单厂,无菌的缩影和结瘤的豆科植物生长 * These authors contributed equally

Environment

Your institution must subscribe to JoVE's Environment section to access this content.

Fill out the form below to receive a free trial or learn more about access:

Welcome!

Enter your email below to get your free 10 minute trial to JoVE!





We use/store this info to ensure you have proper access and that your account is secure. We may use this info to send you notifications about your account, your institutional access, and/or other related products. To learn more about our GDPR policies click here.

If you want more info regarding data storage, please contact gdpr@jove.com.

 

Summary

苜蓿植物的共生固氮细菌的苜蓿根瘤菌在个人,无菌微生态从标准实验室板制成的增长使得频 ​​繁的检查根系和根瘤的不妥协不育。植物可以保持在这些生长室长达9个星期。

Cite this Article

Copy Citation | Download Citations

Jones, K. M., Mendis, H. C., Queiroux, C. Single-plant, Sterile Microcosms for Nodulation and Growth of the Legume Plant Medicago truncatula with the Rhizobial Symbiont Sinorhizobium meliloti . J. Vis. Exp. (80), e50916, doi:10.3791/50916 (2013).

Please note that all translations are automatically generated.

Click here for the english version. For other languages click here.

Abstract

根瘤菌形成于兼容的主机豆科植物的根共生固氮根瘤。其中最发达的模型系统研究这些相互作用是植物蒺藜苜蓿品种。 Jemalong A17和根瘤菌菌苜蓿根瘤菌 1021。植物根系共生表型的得分反复成像需要的是无损要么植物或细菌的方法。一些植物和细菌突变体的表型共生变得明显增长后的时间都比较短,而且不需要长期观察主机/共生互动。然而,在共生效率和根瘤衰老表型不明显的结瘤过程的早期阶段,细微的差别需要相对较长的生长时期,他们可以拿下之前。几种方法已经发展为长期增长和观察这个主机/共生体对的。然而,许多这些方法都需要重复浇水,这增加了污染的其他微生物的可能性。其它方法需要对大量的植物的生长相对大的空间。该方法在这里描述的,M的共生增长苜蓿/ S。苜蓿根瘤菌在无菌,单植物微生态,具有几个优点。在这些微观植物有足够的水分和营养物质,以确保不要求浇水长达9周,防止浇水过程中的交叉污染。这使得表型进行量化,可能在短期内生长系统,如在根瘤发育和早期根瘤衰老微妙延迟错过。此外,在微观世界的根和根瘤通过板盖被容易地观看,从而向上生根观察的植物是不需要的。

Introduction

豆科植物寄主植物蒺藜苜蓿 A17和根瘤菌菌苜蓿根瘤菌 1021之间的互动是最听话的模型系统根瘤发育和固氮共生的研究之一。两者共生伙伴的基因组已被测序1,2和厂房及细菌都是服从遗传操作3,4。植物和细菌突变体两者的表型分析需要观察根瘤发育的阶段,量化的共生生产率随着时间的能力。在这里,我们描述了一种观察M的根瘤发展苜蓿品种。 Jemalong A17接种S。根瘤菌 1021从标准,圆形直径3.94英寸,15毫米深的实验板( 图1A)提出个人的缩影中。在拍摄时,通过在该板的一侧的切口的门户(曝光和生长FIGURES 1B,1C和1E)。根都包含在微观范围内,并保持无菌,同时通过板( 图1D)的盖允许观察。由于拍摄访问,其增长是不受限的,它可以以周期性的间隔进行测量而不会影响根的无菌性。最初开发创建缺口板微观的方法由雷, 。5种植苜蓿植物,但它并没有被广泛采用,尽管其比其他方法的许多优点。这种方法的变化也被开发为植物根系和菌根6之间的相互作用的分析。现在,我们已经适应和优化这种方法M的增长苜蓿植物。此协议的过较常用的方法的优点如下所述。

