Bioassays ontworpen om te controleren van de ontwikkeling van een schimmel pathogeen, Colletotrichum fioriniae, in aanwezigheid van bosbessen of cranberry floral extracten op glas coverslips worden hier beschreven. Water-, chloroform en veld regenwater – gebaseerd floral extractie technieken zijn gedetailleerd en inzicht in hoe deze informatie kan worden toegepast.
U wilt nauwkeurig controleren de fenologie van de periode van bloei en de temporele dynamiek van floral chemische signalen op schimmel vrucht rotten van pathogenen, werden floral extractiemethoden en dekglaasje aan bioassays ontwikkeld met behulp van Colletotrichum fioriniae. In bosbessen en cranberry, wordt deze ziekteverwekker optimaal beheerd door fungiciden toepassen tijdens de bloei periode vanwege de rol van de bloemen in de eerste stadia van de infectie. Het protocol hier gedetailleerd wordt beschreven hoe floral extracten (FE) werden verkregen met behulp van water-, chloroform en veld regenwater gebaseerde methoden voor later gebruik in overeenkomstige glas dekglaasje aan bioassays. Elke FE diende om een andere set van informatie: reactie van C. fioriniae aan gemobiliseerde floral chemische cues in water (waterbasis), pathogene reactie op bloem en vrucht oppervlakte wassen (chloroform-gebaseerd), en het veld gebaseerde bewaking van verzameld floral regenwater, in vitro opmerkingen naar een agrarische setting. De FE in grote lijnen beschreven als ofwel water of chloroform gebaseerde, met een passende bioassay beschreven om te compenseren voor de inherente verschillen tussen deze twee materialen. Regenwater dat bloemen had weggelopen was verzameld in unieke apparaten voor elk gewas, gezinspeeld op de flexibiliteit en de toepassing van deze benadering voor andere systemen gewas. De bioassays zijn snel, goedkoop, eenvoudig, en bieden de mogelijkheid voor het genereren van Spatio en site-specifieke informatie over de aanwezigheid van stimulerend floral stoffen uit verschillende bronnen. Deze informatie zal uiteindelijk beter informeren ziekte beheersstrategieën, zoals FE verminderen de tijd die nodig is voor infectie optreden, waardoor inzicht in veranderende risico’s voor pathogen infectie gedurende het groeiseizoen.
Colletotrichum fioriniae veroorzaakt een rot fruit van blauwe bes (Vaccinium corymbosum L.) zowel als de grote Amerikaanse Cranberry (V. macrocarpon Aiton)1,2. Deze ziekteverwekker werd onlangs afgebakend van de C. acutatum soorten complexe3,4,5,6 en is een causaal agens van blueberry anthracnose en een lid van de cranberry vruchten rot complex, naast talrijke andere plantaardige ziekten wereldwijd7veroorzaakt. C. fioriniae heeft een latent, hemibiotrophic levensstijl8, met infecties die zich voordoen tijdens de bloei en symptoom ontwikkeling niet merkbaar totdat de vruchten in de definitieve stadia van rijping9 zijn. In bosbessen en cranberry, wordt vruchten rot alleen afdoende beheerst met fungicide toepassingen gemaakt tijdens de bloei periode. Het pathogene agens overwintert in slapende blueberry floral bud schalen10 en sporulates tijdens de bloei. Conidiën worden verplaatst gedurende de luifel via11,12 van de versnippering van de regen-splash en entmateriaal opbouw heeft sterk is gecorreleerd aan de bloei periode13. Reactie van Colletotrichum soorten op host bloemen is niet uniek voor Vaccinium, zoals bloemen belangrijke onderdelen van citrus post bloei vruchten neerzetten zijn (PFD)14 evenals aardbei anthracnose15, in beide gevallen veroorzaakt het pathogene agens te sporulate. Al deze gevallen wijzen op de noodzaak van effectieve methoden om te evalueren van de temporele dynamiek van floral chemische signalen op C. fioriniae en andere pathogenen die tijdens bloei infecteren. De inzichten die geboden door de hier beschreven methoden worden steeds waardevoller.
