フランク・イェーツの貴重なアドバイスにとても感謝しています。この作品はSup'Biotechによって支えられていました。

1. インノクラ製剤
<ol><li>実験の前に、 トリコデルマspp の5μLを置く。SBT10-2018胞子は、4°Cで保存されたジャガイモデキストロース寒天培地(PDA)で、コニディア形成42 を促進するために定期的な光暴露で30°Cで4日間インキュベートする(図1、パネルA)。 注: トリコデルマspp.SBT10-2018は木材から隔離されており、急速な成長と胞子回収の容易さのためにこの研究のモデルとして使用されています。この株は、我々の研究室によって保存されています。</li>
	<li>コニディアの回復 (図 1、パネル A)<ol>
<li>トリコデルマ菌糸体に0.05%トゥイーン-20の3 mLを置きます。</li>
		<li>熊手を使用してコニジオフォアからコニディアを放出する。ヒファエが引き裂かれるのを防ぐために、菌糸体を押し下げないようにしてください。</li>
		<li>溶液をマイクロピペットで迅速に回収し、寒天培地に吸収され、15 mLチューブに移さないようにします。</li>
		<li>ヘモサイトメーターを使用して胞子の総数を数え、3 x 106 の胞子/mLを含む溶液を準備する。 注: このステップは、ヒファエが抽出されるのを防ぐために慎重に行う必要があります。その後、胞毛の準備を顕微鏡でチェックします。最終的には、高度に空中およびふわふわした菌糸体を提示する株のために、40 μMのストレーナーフィルターを使用してろ過のステップが残った菌糸体の断片を除去するために加えることができる。</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. 真菌プレート調製 (図1、パネルB)
<ol><li>PDA培地を含む直径9cmのペトリ皿にマイクロピペットを用いた3 x 106 の胞子/mLの100 μLを堆積し、925の胞子/5mm直径アガープラグに対応する4,800個の胞子/cm2 を得る。</li>
	<li>無菌ヘラで直径2mmのガラスビーズを10g加え、前方および後方の動きをオペレータの腕に平行かつ垂直に行い、寒天の表面に胞子を均等に分配します。</li>
	<li>プレートを 90° 回転させて回転させる動きを繰り返します(セクション 2.2 のように)。プレートが完全に回転するまで、これらの手順を繰り返します。</li>
	<li>初期のヒファエまたは菌糸体が必要な場合は、すぐにこのプレートを使用して、胞子を必要とする実験を行うか、30°Cで17時間または24時間インキュベートする実験を行ってください。 注:菌糸体のプラグ移動と菌糸体のディスク移動後に測定された抗真菌活性を比較するには、滅菌ピンセットを使用し、胞子の拡散後に無菌5mmセルロースディスクを寒天プレートの表面にランダムに配置します。</li>
</ol>3. 抗真菌化合物製剤
<ol><li>植物由来製品製剤:ニンニク粉末製剤<ol>
<li>新鮮なニンニクのクローブを皮をむき、メスの刃を使用して2〜3mm幅のスライスにクローブをカットします。</li>
		<li>40°Cで2日間スライスを空気乾燥させます。</li>
		<li>ナイフミルを使用してスライスを3 x 15秒間粉砕し、細かい粉末を得ます。</li>
		<li>使用前に50mLチューブで4°Cでニンニクパウダーを保管してください。 注:ニンニクはオートクレーブ(温度感受性抗真菌化合物の劣化を防ぐために)は、使用前に70%エタノールでグラインダー、メス、および空気乾燥機をきれいにします。</li>
	</ol>
</li>
	<li>エッセンシャルオイルの準備<ol>
<li>0.5%、1%、2.5%、5%、20% の胸腺下品 精油溶液を0.5%Tween-80で調製します。</li>
		<li>PDA培地に追加する前に、よく混ぜてエマルジョンを形成します(セクション4.2を参照)。</li>
	</ol>
</li>
	<li>カルベンダジン製剤<ol>
<li>カルベンダジンを秤量して200mg/Lエタノール溶液を調製する(カルベンダジンは水に難溶性である)。</li>
		<li>PDA培地に添加する前に、溶液を室温で保管してください(セクション4.2を参照)。 注意:カルベンダジンムは健康と環境の危険を提示します。この製品を取り扱う際は、手袋とマスクを着用してください。換気されたスペースに保管してください。</li>
	</ol>
</li>
</ol>4. 接触抑制アッセイ
<ol><li>ガーリックパウダーを含む寒天プレートの調製<ol>
<li>PDA培地を準備し、オートクレーブします。</li>
		<li>望ましいニンニクパウダーの量を無菌ヘラを使用して50 mLチューブに計量し、一般的に0.25mg/mLから16mg/mLまでの濃度を得る。</li>
		<li>手首の内側の媒体の温度を確認した後、PDAの10 mLを追加します。感度の高い分子の分解を防ぐために、温度はできるだけ低くする必要があります。理想的には、この温度は45°Cでなければなりません。</li>
		<li>粉末をPDA培地に均等に分配するためにチューブを逆さまにして慎重に均質化します。直径5cmのペトリ皿(図1、パネルC)に10mLを素早く注ぎます。</li>
