본 프로토콜은 Ditylenchus dipsaci를 배양, 수집 및 스크리닝하기 위한 안정적이고 간단한 방법을 기술한다.
식물 기생 선충류 (PPN)는 매년 세계 식량 작물의 12 % 이상을 파괴하며, 이는 매년 약 157 억 달러 (USD)가 손실되는 것과 같습니다. 전 세계 인구가 증가하고 경작지가 제한됨에 따라 PPN 침입을 통제하는 것이 식량 생산에 매우 중요합니다. 작물 수확량을 극대화하는 도전은 선충류 선택성이 부족하기 때문에 효과적인 살충제에 대한 제한 사항이 가중되고 있습니다. 따라서 새롭고 안전한 화학 네마티드를 개발하는 것은 식량 안보에 필수적입니다. 이 프로토콜에서, PPN 종 Ditylenchus dipsaci 의 배양 및 수집이 입증된다. D. dipsaci는 경제적으로 손상되고 대부분의 현대 네마티드에 상대적으로 내성이 있습니다. 현재의 연구는 또한 새로운 소분자 nematicides에 대한 스크린에서 이러한 선충류를 사용하는 방법과 데이터 수집 및 분석 방법론에 대한 보고서를 설명합니다. 입증 된 파이프 라인은 일주일에 수천 개의 화합물의 처리량을 제공하며 Pratylenchus penetrans와 같은 다른 PPN 종과 함께 사용하기 위해 쉽게 적용 할 수 있습니다. 본원에 기술된 기술들은 새로운 네마티드를 발견하는데 사용될 수 있으며, 이는 차례로 점점 더 배고픈 세계를 먹여 살리는 것을 돕기 위해 PPN과 안전하게 싸우는 고도로 선택적인 상용 제품으로 더욱 발전될 수 있다.
식물 기생 선충류 (PPN)는 세계 식량 생산의 12.3 %의 손실에 책임이 있으며 매년 1,2,3 년에약 157 억 달러의 피해를 입힌 것으로 추정됩니다. 불행히도, 효과적인 화학 네마티드가 금지되었거나 인간의 안전 및 환경 문제로 인해 증가하는 제한에 직면하고 있기 때문에 PPN을 제어 할 수있는 능력이 약화되고 있습니다. 이것은 주로 이전 세대의 살충제4의 선충류 선택성이 좋지 않기 때문입니다. 지난 25 년 동안 여섯 개의 새로운 화학 네마티 타이드가 시범 운영되거나 시장에 도입되었습니다5. 이 중 하나는 이미 유럽에서 금지되었으며, 다른 하나는 인간 heatlh 6,7에 미치는 영향에 대해 조사되는 동안 중단되었습니다. 따라서 PPN에 대해 매우 선택적인 새로운 네마티드에 대한 절실한 필요성이 있습니다.
줄기와 전구 선충류 인 Ditylenchus dipsaci (D. dipsaci)는 경제적으로 영향력있는 PPN4입니다. D. dipsaci는 30 개의 생물학적 인종에 걸쳐 거의 500 종의 식물을 감염시키고 호밀, 귀리, 마늘, 양파 및 부추 8,9와 같은 농업적으로 가장 중요한 작물을 대상으로합니다. 예를 들어, D. dipsaci는 최근 온타리오와 퀘벡의 마늘 밭을 채찍질하여 최대 90 % 10,11의 손실을 입었습니다. 지리적 분포는 거의 유비쿼터스이며 아메리카 대륙 (캘리포니아 및 플로리다 포함), 유럽, 아시아 (중국 포함) 및 오세아니아9를 포함합니다. D. dipsaci는 잎이나 상처 및 렌티셀에 구내마타로 들어가는 철새 내기생충으로 세포벽을 무너뜨리기 위해 효소를 방출합니다(12). D. dipsaci가 작물에 미치는 영향을 복합화하여, PPN에 의한 손상은 식물을 이차 감염에 취약하게 만든다11. 불행히도, D. dipsaci는 다른 선충류 균주13,14에 비해 현재 선충제에 대해 높은 내성 수준을 보여줍니다.
이 프로토콜은 D. dipsaci의 배양과 소분자 후보 네마티드에 대한 대규모 스크린에서의 사용을 설명합니다. 간략하게, D. 딥사치 개체군은 멸균된 감보그 B-5(GA) 배지(15)에서 배양된 완두콩 식물 상에서 유지되고 확장된다. GA 배지에서 종자 콩나물을 재배하기 전에 종자는 일련의 세척을 통해 멸균되어야하며 오염을 확인하기 위해 영양 한천 (NA)에 도금되어야합니다. 종자 살균은 존재할 수있는 박테리아 및 곰팡이 오염 물질을 탐지하는 데 필수적입니다. 오염되지 않은 씨앗은 GA 플레이트로 옮겨지며, 종자 콩나물은 감염에 대비하여 자랍니다. 종자 콩나물을 함유하는 GA 플레이트는 뿌리 조직을 함유하는 한천 조각을 신선한 플레이트로 옮겨서 이전 배양 플레이트로부터의 선충류에 감염된다. 6-8 주 후, 선충류는 GA 배지에서 추출되고 커피 필터 라이닝 깔때기를 통해 수집 비이커로 여과됩니다. 선충류는 일단 적절한 수가 수집되면 다양한 생물 검정에 사용될 수 있습니다. 이 프로토콜에 기술된 기술은 배양 플레이트 당 대략 15,000 D. 딥사시를 생성한다. D. dipsaci를 육성하기위한 대체 프로토콜이 출판되었습니다16,17.
