのに十分です(参考文献:Malloch22)。TBOは、真菌の細胞壁よりも細胞内容物を濃厚に染色します(図6F)。TBOは、植物構造の通常の色素であり、真菌顕微鏡ではそれほど一般的ではないが、重要な異染性特性33を有しており、これは、植物組織における真菌分析などの他の用途に有利に働く10。LPCBは真菌分析に広く適用されている色素ですが、フェノールのため注意が必要です。コットンブルー(シノニム:メチルブルー)は染み、乳酸は清澄剤、フェノールは殺傷剤21である。LPCBはキチンに親和性があり、胞子壁と装飾を示しています23,24。真菌中隔はLPCBでもTBO(図6F)でも染色されないため、そのような構造の同定が容易になります。染色の適用は、菌糸が染色されていない場合には容易に見られない構造を明らかにするのに有利です(図6D)。
菌類および根サンプルからのDNA抽出の場合、抽出バッファーに添加する液体窒素中の粉砕サンプルの量は、プロトコルに示されている量を超えないように尊重する必要があります。大量の処理されたサンプルは、最終的なDNAの品質を大幅に損なう可能性があるため、大きな欠点のない高濃度のDNAの保持を表すだけではないことを強調する必要があります。これは、DNA精製の次の段階を飽和させるときに発生します。さらに、最終溶液中にDNA中に存在する植物や真菌によって産生された推定化合物(色素、二次代謝物など)を濃縮すると、DNAの品質を低下させたり、ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)を阻害したりするように作用する可能性があります。DNAの品質を著しく低下させる可能性のあるもう一つの問題は、真菌の菌糸体を含む培地を完全に廃棄して粉砕することですが、これは強く避けなければなりません。抽出手順からのいくつかの試薬(例えば、フェノール、エチルアルコール、SDS)および他の物質(例えば、真菌色素)は、PCRを妨害する阻害剤である可能性があります。
DNAクレンジングの段階では、フェノールやクロロホルムを使用する場合、上清は常に不純物の少ない相を表しなければならず、通常は最も透明な相を理解する必要があります。このような段階では、新しいチューブに移される上清を吸引するときに下相を回復してはなりません。プロトコルの終わりまでに、ペレット(DNAによって構成される)は白っぽい色に半透明(非常に望ましい)を示すべきである。乾燥段階では、サーモブロックでDNAを乾燥させることが、エタノールを完全に蒸発させるための基本です。4°Cで12時間後、ペレットはチューブに添加された水溶液に完全に溶出し、その後は見えなくなります。溶出が完了しておらず、DNA濃度が理想的な濃度をはるかに下回っている場合、品質を大幅に損なうことなく、溶液をさらに12時間冷蔵しておくことができます。
ソフトウェアでのDNA分析では、 表2に示すような表が生成され、DNAの量と質に関連するデータが示されています。DNAの定量は、サンプルのマイクロリットルあたりのナノグラム単位の核酸の濃度によって与えられます。単離された真菌の分子同定を考慮すると、DNAサンプルの濃度は約200 ng/μLで、PCRステージに最適です。核酸の濃度が高いサンプルの場合、サンプルからのアリコートを希釈し、濃度を前述の値に近づける必要があります。 表 2 のサンプル 1 や 2 など、濃度が高すぎるサンプルは、溶液中の汚染物質による誤検出を示唆する可能性があります。一方、7番(表2)のような核酸濃度の低いサンプルは、反応により多くのサンプルを適用することが重要です。品質パラメータに関しては、サンプル3、5、および8に示されているように、商260/280および260/230が1.8〜2.2の間であれば十分である(表2)。そのような値(はるかに低いまたは高い)を示すサンプルは、 表2のサンプル9および10に示されているように、新しいDNA抽出に提出する必要があります。4番と6番の260/280と260/230の値(表2)が示すように、十分な量のDNAを持ち、理想的な品質範囲を最小限に超えるサンプルの場合、希釈は、核酸濃度をPCRに適度にし、抽出手順の痕跡試薬などの可能な阻害剤を希釈するための最も有益な手順です。 サンプルで。
| 見本 | 核酸コンク | 単位 | A260の | A280の | 260/280 | 260/230 | サンプルの種類 |
| 1 | 14491.7 | ng/μL (英語) | 289.833 | 141.175 | 2.05 | 1.8 | デオキシリボ核酸 |
| 2 | 13359.3 | ng/μL (英語) | 267.187 | 124.607 | 2.14 | 2.15 | デオキシリボ核酸 |
| 3 | 1137.6 | ng/μL (英語) | 22.751 | 10.574 | 2.15 | 2.13 | デオキシリボ核酸 |
| 4 | 1472.6 | ng/μL (英語) | 29.452 | 13.287 | 2.22 | 2.16 | デオキシリボ核酸 |
| 5 | 3464.8 | ng/μL (英語) | 69.295 | 33.329 | 2.08 | 1.88 | デオキシリボ核酸 |
| 6 | 1884.2 | ng/μL (英語) | 37.684 | 17.912 | 2.1 | 1.78 | デオキシリボ核酸 |
| 7 | 187.6 | ng/μL (英語) | 3.751 | 1.834 | 2.05 | 2.06 | デオキシリボ核酸 |
| 8 | 1580.3 | ng/μL (英語) | 31.607 | 15.281 | 2.07 | 1.98 | デオキシリボ核酸 |
| 9 | 923.3 | ng/μL (英語) | 18.466 | 9.196 | 2.01 | 1.37 | デオキシリボ核酸 |
| 10 | 2414.4 | ng/μL (英語) | 48.287 | 21.008 | 2.3 | 3.45 | デオキシリボ核酸 |
表2:分光光度計で分析した真菌DNAサンプルからソフトウェアで生成された結果。
単離された内生菌由来のDNAサンプルとは異なり、メタバーコーディング分析用のサンプル中のDNA濃度は、高品質で分子量の多い大量の抽出DNA分子を示す必要があります。サンプルはアガロースゲル中で電気泳動して評価し、ゲルに塗抹標本をほとんどまたはまったく付けずに、可能な限り最大の完全性を得る必要があります。