		<li>ペトリ皿を室温に置いて、寒天が固まるまで待ちます。</li>
	</ol>
</li>
	<li>エッセンシャルオイルまたはカルベンダジンムを含む寒天プレートの調製<ol>
<li>PDAの10mLを50mLチューブに導入します。セクション4.1.3の温度を確認してください。</li>
		<li>PDAにチムス下地性エッセンシャルオイルの異なる溶液の100 μLを加えて、0.005%、0.01%、0.025%、0.05%、0.2%の溶液を得る(セクション3.2.1参照)。</li>
		<li>200 mg/L溶液からカルベンダジンムの必要量を加え、0.0625-2 mg/L の範囲の溶液を得る(セクション3.3.1を参照)。</li>
		<li>管を逆さまにして慎重に均質化し、直径5cmのペトリ皿(図1、パネルC)に10mLを素早く注ぎます。</li>
		<li>ペトリ皿を室温に置いて、寒天が固まるまで待ちます。</li>
	</ol>
</li>
	<li>接触阻害アッセイ (図1)<ol>
<li>直径5mmの無菌のステンレス鋼管を使用して、PDAまたはPDAのいずれかを含むペトリ皿の中央に、抗真菌化合物を含む円をプロットします。無菌爪楊枝(パネルC)を使用して寒天シリンダーを処分する。</li>
		<li>直径5mmの無菌ステンレス鋼管を使用して、セクション2から真菌プレートにランダムに円をプロットします。プレートあたり15~20個の円(パネルB)の間をプロットします。</li>
		<li>胞子、初期のヒファエ、または菌糸体で覆われた寒天シリンダーを滅菌爪楊枝で慎重に引き出し、PDAまたはPDA(パネルC)を含むペトリ皿の空きスペースにプラグを置きます。</li>
		<li>胞子を含むプレートを30°Cで48時間、初期のヒファエを含むプレートに31時間、菌糸体で覆われたプレート(パネルC)に対しては24時間インキュベートします。</li>
		<li>放射状成長の直径を測定し、式を用いて制御に対する真菌増殖阻害の割合を計算する(パネルD) % 真菌増殖阻害 = (C - A/C)* 100 ここでCは、PDA培地における径成長の直径及びAは、抗真菌化合物を含むPDA培地における放射状成長の直径である。 注:無菌ピンセットを使用して、菌糸体のプラグ転送と菌糸体ディスク移動後に測定された抗真菌活性を比較するには、以前に堆積した5mm直径のディスクを、PDAまたはPDAに抗真菌化合物を含むペトリ皿の中央にある真菌プレートの表面に移し、寒天性プラグの場合とまったく同じように進みます。</li>
	</ol>
</li>
</ol>5. 気相阻害アッセイ
<ol><li>ガーリックパウダーを含む寒天プレートの調製<ol>
<li>セクション 3.1 に従って進めます。</li>
	</ol>
</li>
	<li>エッセンシャルオイルまたはカルベンダジンムを含む寒天プレートの調製<ol>
<li>セクション3.2と3.3に進みます。</li>
	</ol>
</li>
	<li>真菌プレートの調製<ol>
<li>セクション 2 に進みます。</li>
	</ol>
</li>
	<li>気相抗真菌阻害アッセイ(図1)<ol>
<li>PDA培地の10 mLを、10mL PDA培地または10mLのPDA培地を含むPDA培地を含む直径5cmのペトリ皿の蓋に、食器の底に注ぎます。室温(パネルC)で寒天が完全に固まるまで待ちます。</li>
		<li>蓋の中央にPDAの円を得るために口径測定ツールとして50 mL遠心管を使用してください;無菌ヘラ(パネルC)で円の周りのPDAを取り除きます。</li>
		<li>直径5mmのステンレス鋼管で蓋に入れたPDA媒体の中央に円をプロットします。無菌爪楊枝(パネルC)で寒天シリンダーを捨てます。</li>
		<li>セクション4.3.2(パネルB)のように、5 mmの直径の無菌のステンレス鋼管をランダムに真菌プレートに差し込みます。</li>
		<li>滅菌爪楊枝を使用して、真菌プレートから胞子、初期のヒファエ、または菌糸体で覆われたプラグを慎重にアッセイプレート(パネルC)の蓋に移します。</li>
		<li>セクション4.3.4(パネルC)のように30°Cでインキュベートする。</li>
		<li>ラジアル成長の直径を測定し、セクション4.3.5(パネルD)の式を使用して真菌増殖阻害の割合を計算します。</li>
	</ol>
</li>
</ol>

ここで提示されるアプローチは、最小限に処理された植物由来の製品の抗真菌特性の評価を可能にする。このプロトコルでは、寒天表面上の胞子の均質な分布は、2mmガラスビーズを使用して達成される。このステップでは、ビーズを適切に配布し、再現性のある結果を得るためのハンドリングスキルが必要であり、最終的には真菌の成長の異なる段階で抗真菌効果の比較を可能にします。5mm?...

