Qui, sono descritte le analisi biologiche progettate per monitorare lo sviluppo di un agente patogeno fungoso, Colletotrichum fioriniae, alla presenza di estratti di mirtillo o mirtillo rosso floreali su vetrini coprioggetti. Acqua-, cloroformio- e acqua piovana campo – base floreale estrazione tecniche sono dettagliate e spaccato di come queste informazioni possono essere applicate.
Per monitorare accuratamente la fenologia del periodo della fioritura e la dinamica temporale dei segnali chimici floreale nelle frutta funghi patogeni di decomposizione, metodi di estrazione floreale e coprioggetto analisi biologiche sono state sviluppate utilizzando Colletotrichum fioriniae. Nel mirtillo rosso e mirtillo, questo agente patogeno è controllato in modo ottimale applicando fungicidi durante il periodo di fioritura a causa del gioco di ruolo fiori nelle fasi iniziali dell’infezione. Il protocollo dettagliato qui descrive come floreali estratti (FE) sono state ottenute utilizzando acqua, cloroformio e metodi basati su acqua piovana di campo per un uso successivo nel corrispondente analisi biologiche di vetrino coprioggetti di vetro. Ogni FE è servito a fornire un set di informazioni diverso: risposta di c. fioriniae a chimica floreale mobilitato stecche in acqua (a base di acqua), risposta di agente patogeno al fiore e cere superficie di frutta (a base di cloroformio) e monitoraggio basato sul campo di raccolta acqua piovana floreale, trasferirsi in vitro osservazioni in un ambiente agricolo. Il FE è ampiamente descritto come acqua-cloroformio-basi o, con un’appropriata analisi biologica descritto per compensare le differenze intrinseche tra questi due materiali. L’acqua piovana che ha avuto colare di fiori è stato raccolto in dispositivi unici per ciascuna coltura, alludendo alla flessibilità e alla applicazione di questo approccio per altri sistemi di coltivazione. Le analisi biologiche sono rapido, economico, semplice e forniscono la capacità di generare informazioni spatiotemporal e site-specific sulla presenza di stimolatori floreali composti da varie fonti. Queste informazioni saranno in definitiva informare meglio strategie di gestione della malattia, come FE diminuire il tempo necessario per l’infezione si verifica, fornendo così spaccato cambiando rischi per infezione da agente patogeno nel corso della stagione di crescita.
Colletotrichum fioriniae provoca una putrefazione della frutta del mirtillo gigante americano (Vaccinium corymbosum L.) e il grande mirtillo americano (V. macrocarpon Aiton)1,2. Questo agente patogeno è stata recentemente delineato dal c. acutatum specie complesse3,4,5,6 ed è un agente causale dell’antracnosi del mirtillo e membro della putrefazione della frutta del mirtillo rosso complesso, oltre a causare numerose altre pianta malattie in tutto il mondo7. C. fioriniae ha una latente, stile di vita hemibiotrophic8, con le infezioni che si verificano durante lo sviluppo di bloom e sintomo non diventando evidente fino a quando i frutti sono nelle fasi finali della maturazione9. Nel mirtillo rosso e mirtillo, putrefazione della frutta è solo adeguatamente controllata con applicazioni di fungicida effettuate durante il periodo di fioritura. Il patogeno sverna in mirtillo dormienti gemma floreale scale10 e sporulates durante la fioritura. Conidi vengono spostati in tutto il baldacchino via pioggia-splash dispersione11,12 e accumulo di inoculo è stato fortemente correlato per il periodo di fioritura13. Risposta di Colletotrichum specie a fiori di host non è univoco per Vaccinium, come fiori sono importanti componenti della frutta di agrumi post fioritura drop (PFD)14 così come antracnosi fragola15, in entrambi i casi la causa l’agente patogeno per sporulare. Tutti questi casi evidenziano l’esigenza di metodi efficaci valutare la dinamica temporale dei segnali chimici floreale nelle fioriniae c. e altri agenti patogeni che infettano durante la fioritura. Le intuizioni fornite con i metodi descritti qui stanno diventando sempre più più preziose.