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Discussion
植物サンプルの表面的な駆除は、提示されたプロトコルの最も重要な段階の1つです。最後の洗浄からの滴でPDA皿に汚染しないことが強く望まれます。内生菌が植物組織内でも一般的であることを考慮すると、細菌は隔離皿の汚染物質として頻繁に観察され、通常は空気中の胞子形成菌よりも多くなります3,11。したがって、臓器片を設置する際の培養液中の抗生物質の添加は必須である。異なる種類の抗生物質を組み合わせると、より良い結果が得られ、作用範囲が広がります。もう一つの重要な考慮事項は、PDAとAAを使用すると必然的に特定の種が選択され、他の種が好まれなくなるため、真菌の分離における本質的なバイアスです。他の培地の組み合わせは、そのような制限を排除するものではないが、バイアスを最小限に抑えることができるかもしれない9。
一般に、ペトリ皿で増殖しながら胞子を産生する真菌は、低温であろうとなかろうと、保存プロトコルにおいてより高い生存率を示し、非胞子性分離株はカステラーニまたは鉱油の保存に耐えられない可能性があるため34,35,36、したがって、そのような場合には凍結保存法が重要になる可能性があります。さらに、一部の分離株は凍結に敏感である可能性があり、バーミキュライト18を使用した提示された方法のように、凍結保護剤の添加は保存を助けます。コロニーと菌糸の特性は、類似した形質を持つ分離株をグループ化するのに有用であり、共生発芽処理での使用の選択を容易にする可能性があります(Pena-Passosらによって詳述されているように10)。これらの特性は、特に胞子形成またはその不在を考慮して、適用する保存方法の選択にも貢献します。
分離株の形態学的特性評価は、特に分子特性評価に関連する場合に、専門文献で入手可能な形態学的記述を改善し、補完します。多数の分離株が存在することは困難ですが、菌類の形態学的特徴付けには時間がかかり、公開されているデータに依存しています。分子特性評価のみを行う予定であっても、コロニーの外観(マクロ形態)の写真登録を維持し、可能な限り公開して、将来の同定手順に貢献することをお勧めします。フラグメントが設置されているディッシュの写真を維持することも重要であり、最終的に得られた分離株と、インスタレーションディッシュで成長しているのを観察した形態型との比較を可能にする。このような場合、比較した真菌を同じ種類の培地で培養する必要があります。Currah et al.16 では、一般的なラン菌根菌を評価するための追加の方法論が見出されており、例えば、 Epulorhiza (teleomorph: Tulasnella)属と Ceratorhiza (teleomorph: Ceratobasidium)属を区別するためのタンニン酸培地(TAM)での培養、および Rhizoctonia 複合体からの真菌の特性評価のためにモニリオイド細胞を刺激するためのCMAでの培養などがある。
真菌の菌糸を光学顕微鏡で観察する詳細な方法を考えると、ティーズマウントと粘着テープマウントはスライド培養よりも高速ですが、ティーズマウント法は胞子の分析や枝角の測定には不十分です。粘着テープによる装着は、いじめによる装着法よりも菌糸体の組織を良好に維持するが、粘着テープの使用は、分岐角度を測定するためのスライド培養ほど信頼性が高くない(著者の観察)。スライド培養は、時間がかかりますが、半永久的および恒久的なスライドを製造するための最も適切な技術です。マクロモルフォロジーとミクロモルフォロジーは、文献を考慮して分析されます。Webster and Weber32 は、広範な一般的な情報源であり、追加の参考文献です。Currah et al.16 と Zettler and Corey37 は、ラン菌根菌に関する有用な情報を提供しています。医学的に重要な真菌を記述しているが、Walshら21 とMcGinnis31 は、糸状菌のコロニーの一般的な特徴、視覚的/記述的情報、および真菌の微細形態学に関する追加の参考文献についても有用である。
Yu et al.38によると、分光光度計でのDNA定量分析は、定量的リアルタイムPCR分析と一致しており、高い精度と正確性を示します。重要な観察は、菌従属栄養生物の真菌内生植物が非常に多様であり、特に熱帯植物に関連するもの39が産生代謝物と同様に多様であるため、一部の分離株はその後の分子同定段階に十分な純度のDNAサンプルを提供しない可能性があることです。分光光度計分析は、そのようなケースやさまざまなプロトコル、またはサンプルのDNA精製に適用される市販のキットを評価するために使用できます。単離株の分子同定で提案されている次の段階は、内部転写スペーサー(ITS)領域の増幅とシーケンシングです。ITS領域は、専門文献で広く採用され、真菌識別のための主要なバーコードとして正式に受け入れられているリボソームRNAスペーサーDNAである9,40。それは、プライマーITS1およびITS441を用いたPCRによって増幅され、次いで、サンガープラットホーム42において配列決定され得る。
メタバーコード分析は、環境および植物サンプル中の微生物の豊富さ、存在量、および分類学的組成の調査を可能にするだけでなく、これらの微生物間の正または負の相互作用の結果を提供する可能性があります12。DNeasy PowerSoil標準プロトコルに添加された液体窒素を用いたマセラシオンステージは、植物組織に関連してできるだけ多くの真菌細胞を破壊し、マセレーションされた組織内の真菌群集のより良いサンプリングを可能にすることを目的としています11。分子同定における真菌配列(バーコード)のプライマー選択では、植物DNAとの干渉を考慮する必要があります。我々は、真菌の18S遺伝子の可変領域、例えばITS1-5,8S-ITS243を増幅するプライマーの使用を勧める。DNAサンプルを取得した後、次のステップは、選択したシーケンシングプラットフォームに依存するメタゲノムライブラリの準備、ライブラリの事後シーケンシング、およびバイオインフォマティクスツールを使用して得られたデータの分析です。高出力でより安価なオプションであり、短時間で250 bpのシーケンスを生成するプラットフォームIllumina MiSeqの使用をお勧めします11,44。
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Disclosures
著者は開示するものは何もなく、利益相反もありません。
Acknowledgments
