환경 샘플에서 높은 처리량 Siderophore 심사: 식물 조직, 대량 토양, 및 Rhizosphere 토양
Summary
우리는 지구 시스템에서 미 량 영양소 bioavailability 및 매출에 기여 하는 siderophore 잠재적인 환경 샘플의 신속한 심사에 대 한 프로토콜을 제시.
Abstract
Siderophores (저 분자 무게 금속 화합물을 킬레이트 화) 병원 체 경쟁, 식물 성장 촉진, 그리고 크로스 왕국 신호를 토양에 철 (Fe) 생물 지구 화학적 순환에서 배열 하는 다양 한 생태 현상에 중요 하다. 또한, siderophores bioleaching 및 베어링 금속 광물 및 광 석의 bioweathering에 상업적인 관심 있습니다. 양적 평가에서 복잡 한 샘플 siderophore 생산의 급속 한, 비용 효과적이 고 강력한 수단 siderophore 활동을 포함 하 여, 소설 siderophore 생산 하는 미생물의 생태 파급 효과의 중요 한 측면을 식별 하는 키입니다. 여기에 제시 된 방법 siderophore 토양 또는 식물 조직 같은 환경 샘플에서 전술에 미생물 커뮤니티의 활동을 평가 하기 위해 개발 되었다. 샘플 했다 균질 하 고 (Fe), 없이 수정 된 M9 매체에 희석 농축 문화 3 일 동안 알을 품을 했다. Siderophore 생산에 24, 48, 및 72 시간 (h) 소설 96 잘 microplate CAS (크롬 azurol 성의)를 사용 하 여 샘플에 평가 되었다-Fe agar 분석 결과, siderophore 평가의 전통적으로 지루하고 시간이 많이 걸리는 색도계 방법의 적응 활동, 개별 재배 미생물 분리에 수행입니다. 우리 밀 (Triticum aestivum L.)의 4 가지 genotypes/라인, Lewjain, PI561725, 매드 슨, 그리고 내륙 평화로운 북 서에서 일반적으로 성장 하는 PI561727를 포함 하 여 우리의 방법을 적용. Siderophore 생산은 명확 하 게 밀, 및 식물 조직 관찰의 특정 종류는 유전자 형에 의해 영향을. 우리는 성공적으로 빠르게 siderophore 생산, 지상파와 수생 생태계에 핵심 기능 식물 유전자의 영향에 대 한 화면을 우리의 방법 사용. 우리는 매우 신뢰할 수 있는 통계적 차이가 토양 및 식물 조직 내의 저조한 많은 기술 복제, 제작. 중요 한 것은, 결과 보여 빠르게 taxa 및 기능성 유전자를 확인 후 작업 보존 사회를 허용 하는 방식으로 신뢰성의 높은 학위를 가진 복잡 한 샘플에서 siderophore 생산을 검토 하는 제안 된 메서드를 사용할 수 있습니다.
Introduction
Siderophores는 중요 한 생체 철 chelation bioavailability, 하지만 다양 한 미생물 쿼럼 감지, 미생물 공장-호스트, 신호에서 배열 하는 지상파와 수생 생태계에 추가적인 목적에 주로 관여 식물 성장 촉진, 협력 및 복잡 한 미생물 지역 사회1,2내 경쟁. Siderophores 분류할 수 있습니다 광범위 하 게 그들의 활성 사이트 및 구조 기능, 4 개의 기본 형식 만들기: 카복실산, hydroxamate, catecholate, 및 종류3,4혼합. 많은 미생물 검출 한 종류 이상의 siderophore5 및 복잡 한 사회, 생물 biosynthesize의 대부분에서에서 막 수용 체 siderophores1의 더 넓은 다양 한의 통풍 관을 허용 하도록 할 수 있다 6. 최근 작품이 나타냅니다 siderophores는 특히 중요 한 지역 사회 수준에 남북 왕국 통신 및 생물 지구 화학적 전송7,,89,10에도 ,11.
크롬 azurol 반발 (CA) 사용 되었습니다 chelating 요원으로 30 년 이상 철 (Fe)에 바인딩할 CAS Fe 복잡 한 매체에 쉽게 식별 색상 변화를 만들기의 분리에 ligands (즉, siderophores)의 추가 발생할 수 있습니다 같은 방법으로 12. 때에 CAS Fe와 바인딩되어, 염료 로얄 블루 색상으로 나타납니다 및 CAS Fe 복잡 한 분리, 매체 Fe13를 청소 하는 데 사용 하는 리간드의 종류에 따라 색상 변경. 1987 년, Schwyn 및 Neilands에 의해 설립 초기, 액체 기반 매체 미생물 대상14, 성장 습관과 제한15, 뿐만 아니라 금속 철, 외의 다양 한 변화를 수용 하기 위해 여러 가지에서 수정 되었습니다 포함 하 여 알루미늄, 망간, 코발트, 니켈 카드뮴, 리튬, 아연16, 구리17, 그리고 심지어 비소18.
