Burada bir hidroponik bitki büyüme tahlil türler varlığı ölçmek ve bitki kökleri ilk kolonizasyon ve farklı büyüme ortamları içine transfer edildikten sonra bakterilerin uzamsal dağılımı görselleştirmek için açıklanmaktadır.
Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliğiniz gereklidir. Giriş yapın veya ücretsiz denemenizi bugün başlatın.
Yöntem makalesi
Burada bir hidroponik bitki büyüme tahlil türler varlığı ölçmek ve bitki kökleri ilk kolonizasyon ve farklı büyüme ortamları içine transfer edildikten sonra bakterilerin uzamsal dağılımı görselleştirmek için açıklanmaktadır.
Bakteriler, etkileşen mikroplar, daha büyük organizmalar ve Abiotik çevre ile şekillendirilen kompleks rizosfer 'de microbiomes oluşturur. Laboratuvar koşullarında, bitki büyüme teşvik bakteri (pgpb) tarafından rizosfer 'de kolonizasyon sağlığını veya kolonize bitkiler göreli ev sahibi bitkilerin gelişimini artırabilir. Ancak, alan ayarlarında, PGPB ile bakteriyel tedaviler genellikle bitkileri için önemli faydalar sağlamaz. Bir açıklama bu bitki ömrü boyunca endojen toprak mikroplar ile etkileşimler sırasında PGPB kaybı nedeniyle olabilir olmasıdır. Bu olasılık, çoğu çalışmada rizosfer 'de topluluklar içinde pgpb bakım yerine ilk kolonizasyon odaklanmak beri, onaylamak zor olmuştur. Burada hipotez, montaj, birlikte olma ve bakteriyel toplulukların Bakımı rizosfer 'de mikroortamın deterministic özellikleri ile şekillendirilir ve bu etkileşimlerin yerel ayarlarında pgpb hayatta kalma etkileyebilir. Bu davranışları incelemek için, bir hidroponik bitki büyüme tahlil ölçmek ve bitki kökleri ilk kolonizasyon sırasında bakterilerin uzamsal dağılımı görselleştirmek ve farklı büyüme transfer sonra Arabidopsis thaliana kullanılarak optimize edilmiştir Ortam. Bu sistemin yeniden üretilebilirliği ve yarar daha sonra iyi okudu PGPB Pseudomonas simiaeile doğrulanır. Birden fazla bakteriyel türün varlığının bitki kökü üzerinde kolonizasyon ve bakım dinamiklerini nasıl etkileyebileceğini araştırmak için, üç bakteriyel sudan bir model topluluğu (bir Arthrobacter, Curtobacteriumve microbacterium türleri) aslen A. thaliana rizosfer 'de 'den izole edilmiştir. Bu farklı bakteriyel türlerin varlığı bu Hidroponik bitki-bakım tahlil kullanılarak ölçülebilir gösterilmiştir, hangi sıralama tabanlı bakteriyel toplum çalışmaları için bir alternatif sağlar. Bu sistemi kullanarak gelecekteki çalışmalar multispecies bitki mikrobiomes zaman içinde ve değişen çevresel koşullarda bakteriyel davranışlar anlayışını artırabilir.
Bakteriyel ve mantar hastalıklarla mahsul imha azaltılan gıda üretimi ile sonuçlanır ve ciddi küresel istikrar bozabilir1. Bastırıcı topraklarda mikropların bitki sağlığı artırmak için sorumlu olduğunu keşif dayanarak2, bilim adamları bitki mikrobiome varlığı ve belirli bolluğu değiştirerek bitki büyümesini desteklemek için yararlanarak olup olmadığını sordu bakteriyel türler3. Bitki büyüme veya gelişim yardım bulundu bakteri topluca bitki büyüme teşvik bakteri (PGPB) olarak adlandırılır. Daha yakın zamanda, çalışmalar sadece potansiyel pgpb tanımlamak için nasıl toprak, kökleri etrafında veya rizosfer 'de (bölge doğrudan çevreleyen ve kök yüzeyi dahil) pgpb etkileyebilir nasıl interkingdom etkileşimleri anlamak için kaymıştır Etkinlik4.