이전 작업(18)에 기초한 시험관내 소분자 스크리닝 분석이 또한 여기에 기재되어 있다. 웜 건강의 대리자로서, 우물 당 20 선충류의 이동성은 소분자 노출 5 일 후에 검사됩니다. 웜 이동성을보다 잘 시각화하기 위해 NaOH가 추가되어 살아있는 웜의 움직임을 증가시킵니다19,20. 이 프로토콜은 중간 처리량 스크리닝을 허용하고 소분자의 nematicidal 잠재력을 평가하는 데 유용한 데이터를 제공합니다. 상이한 선충류 수집 기술이 사용되는 경우(16,17), 그럼에도 불구하고 본원에 기재된 소분자 스크리닝 방법론이 구현될 수 있다.
중요한 단계
프로토콜의 단순성에도 불구하고 프로토콜에는 성공 가능성을 극대화하기 위해 추가주의해야 할 중요한 단계가 있습니다. 첫째, 씨앗을 과다 표백하면 성장을 방해 할 수 있습니다. 따라서 표백 용액에서 종자의 시간을 20 분 이하로 제한하는 것이 필수적입니다. 둘째, Storelli et al.에 의해 이전에 언급된 바와 같이, 선충류의 겉보기 건강은 4°C에서16°C에서 저장될 때 시간에 따라 감소한다. 수집 직후에 선충류를 사용하면 최적의 선별 조건을 달성 할 수 있다는 추가적인 확신을 얻을 수 있습니다. 장기간 보관이 필요한 경우 튜브의 뚜껑이 산소 교환을 허용하도록 단단히 조이지 않았는지 확인하십시오. 셋째, 완두콩이 제안 된 시간 동안 NA 플레이트에서 자라는 것을 보장하면 실험자는 어떤 씨앗이 오염되었는지 판단 할 수 있습니다. 넷째, 선충류를 첨가하기 전에 GA 플레이트에 완두콩을 과도하게 재배하면 감염이 약화되고 선충류 수확량이 감소합니다. 마지막으로, 제어하기 어려운 많은 요인이 선별 결과에 영향을 줄 수 있습니다. 따라서, 결과의 재현성을 보장하기 위해 상이한 배양 플레이트로부터 수집된 PPN을 사용하여 상이한 요일 및 이상적으로 다수의 독립적인 복제 스크린을 수행하는 것이 필수적이다.
방법의 한계
프로토콜의 한계는 청소년에서 성인에 이르기까지 수집 된 웜의 발달 단계를 동기화하지 못한다는 것입니다. 따라서 모든 화면에서 드러나는 강력한 히트는 여러 단계에서 효과적 일 수 있습니다. 그러나 이 프로토콜은 효과적인 스테이지별 히트를 간과할 위험을 증가시킵니다. 두 번째 고려 사항은 시험관 내 스크리닝이 네마티드 발견 파이프 라인의 첫 번째 단계로 간주되어야한다는 것입니다. 토양 기반 분석은 히트의 번역성을 테스트하기 위해 파이프 라인에 우수한 첨가물입니다.
프로토콜의 중요성과 적용
본원에 기술된 프로토콜은 간단하고 쉽게 복제된다. 또한이 프로토콜은 Pratylenchus penetrans를 포함한 실험실의 다른 PPN에 약간의 수정 만 수행하여 성공적으로 적용되었습니다. 새롭고 안전한 PPN 통제 조치를 개발하는 것은 세계 식량 안보를 보장하는 데 필수적입니다. 이것은 D. dipsaci와 같은 종에 대해 특히 사실이며, 일반적으로 현재 허용되는 다양한 화학 네마티드13,14에 관대합니다. 따라서 여기에 설명 된 프로토콜은 전 세계적으로 인간 건강에 중요한 기여를 할 수있는 잠재력을 가지고 있습니다.
The authors have nothing to disclose.
저자들은 Ditylenchus dipsaci 문화를 제공하고 문화 방법에 대한 조언을 위해 Qing Yu (Agriculture and Agri-Food Canada) 박사를 인정합니다. Benjamin Mimee 박사 (농업 및 농업 식품 캐나다)와 Nathalie Dauphinais (농업 및 농업 식품 캐나다)는 식물 기생 선충류의 체외 문화에 대한 조언을 제공합니다. 앤드류 번스 박사와 숀 해링턴 (Sean Harrington) 박사가 프로젝트와 원고에 대한 유용한 제안을했습니다. JK는 NSERC Alexander Graham Bell Canada 대학원 학자입니다. PJR은 CIHR 프로젝트 보조금 (313296)에 의해 지원됩니다. PJR은 화학 유전학의 캐나다 연구 위원장 (Tier 1)입니다.
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 |