많은 인간 병원 체, 뿐만 아니라 식물 성장 촉진 미생물 (PGPM)로 확인 되었습니다 siderophore 생산 생물3,,1920및 중요 한 rhizosphere와 종종 테스트 endophytic PGPM 긍정적인 siderophore 생산4. 전통적인 철 기반 액체 방법은 결정 격리 재배 siderophore 생산21의 테스트에 적응 되었습니다. 그러나, 이러한 기술을 전체 (미생물), 협력에 미생물 커뮤니티의 중요성 및 토양 및 식물 시스템22siderophore 생산의 잠재적인 규칙을 인식 하지. 그 이유로, 우리는 siderophore 생산 기반으로 전통적인 CAS 분석 결과, 하지만 복제, 측정, 안정성 및 반복성을 microplate에의 용이성, 주어진된 환경에서의 높은 처리량 커뮤니티 수준 평가 개발 분석 결과입니다.
이 연구에서는 siderophore 생산을 탐지 하기 위한 비용, 높은 처리량 CAS Fe 시험 siderophore 생산에서 복잡 한 샘플 (즉, 토양 및 식물 조직 homogenates)의 농축을 평가 하기 위해 제공 됩니다. 대량, 느슨하게 연결, 그리고 엄격 하 게 바인딩된 rhizosphere 토양 조건 (어떻게 토양 루트 였던) 곡물, 촬영, 및 4 개의 뚜렷한 밀 (Triticum aestivum L.) genotypes에서 루트 조직 취득 했다: Lewjain, 매드 슨, PI561725, 그리고 PI561727입니다. 그것은 밀 genotypes 근본적인 차이 모집 및 다양 한 커뮤니티를 생산 하는 siderophore에 차이가 발생할 수 있다는 가설 했다. 특정 관심의 이다 미생물 지역 사회는 관대 알루미늄 ALMT1 (Malate 전송 1 알루미늄 활성화)를가지고 있기 때문에, PI561725 isogenic 선, 연관의 차이와 비교 알루미늄 중요 한 PI561727 isogenic 선, 유전자, almt123,,2425,26의 비-알루미늄 반응 형태를 소유 하는. 연구의 주요 목적은 미래의 일에 대 한 문화를 유지 하면서 복잡 한 샘플 형식의 siderophore 농축 문화에서 siderophore 생산 양적 평가의 간단한, 빠른 방법 개발 했다.
Protocol
Representative Results
Discussion
이 작품의 기본 결과 양적 siderophore 생산/환경 샘플에서 활동을 측정 하는 동안 미생물을 생산 하는 siderophore에 대 한 신속 하 게 풍부 하 게 사용할 수 있는 새로운 방법론의 생산 이다. 방법론은 빠르고, 단순 하 고 비용 효율적인, 그리고 결과 사용 하 수 있는 복잡 하 고 소설 샘플 형식에서 siderophore 활동을 탐지 하는 방법을 보여 줍니다 (예를 들어., 토양 및 식물 조직). 프로토콜 또한 농?…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
저자는 실험실 절차, 수확 하는 밀 유전자 형에 대 한 리 Opdahl, 워싱턴 주 콩코드 포도 연구 위원회 및 자 급 농업에 대 한 워싱턴 주립 대학 센터에 Kalyani Muhunthan를 감사 하 고 싶다 고 BIOAg에 대 한 자연 자원이이 작업을 지원 하기 위해 부여 합니다. 추가 자금 해치 프로젝트 1014527 통해 미국 농 무부/NIFA에 의해 제공 했다.
Materials
| Agarose | Apex | LF451320014 | |
| Aluminum Baking Pan | |||
| Aluminum Foil | |||
| Ammonium chloride, granular | Fiesher Scientific | 152315A | |
| Autoclave and Sterilizer | Thermo Scientific | ||
| Calcium chloride dihydrate | Fiesher Scientific | 171428 | |
| CAS (Chrome Azurol S) | Chem-Impex Int'l Inc) | 000331-27168 | |
| Dextrose Monohydrate (glucose), crystalline powder | Fiesher Scientific | 1521754 | |
| EDTA, disodium salt, dihydrate, Crystal | J.T.Baker | JI2476 | |
| Glycerol, Anhydrous | Baker Analyzed | C22634 | |
| HDTMA (Cetyltrimethylammomonium Bromide | Reagent World | FZ0941 | |
| Hydrochloride acid | ACROS Organic | B0756767 | |
| Infinite M200 PRO plate reader | TECAN | ||
| Iron (III) chloride hexahydrate, 99% | ACROS Organic | A0342179 | |
| Laboratory Fume Hood | Thermo Scientific | ||
| Laboratory Incubator | VWR Scientific | ||
| Magnesium Sulfate | Fiesher Scientific | 27855 | |
| Niric Acid, (69-70)% | J.T.Baker | 72287 | |
| PIPES buffer, 98.5% | ACROS Organic | A0338723 | |
| Potassium phosphate, dibaisc,powder | J.T.Baker | J48594 | |
| Pyoverdine | SIGMA-ALDRICH | 078M4094V | |
| Sand | |||
| SI-600R Shaker | Lab Companion | ||
| Sodium chloride, granular | Fiesher Scientific | 136539 | |
| Sodium hydroxide, pellets | J.T.Baker | G48K53 | |
| Sodium phosphate, dibasic heptahydrate, 99% | ACROS Organic | A0371705 |
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