PGPB tarafından Rhizosphere kolonizasyonu, kolonize edilmemiş tesislere göre çeşitli streslere yanıt olarak ev sahibi tesislerin sağlığını veya gelişimini artırabilir5. Ancak, sonuçlar sıklıkla doğal toprak koşullarında yakından kontrollü sera ve laboratuar ayarlarında gözlenen göre daha değişkendir6. Bu fark için bir hipotez, pgpb 'nin büyüme veya davranışının7,8' deki yerli toprak bakterileri veya mantarları tarafından önlenmesi olabilir. Rizosfer 'de bakterilerin yararlı etkileri genellikle 1 bakteri yeteneğine bağlıdır) bulmak ve köküne doğru hareket, 2) biyofilm oluşumu ile kök kolonize, ve 3) küçük molekül üretimi ile ev sahibi bitki veya patojenler ile etkileşim metabolitler7,9. Bu kolonizasyon davranışları herhangi komşu mikropların varlığı ve aktivite etkilenebilir10.
Rizosfer 'de 'in bu farklı bakteriyel kolonizasyon aşamalarını ölçmek ve görselleştirecek bir sistem tasarladık (Şekil 1). Bu yaklaşım, uzun vadeli PGPB bakımının bazen bitkilerin önceden inoculated Fide dikimi sırasında olduğu gibi yeni ortamlar içine aktarılması sonrasında nasıl gözlemlendiği konusunda araştırmalar yapmayı kolaylaştıracaktır. Arabidopsis thaliana olarak laboratuvar çalışmalarında geniş kullanımı yanı sıra mikrobiyal etkileşimleri hakkında mevcut geniş veri nedeniyle bir bitki modeli olarak seçildi11. Sistemde üç aşama vardır: 1) A. thaliana büyüme, 2) bakteriyel kolonizasyon, ve 3) bakteriyel bakım (bkz. Şekil 1). Çünkü a. thaliana bir karasal bitki, bu Hydroponic sistemi12içinde gereksiz su stres acı olmadığını sağlamak için önemliydi. Haney ve el.13tarafından kullanılan yöntemlerden esinlenerek, fide sıvı büyüme ortamından çekimi ayırmak için plastik mesh üzerinde yetiştirilen. Bu sistem sağlık ve bitki Konağı gelişimi tehlikeye görünmüyor ve sıvı11 bir. thaliana büyüme geliştirir. Bitki çekimi yüzeyin üzerinde yüzen gibi, kökleri tamamen sıvı bakteriyel büyüme ortamına aşı bakteriler tarafından kolonizasyon maruz kalır. Bu ilgi bakteriler en büyüme için elverişli besin kolonizasyon için incelenmesini sağlar, daha sonra bitki büyüme desteklemek için tasarlanmış bir besin ortamında büyüyen devam etmek için koşullar değişen süre. Her iki aşamada da kök13kanda oksijen azlığı önlemek için sabit sallayarak içerir. Bakteriler, kolonizasyon ortamından veya bakım ortamına transfer edildikten sonra bitki köklerinden görüntülenebilir veya niceleyilebilir. Bu hidroponik sistem çok esnektir, deneysel koşullara izin verir ve uygulamalı stresler araştırmacılar ilgi alanlarına bağlı olarak kolayca değiştirilecektir.