有几种方法,这些方法目前广泛使用的分枝结瘤的研究苜蓿 inoculated与S。根瘤菌 7。最常用的方法大规模制备根瘤的根是生长在气雾沉箱7。在这种方法中,植物被悬挂在一个大的容器中,并根通入S的混合物根瘤菌和营养液7。此方法是实用的,如果只有一个基因型的S。根瘤菌是进行测试。因为它要求高浓度的细菌的雾化,有沉箱接种不同菌株之间的交叉污染的可能性很高。经常被用于制备大量接种的植物的另一种方法是生长在浴盆或珍珠岩,蛭石,沙子或输注用的营养液并接种S.煅烧粘土花盆根瘤菌 7。此方法需要使用开放桶或盆,并需要浇水的营养液和补充。盆的另一个缺点是,植物必须从这样的颗粒基质进行检查根和根瘤中除去。这种方法的另一个缺点是,大面积的培养箱空间时,需要许多不同的S。根瘤菌的基因型进行比较,因为一个单独的锅必须用于每个细菌基因型。在“伦纳德罐子”是这个方法8,9的变化。甲伦纳德罐子是由一个堆叠在另一个之上,并通过油绳连接的两个消毒容器。生长培养基被放置在下部容器,并通过油绳的毛细管作用进入的珍珠岩,蛭石,沙子或在上部容器煅烧粘土生长基质绘制。秧苗(s)被放置在生长基质和接种S.根瘤菌 。此方法不需要浇水,但检查根和根瘤要求苗从颗粒生长基质除去。

有几种方法,并允许易检查的袋鼠TS。其中之一是透明的塑料“成长袋”7。这种方法的一个缺点是,经常浇水,因为仅仅≤的10ml液体培养基是最佳的生长分枝需要苜蓿中袋7。小袋实验也通常限制在〜2周7,由于在袋内部的纸芯的击穿。这是常用的两种其它方法类似于我们的方法,所述植物生长在琼脂上和根是可见的,但这些方法也有我们的程序避免了缺点。在这些方法中,植物被完全包含在24.5厘米周围的多孔外科胶带的顶部密封或塞住用棉塞或塑料盖7琼脂斜面培养试管x24.5厘米琼脂平板上。这两种方法都允许容易检查根和可以保持无菌状态。但是,琼脂斜面管通常生长仅20毫升琼脂培养基上7和需要浇水和养分一个ddition植物的长期增长。 24.5 CM中生长的植物x24.5厘米琼脂平板微观有足够的水分和养分的长期增长,但增长的快速拍摄变得内的板子缩影和乙烯气体可以建立抑制结瘤7约束。在这里描述的过程中,拍摄暴露,并自由地生长,其中包含〜70毫升媒体,允许长期增长的缩影之外。

这里描述的过程可能是有用的,不仅为豆科植物结瘤的研究,同时也为其他中型植物的根表型的研究。这些微观和传统的聚碳酸酯植物组织培养罐之间的区别是,在这里所描述的板微生态根上的琼脂的垂直表面上​​生长,而不是分解成琼脂在罐的底部的水平层。这允许根被抬离琼脂表面以最小的D豪悦国际为根毛和琼脂的根表面,它通过显微镜促进根毛的考试最小的附着力。