FAPESP(2015/26479-6)及びCNPq(447453/2014-9)からの資金提供に感謝します。JLSMは、生産性助成金(303664/2020-7)を提供してくれたCNPqに感謝します。MPPはCapes(修士号奨学金、プロセス88887.600591 / 2021-00)とCNPqに感謝します。
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Adhesive tape | (from any company, for adhesive tape mount in micromorphological analyses) | ||
| Ampicillin | Sigma-Aldrich | A5354 | (for installation of plant fragments; other antibiotics may be used - check step 2.2.1) |
| Autoclave | (from any company, for materials sterilization in many steps) | ||
| Bacteriological agar | Sigma-Aldrich | A1296 | (for many steps) |
| C1, C2, C3, C4, C5, and C6 solutions | Qiagen | 12888-50 | (purchased with DNeasy PowerSoil kit) |
| Centrifuge | Merck/Eppendorf | 5810 G | (for total DNA extraction from fungal isolates) |
| Centrifuge tubes | Merck | CLS430828 | (for samples collection) |
| Chloroform | Sigma-Aldrich | C2432 | (for total DNA extraction from fungal isolates) |
| Congo red | Supelco | 75768 | (for hyphae staining) |
| Cryotubes | Merck | BR114831 | (for many steps) |
| Ethanol | Supelco | 100983 | It will be necessary to carry out the appropriate dilutions (for many steps) |
| Ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA) | Sigma-Aldrich | 3609 | (for total DNA extraction from fungal isolates) |
| Filter paper | Merck | WHA10010155 | (for many steps) |
| Glass test tubes | Merck | CLS7082516 | (for cryopreservation in unhulled rice grains) |
| Glass wool | Supelco | 20411 | (for cryopreservation in unhulled rice grains) |
| Glucose | Sigma-Aldrich | G8270 | Or dextrose (for cryopreservation in vermiculite) |
| Glycerol | Sigma-Aldrich | G5516 | Or glycerin (for cryopreservation in vermiculite, for preparing LPCB) |
| Isopropanol | Sigma-Aldrich | 563935 | (for total DNA extraction from fungal isolates) |
| Lactic acid | Sigma-Aldrich | 252476 | (for preparing LPCB - hyphae staining) |
| Lactophenol blue solution (LPCB) | Sigma-Aldrich | 61335 | (for hyphae staining) |
| Laminar flow hood | (class I, from any company, for many steps) | ||
| Light microscope | (from any company, for hyphae observation) | ||
| MB Spin Columns | Qiagen | 12888-50 | (purchased with DNeasy PowerSoil kit) |
| Methyl blue (cotton blue) | Sigma-Aldrich | M5528 | (for preparing LPCB - hyphae staining) |
| Microcentrifuge tube (1.5 mL) | Merck | HS4323 | (for total DNA extraction from fungal isolates) |
| Microcentrifuge tube (2 mL) | Merck | BR780546 | (for many steps) |
| Mineral oil | (for preservation of fungal isolates) | ||
| Paper bags | Average size 150 mm x 200 mm (for samples collection) | ||
| Petri dish (Glass, 120 mm x 20 mm) | Merck/Pyrex | SLW1480/10D | (autoclavable, for fungi slide culture, prefer higher ones) |
| Petri dish (Glass, 50 mm x 17 mm) | Merck/Aldrich | Z740618 | (for purification of fungal isolates); alternatively: polystyrene petri dishes (sterile, γ-irradiated, non-autoclavable) |