Bu tanımlanan yöntem, bitki-mikrobe etkileşimleri hakkında literatürde daha büyük gövde bağlamında önemlidir, çünkü kök yüzeyinde bu etkileşimlerin incelenmesi için sağlam bir sistem sağlar, çünkü aynı zamanda büyüme tercihlerine göre özelleştirilebilir farklı bakteriler. Bitki biyoloji laboratuvarları genellikle katı agar bitki mikrobe kolonizasyon denemeleri gerçekleştirmek, sadece düzlemsel hareket için izin (Eğer bu) bakteri de sonraki transfer sırasında bitkilerin potansiyel olarak yıkıcı manipülasyon gerektirirken. Buna karşılık, Mikrobiyoloji laboratuvarları genellikle onların deneyler içinde bakterilerin sağlığını önceliklenmiş, bitkilerin zarar için14,15. Bitki ve Mikrobiyoloji odaklı laboratuvarlar bu farklı öncelikleri tarihsel zor bu gruplar arasında sonuçları karşılaştırmak için yapılmış, çünkü her genellikle ilgi organizmalarını optimize etmek için deneysel koşulları optimize15. Burada açıklanan yüzen Mesh-bitki-büyüme sistemi tam bitki dalgıç, önceki Mikrobiyoloji odaklı çalışmalar için önemli bir avantaj önler, aynı zamanda geçici kolonizasyon kolaylaştırmak için bakteri büyüme ve hayatta kalma optimize ederken. Böylece, biz burada mevcut tahlil her iki bitki biyologlar (aşırı hidrasyon ve bitki dokunsal manipülasyon hakkında) mikrobiyologlar kriterleri tatmin ederken (farklı bakteriyel büyüme koşulları ve birden fazla izin kaygıları adres olabilir tür etkileşimleri)7. Bu protokol çeşitli bakteriler, bitkiler ve çevresel koşullar ile kullanılmak üzere uyarlanabilir şekilde tasarlanmıştır.
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Not: deneysel kurulum, netlik için açıklanmıştır ve bu rapora dahil edilen temsili sonuçları oluşturmak için kullanılır, ancak koşullar istediğiniz gibi değiştirilebilir. Kullanılan bakterilerin BSL durumuna göre, tüm adımlar KKD kullanılarak ve güvenlik için kurumsal ve Federal kaldığımız aşağıdaki yapılmalıdır.
1. bakterilerin karakterizasyonu
2. plastik bir kafes üzerinde Arabidopsis thaliana fide hazırlanması
3. sıvı bakteriyel büyüme ortamında bitkilerin kolonizasyonu
4. bakteriyel kolonizasyon Bakımı
5. uygun hücre sayıları için bakteri toplama
Not: fide kökü başına bakteri sayısı herhangi bir inkübasyon timepoint tespit edilebilir. Kolonizasyon 0 saat ile 18 saat arasında izlenebilmektedir, ancak bakım 18 saat sonrasına kadar izlenebilmektedir. Görüntüleme için mukadder bitkiler Bölüm 6 doğrudan devam edebilirsiniz.
6. mikroskobik için bozulmamış bitki kökleri koleksiyonu
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
İyi karakterize PGPB P. simiae WCS417r hidroponik kültürde A. thaliana kökleri kolonize bilinmektedir. Bu doğal floresan bakterisi, kolonizasyon sonrasında fidanların kökleri üzerindeki mikroskobik kullanarak kolayca görselleştirilebilir (Şekil 2). Bu a. thaliana fide ' (4 – 6 mm uzunluğunda) köklerinin tam uzunluğu görüntü mümkün olmasına rağmen, birçok bitki için bunu yaparken zaman yasak bir miktar alacaktır. Zaman noktaları ve b...
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Tüm ortamlarda bitkiler milyonlarca farklı bakteri ve mantar5,7ile etkileşim. Bu etkileşimler, bitki sağlığını olumsuz ve olumlu yönde etkileyebilir, ürün verimi ve gıda üretiminde potansiyel etkilere neden olabilir. Son çalışmalar ayrıca PGPBs tarafından bitkileri değişken kolonizasyon öngörülemeyen bitki boyutu ve alan denemeleri22ürün verimi için hesap olabileceğini göstermektedir. Bu etkileşimlerin arkasındaki mekanizmaları anlamak, st...
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Yazarların ifşa etmesi gereken hiçbir şey yok.
Bu çalışma, enerji biyolojik ve çevresel araştırmalar bölümü (DOE-BER 0000217519 için E.A.S.), Ulusal Bilim Vakfı (E. A. S için IOS-1343020 Ilham) tarafından sağlanan araştırma fonları tarafından destekleniyordu. SLH Ayrıca Ulusal Bilim Vakfı lisansüstü araştırma bursu programı tarafından destekleniyordu. Dr. Jeffery Dangl 'a, bakteriyel suşlar ve paha biçilmez bir anlayış sağlamak için teşekkür ederiz. Biz deneysel öneriler için Dr Andrew Klein ve Matthew J. Powers teşekkür ederiz. Son olarak, SLH bize bilim yaymak bir ayrıcalık ve bir sorumluluk, özellikle yaratıcı ve erişilebilir yollarla olduğunu hatırlatan için sosyal medya bağlantıları teşekkür etmek istiyorum.