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

在执行步骤1,2,4,并在无菌的层流罩6被推荐。

1。 M的制备苜蓿幼苗A17

:M。在这些研究中使用苜蓿种子A17冷却温室条件〜22℃,或维持在22-26℃,〜150-400毫摩尔/米-2 -1光植物生长室下产生的。

  1. 倒入种子发芽板:采用100平方毫米板(15毫米深),倒蒸压1.1-1.2%w / v的纯化琼脂10〜3-5毫米的深度。每块板将被用于发芽〜0.25-0.5克种子(相当于63-125粒/板)。
    注意:使用植物细胞培养测试,纯化琼脂在本协议中所述的所有板块,这一点至关重要。为琼脂的厂商和产品目录号信息列特定的试剂和设备的表中。
  2. 划破/消毒M。苜蓿种子A17S:称取足够的种子,种苗所需的号码。 ( 蒺藜苜蓿 A17种子〜4毫克每)地方的种子在无菌125毫升瓶用无菌铝箔盖(0.25-0.5克种子/瓶,这是〜63-125种)和吸管20集中(96%)毫升H 2 SO 4沿烧瓶壁。
    注:酸蚀将消毒的种子。此外,通过移液沿烧瓶壁酸,它会重新消毒已经接触到的未经消毒的种子接触的烧瓶内。
  3. 分手种子团块用无菌玻璃吸管。经常摇动烧瓶各为10-12分钟。小,褐色坑将成为种子可见。这些都是在种皮11小孔。
    注:用浓H 2 SO工作4时,戴上护目镜和手套。
  4. 除去H 2 SO 4和冲洗种子:当种子至少10%有褐色的小凹点,或是12分钟过去了,取至上,从烧瓶中除去所有的酸,用无菌玻璃吸管。 (地点废酸到含有至少为300毫升自来水1-2升烧杯中,这会冲淡酸,防止过热。)倾斜烧瓶收集在烧瓶中的曲线的剩余酸和使用小玻璃吸管来删除所有剩余的酸。如果残留的酸依然存在,它会与冲洗水反应,加热的种子,并杀死他们。
    1. 通过快速浇筑百毫升无菌超纯水到每个烧瓶中漂洗种子。水的过量体积将稀释的酸,防止酸与水的反应过程中的过热和种子的损伤。倒出的水和火焰灭菌的烧瓶内的唇。
    2. 冲洗种子8至10倍,用50ml灭菌超纯水。每次冲洗过程中摇动烧瓶。烧瓶中,应考虑无菌此时,将烧瓶的唇部应该每次漂洗之前将熄火。
  5. 让种子吸收过夜:在最后一次漂洗,倒入50毫升无菌超纯水到每个烧瓶,更换无菌铝箔盖在黑暗中过夜每个烧瓶中放于4℃。
  6. 在催芽板瓜子地点:后让种子吸收过夜,倒​​掉水,冲洗用2倍〜25毫升超纯水,然后加入20毫升无菌超纯水,漩涡悬浮种子和从他们倒到1.1-1.2%的琼脂平板发芽步骤1.1。如果种子留在烧瓶中,加入更多的水,并再次倾。分发种子从每个烧瓶中一板(63-125粒/板)。
    1. 旋流板分发种子。种子应在板的一端均匀地分布在一个4-5厘米波段。这将是该板的“顶部”。 “底”5-6厘米应保持自由的种子( 图2A)。
    2. 抽出的水用无菌吸管。倾斜板以45°角,以使剩余的水漏到板的底部。重新装上盖子上直到特德板和避光。板应允许排出10-20分钟。 ( 图2B)。
  7. 成立发芽:删除已收集的倾斜板的底部,用无菌吸管所有的水。
    1. 重新装上盖子,并用封口膜密封板。戴上手套,并保持无菌( 图2C)。
    2. 堆栈发芽板,然后开启所有的人都在向上90°角。这些种子将趴在琼脂的垂直表面。充分吸胀的种子应该很容易附着在琼脂。根将向下生长( 图2D)。
    3. 包裹发芽板在箔的叠层挡住光并保持在25℃3天。

注意:如果发芽所得不足3天,根部可能太短达到琼脂缩影。如果发芽转移到缩影板前超过4天进行,苗木成活率会是穷人。如果M。苜蓿生态型或突变与慢发芽率要进行比较,慢慢发芽生态型应允许发芽超过3天。

2。个别板块缩影准备

  1. 准备Jensen的介质12(见表1组成),允许〜70毫升培养基为每个缩影。准备在投手或瓶是方便快速浇注(不超过1-2升,按每投手)和高压灭菌过程中留在投手磁力搅拌棒。
    1. 中等后冷却至55-65〜°C,补充已被添加,并且pH值已经被选中(见表1),倒入圆形直径3.94英寸,15毫米深的板块。板应浇〜0.9-1厘米深(〜70毫升/板)。
    2. Jensen的介质的部件可以形成混浊沉淀物,所以它的投手定期返回磁力搅拌板,以防止部件从沉淀出来是很重要的。沉淀物可能是相在板IBLE它们凝固后,只要它们被均匀地分布在板之间不影响性能。
    3. 浇注,以防止结露的盘子上眼睑形成过程中堆叠板。
  2. 之后Jensen的板块都凝固了,陷两个板和盖子与已弯成U形5( 图3A)称重铲。热锅铲与燃烧器弯曲,直到红热,缺口5-6片,然后再加热。当缺口盖子被放置在缺口板,这将创建一个椭圆形的门户,通过该苗的枝条将增长( 图3B)。如果缺口板将被储存起来,单独包装用石蜡膜..

