Mevcut protokol, Ditylenchus dipsaci’nin kültürlenmesi, toplanması ve taranması için güvenilir ve basit bir yöntem tanımlamaktadır.
Bitki-paraziter nematodlar (PPN’ler) her yıl küresel gıda mahsullerinin% 12’sinden fazlasını yok eder ve bu da yılda yaklaşık 157 milyar dolar (USD) kayba eşittir. Büyüyen küresel nüfus ve sınırlı ekilebilir arazi ile, PPN istilasını kontrol etmek gıda üretimi için kritik öneme sahiptir. Mahsul verimini en üst düzeye çıkarmanın zorluğunu birleştirmek, nematod seçiciliğinin eksikliği nedeniyle etkili pestisitler üzerindeki artan kısıtlamalardır. Bu nedenle, yeni ve güvenli kimyasal nematisitler geliştirmek, gıda güvenliği için hayati öneme sahiptir. Bu protokolde, PPN türü Ditylenchus dipsaci kültürü ve koleksiyonu gösterilmiştir. D. dipsaci hem ekonomik olarak zarar verici hem de çoğu modern nematisite karşı nispeten dirençlidir. Mevcut çalışma ayrıca, bu nematodların yeni küçük moleküllü nematisitler için ekranlarda nasıl kullanılacağını ve veri toplama ve analiz metodolojileri hakkındaki raporları da açıklamaktadır. Gösterilen boru hattı, haftada binlerce bileşik verimi sağlar ve Pratylenchus penetrans gibi diğer PPN türleriyle kullanım için kolayca uyarlanabilir. Burada açıklanan teknikler, giderek daha aç bir dünyayı beslemeye yardımcı olmak için PPN’lerle güvenli bir şekilde mücadele eden oldukça seçici ticari ürünlere dönüşebilecek yeni nematisitleri keşfetmek için kullanılabilir.
Bitki-parazitik nematodların (PPN’ler) küresel gıda üretiminin% 12,3’ünün kaybından sorumlu olduğu ve yılda tahmini 157 milyar dolar hasara neden olduğu tahmin edilmektedir 1,2,3. Ne yazık ki, PPN’leri kontrol etme yeteneği azalmaktadır, çünkü etkili kimyasal nematisitler yasaklanmıştır veya insan güvenliği ve çevresel kaygılar nedeniyle artan kısıtlamalarla karşı karşıya kalmaktadır. Bu öncelikle önceki nesil pestisitlerin zayıf nematod seçiciliğinden kaynaklanmaktadır4. Son 25 yılda, altı yeni kimyasal nematisit pilot olarak uygulandı veya piyasaya sürüldü5. Bunlardan biri Avrupa’da zaten yasaklandı ve bir diğeri insan sağlığı 6,7 üzerindeki etkisi nedeniyle soruşturulurken durduruldu. Bu nedenle, PPN’ler için oldukça seçici olan yeni nematisitlere acil bir ihtiyaç vardır.
Kök ve ampul nematod, Ditylenchus dipsaci (D. dipsaci) ekonomik olarak etkili bir PPN4. D. dipsaci, 30 biyolojik ırkta yaklaşık 500 bitki türünü enfekte eder ve çavdar, yulaf, sarımsak, soğan ve pırasa gibi tarımsal açıdan en önemli mahsullerden bazılarını hedefler 8,9. Örneğin, D. dipsaci son zamanlarda Ontario ve Quebec’teki sarımsak tarlalarını temizledi ve bu da% 90’a varan kayıplara neden oldu10,11. Coğrafi dağılımı neredeyse her yerdedir ve Amerika (Kaliforniya ve Florida dahil), Avrupa, Asya’nın çoğu (Çin dahil) ve Okyanusya9’u içerir. D. dipsaci, stomalara yapraklar veya yaralar ve lentiseller üzerinde giren ve hücre duvarını parçalamak için enzimleri serbest bıraktıkları göçmen bir endoparazittir12. D. dipsaci’nin mahsuller üzerindeki etkisini birleştirerek, PPN’nin neden olduğu hasar, bitkiyi ikincil enfeksiyona duyarlı hale getirir11. Ne yazık ki, D. dipsaci diğer nematod suşlarına kıyasla mevcut nematisitlere karşı yüksek tolerans seviyeleri göstermektedir13,14.