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
| Ad | Şirket | Katalog numarası | Yorumlar |
|---|---|---|---|
| <>Gerekli Malzemeler | |||
| 1.5 mL eppendorf tüpleri | herhangi bir | N / A | |
| 24 oyuklu plakalar | BD Falcon | 1801343 | |
| Aeraseal | Excel Scientific | BE255A2 | |
| Otoklav | herhangi bir | N / A | |
| bir | N / A | Depolanmış | - 80? % 40 gliserol içinde C |
| BactoAgar | BD | 2306428'i tercih etti; REF 214010 | |
| ağartıcı | herhangi bir | N/A | |
| Kısa Gün Aydınlık-Karanlık Döngüleri: 460-600 & mikro; mol/m²/s 9/15 saat, aydınlık/karanlık 18/21'de ayarlandı mı? C, iç elektrik prizi ile | |||
| Kurutucu Kavanoz: cam veya ağır plastik | herhangi bir | N / A | |
| Etanol | herhangi bir | N / A | |
| Alev | herhangi bir | N / A | |
| Forseps | herhangi bir | N / A | |
| İnkübatör | herhangi bir | N / A | Belirtilen bakterilerin büyümesi için en uygun sıcaklıkta |
| Hidroklorik Asit | herhangi bir | N / A | |
| Lennox LB Et Suyu | RPI | L24066-1000.0 | |
| Herhangi bir | N/A | Mikropipetleyici, | |
| herhangi bir | N/A | Cilt 5 ve mikro mikrosantrifüj; L ila 1000 ve mikro; L | |
| Mikroskop (tercihen floresan) | herhangi bir | N / A | En iyi tanım önemli değilse hafif olabilir |
| MS Tuzları + MES | RPI | M70300-50.0 | |
| Orbital Plaka Çalkalayıcı | herhangi bir | Yok | En az 96 saat 220 rpm'de çalışabilir |
| Petri Kapları | herhangi bir | N / A | 50 mL toplam hacim |
| Rezervuarlar | herhangi bir | N / A | |
| Spektrofotometre | herhangi bir | N / A | |
| Standart Delik Zımba | herhangi bir | N / A | Yaklaşık 7mm zımba çapı |
| Steril su | herhangi bir | N / A | |
| Cerrahi Bant | 3M | MMM1538-1 | |
| Teflon Mesh | McMaster-Carr | 1100t41 | |
| Ultrasonikatör | herhangi bir | N / A | |
| Vorteks Karıştırıcı | herhangi bir | N / A | |
| X-gal | GoldBio | x4281c | diğer satıcılar mevcut |
| < güçlü > Önerilen Malzemeler< / güçlü > | |||
| 24 Çatal Ultrasonikatör eki | herhangi bir | N / A | Aynı anda birden fazla örneği sonikasyon için. Bireysel olarak yapılabilir: |
| Alumaseal II | Excel Scientific | FE124F | |
| , Cam boncuklar | herhangi bir | N/A | |
| Multipetter/Repeter | herhangi bir | N/A | |
| Steril 96 oyuklu plakalar | herhangi bir | N/A, | Seri seyreltmeler için. Eppendorf tüpleri ile değiştirilebilir |
| Kullanılan Biyolojik Malzemeler< / strong> | |||
| Arabidopsis thaliana< / em tohumları > herhangi | bir | N / A | Tohum stokları için Arabidopsis Biyolojik Kaynak Merkezi'ni öneriyoruz |
| Arthrobacter nicotinovorans< / em> | Levy, et al. < / em>2018 | ||
| Curtobacterium oceanosedimentum | Levy, et al. 2018 | ||
| Microbacterium oleivorans | Levy, et al. 2018 | ||
| Pseudomonas simiae WCS417r | Haney, et al. 2015'te benzer bir sistemde yayınlanmıştır. Cole, et al. 2017 |
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.