Summary

在水培条件下测量 拟南芥 根上的细菌定植

Published: March 01, 2024
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Summary

植物促生长根际(PGPR)在根际的定植对其促生长作用至关重要。有必要规范细菌根际定植的检测方法。在这里,我们描述了一种可重复的方法,用于量化细菌在根表面的定植。

Abstract

测量 拟南芥 根上的细菌定植是植物-微生物相互作用研究中最常见的实验之一。为了提高可重复性,需要一种标准化的方法来测量细菌在根际中的定植。我们首先在水培条件下培养无菌 拟南芥 ,然后在根际中以 OD600 的终浓度 0.01 接种细菌细胞。接种后 2 天,收获根组织并在无菌水中洗涤 3 次,以去除未定植的细菌细胞。然后称重根部,并通过涡旋收集定植在根部上的细菌细胞。用磷酸盐缓冲盐水 (PBS) 缓冲液以梯度稀释细胞悬液,然后接种到 Luria-Bertani (LB) 琼脂培养基上。将平板在37°C下孵育10小时,然后对LB平板上的单个菌落进行计数并归一化,以指示定植在根上的细菌细胞。该方法用于在单相互作用条件下检测细菌在根际中的定植,具有良好的重现性。

Introduction

有定量和定性方法可用于检测单一细菌菌株的根际定植。对于定性方法,应使用组成型表达荧光的菌株,并且应在荧光显微镜或激光共聚焦仪器1,2下检查荧光分布和强度。这些策略可以很好地反映细菌原位定植 3,但它们在定量方面不如传统的平板计数方法准确。此外,由于在显微镜下只能显示部分根区的限制,有时可能会受到主观偏见的影响。

在这里,我们描述了一种定量方法,其中包括收集定植的细菌细胞并计数板上的细菌 CFU。该方法基于稀释和铺板,通过该方法可以计算从植物根部剥离的定植菌株,并且可以计算出根部上的总定植细菌数4,5

首先,在水培条件下培养 拟南芥 ,然后在根际中以终浓度0.01 OD600接种细菌细胞。接种后 2 天收获感染的根组织,并用无菌水洗涤以去除未定植的细菌细胞。此外,收集定植在根上的细菌细胞,在磷酸盐缓冲盐水 (PBS) 缓冲液中稀释,并接种到 Luria-Bertani (LB) 琼脂培养基上。在37°C孵育10小时后,对LB平板上的单个菌落进行计数并归一化以确定定植在根上的细菌细胞。

该方法适用性强,重复性好,更适用于根际细菌定植的准确测定。

Protocol

1.无菌水培拟南芥栽培 准备 拟南芥 幼苗。准备培养 拟南芥 幼苗培养基,其由1/2MS培养基(Murashige和Skoog)与2%(wt / vol)蔗糖和0.9%(wt / vol)琼脂组成。 在凝固之前,将准备好的灭菌培养基倒入无菌方形培养皿(13 cm x 13 cm)中。避免风干以保持湿度。 将 拟南芥 种子浸入装有1mL无菌水的2mL微量离心管中,在4°C下?…

Representative Results

为了检验该方法在 拟南芥根际中检测细菌定植能力的准确性,我们分别将 芽孢杆 菌SQR9 WT和衍生突变体 Δ8mcp 接种到 拟南芥 根际中。 Δ8mcp 是一种缺乏所有化学感受器编码基因的突变体,并且它的定植显着减少6。我们通过目前的根定植测定法在接种后 2 天测量了它们的定植。结果表明, Δ8mcp的根系定植显著减少,表明该条件和方法有效?…

Discussion

为了实现良好的可重复性,该协议的定植检测过程有四个关键步骤。首先,必须确保每个实验中接种的细菌细胞数量完全相同。其次,用无菌水控制未定植的细菌清洁强度也是必要的。第三,每个样品稀释过程在进行之前都需要进行涡旋,以使样品处于完全混合状态,以避免由于细菌的特性而导致的吸收误差,这些特性容易在微量离心管中下沉。因此,我们建议在每次吸收前使用涡旋仪混合细菌?…

