A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Method Article
نحن نقدم بروتوكول التصوير الحي الخالي من التسمية باستخدام تقنيات المجهر الخفيفة المرسلة لالتقاط الصور وتحليل وقياس حركة النمو للفطريات الخيطية A. nidulans في كل من الثقافات المغمورة ووسائل الإعلام الصلبة. يمكن استخدام هذا البروتوكول بالتزامن مع المجهر الفلوري.
ومن الثابت أن نمو مستعمرة من الفطريات الخيطية، تعتمد في الغالب على التغيرات في معدل النمو apical hyphae / mycelia، ويقدر بشكل كلي على وسائل الإعلام الصلبة من خلال مقارنة حجم المستعمرة. ومع ذلك ، لقياس كمي معدل نمو سلالات الفطريات المختلفة وراثيا أو سلالات في ظل ظروف بيئية / النمو المختلفة (درجة الحموضة ، ودرجة الحرارة ، ومصادر الكربون والنيتروجين ، والمضادات الحيوية ، وما إلى ذلك) أمر صعب. وهكذا، فإن السعي إلى اتباع نهج تكميلية لقياس حركة النمو يصبح إلزاميا من أجل فهم أفضل لنمو الخلايا الفطرية. وعلاوة على ذلك، فمن المعروف جيدا أن الفطريات الخيطية، بما في ذلك أسبيرغيلوس SPP.، لديها أنماط متميزة من النمو والتمايز في ظل ظروف شبه جوية على وسائل الإعلام الصلبة أو الثقافات المغمورة. هنا، ونحن بالتفصيل طريقة مجهرية كمية لتحليل الحركية النمو من الفطريات نموذج Aspergillus nidulans، وذلك باستخدام التصوير الحي في كل من الثقافات المغمورة ووسائل الإعلام الصلبة. نحن نلتقط الصور ونحلل ونتحديد معدلات نمو السلالات الفطرية المختلفة بطريقة قابلة للاستنساخ وموثوقة باستخدام برمجيات مفتوحة المصدر ومجانية للصور الحيوية (مثل فيجي) ، بطريقة لا تتطلب أي خبرة سابقة في تحليل الصور من المستخدم.
الفطريات الخيطية ذات أهمية اجتماعية واقتصادية وإيكولوجية كبيرة ، كونها حاسمة كأدوات صناعية / زراعية لإنتاج الإنزيمات والمضادات الحيوية1،2 وكعوامل ممرضة لنباتات المحاصيل3، حشرات الآفات4 والبشر3. وعلاوة على ذلك، تستخدم الفطريات الخيطية مثل النيدولان أسبيرغيلوس على نطاق واسع ككائنات نموذجية للبحوث الأساسية، مثل الدراسات في علم الوراثة والخلايا والبيولوجيا التطورية وكذلك لدراسة تمديد الواصلة5. الفطريات الخيطية هي كائنات شديدة الاستقطاب التي استطالة من خلال العرض المستمر من الدهون الغشائية / البروتينات وتوليف دي نوفو من جدار الخلية في طرف تمديد6. دور مركزي في نمو طرف الواصلة وصيانة القطبية هو هيكل متخصص يسمى 'Spitzenkorper' (SPK) ، وهو هيكل مرتبة للغاية تتكون في معظمها من مكونات الهيكل الخلوي والتوزيع المستقطب من غولجي6،7،8.
