Summary

茶由来の新たに確立された細胞懸濁液培養における6種の全身殺虫剤の代謝に関する研究(カメリアシネンシスL.葉

Published: June 15, 2019
doi:

Summary

本研究では、殺虫剤などの植物全体が取り込むことができる外部化合物の代謝を調べることができる茶(カメリア・シネンシスL.)葉に由来する細胞懸濁培養を確立するためのプロトコルを提示する。

Abstract

茶植物の体外組織を用いて殺虫剤代謝を研究するプラットフォームを開発した。無菌茶植物の葉は、植物ホルモン2,4-ジクロロフェノキシアセチン酸(2,4-D,1.0mgL-1)およびキネチン(KT,0.1 mg L-1)を用いてムラシゲおよびスコウグ(MS)基底培地に緩いカルスを形成するように誘導した。カルスは、3または4ラウンドのサブ培養の後に形成され、それぞれが28日間続く。次いで、同じ植物ホルモンを含むB5液媒体に疎化カルス(約3g)を接種し、25±1°Cで暗闇の中で揺れインキュベーター(120rpm)で培養した。3−4サブ培養後、茶葉由来の細胞懸濁液を1:1〜1:2のサブ培養比で確立した(懸濁母液:新鮮な培地)。このプラットフォームを用いて、6種の殺虫剤(5μg mL-1各チアメトキサム、イミダクロプリド、アセトモピプリド、イミダクロスイズ、ジメトエート、およびオメトエート)を茶葉由来細胞懸濁培養物に添加した。殺虫剤の代謝は、液体クロマトグラフィーおよびガスクロマトグラフィーを用いて追跡した。茶細胞懸濁培養の有用性を検証するために、処理された細胞培養物および無傷植物に存在するチアメトキサンおよびジメトネートの代謝産物を質量分析法を用いて比較した。処理された茶細胞培養では、チアメトキサンの7つの代謝産物と2つのジメトエートの代謝産物が見つかり、治療された無傷の植物では、チアメトキサムの2つの代謝産物とジメトエートの1つだけが見つかった。細胞懸濁液の使用は、特に茶のような困難なマトリックスのために、無傷の茶植物の使用と比較して代謝分析を簡素化した。

Introduction

お茶は、世界で最も広く消費されているノンアルコール飲料一つです 1,2.お茶は、木質多年生のカメリアシネンシスL.茶植物の葉や芽から生産され、広大なプランテーションで栽培され、多数の昆虫害虫3、4に影響を受けやすい。有機リンおよびネオニコチノイド殺虫剤は、白いハエ、葉ホッパー、およびいくつかのレピドプテラン種6、7などの害虫から茶植物を保護するために全身殺虫剤5としてしばしば使用される。塗布後、これらの殺虫剤は、植物に吸収または転移されます。植物内では、これらの全身殺虫剤は、植物酵素による加水分解、酸化または還元反応を介して形質転換されうる。これらの変換産物は、親化合物よりも極性が高く、毒性が低い場合があります。しかし、一部の有機リン酸塩では、一部の製品の生体活性が高くなります。例えば、アセファトは、より有毒なメタミドホス8、9、およびジメトエート10、11に代謝される。植物代謝研究は、このように植物12内の農薬の運命を決定するために重要です。

植物組織培養物は、農薬代謝を調るための有用なプラットフォームであることが証明されており、同定された代謝産物は、無傷の植物13、14、15に見られるもの同様である。組織培養物、特に細胞懸濁培養物の使用には、いくつかの利点がある。第一に、微生物を含まない実験を行うことができ、微生物による農薬変換や分解の干渉を回避することができます。第二に、組織培養はいつでも使用するための一貫した材料を提供する。第三に、代謝産物は無傷の植物よりも組織培養物から抽出する方が簡単であり、組織培養は多くの場合、介在化合物が少なく、化合物の複雑さが低い。最後に、組織培養は、単一の実験16における一連の農薬代謝を比較するためにより容易に使用することができる。

本研究では、無菌成長茶プラントレットの葉由来の細胞懸濁液が正常に確立された。次いで、茶細胞懸濁培養物を用いて、6種類の全身殺虫剤の消散挙挙を比較した。

この詳細なプロトコルは、研究者が紅茶中の異種生物学の代謝の運命を研究するのに有用な植物組織培養プラットフォームを確立できるように、いくつかのガイダンスを提供することを意図しています。