3。 苜蓿的制备根瘤菌文化

前两天植物接种,启动所有S的文化根瘤菌菌株被接种到幼苗。丘尔RES应生长在LBMC辅以2.5毫米硫酸镁4,2.5毫米氯化钙2,和适当的抗生素(TY培养基也效果很好)(LB培养基[米勒])介质13。少至2-3毫升每种培养物就足够了。

  1. 成长在30℃振荡2天,直到细胞密集。
  2. 对于大多数植物接种,在S的生长期根瘤菌不是关键的。通常情况下,登录后期或早期静止期细胞使用。

4。铺设了M。对个体缩影苜蓿幼苗

  1. 3天之后,打开一个发芽板(在步骤1中制备)和紧接在洪水灭菌超纯水。钳浸在乙醇和简要火焰消毒。用无菌镊子轻轻推全苗的根尖下的水,以防止干燥。罗茨将范围从2-6厘米长。多数为3-4厘米。苗木选择与直根系并没有明显的缺陷。
  2. 检查Jensen的介质微观的盖子的积聚凝结。轻弹盖子,除去冷凝或用新的缺口盖更换。如果有过量的缩合的盖子,幼苗根可能会附着在盖子,然后死亡的缩合干燥后。
  3. 使用镊子,轻轻的挑子叶幼苗从发芽板打下根在Jensen的媒介缩影。确保根尖是在与琼脂接触。
  4. 温和地去除种皮,如果它仍然存在。在水中浸泡5-10分钟后,种皮要宽松。轻轻挑逗种皮的钳子,直到它让路,并丢弃。芽的子叶和大约0.5厘米应该伸出的U形凹口的在板( 图4A)。小心用U型缺口的盖子在幼苗更换板的盖子,创建一个门户网站的幼苗( 图4B)。在水平堆叠搁置板,直到所有的苗都被放在缩影。
  5. 使用全苗从外观上可行,并有直每根发芽板。 (如果可能的话,让苗未开封作为替代品刚接种前萎蔫苗使用的一个板块。)
  6. 铺设全苗之后,让他们坐在水平Jensen的缩影,而S。根瘤菌接种悬浮液正在准备。

5。 S的 ​​制备根瘤菌接种物悬浮液

  1. 检查S。接种后定期苜蓿根瘤菌的文化,以确保它们正在日益增强。经过2天的增长,外径600应该是2和4之间。
  2. 吸取0.5毫升每一种文化的进入无菌1.5mL管中,离心沉淀。除去上清液。
  3. 无论是0.85%无菌氯化钠或无菌超纯水洗涤细胞两次。重悬细胞于0.5ml 0.85%输注液激怒NaCl或超纯水。
  4. 衡量一个1/10的稀释悬浮S的外径600 苜蓿根瘤菌从步骤5.3文化。在此基础上的阅读,使每个文化在无菌超纯水中的悬浮液在OD 600 = 0.05。如果细胞密度过高,结瘤可能受到抑制。使稀悬浮液足以使100微升可以接种到各幼苗。外径600 = 0.05悬挂的云应该只是用肉眼几乎难以察觉。

6。接种和缩影的密封

  1. 前已开始接种,检查幼苗枯萎,但没有存活转移到Jensen的媒体缩影。取代那些幼苗从发芽片新鲜的苗。
  2. 打开每个缩影,接种100μL的适当的学苜蓿根瘤菌悬挂到幼苗根系。重新装上盖子,并预留水平STAC6-10缩影KS。对于每个S。要比较的根瘤菌菌株,接种至少15家工厂。对于具有共生生产力细微的差别株,接种30-35植物。至少留出10株未接种作为阴性对照。接种30-35植物与S根瘤菌 1021或其他适当的野生型菌株作为阳性对照。
  3. 之后,S。根瘤菌悬浮有时间来吸附在根表面和所述悬浮液已经浸透到琼脂(至少20分钟),单独包装每板用石蜡膜。板应包裹起来,以缺口的边缘,但石蜡膜不应该阻止秧苗( 图4C)的生长。
  4. 在包装时,使对于根部附着在板盖内最后的检查。从盖子除去附着的根,奠定了板式平在板凳上,然后点击或轻拂盖子回落敲根到琼脂苏rface。
  5. 排队每个堆栈6-10板的幼苗门户。与苗朝上( 图4D)放置在堆栈成90°角。石蜡膜的粘性将持有的板块在地方足够长的时间来包装箔整个堆栈,留下1-2厘米带解开其中的幼苗出现( 图4E)。箔将保护根部由轻。
  6. 将铝箔包裹堆在一个被点燃的生长室或生长室在21-25°C,60-70%的相对湿度和100-175微摩尔/平方米-2 -1光在16小时光照/ 8小时黑暗周期( 图1A)。在这些生长条件下,延长培养在光照水平高于200微摩尔/米-2 -1可具有对植物生长产生不利影响。