Bu protokol, D. dipsaci’nin kültürlenmesini ve küçük molekül adayı nematisitler için büyük ölçekli ekranlarda kullanımını açıklar. Kısaca, D. dipsaci popülasyonları, steril Gamborg B-5 (GA) ortamında kültürlenen bezelye bitkilerinde korunur ve genişletilir15. GA ortamında tohum filizleri yetiştirmeden önce, tohumlar bir dizi yıkamadan geçirilerek sterilize edilmeli ve kontaminasyonu kontrol etmek için besin agar (NA) üzerine kaplanmalıdır. Tohum sterilizasyonu, mevcut olabilecek bakteriyel ve fungal kirleticileri tespit etmek için gereklidir. Kirlenmemiş tohumlar daha sonra tohum filizlerinin enfeksiyona hazırlık olarak büyüyeceği GA plakalarına aktarılır. Tohum filizleri içeren GA plakaları, kök dokusu içeren bir parça agar parçasının taze plakalara aktarılmasıyla önceki bir kültür plakasından nematodlarla enfekte edilir. 6-8 hafta sonra, nematodlar GA ortamından çıkarılır ve kahve filtresiyle kaplı bir huniden bir toplama kabına süzülür. Nematodlar, uygun bir sayı toplandıktan sonra çeşitli biyotahlillerde kullanılabilir. Bu protokolde açıklanan teknik, kültür plakası başına yaklaşık 15.000 D. dipsaci üretir. D. dipsaci yetiştirmek için alternatif protokoller yayınlanmıştır16,17.
Önceki çalışma18’e dayanan bir in vitro küçük molekül tarama testi de burada açıklanmaktadır. Solucan sağlığının bir vekili olarak, kuyu başına 20 nematodun hareketliliği, 5 günlük küçük molekül maruziyetinden sonra incelenir. Solucan hareketliliğini daha iyi görselleştirmek için, canlı solucanların hareketini artırmak için NaOH eklenmiştir19,20. Bu protokol, orta verimli taramaya izin verir ve küçük moleküllerin nematisidal potansiyelini değerlendirmek için değerli veriler sağlar. Farklı bir nematod toplama tekniği kullanılırsa16,17, burada açıklanan küçük molekül tarama metodolojisi yine de uygulanabilir.
Kritik adımlar
Protokolün basitliğine rağmen, protokolde başarı olasılığını en üst düzeye çıkarmak için ek dikkati hak eden kritik adımlar vardır. İlk olarak, tohumların aşırı ağartılması büyümelerini bozabilir. Bu nedenle, tohumların ağartma çözeltisindeki süresini 20 dakika veya daha kısa bir süre ile sınırlamak önemlidir. İkincisi, daha önce Storelli ve ark. tarafından belirtildiği gibi, nematodların görünür sağlığı, 4 ° C16’da depolandığında zamanla azalır. Nematodların toplandıktan hemen sonra kullanılması, optimum tarama koşullarının sağlanabileceğine dair ek güven sağlar. Daha uzun süreli depolama gerekli olursa, tüpün kapağının oksijen değişimine izin verecek kadar sıkı olmadığından emin olun. Üçüncüsü, bezelyelerin önerilen süre boyunca NA plakalarında büyümesini sağlamak, deneycinin hangi tohumların kirlendiğini yargılamasını sağlar. Dördüncüsü, nematodları eklemeden önce GA plakalarındaki bezelyelerin aşırı büyütülmesi enfeksiyonu zayıflatacak ve nematod verimini azaltacaktır. Son olarak, kontrol edilmesi zor olan birçok faktör tarama sonuçlarını etkileyebilir. Bu nedenle, sonuçların tekrarlanabilirliğini sağlamak için farklı günlerde ve ideal olarak farklı kültür plakalarından toplanan PPN’lerle birden fazla bağımsız çoğaltma ekranı gerçekleştirmek önemlidir.