Divulgazioni

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

这项工作由国家自然科学基金(32370135)、中国农业科学院创新计划(CAAS-CSAL-202302)、江苏省农林职业学院科技项目(2021kj29)资助。

Materials

6-well plate Corning 3516
Filter cell stainer Solarbio F8200-40µm
Microplate reader  Tecan Infinite M200 PRO
Murashige and Skoog medium Hopebio HB8469-5
NaClO Alfa L14709
Phytagel Sigma-Aldrich P8169
Square petri dish Ruiai Zhengte PYM-130
Vortex Genie2 Scientific Industries G560E

Riferimenti

  1. Wang, B., Wan, C., Zeng, H. Colonization on cotton plants with a GFP labeled strain of Bacillus axarquiensis. Curr Microbiol. 77 (10), 3085-3094 (2020).
  2. Zhai, Z., et al. A genetic tool for production of GFP-expressing Rhodopseudomonaspalustris for visualization of bacterial colonization. AMB Express. 9 (1), 141 (2019).
  3. Synek, L., Rawat, A., L’Haridon, F., Weisskopf, L., Saad, M. M., Hirt, H. Multiple strategies of plant colonization by beneficial endophytic Enterobacter sp. SA187. Environ Microbiol. 23 (10), 6223-6240 (2021).
  4. Zhang, H., et al. Bacillus velezensis tolerance to the induced oxidative stress in root colonization contributed by the two-component regulatory system sensor ResE. Plant Cell Environ. 44 (9), 3094-3102 (2021).
  5. Liu, Y., et al. Plant commensal type VII secretion system causes iron leakage from roots to promote colonization. Nat Microbiol. 8 (8), 1434-1449 (2023).
  6. Feng, H., et al. Identification of chemotaxis compounds in root exudates and their sensing chemoreceptors in plant-growth-promoting Rhizobacteria Bacillus amyloliquefaciens SQR9. Mol Plant Microbe Interact. 31, 995-1005 (2018).
  7. Woo, S. L., Hermosa, R., Lorito, M., Monte, E. Trichoderma: a multipurpose, plant-beneficial microorganism for eco-sustainable agriculture. Nat Rev Microbiol. 21 (5), 312-326 (2023).
  8. Nongkhlaw, F. M., Joshi, S. R. Microscopic study on colonization and antimicrobial property of endophytic bacteria associated with ethnomedicinal plants of Meghalaya. J Microsc Ultrastruct. 5 (3), 132-139 (2017).
  9. Ravelo-Ortega, G., Raya-González, J., López-Bucio, J. Compounds from rhizosphere microbes that promote plant growth. Curr Opin Plant Biol. 73, 1369-5266 (2023).
  10. Schulz-Bohm, K., Gerards, S., Hundscheid, M., Melenhorst, J., de Boer, W., Garbeva, P. Calling from distance: attraction of soil bacteria by plant root volatiles. ISME J. 12 (5), 1252-1262 (2018).
  11. Sharifi, R., Lee, S. M., Ryu, C. M. Microbe-induced plant volatiles. New Phytol. 220 (3), 684-691 (2018).
  12. Eckshtain-Levi, N., Harris, S. L., Roscios, R. Q., Shank, E. A. Bacterial community members increase Bacillus subtilis maintenance on the roots of Arabidopsis thaliana. Phytobiomes J. 4, 303-313 (2020).
  13. Liu, Y., et al. Root colonization by beneficial rhizobacteria. FEMS Microbiol Rev. 48, (2024).
  14. Yahya, M., et al. Differential root exudation and architecture for improved growth of wheat mediated by phosphate solubilizing bacteria. Front Microbiol. 12, 744094 (2021).
  15. Husna, K. B. -. E., Won, M. -. H., Jeong, M. -. I., Oh, K. -. K., Park, D. S. Characterization and genomic insight of surfactin-producing Bacillus velezensis and its biocontrol potential against pathogenic contamination in lettuce hydroponics. Environ Sci Pollut Res Int. 30 (58), 121487-121500 (2023).

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Citazione di questo articolo
Shu, X., Li, H., Wang, J., Wang, S., Liu, Y., Zhang, R. Measuring Bacterial Colonization on Arabidopsis thaliana Roots in Hydroponic Condition. J. Vis. Exp. (205), e66241, doi:10.3791/66241 (2024).

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