7。考试根系共生表型的定量

植物可以保持在微生态长达9个星期。

  1. 根瘤数目可以在一系列时间点由每一堆块解缠箔和计数结节进行量化。开发植物根瘤接种S.根瘤菌 1021野生型是显而易见的接种后10-14天。
  2. 共生的生产率,也可在每个时间点,通过测量出现芽的长度测量。
  3. 通常是由分离的拍摄和测量拍摄的鲜重进行7周接种后生产率共生的最后定量。这一步可以迟9周进行,则可较长时间的增长是需要的。

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

相比,在引言中所述大多数其他方法的这些板微观的制备和接种是相对简单的。利用这些缩影中也允许延长植物生长(9周),无需浇水或营养补充,维护根不育的,既不易检查根和避光保护根系,厂房无约束增长笋,方便前往拍摄的长度测量,并去除植物从有根毛损伤极小的缩影。 图1A显示幼苗生长在微观世界中的孵化器。在图1B-1E显示的图像含有M缩影几种不同的看法蒺藜苜蓿 A17植物接种野生型S。根瘤菌 1021。如果包装得严严实实,> 220微生态将适合于73.8厘米×67.5厘米孵化器架子。 图1B和1C显示微观的箔片包裹堆叠与植物摆脱在微观世界的门户。 图1D示出了与箔去除,根和根瘤示出通过该板的前一个缩影。 图1E显示了相同的缩影平躺与植物摆脱门户网站中板。芽的长度可以从出苗的缩影( 图1C)的点,而不会干扰植物进行测定。 图5A示出枝条长度数据M。蒺藜苜蓿 A17植物接种野生型S。根瘤菌 1021相比有7周未接种植株和9周后接种。在微观世界的增长是理想的采集一系列根瘤发育和枝条长度的时间点的。在最后的时间点,在枝条剪去为枝条鲜重( 图5B)的测量, 图6示出了3共生的表型实施例7周POS叔接种。 M的相对共生生产率蒺藜苜蓿 A17植株接种不同S。根瘤菌菌株是由枝条长( 图6A)量化和地上部鲜重( 图6B)。在植物上接种这些菌株根瘤的数目示于图6C。粉红色的颜色因产豆血红蛋白的指示结节是功能性,并能固氮,而白色小结节通常都是非功能性和/或中止,褐色结节是衰老和坏死14-18。图6的比较表明,M的共生生产率蒺藜苜蓿 A17植物接种S。苜蓿中华根瘤菌 1021携带PSTB-LAFR5-exoY质粒,其过量表达的ExoY十一异戊烯-磷酸半乳糖磷酸转移酶,大于野生型S根瘤菌 1021和株携带负C ONTROL质粒PSTB-LAFR5。这些ExoY过表达菌株产生更多的共生胞外多糖琥珀比对照菌株。以量化需要几个星期才能体现在共生表型差异的能力是这种方法的一大优势。对于共生生产力的M上的所有措施蒺藜苜蓿 A17,在中华根瘤菌medicae株WSM419和ABS7表现比S。更好的苜蓿中华根瘤菌 1021( 图6A-6C)。 (从图6中的数据最初出现在琼斯(2012)19。)于该缩影拆卸和拍摄鲜重的时间进行测量,根也可以通过显微镜观察, 图7示出了M的代表的观点去除后的微生态蒺藜 A17根。根毛经历最小的损伤,因为根部放置在琼脂表面上并没有达到根从琼脂的水平层。

_content“>植物可以维持长达9周,这些微观因为〜70中的板毫升琼脂生长培养基。之后再生长期间,一些植物可能开始干燥。七周的生长是最佳的共生与苜蓿根瘤菌 1021。对于M的更有效的共生苜蓿 A17与S medicae WSM419或S medicae ABS7,为4-5周生育期较短是最优的。