果物や野菜の世界的な損失は、生産1の最大50%に達することができ、20世紀半ばから合成殺菌剤の広範な雇用にもかかわらず、主に畑や収穫後の貯蔵中に生じた食の腐敗から生じる2、3。これらの物質の使用は、深刻な環境および健康上の危険を表すため、再考されています。その使用の有害な結果が生態系全体に現れ、潜在的な健康への影響の証拠が5、6を蓄積したので、収穫前および収穫後の治療7、8、9のための古い予防戦略に代わる新しい選択肢が開発されている。したがって、私たちが直面する課題は2倍です。新しい殺菌戦略は、まず、植物病原体に対する食物保護の有効性のレベルを維持し、それに付随して、農業慣行の環境フットプリントを劇的に削減することに貢献しなければならない。この野心的な目標を達成するために、植物で進化した自然防御に触発された戦略は、その抗菌特性8のために1000種以上の植物種が強調されているように提案されています。例えば、植物病原体と戦うために天然の殺菌剤を開発した植物は、新しいバイオコントロール製品の開発を探求する新しい資源である2.エッセンシャルオイルはこのタイプの旗艦分子です。例えば、オリガナム精油は、トマト植物を温室10およびSolidagoカナデンシスL.およびカシアエッセンシャルオイルの灰色のカビ損傷11,12から収穫後のイチゴを保存することが示されている。これらの例は、バイオコントロールおよび特に植物由来の製品が生物学的有効性と環境持続可能性を組み合わせた溶液を表していることを示している。
したがって、植物は作物保護産業にとって潜在的な関心の分子の重要な資源である。しかし、一般的に安全で非植物性で環境に優しいと認識されているにもかかわらず、バイオコントロール製品として使用される植物製品はほんの一握りです。ラボから現場への移調の難点が見られ、一度インビボ2,9に適用されると効力が低下するなどがある。したがって、現場の有効性をより良く予測するために、ラボテストの能力を向上させることが重要になります。この文脈では、植物由来の製品の抗真菌試験方法は、その抗真菌効果を評価し、使用するための最適な条件を定義するために必要です。具体的には、バイオコントロール製品は一般的に化学殺菌剤よりも効率が悪いので、適切な製剤を提案し、フィールドでの適用様式を特定し、病原体のどの発達段階がバイオ製品候補に対して脆弱かを定義するために、それらの作用様式をよりよく理解することが重要です。
抗菌活動や抗真菌活動に取り組む現在のアプローチには、寒天ディスク拡散、希釈、バイオサイン、フローサイトメトリーなどの拡散法が含まれる13.これらの技術のほとんど、より具体的には、標準的な抗真菌感受性試験(寒天ディスク拡散および希釈アッセイ)は、液体懸濁液中の細菌および真菌胞子に対する可溶性化合物の抗菌活性を評価するために十分に適応されている14.しかし、これらの方法は、一般的に乾燥植物粉末などの固体化合物を試験したり、寒天プレートに広がる胞子希釈または胞子を必要とするため、菌糸体の成長中に抗真菌活性を定量化するには適していません。13.食品中毒法では、抗真菌剤を含む寒天プレートを、7日間の古い真菌培養物から採取した直径5~7mmのディスクを、正確な菌糸体の量を考慮せずに接種する。インキュベーション後、抗真菌活性は放射状増殖阻害の割合として決定される17,18,19.このアプローチにより、菌体成長に対する抗真菌活性を評価することができます。対照的に、寒天希釈法は、抗真菌化合物を含む寒天プレートの表面に直接接種された胞子に対する抗真菌活性を決定するために行われる13,20,21.これら2つのアプローチは、抗真菌活性に対する相補的な結果を与える。しかし、これらは、胞子と菌糸体上の抗真菌化合物の相対的な有効性の正確な並べて比較を提供しない並列で使用される2つの独立した技術です17,20,22 開始真菌材料の量は、2つのアプローチで異なります。さらに、植物由来の産物の抗真菌活性は、しばしば、植物によって合成された抗真菌分子の組み合わせから生じる病原体に直面する。これらの分子は、タンパク質、ペプチドを包含する23,24、および広範な化学的多様性を有し、ポリフェノール、テルペン、アルカロイドなどの分子の異なるクラスに属する代謝産物25、グルコシノレート8、および有機硫黄化合物26.これらの分子の一部は、病原体の攻撃中に揮発性または揮発性になる27.これらの薬剤は、ほとんどの場合、精油として水蒸留を通じて回収しなければならない水溶性および高気圧化合物であり、その抗菌活性が十分に確立されている28.気相媒介感受性アッセイは、蒸発後の揮発性化合物の抗菌活性を測定し、蒸気相を介して移動する29.これらの方法は、微生物培養物から離れた抗真菌化合物の導入に基づく29,30,31,32,33.一般的に使用される気相寒天アッセイでは、エッセンシャルオイルを紙ディスクに堆積させ、寒天培地に広がる細菌または真菌胞体懸濁液から遠く離れたペトリ皿のカバーの中央に置かれます。成長阻害のゾーンの直径は、寒天ディスク拡散法と同じ方法で測定されます。20,24.その他のアプローチは、阻害された気相媒介性抗菌活性を計算したブロス希釈法に由来する精油の気相抗真菌感受性の定量的測定を提供するために開発された32、または寒天ディスク拡散アッセイに由来する31.これらの方法は、一般に気相活性研究に特異的であり、接触阻害アッセイには適さない。これは、複雑な生理活性混合物の抗真菌活性に対する揮発性および不揮発性物質の相対的な寄与の決定を妨げる。