المحفزات البيئية / الإشارات، مثل هذه الواجهة المياه والهواء، والضوء،تركيز ثاني أكسيد الكربون، والحالة الغذائية هي المسؤولة عن القرارات التنموية التي اتخذتها هذه القوالب9. في الثقافات المغمورة (السائل) يتم قمع تمايز النيدولان A. ويحدث النمو عن طريق استطالة طرف الواصلة6. خلال النمو النباتي ، تنبت الجراثيم اللاجنسية (كونيديا) عن طريق التمديد apical ، وتشكيل شبكة غير متمايزة من الخلايا الواصلة المترابطة ، والميسيليوم ، والتي قد تستمر في النمو إلى أجل غير مسمى طالما تتوفر العناصر الغذائية والفضاء. من ناحية أخرى ، على نصائح الواصلة وسائل الإعلام الصلبة استطالة وبعد فترة محددة من النمو النباتي (الكفاءة التنموية) ، ويبدأ التكاثر اللاجنسي وسيقان conidiophore الجوية تمتد من خلايا القدم المتخصصة من الميسيليوم6. هذه تؤدي إلى هياكل متعددة الخلايا التنموية المتخصصة تسمى conidiophores، والتي تنتج سلاسل طويلة من haploid كونيديا10 التي يمكن أن تستأنف النمو في ظل ظروف بيئية مواتية.
وهناك طريقة تستخدم على نطاق واسع لقياس النمو الفطري الخيطي هو تطعيم الجراثيم على أجار المغذيات الواردة في طبق بيتري وقياس قطر المستعمرة بالمنظار بعد بضعة أيام11. القطر / منطقة المستعمرة ، والأكثر اعتمادا على التغيرات في معدل النمو mycelial وأقل على كثافة conidiophore12، ثم يستخدم كقيمة للنمو. على الرغم من أن قياس حجم السكان الفطرية (مستعمرة) تنمو على الأسطح الصلبة كافية جدا، فإنه ليس بأي حال من الأحوال مقياس الأكثر دقة للنمو. بالمقارنة مع متوسطات مستوى السكان (متوسطات حجم المستعمرة الفطرية) ، يمكن أن تلتقط قياسات الخلية الواحدة عدم التجانس في مجموعة الخلايا وتسمح بتحديد المجموعات الفرعية الجديدة من الخلايا ، والدول13، والديناميات ، والمسارات ، وكذلك الآليات البيولوجية التي تستجيب بها الخلايا للتغيرات الذاتية والبيئية14،15. يمكن القول إن رصد نمو الخلايا الفطرية والنمط الظاهري عن طريق المجهر الفاصل الزمني هو النهج الكمي الأكثر استخداما لمراقبة الخلايا المفردة.
هنا، نقوم بتفصيل بروتوكول التصوير الحي الخالي من التسميات باستخدام تقنيات المجهر الخفيفة المرسلة (مثل تباين المرحلة، وتباين التداخل التفاضلي (DIC)، والتنظير المجهري المستقطب) لالتقاط الصور، والتي يمكن استخدامها بشكل مستقل عن الاستخدام المشترك للتنظير المجهري الفلوري لتحليل وقياس النمو القطبي لسلالات النيدولان A. في كل من الثقافات المغمورة والوسائط الصلبة.
1. إعداد إنكولوم
ملاحظة: يجب تنفيذ كافة الخطوات ضمن خزانة تدفق صفح.
2. التحضير لتصوير الفطريات الخيطية تنمو على أجار (الصلبة) وسائل
ملاحظة: يتم استخدام إصدار معدل من 'المقلوبة أجار الطريقة17،18.
3. التحضير لتصوير الفطريات الخيطية تنمو على المتوسط السائل
4. التقاط الصور
ملاحظة: اختيار المجهر يعتمد على المعدات المتاحة. على أي حال يجب أن يتضمن إعداد المجهر مرحلة مقلوبة أو غرفة بيئية أو على الأقل غرفة مع تحكم دقيق في درجة حرارة الهواء.
5. تحليل الصور
ملاحظة: يصف هذا القسم الخطوات الرئيسية لمعالجة صور المجهر الفاصل الزمني لقياس معدل نمو النيدولانات A. يتم إنجاز فتح وتصور ومعالجة الصور مع المصدر المفتوح ImageJ / فيجي البرمجيات25.
بعد هذا البروتوكول ، التقطنا وحللنا صورا مختلفة تتوافق مع مراحل النمو / النمو المختلفة للفطريات الخيطية A. nidulans. وقد تم تجهيز وتحليل البيانات المقدمة في هذه الدراسة باستخدام برنامج فيجي. تم حفظ القياسات كملفات csv ، وتحليلها إحصائيا وإعدادها كرسم بياني باستخدام البرامج الإحصائية التجا...