Dit protocol gedetailleerd methoden van floral extract (FE) aanbestedingen en de evaluatie van C. fioriniae reacties op FE begeleidt via glas dekglaasje aan bioassays15,16. De bloemen extractie technieken zijn onderverdeeld in twee hoofdtypen; Watergebaseerde extracties (actieve-FE, passieve (pass –FE) en veld regenwater gebaseerde (rw-FE)), en op basis van chloroform (ch-FE)17 extracties. De watergebaseerde extracties toestaan voor inspectie van water gemobiliseerd floral chemische signalen. Deze gemobiliseerde aanduidingen zijn waarschijnlijk belangrijke onderdelen van het Hof van de infectie, aangezien er FE verhoogt de snelheid van infectie16, naast het verstrekken van het vocht nodig zijn voor de infectie optreden. Bovendien vertegenwoordigen ze een meer natuurlijke toestand als floral stimulatie worden in de luifel tijdens bedplassen-evenementen zoals eerder waargenomen in bosbessen en andere gewas systemen14,16 gewassen kan. Chloroform gebaseerde floral extracties (ch-FE) bieden ook waardevolle informatie met betrekking tot pathogen reactie op host oppervlak was17,18, ophelderen van de vroege groeistadia van conidiën eenmaal gestort op gevoelig de organen van de host (d.w.z. bloemen, eierstokken en ontwikkelende fruit). Pathogen reactie op seizoensgebonden veranderingen in host oppervlakte wassen kan ook worden gecontroleerd met behulp van dit protocol. Dienovereenkomstig, de bioassays zijn afgestemd op het werken met waterbasis FE of chloroform gebaseerde FE te verzachten van de inherente verschillen tussen deze twee materialen.
De gegevens die zijn gegenereerd uit de bioassays geopenbaard dat waterbasis extracties hogere niveaus van secundaire conidiation dan chloroform gebaseerde extracties stimuleren waar er een definitieve appressorial antwoord, dus we meerdere verbindingen aanwezig in de FE. Interessant, werden beide van deze groei antwoorden waargenomen wanneer met behulp van regenwater dat had uitgevoerd off van bosbessen en cranberry bloemen, met vermelding van meerdere stimulerend verbindingen kan worden gewassen van het oppervlak van de bloemen. Dus, voor floral stimulatie zal verschaffen inzicht in de kans op succes van de pathogen in een landbouwsysteem.
Het uiteindelijke doel van dit protocol is bedoeld als een methode voor het genereren basislijn biologische informatie over schimmel plant ziekteverwekkers in reactie op floral chemische signalen, evenals de initiatiefnemende methodologieën die kunnen gebruiken deze bloemen informatie om te helpen bij Sitespecifiek beheer en besluitvorming ziekteprocessen.
De bioassays detecteren de C. fioriniae reactie op floral extracten (FEs) werden ontwikkeld met de bosbes en cranberry vruchten rot pathosystems maar kunnen gemakkelijk aangepast worden aan andere tuinbouwgewassen. Het protocol hierboven is waardevol in het verwerven van vele belangrijke verzamelingen van gegevens met inbegrip van, maar niet beperkt tot: FE effecten op meerdere isolaten van talrijke pathogenen, tijdsverloop informatie met betrekking tot de groei van zwammen stadia in de aanwezigheid van verschillende FEs, vergelijking van extractie technieken, inspectie van individuele chemische stoffen op de C. fioriniae groei en differentiatie, evaluatie van de individuele bloem orgel extracten, effecten van temperatuur op de C. fioriniae in aanwezigheid van FE, effecten van fenologie afhankelijke wax extracties en florale regenwater-effecten. Door het gebruik van deze technieken heeft gegevens gegenereerd ook een veel duidelijker begrip van C. fioriniae leven stadia en ten dele verklaart waarom de bloei periode zo belangrijk zijn voor de controle van veel fruit is, rotten van ziekteverwekkers.
In eerste instantie alle bloemen identiek zijn verwerkt op de actieve-FE, maar het extractieproces is verhuisd naar het gebruik van hele bloemen. Floral dissectie was tijdrovend en had weinig effect op de topicale van de resulterende Fez. Echter individuele floral organen kunnen en moeten zijn beoordeeld met behulp van dit protocol, maar grote zorg moet worden genomen om niet volledig maceraat de floral weefsels (aanvullende film 1, met de voorzorgsmaatregelen beschreven in stap 2.3), aangezien dit kan leiden tot vrijgegeven schimmels-giftig/static verbindingen in de FE die de microscopische evaluaties kunnen verstoren. Minder invasieve extracties zoals pass –zijn FE (aanvullende film 2) en rw-FE nu gunstiger vanwege hun gemak van acquisitie. Bovendien, vereisen deze extractie technieken alleen vacuüm filtratie te verwerven van biologisch actieve floral chemische signalen.
De bloemen gebruikt in alle extracties waren meestal gekoeld voor 0-3 dagen vóór de voorbereiding van het extract. Een uitdaging van dit protocol is tijdsbeheer van FE omzet (veld collectie door opslag van fragmenten). Dit werd verergerd door de talloze voorbeelden uit meerdere bronnen en datums. Bevroren bloemen zijn niet geëvalueerd in hoeverre elke echte, zoals ontdooide bloemen verslechterde en verkleurd verschijnen. Echter, zodra het FEs waterbasis zijn opgesteld, herhaald bevriezen en ontdooien blijkt geen effect op de topicale van de FE, dus zolang de FE zijn snel refrozen na bioassay voorbereiding (levensvatbare 3-jarige FE).