我々が開発した定量法は、乾燥植物粉末が乾燥した植物粉末の制御量の胞子及び成長した菌糸体を寒天培地の表面に付着させ、植物15 の感染時の植物病原体の空中成長ならびに相互接続された菌網16に及ぼす抗真菌効果を測定することを目的とする。このアプローチは、寒天希釈法と食品毒法に基づく改変実験セットアップであり、同じ実験セットアップにおいて、揮発性および不揮発性抗真菌性代謝産物の寄与を並べて定量化することもできる。本研究では、この方法は、3つの十分に特徴付けられる抗真菌製剤の活性に対してベンチマークされている。

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Autoclave-vacuclav 24B+</td>
			<td>Melag</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Carbendazim</td>
			<td>Sigma&#160;</td>
			<td>378674-100G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Distilled water</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Eppendorf tubes</td>
			<td>Sarstedt</td>
			<td>72.706</td>
			<td>1.5 mL</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Falcons tubes</td>
			<td>Sarstedt</td>
			<td>547254</td>
			<td>50 mL</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Five millimeters diameter stainless steel tube</td>
			<td>retail store</td>
			<td></td>
			<td>/</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Food dehydrator</td>
			<td>Sancusto</td>
			<td></td>
			<td>six trays</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Garlic powder</td>
			<td>Organic shop</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glass beads</td>
			<td>CLOUP</td>
			<td>65020</td>
			<td><img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/61798/61798eq1.png" /> 2 mm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hemocytometer counting cell</td>
			<td>Jeulin</td>
			<td>713442</td>
			<td>/</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Incubator</td>
			<td>Memmert</td>
			<td>&#160;UM400</td>
			<td>30 &#176;C</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Knife mill</td>
			<td>Bosch</td>
			<td>TSM6A013B</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Manual cell counter</td>
			<td>Labbox</td>
			<td>HCNT-001-001</td>
			<td>/</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Measuring ruler</td>
			<td>retail store</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microbiological safety cabinets</td>
			<td>FASTER</td>
			<td></td>
			<td>FASTER BHA36, TYPE II, Cat 2</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Micropipette</td>
			<td>Mettler-Toledo</td>
			<td>17014407</td>
			<td>100 - 1000 &#181;L</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Micropipette</td>
			<td>Mettler-Toledo</td>
			<td>17014411</td>