Yöntemin sınırlamaları
Protokoldeki bir sınırlama, toplanan solucanların gençlerden yetişkinlere kadar değişen gelişim aşamasını senkronize edememesidir. Bu nedenle, herhangi bir ekran tarafından ortaya çıkarılan güçlü vuruşlar muhtemelen birden fazla aşamada etkilidir. Bununla birlikte, protokol etkili aşamaya özgü isabetleri gözden kaçırma riskini artırır. İkinci bir husus, in vitro taramanın bir nematisit keşif boru hattında ilk adım olarak düşünülmesi gerektiğidir; Toprak bazlı tahliller, isabetlerin çevrilebilirliğini test etmek için bir boru hattına mükemmel bir ektir.
Protokolün önemi ve uygulanması
Burada açıklanan protokoller basittir ve kolayca çoğaltılabilir. Ayrıca, bu protokol, Pratylenchus penetranları da dahil olmak üzere laboratuvardaki diğer PPN’lere sadece küçük değişiklikler yapılarak başarıyla uygulanmıştır. Küresel gıda güvenliğini sağlamak için yeni ve güvenli PPN kontrol önlemlerinin geliştirilmesi esastır. Bu, özellikle D. dipsaci gibi şu anda kabul edilebilir çok çeşitli kimyasal nematisitlere toleranslı olan türler için geçerlidir13,14. Dolayısıyla burada özetlenen protokoller, küresel ölçekte insan sağlığına önemli bir katkı sağlama potansiyeline sahiptir.
The authors have nothing to disclose.
Yazarlar, Ditylenchus dipsaci kültürünü sağladığı ve kültür yöntemleri hakkında tavsiyelerde bulunduğu için Dr. Qing Yu’ya (Tarım ve Tarım-Gıda Kanada) teşekkür eder; Dr. Benjamin Mimee (Tarım ve Tarım-Gıda Kanada) ve Nathalie Dauphinais (Tarım ve Tarım-Gıda Kanada) bitki-parazitik nematodların in vitro kültürü hakkında tavsiyeler için; Dr. Andrew Burns ve Sean Harrington, proje ve el yazması hakkında yararlı öneriler için. JK, NSERC Alexander Graham Bell Kanada Yüksek Lisans Bursiyeridir. PJR, CIHR proje hibesi (313296) ile desteklenmektedir. PJR, Kimyasal Genetikte Kanada Araştırma Başkanıdır (Tier 1).
15 mL tube | Sarstedt | 62.554.205 | |
2 forceps | Almedic | 7747-A10-108 | |
2L beaker | Pyrex | CLS10002L | |
50mL beaker | Pyrex | CLS100050 | |
96 well plate | Sarstedt | 83.3924 | |
aluminium foil | Alcan Plus | ||
bacteriological agar | BioShop | AGR001.5 | |
coffee filter | No name brand | 716 | |
commercial bleach 6% | Lavo Pro 6 | DIN102358107 | |
disposable petri dishes (10cm x 1.5cm) | Fisherbrand | FB0875712 | |
disposable petri dishes (10cm x 2.5cm) | Sigma-Aldrich | Z358762 | |
dissecting scope | Leica | Leica MZ75 | |
DMSO | Sigma-Aldrich | 472301-500ML | |
Funnel | VWR | 414004-270 | |
Gamborg B5 | Sigma-Aldrich | G5893-10L | |
glass petri dish | VWR | 75845-546 | |
glass slide | MAGNA | 60-1200 | |
Lint-Free Blotting Paper | V&P Scientific | VP 522-100 | |
mutlichannel pipette | Eppendorf research plus | 3125000036 | |
NaOH | Sigma-Aldrich | S8045-500G | |
nutrient agar | Sigma-Aldrich | 70148-100G | |
parafilm | Bemis | PM-996 | |
pea seeds | Ontario Seed Company | D-1995-250G | |
pin cleaning solutions | V&P Scientific | VP110A | |
pinner | V&P Scientific | VP381N | |
pinner rinse trays | V&P Scientific | VP 421 | |
pipette tips- low retention ? Reg. 200uL | LABFORCE | 1159M44 | |
reagent reservoir with lid for multichannel pipettes | Sigma-Aldrich | BR703459 | |
shaking incubator | New Brunswick Scientific | I26 | |
sterile surgical blade | MAGNA | sb21-100-a | |
stir bar | Fisherbrand | 2109 – 1451359 | |
sucrose | BioShop | SUC507.1 |