Chloroform gebaseerde extractie kan de onderzoek naar pathogeen reacties op driedimensionale bloemen/vruchten oppervlakte wassen in een twee-dimensionale vlak via ch-FE verdamping op glas coverslips. Het is echter onwaarschijnlijk dat de werkelijke kristallijnen structuren van wassen gestort van de ch-FE zijn identiek aan het oppervlak waaruit zij verzameld werden. Betekenis, aanvullende technieken moeten worden toegepast als schimmel reactie op specifieke wax structuren in vivo de belangrijkste focus van onderzoek zijn. Chloroform gebaseerde extracten nodig meer opslag onderhoud dan de extracties waterbasis. Naast het bijhouden van de ch-FE extracten in het donker, de cultuur van de cel van de PTFE bekleed tube caps en parafilm afdichten wrap moet regelmatig worden gecontroleerd voor de verdampingsemissie lekken en vervangen waar nodig.
Het concept van toezicht floral regenwater afvoer is geworteld in de idee van bevordering van site-specific ziekte controlehulpprogramma’s. De stroomafname-inrichtingen van regenwater kunnen aangepast worden naar vele andere achitecturen van de plant, zolang het apparaat collectie vangt regenwater dat heeft aanloop van bloemen. Deze aanpak biedt informatie over wel of niet floral stimulatie is aanwezig in het veld op een bepaald moment en kan worden gecontroleerd gedurende het gehele seizoen. Anderzijds kunnen stroomafname-inrichtingen worden geïmplementeerd op meerdere locaties van de luifel om te bepalen hoe ver floral signalen zijn gewassen tijdens een gegeven bedplassen-event. In de toekomst experimenten, rw-FE zal dicteren waarop fungicide toepassingen moeten beginnen en wanneer zij veilig kunnen eindigen. Bovendien, door monitoring fenologie afhankelijke wax extracties (protocol sectie 9), is het belang van de bloei periode tot pathogen biologie geworden nog duidelijker. Dat gedeelte werd ook opgenomen om aan te tonen van de flexibiliteit van deze bioassays, verstrekken van methoden waarmee voor side-by-side vergelijking van host oppervlakte wassen die stoffelijk zijn gescheiden. De gegevens die zijn gegenereerd met de floral extractie technieken en bioassays vertegenwoordigen concrete indicatoren van pathogen stimulatie, specifieke chemische klassen moeten pathogen biologie, en doelstellingen voor de toekomstige bestrijdingsstrategieën.
The authors have nothing to disclose.
Wij danken de William S. Haines, Sr. begiftigd Cranberry onderzoeksfonds en de New Jersey Blueberry en Cranberry Research Raad, Inc. voor steun. Wij danken ook Jennifer Vaiciunas (begeleiding en florale preparaten), Christine Constantelos (schimmel cultuur en florale preparaten), David Jones (floral preparaten en extracties), Langley Oudemans (floral voorbereiding, filmen/fotografie), Jesse Lynch (floral preparaten), Roxanne Tumnalis (algemene ondersteuning) en talrijke student/zomer stagiaires.
0.22 µm pore size, acetate sterilizing filter | VWR | 101102-280 | Blueberry floral extract (FE) clarification |
200-1000 µl pipette with tips | – | – | Equipment, any make within range will be adequate |
40-200 µl pipette with tips | – | – | Equipment, any make within range will be adequate |
5-40 µl pipette with tips | – | – | Equipment, any make within range will be adequate |
Air spray gun disposable paint spray cup with connection adapter | Harbor Freight | 97098 | Blueberry rainwater (rw-)FE collection |
Autoclave | Amsco | 3011 | Equipment, media preparation |
Bar mesh matting (plastic mesh sheet) | Winco | BL-240 | Passive (pass)-FE collection |
Benchtop timer | Fisher Scientific | 06-662-47 | Equipment, FE preparation |
Black pressure/vacuum hose | VWR | 62994-795 | Vacuum filter component |
Buchner funnel | Coors USA | 60240 | Vacuum filter component, accepts 55 mm filter paper disks |
Bunsen burner | – | – | Equipment |
Calcium carbonate | Fisher Scientific | C64-500 | Media component |
Centrifuge | Sorvall | RC 5B Plus | Equipment |
Centrifuge tubes (15 ml) | Fisher Scientific | 05-527-90 | Equipment |
Centrifuge tubes (50 ml) | VWR | 10025-694 | Equipment, rw-FE collection |