每L终浓度 储备溶液的量 股权集中度
1克CaHPO 4 不适用不适用
0.2克用MgSO 4·7H 2 0 1毫升为0.2g /毫升
0.2克K 2 HPO 4 1毫升为0.2g /毫升
0.2克氯化钠 1毫升 0.2克/毫升
0.1克的FeCl 3·6H 2 O 1毫升为0.1g /毫升
11.5克琼脂纯化(见表特定试剂的琼脂规格)
的milliQ H 2 O至1升

表1中。 Jensen的琼脂培养基协议平板缩影。为Jensen的媒体准备的指示。

步骤:

  1. 添加上述成分,并用磁力搅拌棒搅拌。
  2. 高压灭菌45分钟,液体循环,在投手搅拌棒。
    注:CaHPO 4氯化铁会沉淀出高压灭菌过程中。搅拌均匀,让他们回到暂停;媒体将仍然浑浊
  3. 冷却,搅拌,直到它不痛拿起投手用裸手。
  4. 加入1 mL微量元素每升矿物质(参见下面的食谱)WH法兰西岛大区的搅拌
    注意:请务必配药前,重悬沉淀的微量矿物质。
  5. 加0.25 ml 4个N元L的NaOH溶液,边搅拌边。
  6. 检查pH值通过删除〜100微升媒体用无菌吸管和应用,以pH试纸
    注:pH值5-10范围内的纸张效果很好。 pH值应为〜7允许几秒钟,充分显色。如果pH值是不正确的,也可能是一个错误的准备。
  7. 倾板尽可能厚,通过返回到磁性搅拌盘混音烧瓶
    注意:如果板过满( 液体吸上来到盖子的底部),
    注意:期待得到〜每升15板。

微量矿物质股票1升(高压灭菌消毒)

1克H 3 BO 3
1克的ZnSO 4·7H 2 O
0.5克的CuSO 4·5H 2 O
0.5克的MnCl 2·4H 2 0
1克NaMoO 4·2H 2 O
米利-Q H 2 0至1升

图1
图1。含植物接种S.缩影意见根瘤菌 1021)的一个缩影板在培养箱植物生长B)M。蒺藜苜蓿 A17植物接种S。在B中板显示植物通过缩影。ð缺口不断增长),一个来自B和C的缩影板与根根瘤菌 1021野生型通过缺口在Jensen的琼脂微观上越来越大。 三)其他特写视图结节通过盖成像E)板来回M D平躺着的拍摄从出现缺口。

图2
图2。种子发芽板设置。 a)种子分布在一半100毫米正方形板。 乙)琼脂表面是通过使水收集在一个倾斜板的底部排出。℃)将平板包在石蜡膜,层叠和D)的叠层转过一个90度角,并用铝箔包裹。

图3
图3。微观世界由开槽Jensen的板的弯曲铲建设。 A)已经弯曲,形成一个椭圆形的金属称量铲是火焰加热和用于标记一个U形孔的侧面板和在所述盖的一侧。 U形槽口在该板的底部应该在琼脂表面的顶部。 U型缺口的盖子底部应该是一路的盖子。顶部B)更换盖在板上创建一个椭圆形的门户,通过该苗可以突出。

图4
图4。插入苗成缩影。 a)两个视图显示了幼苗根系应该怎么躺在琼脂表面的凸出拍出来的U型缺口在板B)和 C子叶及约0.5公分将盖盘上带有凹槽排队将创建一个椭圆形的门户网站的苗子。用石蜡膜紧紧包裹板块将保持盖子移动和防止干燥。d)板可以被堆叠在一起在6-10组和E)包裹铝箔。 点击这里查看大图

图5
图5。后代表共生表型7周增长和9个星期的生长M植物接种S苜蓿在个别缩影A17 A)枝条长根瘤菌 1021,和未接种植株的枝条长度测量7周没有从微观去除植物。 9周后接种,拍摄长度测量(A),然后芽修剪和称重(B)。

jpg“格式/>
图6。后代表共生表型7周增长M蒺藜苜蓿 A17个别缩影。exoY过表达的菌株S。根瘤菌 1021已加强对共生寄主植物蒺藜苜蓿 A17。 S的 ​​共生生产率根瘤菌 1021 M蒺藜苜蓿 A17在过表达的十一异戊烯磷酸半乳糖磷酸由exoY编码菌株提高。共生生产率是衡量(A)拍摄长度cm和(B)于克地上部鲜重。白色的,无效的结节(中图吧);;粉红色,功能结节(下图巴)的数量和褐色,坏死结节(顶图巴)显示在(C)。植物接种S的共生生产力和根瘤数medicae株WSM419和ABS7也显示。星号在图形栏表示统计从一个非配对t检验的1021野生型参考株LY显著差异。植物接种不产生任何琥珀的exoY :: Tn5的无效突变体也有类似的拍摄长度和鲜重,以未接种的植物,只生产白色,无效结节。在(A)和(B)最初发表在19中的图形。 点击这里查看大图