Questo protocollo particolari metodi di approvvigionamento Estratto floreale (FE) e guide per la valutazione delle risposte di c. fioriniae a FE via vetro vetrino coprioggetti analisi biologiche15,16. Le tecniche di estrazione floreale sono suddivisi in due tipi principali; estrazioni a base d’acqua (attivo-FE, passiva (pass –FE) e campo base acqua piovana (rw-FE)) e basato su cloroformio (ch-FE)17 estrazioni. Le estrazioni di acqua-base consentono per l’ispezione di acqua mobilitato floreale segnali chimici. Queste indicazioni di mobilitati sono probabilmente importanti componenti della Corte infezione, poiché FE aumenta notevolmente la velocità di infezione16, oltre a fornire l’umidità necessaria per l’infezione si verifica. Inoltre, essi rappresentano una condizione più naturale come stimolo floreale può essere lavato in tutto il baldacchino durante gli eventi di bagnatura come precedentemente osservato in mirtillo e altri sistemi di coltura14,16. Cloroformio-base floreale estrazioni (ch-FE) anche forniscono preziose informazioni relative alla risposta di agente patogeno a superficie host cere17,18, delucidando le prime fasi di crescita di conidi una volta depositati su suscettibili organi di host (ad esempio fiori, ovaie e frutta in via di sviluppo). Risposta di agente patogeno a cambiamenti stagionali in cere superficie host possa essere monitorato anche utilizzando questo protocollo. Di conseguenza, le analisi biologiche sono su misura per lavorare con FE a base d’acqua o basati su cloroformio FE per mitigare le differenze intrinseche tra questi due materiali.
I dati generati da analisi biologiche ha rivelato che le estrazioni di acqua-basato stimolano livelli elevati di conidiation secondaria che basati su cloroformio estrazioni dove c’era una risposta definitiva appressorial, implicando quindi molteplici composti presenti alla FE. È interessante notare che, entrambe queste risposte di crescita sono state osservate quando utilizzando acqua piovana che aveva scappano di mirtillo rosso e mirtillo fiori, che indica più composti stimolatore può essere lavato dalla superficie dei fiori. Così, monitoraggio per stimolazione floreale fornirà approfondimenti la probabilità di successo di agente patogeno in un sistema agricolo.
L’obiettivo finale di questo protocollo è quello di fornire una metodologia per generare informazioni di base biologica su funghi fitopatogeni in risposta a stimoli chimici floreale, così come le metodologie d’inizio che possono utilizzare queste informazioni floreale per aiutare nella processi di gestione e il processo decisionale di site-specific di malattia.
Le analisi biologiche rilevare la risposta di c. fioriniae agli estratti floreali (FEs) sono state sviluppate per i frutti di mirtillo e cranberry rot pathosystems ma possono essere facilmente adattate ad altre colture orticole. Il protocollo di cui sopraelencato è stato prezioso nell’acquisizione di molti insiemi di dati importanti tra cui, ma non limitato a: FE effetti su più isolati di numerosi agenti patogeni, corso di tempo informazioni relative alle fasi di crescita fungina in presenza di vari FEs, confronto di tecniche di estrazione, ispezione di singole sostanze chimiche fioriniae c. crescita e differenziamento, valutazione dell’organo di fiori singoli estratti, effetti della temperatura sulla c. fioriniae , mentre in presenza di FE, effetti di estrazioni di cera dipendente fenologia ed effetti floreali dell’acqua piovana. Attraverso l’utilizzo di queste tecniche, dati generati hanno anche fornito una comprensione più chiara della vita di c. fioriniae fasi e delucida parzialmente perché il periodo di fioritura è così importante per il controllo di frutta molti agenti patogeni di decomposizione.
Inizialmente, tutti i fiori sono stati elaborati in modo identico per l’ attiva-FE, ma il processo di estrazione è spostata verso l’utilizzo di fiori interi. Dissezione floreale era molto tempo e ha avuto poco effetto sulla bioattività del FEs risultante. Tuttavia, singoli organi floreali possono e sono stati valutati utilizzando questo protocollo, ma grande cura deve essere preso non completamente macerare i tessuti floreali (Supplemental Movie 1, con precauzioni dettagliate al punto 2.3), come questo può provocare rilasciato funghi tossici/statico composti in FE che potrebbe falsare la valutazione microscopica. Meno invasive estrazioni come pass –FE (Supplemental Movie 2) e rw-FE sono ora più favorevole grazie alla loro facilità di acquisizione. Inoltre, queste tecniche di estrazione richiedono solo di filtrazione sotto vuoto per acquisire biologicamente attivi floreale segnali chimici.
I fiori utilizzati in tutte le estrazioni in genere erano refrigerati per 0-3 giorni prima della preparazione di estratto. Una sfida di questo protocollo è la gestione del tempo del fatturato di FE (raccolta di campi attraverso deposito di estratti). Ciò è stata esacerbata da numerosi campioni da più fonti e date. Fiori congelati non sono stati valutati in qualsiasi misura reale, come fiori scongelati appaiono deteriorata e scolorita. Tuttavia, una volta che la FEs a base d’acqua sono stati preparati, ripetuti di congelamento e scongelamento non ha mostrato alcun effetto sulla bioattività del FE, così a lungo come il FE sono ricongelati rapidamente dopo la preparazione di analisi biologica (valida 3 anni FE).
Cloroformio-basato estrazione consente l’indagine delle risposte di agente patogeno per il cere superficie tridimensionale floreale e frutta in un piano bidimensionale tramite evaporazione ch-FE su vetrini coprioggetti. Tuttavia, è improbabile che le strutture cristalline effettive delle cere depositati da ch-FE sono identiche alla superficie da cui sono stati raccolti. Tecniche-significate, supplementare devono essere implementate se fungina risposta a cera specifiche strutture in vivo è l’obiettivo principale di indagine. Basato su cloroformio estratti bisogno più deposito manutenzione rispetto le estrazioni a base d’acqua. Oltre a mantenere il ch-FE estratti nel buio, la coltura delle cellule PTFE rivestito tube tappi e parafilm tenuta involucro c’è bisogno di essere controllato regolarmente per perdite per evaporazione e sostituiti se necessario.
Il concetto di monitoraggio deflusso di acqua piovana floreale è radicato nell’idea di far avanzare gli strumenti di monitoraggio di malattia site-specific. I dispositivi di raccolta dell’acqua piovana possono essere adattati a molte altre architetture di pianta, fintanto che cattura il dispositivo di raccolta dell’acqua piovana che ha eseguito fuori di fiori. Questo approccio fornisce informazioni su o meno stimolazione floreale è presente nel campo in qualsiasi momento e può essere monitorata per tutta la stagione. In alternativa, dispositivi di raccolta possono essere distribuiti su più postazioni di baldacchino per determinare quanto lontano spunti floreali sono stati lavati durante qualsiasi dato bagnante-evento. In futuro gli esperimenti, rw-FE detterà quando applicazioni fungicida devono iniziare e quando possono tranquillamente finire. Inoltre, monitorando le estrazioni di cera dipendente fenologia (protocollo sezione 9), l’importanza del periodo di fioritura alla biologia dell’agente patogeno è diventato ancora più evidente. Tale sezione è stata anche inclusa per dimostrare la flessibilità di queste analisi biologiche, fornendo i metodi che consentono il confronto side-by-side di cere di superficie di host che sono temporaneamente separati. I dati generati utilizzando le tecniche di estrazione floreale e analisi biologiche rappresentano indicatori tangibili di stimolazione dell’agente patogeno, specifiche classi chimiche importante patogeno biologia e strategie di controllo futuro.
The authors have nothing to disclose.
Ringraziamo il William S. Haines, Sr. dotato Cranberry Research Fund e il New Jersey mirtillo e Cranberry Research Council, Inc., per il supporto. Ringraziamo anche Jennifer Vaiciunas (orientamento e preparazioni floreali), Christine Constantelos (coltura fungosa e preparazioni floreali), David Jones (estrazioni e preparazioni floreali), Langley Oudemans (preparazioni floreali, le riprese e la fotografia), Jesse Lynch (preparazioni floreali), Roxanne Tumnalis (supporto generale) e numerosi studenti/estate stagisti.
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 |