Cheesecloth (grade 50) | Fisher Scientific | AS240 | Equipment, FE preparation |
Chloroform | VWR | JT9175-3 | Chemical, trichloromethane: assay grade, ≥ 99% pure, for molecular biology, peroxide-free |
Corn Meal Agar (CMA) | Fisher Scientific | B11132 | Pre-mix media, isolate storage on slants |
Cotton-blue stain | Sigma-Aldrich | 61335 | Lactophenol cotton-blue stain |
Curved forceps (45˚) | Fisher Scientific | 10-270 | Equipment, flower processing and coverslip inversion |
Difco Agar | VWR | 90004-032 | Media component |
Drill-press | Delta | – | Equipment, rw-FE collection |
EASYpure LF Ultrapure water | Barnstead | D738 | Equipment, deionized water source |
Ethanol (95%) | – | – | Chemical |
Filter flask (500 ml) | Pyrex | No. 5340 | Vacuum filter component |
Freezer (set to -20˚ C) | – | – | Equipment, storage of active-FE, pass-FE, rw-FE |
Fume hood | Hamilton | – | Equipment, chloroform usage |
Funnel (7 X 7 cm) | VWR | 60820-110 | Cranberry rw-FE collection, FE preparation |
Generic glass slide | Fisher Scientific | 22-038-101 | Bioassay conductance |
Generic plastic pump spray bottle | VWR | 16126-454 | pass-FE collection, at least 250 ml capacity |
Glass cell culture tubes | – | – | Storage of ch-FE |
Glass coverslips (22 x 22 mm) | Fisher Scientific | 12-542B | Bioassay conductance |
Glass Van Tieghem cells (hand cut glass tubes) | – | – | Chloroform (ch)-FE bioassay, (8 mm OD 6 mm ID) |
Glass-pipette (1-100 µl) | Hamilton Co. Inc. | #710 | ch-FE bioassay |
Glycerol | Sigma-Aldrich | G5516 | Lactophenol cotton-blue stain |
Hemocytometer | Bright-Line | 5971R10 | Equipment |
Incubator (set to 25˚ C, dark) | Percival | 50036 | Equipment, bioassay conductance |
Lactic acid | Sigma-Aldrich | W261106 | Lactophenol cotton-blue stain |
Laminar flow hood | Labconco | 3730400 | Equipment, sterile work environment |
Metal probe (generic) | – | – | Equipment |
Microcentrifuge tubes (2 ml) | Fisher Scientific | 05-408-138 | Aqueous treatment mixture storage and preparation |
Microscope, Leica DMLB | Leica | 020-519.010 | Equipment |
Mortar (ceramic) | Coors USA | 60313 | Vacuum filter component |
Nitrile gloves | Fisher Scientific | 19-130-1597D | Flower collection |
Paper disks (cut paper towels) | Office Basics | KCC01510 | humidity control in bioassay |
Parafilm | Bemis | PM-996 | Plastic paraffin film |
Pestle (ceramic) | Coors USA | 60314 | Vacuum filter component |
Phenol crystals | Fisher Scientific | A92-100 | Lactophenol cotton-blue stain |
Plastic bags (~100 mm X 152 mm) | Uline | S1294 | Equipment, flower refrigeration |
Plastic cell culture dishes (9 cm diameter) | Fisher Scientific | FB0875712 | (Petri dish), bioassay conductance |
Polytetrafluoroethylene (PTFE) lined caps | VWR | 60927-228 | Storage of ch-FE |
Pyrex beakers (100 ml) | Pyrex | No. 1000 | Preparation of ch-FE |
Pyrex bread-pan | – | – | pass-FE collection |
Pyrex graduated cylinder | – | – | Equipment, FE preparation |
Refrigerator (set to 4˚ C) | – | – | Equipment, storage of ch-FE |
Sealed plastic container (30 mm X 13 mm X 7 mm) | – | – | Bioassay conductance |
Sharp-pointed dissecting scissors | Fisher Scientific | 8940 | Equipment, to cut cheese-cloth and paper disks |
Stainless steel mesh strainer | VWR | 470149-756 | Preparation of ch-FE |
Step drill bit (step-bit) | Dewalt | – | Equipment, rw-FE collection |
Sterile loop (combi-loop) | Fisher Scientific | 22-363-602 | Culture preparation |
Telephone wire (internal wires) | – | – | Blueberry rw-FE collection |
Test tube basket | VWR | 470137-792 | Readily available substitution for plastic mesh [strawberry] basket |
V8 Juice | Campbell's Soup Company | – | Fungal media component |
Vintage plastic mesh [strawberry] baskets | Donation | – | pass-FE collection, can substitute for test tube basket (470137-792) |
Vortex Genie (Vortex) | Fisher Scientific | 12-812 | Spore suspension preparation |
Whatman No. 1 Qualitative 55 mm circles | Whatman | 1001-055 | Vacuum filter component |
White plastic twist ties (100 mm) | Uline | S-566W | Cranberry rw-FE collection |