图7
图7。根去除微观成像后,在解剖显微镜。根可以很容易地从微观成像与对根毛损伤极小移除,因为它们位于琼脂表面上。图像显示M的根源蒺藜苜蓿 A17 10天接种后(A,B) (C)。所示的根接种S.根瘤菌 1021野生型(A),一个S。根瘤菌菌株携带eglC :: GUS融合(B)和一个S。根瘤菌菌株携带SMc00911 :: GUS融合20(℃)。 S的​​GUS染色携带SMc00911 :: GUS融合根瘤菌细胞是可见的根毛,并在大肠杆菌中的酒吧根面相当于100微米。 点击这里查看大图

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

有几个步骤是成功的关键协议:1)用纯化,植物细胞培养的必要性测试琼脂怎么强调也不过分。这不是对苜蓿幼苗关键的,但它是为M的增长的关键蒺藜苜蓿 A17。 2)在步骤1中所述的发芽幼苗上垂直琼脂平板上是很重要的。在一个15毫米深板7萌发的幼苗在一个倒置的水平面上的广泛使用的技术是不建议在这个协议,因为幼苗根系将是太短和/或不直。苗2-4厘米长的直线增长的根源是理想的从发芽板转移到微观世界。三天的增长在垂直萌发板通常是理想的根达到这个长度。 3)同样重要的是避免在接种前苗根瘤菌的污染。在此之前从发芽板幼苗转移到microco短信,工作区域应彻底用乙醇清洗,并在传输中使用的所有工具应该是频繁火焰消毒。可避免通过制备S.污染的另一种潜在的源根瘤菌菌株悬浮液的微观世界的接种从一个独立的工作区用于育苗的准备。也可避免微观真菌污染的缩影内部去除种皮的一切残余,因为真菌孢子可以嵌入在大衣。 4)幼苗存活率可以通过保持苗木根系湿润,并与琼脂接触的时刻,并十分温和的呵护传输过程中被最大化。与截留在琼脂中发芽板根任何幼苗应仔细切除,以避免损坏的根源。高产量可行的植物可以通过使对萎蔫苗进行最后的检查在微观世界的栈开始接种前,并取代它们的机智来实现ħ新的幼苗。如果幼苗处于良好状态,并没有遵守板盖内侧,苗小于5%,应需要在此阶段被替换。从微观地上部生长的梗阻可以通过确保没有残余的种皮被制约的子叶和微观的封口膜包裹仔细,这样的拍摄不会妨碍被阻止。

我们经常使用这种方法来研究共生宿主植物M。蒺藜苜蓿 A17和苜蓿,目前我们正在优化技术等M的增长苜蓿品种,其他品种的苜蓿草木樨和(sweetclovers)的物种。我们还没有测试过这种方法与M.蒺藜苜蓿 A20,它是用作与A17一个遗传作图伙伴的生态型。我们已经发现,M.苜蓿品种。 R108上不纯化的植物细胞培养试验AG生长良好我们目前正在使用,我们正在试图找出另一种琼脂配制或琼脂替代品使用的一个缩影生长基质为这个品种AR。

比较,此处描述为M的分析其他常用方法的方法蒺藜苜蓿A17 / S。苜蓿根瘤菌共生,我们发现这是迄今为止最好的方法,同时比较了大量的S的性能共生苜蓿根瘤菌菌株。我们经常设立250微生态系统在同一时间(10个不同的根瘤菌接种到每25株植物。)当只有一个基因型S。根瘤菌S。 medicae是被使用,和交叉污染是不危险,气雾沉箱或生长小袋可以是更合适的方法。这个板块缩影方法也是使根瘤发育和共生的生产力在很长一段时间的进展定期观测的最佳方法时间。表型的一些表现在共生的后期阶段,如根瘤衰老,可以更容易地使用这种方法比使用其他协议的影响。