Protocol

1. 茶カルス文化 注:無菌葉は、研究グループ17で最初に開発されたインビトロ成長植物株に由来した。セクション5までのすべての手順は、インキュベーターでの培養時間を除いて、無菌層流フードで行った。 オートクレーブ(121°C、20分)の前に、2つの媒体(ムラシゲとスコウグ[MS]基底媒体およびガンボルグのB5液体培地)のpHを5.8に調整します。…

Representative Results

無菌環境でインビトロで栽培された茶植物から採取した葉や葉から採取した葉からのカルスの誘導を、MSメディアで28日間の栽培後の汚染、褐変、誘導を測定して比較した(図1A)。カルスの成長は、培養の20、37、62および90日で記録された(図1B)。インビトロ成長葉に由来するカルスは、栽培の全体の90日間の間に畑で成長した…

Discussion

本稿では、茶植物組織における農薬代謝モデルの確立の詳細なプロセスについて、移植の選択、細胞生存率の決定、代謝の高い茶細胞懸濁培養物の確立を含む。活動。植物組織の任意の部分は、殺菌された環境25でカルスを開始するために使用することができる。この研究では、葉が地下の部分よりも汚染が少ない傾向があるだけでなく、作物の食用部分であり、農薬塗布?…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

この研究は、中国の国家主要研究開発プログラム(2016YFD0200900)、中国国家自然科学財団(No.31772076およびNo.31270728)、中国ポストドクター科学財団(2018M630700)、およびオープンファンドによって支援されました。茶植物生物学と利用の状態キーラボ(SKLTOF20180111)。

Materials

Acetamiprid (99.8%) Dr. Ehrenstorfer 46717 CAS No: 135410-20-7
Acetonitrile (CAN, 99.9%) Tedia AS1122-801 CAS No: 75-05-8
Agar Solarbio Science & Technology A8190 CAS No: 9002-18-0
Clothianidin (99.8%) Dr. Ehrenstorfer 525 CAS No: 210880-92-5
Dimethoate (98.5%) Dr. Ehrenstorfer 109217 CAS No: 60-51-5
Imidacloprid (99.8%) Dr. Ehrenstorfer 91029 CAS No: 138261-41-3
Imidaclothiz (99.5%) Toronto Research Chemical I275000 CAS No: 105843-36-5
Kinetin (KT, >98.0%) Solarbio Science & Technology K8010 CAS No: 525-79-1
Omethoate (98.5%) Dr. Ehrenstorfer 105491 CAS No: 1113-02-6
Polyvinylpolypyrrolidone (PVPP) Solarbio Science & Technology P8070 CAS No: 25249-54-1
Sucrose Tocris Bioscience 5511 CAS No: 57-50-1
Thiamethoxam (99.8%) Dr. Ehrenstorfer 20625 CAS No: 153719-23-4
Triphenyltetrazolium Chloride (TTC, 98.0%) Solarbio Science & Technology T8170 CAS No: 298-96-4
2,4-Dichlorophenoxyacetic Acid (2,4-D, >98.0%) Guangzhou Saiguo Biotech D8100 CAS No: 94-75-7
chiral column Agilent CYCLOSIL-B 112-6632 Chromatography column (30 m × 0.25 mm × 0.25 μm)
Gas chromatography (GC) Shimadu 2010-Plus Paired with Flame Photometric Detector (FPD)  
High-performance liquid chromatography (HPLC) Agilent 1260 Paired with Ultraviolet detector (UV)
HSS T3 C18 column Waters 186003539 Chromatography column (100 mm × 2.1 mm × 1.8 μm)
Ultra-high-performance liquid chromatography (UPLC) Agilent 1290-6545 Tandem quadrupole time-of-flight mass spectrometer (QTOF)
Ultra-high-performance liquid chromatography (UPLC) Thermo Scientific Ultimate 3000-Q Exactive Focus Connected to a Orbitrap mass spectrometer

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Cite This Article
Jiao, W., Ge, G., Hua, R., Sun, J., Li, Y., Hou, R. Study on the Metabolism of Six Systemic Insecticides in a Newly Established Cell Suspension Culture Derived from Tea (Camellia Sinensis L.) Leaves. J. Vis. Exp. (148), e59312, doi:10.3791/59312 (2019).

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