Hidroponik Durumdaki Arabidopsis thaliana Köklerinde Bakteri Kolonizasyonunun Ölçülmesi
Summary
Rizosferde bitki büyümesini teşvik eden rizobakterilerin (PGPR) kolonizasyonu, büyümeyi teşvik edici etkisi için gereklidir. Bakteriyel rizosfer kolonizasyonunun tespit yöntemini standartlaştırmak gerekir. Burada, kök yüzeyindeki bakteri kolonizasyonunu ölçmek için tekrarlanabilir bir yöntem açıklıyoruz.
Abstract
Arabidopsis thaliana kökü üzerinde bakteri kolonizasyonunun ölçülmesi, bitki-mikrop etkileşimi çalışmalarında en sık yapılan deneylerden biridir. Tekrarlanabilirliği artırmak için rizosferdeki bakteri kolonizasyonunu ölçmek için standartlaştırılmış bir yöntem gereklidir. Önce steril A.thaliana’yı hidroponik koşullarda kültürledik ve daha sonra rizosferdeki bakteri hücrelerini 0.01’lik bir OD600 nihai konsantrasyonunda aşıladık. Aşılamadan 2 gün sonra, kök dokusu toplandı ve kolonize olmayan bakteri hücrelerini çıkarmak için steril suda üç kez yıkandı. Kökler daha sonra tartıldı ve kök üzerinde kolonize olan bakteri hücreleri girdap ile toplandı. Hücre süspansiyonu, bir fosfat tamponlu salin (PBS) tamponu ile bir gradyan içinde seyreltildi, ardından bir Luria-Bertani (LB) agar ortamı üzerine kaplandı. Plakalar 37 ° C’de 10 saat inkübe edildi ve daha sonra, LB plakaları üzerindeki tek koloniler sayıldı ve kökler üzerinde kolonize olan bakteri hücrelerini belirtmek için normalize edildi. Bu yöntem, iyi tekrarlanabilirlik ile mono etkileşim koşullarında rizosferdeki bakteri kolonizasyonunu tespit etmek için kullanılır.
Introduction
Tek bir bakteri suşu ile rizosfer kolonizasyonunu tespit etmek için kantitatif ve kalitatif yöntemler vardır. Kalitatif yöntem için, floresansı yapısal olarak ifade eden bir suş kullanılmalı ve floresan dağılımı ve yoğunluğu floresan mikroskobu veya lazer konfokal aletler 1,2 altında incelenmelidir. Bu stratejiler, in situ 3’te bakteri kolonizasyonunu iyi bir şekilde yansıtabilir, ancak miktar belirlemede geleneksel plaka sayma yöntemleri kadar doğru değildir. Ayrıca, mikroskop altında sadece kısmi kök bölgelerinin gösterilmesinin sınırlılığı nedeniyle, bazen subjektif önyargıdan etkilenebilir.
Burada, kolonize bakteri hücrelerinin toplanmasını ve bakteriyel CFU’ların bir plaka üzerinde sayılmasını içeren kantitatif bir yöntemi tarif ediyoruz. Bu yöntem, bitki köklerinden sıyrılan kolonize suşların sayılabildiği seyreltme ve kaplamaya dayanır ve kök üzerindeki toplam kolonize bakteri sayısı 4,5 olarak hesaplanabilir.
İlk olarak, A. thaliana hidroponik koşullarda kültürlendi ve daha sonra bakteri hücreleri rizosferde 0.01 OD600’lük bir nihai konsantrasyonda aşılandı. Enfekte kök dokuları aşılamadan 2 gün sonra toplandı ve kolonize olmayan bakteri hücrelerini uzaklaştırmak için steril suda yıkandı. Ayrıca, kök üzerinde kolonize olan bakteri hücreleri toplandı, fosfat tamponlu salin (PBS) tamponunda seyreltildi ve bir Luria-Bertani (LB) agar ortamı üzerine kaplandı. 37 ° C’de 10 saat inkübasyondan sonra, LB plakaları üzerindeki tek koloniler sayıldı ve köklerde kolonize olan bakteri hücrelerini belirlemek için normalize edildi.
Bu yöntem son derece uygulanabilirdir, iyi tekrarlanabilirliğe sahiptir ve doğru rizosfer bakteri kolonizasyonu tayini için daha uygundur.
Protocol
Representative Results
Discussion
İyi bir tekrarlanabilirlik elde etmek için, bu protokolün kolonizasyon tespit süreci için dört kritik adım vardır. İlk olarak, aşılanan bakteri hücrelerinin sayısının her deneyde tam olarak aynı olduğundan emin olmak gerekir. İkincisi, kolonize olmayan bakteri temizleme yoğunluğunu steril su ile kontrol etmek de gereklidir. Üçüncüsü, mikrosantrifüj tüpüne batması kolay olan bakterilerin özelliklerinden dolayı absorpsiyon hatalarını önlemek için numunenin tam bir karıştırma durumunda …
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Bu çalışma, Çin Ulusal Doğa Bilimleri Vakfı (32370135), Çin Tarım Bilimleri Akademisi İnovasyon Programı (CAAS-CSAL-202302), Jiangsu Tarım ve Ormancılık Meslek Yüksekokulu Bilim ve Teknoloji Projesi (2021kj29) tarafından finanse edilmiştir.
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 |
References
- 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).
- Zhai, Z., et al. A genetic tool for production of GFP-expressing Rhodopseudomonaspalustris for visualization of bacterial colonization. AMB Express. 9 (1), 141 (2019).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Sharifi, R., Lee, S. M., Ryu, C. M. Microbe-induced plant volatiles. New Phytol. 220 (3), 684-691 (2018).
- 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).
- Liu, Y., et al. Root colonization by beneficial rhizobacteria. FEMS Microbiol Rev. 48, (2024).
- Yahya, M., et al. Differential root exudation and architecture for improved growth of wheat mediated by phosphate solubilizing bacteria. Front Microbiol. 12, 744094 (2021).
- 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).