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

作者什么都没有透露。

Acknowledgments

这项工作是由粮食和农业的美国农业部国家研究所,农业与食品研究计划补助2010-65108资助 - 20582到KMJ我们感谢Brian K.沃什伯恩对稿件的严格审查。

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Agar purified, plant cell culture-tested Sigma A7921

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Galibert, F., et al. The composite genome of the legume symbiont Sinorhizobium meliloti. Science. 293, 668-672 (2001).
  2. Young, N. D., et al. The Medicago genome provides insight into the evolution of rhizobial symbioses. Nature. 480, 520-524 (2011).
  3. Glazebrook, J., Walker, G. C. Genetic techniques in Rhizobium meliloti. Methods Enzymol. 204, 398-418 (1991).
  4. Cheng, X., Wen, J., Tadege, M., Ratet, P., Mysore, K. S. Reverse genetics in medicago truncatula using Tnt1 insertion mutants. Methods Mol Biol. 678, 179-190 (2011).
  5. Leigh, J. A., Signer, E. R., Walker, G. C. Exopolysaccharide-deficient mutants of Rhizobium meliloti that form ineffective nodules. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 82, 6231-6235 (1985).
  6. Wong, K. K. Y., Fortin, J. A. A Petri Dish Technique for the Aseptic Synthesis of Ectomycorrhizae. Canadian Journal of Botany-Revue Canadienne De Botanique. 67, 1713-1716 (1989).
  7. Barker, D. G., et al. The Medicago truncatula handbook. Mathesius, U., Journet, E. P., Sumner, L. W. (2006).
  8. Leonard, L. T. A Simple Assembly for Use in the Testing of Cultures of Rhizobia. J Bacteriol. 45, 523-527 (1943).
  9. Trung, B. C., Yoshida, S. Improvement of Leonard jar assembly for screening of effective rhizobium. Soil Sci Plant Nutr. 29, 97-100 (1983).
  10. Penmetsa, R. V., Cook, D. R. Production and characterization of diverse developmental mutants of Medicago truncatula. Plant Physiol. 123, 1387-1398 (2000).
  11. Garcia, J., Barker, D. G., Journet, E. P. The Medicago truncatula handbook. Mathesius, U., Journet, E. P., Sumner, L. W. (2006).
  12. Vincent, J. M. A Manual for the Practical Study of the Root-Nodule Bacteria. Blackwell. (1970).
  13. Sambrook, J., Fritsch, E. F., Maniatis, T. Molecular cloning: a laboratory manual. 2nd, Cold Spring Harbor Laboratory Press. (1982).
  14. Pladys, D., Vance, C. P. Proteolysis during Development and Senescence of Effective and Plant Gene-Controlled Ineffective Alfalfa Nodules. Plant Physiology. 103, 379-384 (1993).
  15. Vasse, J., de Billy, F., Truchet, G. Abortion of infection during the Rhizobium meliloti-alfalfa symbiotic interaction is accompanied by a hypersensitive reaction. The Plant J. 4, 555-566 (1993).
  16. Johnson, L. E. B., Vance, C. P. Histological and Biochemical Comparisons of Plant Induced Ineffective Nodules. Phytopathology. 71, 884 (1981).
  17. Vance, C. P., Johnson, L. E. B., Hardarson, G. Histological Comparisons of Plant and Rhizobium Induced Ineffective Nodules in Alfalfa. Physiological Plant Pathology. 17, 167 (1980).
  18. Van de Velde, W., et al. Aging in legume symbiosis. A molecular view on nodule senescence in Medicago truncatula. Plant Physiol. 141, 711-720 (2006).
  19. Jones, K. M. Increased production of the exopolysaccharide succinoglycan enhances Sinorhizobium meliloti 1021 symbiosis with the host plant Medicago truncatula. J Bacteriol. 194, 4322-4331 (2012).
  20. Queiroux, C., et al. A comparative genomics screen identifies a Sinorhizobium meliloti 1021 sodM-like gene strongly expressed within host plant nodules. BMC Microbiol. 12, 74 (2012).

Comments

0 Comments


    Post a Question / Comment / Request

    You must be signed in to post a comment. Please or create an account.

    Usage Statistics