| Petri dish (Glass, 80 mm x 15 mm) | Merck/Brand | BR455732 | (for installation of plant fragments); alternatively: polystyrene petri dishes (sterile, γ-irradiated, non-autoclavable) |
| Phenol | Sigma-Aldrich | P1037 | (for total DNA extraction from fungal isolates, for preparing LPCB) |
| Porcelain mortar | Sigma-Aldrich | Z247464 | (for total DNA extraction from fungal isolates) |
| Porcelain pestle | Sigma-Aldrich | Z247502 | (for total DNA extraction from fungal isolates) |
| Potato dextrose agar (PDA) | Millipore | P2182 | (for many steps) |
| PowerBead tubes | Qiagen | 12888-50 | (purchased with DNeasy PowerSoil kit) |
| Rapid mounting medium (Entellan) | Sigma-Aldrich | 1.0796 | (for fungi slide culture) |
| Silica gel | Supelco | 717185 | (for cryopreservation in unhulled rice grains) |
| Sodium chloride (NaCl) | Sigma-Aldrich | S9888 | (for total DNA extraction from fungal isolates) |
| Sodium dodecyl sulfate (SDS) | Sigma-Aldrich | L3771 | Lauryl sulfate sodium salt (for total DNA extraction from fungal isolates) |
| Sodium hypochlorite (w/ 2% active chlorine) | (commercial product, for superficial desinfestation) | ||
| Soil DNA extraction kit (DNeasy PowerSoil kit) | Qiagen | 12888-50 | (for total DNA extraction from plant organs) |
| Spectrophotometer - Nanodrop 2000/2000c | ThermoFisher Scientific | ND2000CLAPTOP | (for total DNA extraction from plant organs) |
| Stereomicroscope | (=dissecting microscope, from any company, for macromorphological analyses) | ||
| Tetracycline | Sigma-Aldrich | T7660 | (for installation of plant fragments) |
| Thermoblock | Merck/Eppendorf | EP5362000035 | (or from other companies) |
| Tissue homogenizer and cell lyzer | SPEX SamplePrep | 2010 Geno/Grinder - Automated Tissue Homogenizer and Cell Lyzer (for total DNA extraction from plant organs) | |
| Toluidine blue O | Sigma-Aldrich/Harleco | 364-M | (for hyphae staining) |
| Trehalose | Sigma-Aldrich | T9531 | (for cryopreservation in vermiculite) |
| Tris Base Solution (Tris) | Sigma-Aldrich | T1699 | (for total DNA extraction from fungal isolates) |
| Unhulled rice grains | (for cryopreservation) | ||
| U-shaped glass rod | (or an adaptation - check step 5.4.1, for fungi slide culture) | ||
| Vermiculite | Fine granulometry (for cryopreservation in vermiculite) | ||
| Vortexer | Sigma-Aldrich/BenchMixer | BMSBV1000 | (for total DNA extraction from fungal isolates) |
| Yeast extract | Sigma-Aldrich | Y1625 | (for cryopreservation in vermiculite) |
References
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- Stone, J. K., Bacon, C. W., White, J. F. An overview of endophytic microbes: endophytism defined. Microbial Endophytes. , 17-44 (2000).
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