مراقبة نمو الخلايا الفطرية والنمط الظاهري عن طريق المجهر الفاصل الزمني هو نهج قوي لتقييم السلوك الخلوي في الوقت الحقيقي وكميا ودقيقا تحديد ما إذا كان علاج المخدرات معينة و / أو التدخل الجيني يؤدي إلى نمو الخلايا التي يمكن الكشف عنها أو الاختلافات الظاهري مع مرور الوقت.
في ه?...
وليس لدى صاحبي البلاغ ما يكشفان عنه.
وقد دعم هذا العمل جزئيا مشروع "بنية تحتية للبحوث اليونانية لتصور ورصد العمليات البيولوجية الأساسية (BioImaging-GR)" (MIS 5002755) الذي ينفذ في إطار عمل "تعزيز البنية التحتية للبحوث والابتكار"، بتمويل من البرنامج التشغيلي "القدرة التنافسية وريادة الأعمال والابتكار" (NSRF 2014-2020) والذي تشارك في تمويله اليونان والاتحاد الأوروبي.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
µ-Slide 8 Well | Ibidi | 80826 | Imaging slides |
4-Aminobenzoic acid | Merck | A9878 | |
azhAΔ ngnAΔ | Genotype: zhAΔ::pyrGAf; ngnAΔ::pyrGAf; pyroA4 pantoB100 / References:Laboratory collection, Athanasopoulos et al., 2013 | ||
Bacto Casamino Acids | Gibco | 223030 | |
Biotin | Merck | B4639 | |
Chloroform | Merck | 67-66-3 | |
Copper(II) sulfate pentahydrate | Merck | C8027 | |
Glucose | Merck | G8270 | |
GraphPad Prism 8.0 | GraphPad Software | Statistical Software | |
ImageJ | NIH | Image processing and analysis software | |
Inoculating Loop | Merck | I8263-500EA | |
Iron(III) phosphate | Merck | 1.03935 | |
Leica Application Suite X | Leica Microsystems | Microscope software | |
Magnesium sulfate heptahydrate | Merck | 63138 | |
Manganese(II) sulfate monohydrate | Merck | M7899 | |
Microscope Leica TCS SP8 | Leica Microsystems | ||
Nicotinamide (Niacinamide) | Supelco | 47865-U | |
Peptone | Millipore | 68971 | |
Petri Dishes for Microbiology Culture | KISKER | G090 | |
Potassium chloride | Merck | P4504 | |
Potassium phosphate monobasic | Merck | P5655 | |
Pyridoxine hydrochloride | Merck | P6280 | |
Quali - Microcentrifuge Tubes, 1,7 mL, DNase-, RNase and pyrogen free, sterile | KISKER | G052-S | |
Quali - Microcentrifuge Tubes, 2.0 mL, sterile | KISKER | G053-S | |
Quali - Standard Tips, Bevelled, 100-1000 µL | KISKER | VL004G | |
Quali - Standard Tips, Bevelled, 1-200 µL | KISKER | VL700G | |
Quali Microvolume Tips, DNase-, RNase free, 0,1-10 µL/clear | KISKER | GC.TIPS.B | |
Riboflavin (B2) | Supelco | 47861 | |
Scalpel blades NO. 11 | OdontoMed2011 | S2771 | |
Sodium chloride | Merck | S7653 | |
Sodium hydroxide | Merck | S8045 | |
Sodium tetraborate decahydrate | Merck | S9640 | |
VS151 (PilA-GFP and H1-mRFP) | Genotype: pyrG89; pilA::sgfp::AfpyrG+ argB2 nkuAΔ::argB+ pyroA4 hhoA::mrfp::Afribo+ riboB2 / References:Laboratory collection, Biratsi et al., 2021 | ||
WT | Genotype: nkuAΔ::argB; pyrG89; pyroA4;pyrG89 / References: TN02A3 -FGSC A1149 | ||
Yeast Extract | Millipore | 70161 | |
ZnSO4 |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved