Aqui, os bioensaios projetados para monitorar o desenvolvimento de um patógeno fúngico, Colletotrichum fioriniae, na presença de extractos florais mirtilo ou arando sobre as lamelas de vidro são descritos. Água, clorofórmio e água da chuva de campo – base floral extração técnicas são detalhadas bem como introspecção como esta informação pode ser aplicada.
Para monitorar com precisão a fenologia do período de flor e a dinâmica temporal das sugestões químicas florais na fruta fungosas patógenos a apodrecer, foram desenvolvidos métodos de extração floral e lamela bioensaios utilizando Colletotrichum fioriniae. No mirtilo e amora, esse patógeno é otimamente controlado aplicando fungicidas durante o período de flor por causa da dramatização de flores na fase inicial da infecção. O protocolo detalhado aqui descreve como florais extratos (FE) foram obtidas utilizando água, clorofórmio e métodos de campo baseada em água da chuva para uso posterior em bioensaios de lamela de vidro correspondente. Cada FE serviu para fornecer um conjunto de informações diferentes: resposta de fioriniae c. a química floral mobilizada sugestões na água (à base de água), resposta de patógeno a flor e ceras de superfície de frutas (baseado em clorofórmio) e baseado no campo de monitoramento de coletados floral da água da chuva, movendo-se em vitro observações para um cenário agrícola. O FE é genericamente descrito como qualquer ou clorofórmio-à base de água, com um bioensaio apropriado descrito para compensar as diferenças inerentes entre estes dois materiais. Água da chuva que havia fugido de flores foi coletada em dispositivos exclusivos para cada cultura, aludindo à flexibilidade e à aplicação desta abordagem para outros sistemas de colheita. Bioensaios são rápidos, baratos, simples e fornecem a capacidade de gerar spatiotemporal e site-specific informações sobre a presença de compostos florais estimulatórios de várias fontes. Esta informação, finalmente, melhor informará estratégias de gestão de doença, como FE diminuir o tempo necessário para a infecção ocorrer, assim fornecendo a introspecção mudando os riscos para a infecção do patógeno sobre a estação de crescimento.
Colletotrichum fioriniae provoca uma podridão de frutos de Highbush Blueberry (Vaccinium corymbosum L.) e o grande americano Cranberry (V. macrocarpon Aiton)1,2. Este patógeno foi recentemente delineado do c. acutatum espécies complexas3,4,5,6 e é um agente causal da antracnose de mirtilo e membro da podridão fruta amora complexos, além de causar inúmeras outras plantas doenças no mundo7. C. fioriniae tem uma latente, hemibiotrophic estilo de vida8, com infecções ocorrem durante o desenvolvimento de bloom e sintoma não se tornando aparente até que a fruta está em fase final de maturação9. Em blueberry e cranberry, fruta podre é apenas adequadamente controlada com aplicações de fungicida, feitas durante o período de flor. O patógeno overwinters em mirtilo dormente broto floral escalas10 e sporulates durante a flor. Conídios são movimentados em todo o dossel através de respingo de chuva dispersão11,12 e acúmulo de inóculo tem sido fortemente correlacionado a flor período13. Resposta de espécies de Colletotrichum às flores de anfitrião não é exclusiva de Vaccinium, como flores são importantes componentes da fruta de citrino post flor caiam (PFD)14 , bem como morango antracnose15, em ambos os casos causando o patógeno para esporular. Todos esses casos destacam a necessidade de métodos eficazes avaliar a dinâmica temporal das sugestões químicas florais na c. fioriniae e outros patógenos que infectam durante a flor. Os insights fornecidos pelos métodos descritos aqui estão se tornando cada vez mais valiosos.
Este protocolo detalha os métodos de aquisição de extrato floral (FE) e orienta a avaliação das respostas de c. fioriniae para FE através da lamela de vidro bioensaios15,16. As técnicas de extração florais são divididas em dois tipos principais; extrações de à base de água (ativo-FE, passiva (pass –FE) e campo baseado em água da chuva (rw-FE)) e extrações de17 baseado em clorofórmio (ch-FE). Inspeção de água mobilizada floral sugestões químicas permitem as extrações à base de água. Estes tacos mobilizados são prováveis componentes importantes do Tribunal de infecção, pois FE aumenta consideravelmente a velocidade de infecção16, além de fornecer a umidade necessária para a infecção ocorrer. Além disso, eles representam uma condição mais natural como estímulo floral pode ser lavado em toda o dossel durante eventos-umectante como observadas anteriormente em blueberry e outros sistemas de colheita14,16. Extracções florais baseado em clorofórmio (ch-FE) também fornecem informações valiosas referentes a resposta do patógeno a superfície do hospedeiro ceras17,18, elucidar os estágios iniciais de crescimento de conídios uma vez depositados em suscetíveis órgãos de host (ou seja, flores, ovários e frutos em desenvolvimento). Resposta do patógeno a mudanças sazonais na superfície ceras host também pode ser monitorada usando este protocolo. Por conseguinte, bioensaios são adaptados para trabalhar com FE à base de água ou FE baseado em clorofórmio para atenuar as diferenças inerentes entre estes dois materiais.
Os dados gerados a partir de bioensaios revelaram que extrações à base de água estimulam níveis mais elevados de conidiation secundário que extrações baseado em clorofórmio onde não havia uma resposta definitiva appressorial, implicando, portanto, vários compostos presente na fé. Curiosamente, ambos dessas respostas de crescimento foram observados quando usar água da chuva que tinha funcionado fora flores de mirtilo e amora, indicando vários compostos estimulatórios pode ser lavado da superfície das flores. Assim, monitoramento para estimulação floral irá fornecer insights sobre a probabilidade de sucesso do patógeno em um sistema agrícola.
O objetivo final do presente protocolo é fornecer uma metodologia para geração de base biológica obter informações sobre patógenos fúngicos planta em resposta a sinais químicos florais, bem como metodologias de iniciação que podem utilizar esta informação floral para auxiliar na processos de gestão e tomada de decisões específicas da doença.
Os bioensaios para detectar a resposta c. fioriniae de extractos florais (FEs) foram desenvolvidos para a fruta mirtilo e cranberry podridão pathosystems mas podem ser facilmente adaptados a outras culturas hortícolas. O protocolo detalhado acima tem sido valiosa na aquisição de muitas importantes conjuntos de dados incluindo, mas não se limitando a: efeitos de FE em múltiplos isolados de inúmeros patógenos, tempo-curso informações referentes às fases de crescimento dos fungos na presença de vários FEs, comparação de técnicas de extração, inspeção de produtos químicos individuais na fioriniae c. crescimento e diferenciação, avaliação de órgão individual flor extrai, efeitos da temperatura na c. fioriniae , enquanto na presença de FE, efeitos de extrações de cera dependente de fenologia e efeitos florais da água da chuva. Através da utilização destas técnicas, dados gerados também deu uma compreensão muito mais clara de c. fioriniae vida dos estágios e parcialmente elucida porque o período de flor é tão crítico para o controle de muitas frutas apodrecendo patógenos.
Inicialmente, todas as flores foram processadas de forma idêntica para o ativo-FE, mas o processo de extração, mudou-se para a utilização de flores toda. Floral dissecção era demorada e teve muito pouco efeito sobre a bioatividade de FEs o resultante. No entanto, os órgãos florais individuais pode e tem sido avaliado usando este protocolo, mas muito cuidado deve ser tomado para não completamente macerar os tecidos florais (suplementar 1 filmecom precauções detalhadas no passo 2.3), como isto pode resultar em lançado compostos de fungos tóxicos/estático para o FE que poderia distorcer as avaliações microscópicas. Menos invasivas extrações como pass –FE (Supplemental Movie 2) e rw-FE são agora mais favoráveis devido a sua facilidade de aquisição. Além disso, essas técnicas de extração requerem apenas vácuo filtração para adquirir sugestões químicas florais biologicamente ativas.
As flores utilizadas em todas as extrações foram tipicamente refrigeradas para 0-3 dias antes da preparação do extrato. Um desafio do presente protocolo é de gerenciamento de tempo do volume de negócios FE (coleção campo através do armazenamento dos extratos). Isso foi agravado por numerosas amostras de várias fontes e datas. Flores congeladas não foram avaliadas de forma real, como descongeladas flores aparecem deterioradas e descoloridos. No entanto, uma vez que o FEs à base de água foram preparadas, repetidos de congelamento e descongelamento não tem mostrado nenhum efeito a bioatividade de fé, então contanto que o FE rapidamente são recongelados após preparação de bioensaio (FE viável para 3 ano de idade).
Extração baseado em clorofórmio permite a investigação de respostas do patógeno para ceras de superfície tridimensional floral/frutas em um plano bidimensional, através da evaporação do ch-FE em lamelas de vidro. No entanto, é improvável que o reais estruturas cristalinas das ceras depositadas de ch-FE são idênticas à superfície da qual foram recolhidos. Significado às técnicas suplementares devem ser implementadas se resposta fúngica a cera específica estruturas na vivo é o foco principal de investigação. Baseado em clorofórmio extrai precisa de manutenção de armazenamento mais do que as extrações à base de água. Além de manter o ch-FE extratos no escuro, a cultura de células PTFE revestida tubo tampões e parafilm envoltório precisam ser verificadas regularmente para detectar possíveis vazamentos por evaporação de vedação e substituído, se necessário.
O conceito de escoamento de águas pluviais floral de monitoramento está enraizado na ideia de promover ferramentas de monitoramento de sites específicos da doença. Os dispositivos de captação de água da chuva podem ser adaptados para muitas outras arquiteturas de planta, desde que o dispositivo de recolha capta água da chuva que tem executado fora flores. Essa abordagem fornece informações sobre ou não estímulo floral está presente no campo em um determinado momento e pode ser monitorado ao longo da temporada. Alternativamente, dispositivos de coleta podem ser implantados em vários locais do dossel para determinar até onde sugestões florais foram lavadas durante qualquer dado umectante-evento. No futuro, experiências, rw-FE ditarão quando aplicações de fungicida devem começar e quando eles podem acabar com segurança. Além disso, através da monitorização extrações de cera dependente de fenologia (protocolo seção 9), a importância do período de flor à biologia do patógeno tornou-se ainda mais evidente. Essa seção também foi incluída para demonstrar a flexibilidade destes bioensaios, fornecendo métodos que permitem a comparação lado a lado das ceras de superfície de anfitrião que são temporalmente separados. Os dados gerados usando as técnicas de extração floral e bioensaios representam indicadores tangíveis da estimulação do patógeno, classes químicas específicas importantes à biologia do patógeno e alvos de estratégias de controle futuro.
The authors have nothing to disclose.
Agradecemos a William S. Haines, fundo de pesquisa dotado de Cranberry Sr. e a New Jersey Blueberry e Cranberry Research Council, Inc. para suporte. Agradecemos também a Jennifer Vaiciunas (orientação e preparações florais), Christine Constantelos (cultura fúngica e preparações florais), David Jones (preparações florais e extrações), Langley Oudemans (preparações florais, filmagem/fotografia), Jesse Lynch (preparações florais), Roxanne Tumnalis (apoio geral) e inúmeros estagiários de estudante/verão.
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 |