			<td>20 - 200 &#181;L</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Micropipette</td>
			<td>Mettler-Toledo</td>
			<td>17014412</td>
			<td>2 - 20 &#181;L</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Petri dish</td>
			<td>Sarstedt</td>
			<td>82-1194500</td>
			<td><img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/61798/61798eq1.png" /> 55 mm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Petri dish</td>
			<td>Sarstedt</td>
			<td>82-1473&#160;</td>
			<td><img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/61798/61798eq1.png" /> 90 mm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pipette Controllers-EASY 60</td>
			<td>Labbox</td>
			<td>EASY-P60-001</td>
			<td>/</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Potato Dextrose Agar</td>
			<td>Sigma&#160;</td>
			<td>70139-500G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Precision scale-RADWAG</td>
			<td>Grosseron</td>
			<td>B126698</td>
			<td>AS220.R2-ML 220g/0.1mg&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Rake</td>
			<td>Sarstedt</td>
			<td>86-1569001</td>
			<td>/</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Reverse microscope AE31E trinocular</td>
			<td>Grosseron</td>
			<td>M097917</td>
			<td>/</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sterile graduated pipette</td>
			<td>Sarstedt</td>
			<td>1254001</td>
			<td>10 mL</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Thymus essential oil</td>
			<td>Drugstore</td>
			<td></td>
			<td>Essential oil 100%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tips 1000 &#181;L&#160;</td>
			<td>Sarstedt</td>
			<td>70.762010</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tips 20 &#181;L&#160;</td>
			<td>Sarstedt</td>
			<td>70.760012</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tips 200 &#181;L</td>
			<td>Sarstedt</td>
			<td>70.760002</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tooth pick</td>
			<td>retail store</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Trichoderma spp strain</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Strain of LRPIA laboratory</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tween-20&#160;</td>
			<td>Sigma&#160;</td>
			<td>P1379-250ML</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tween-80</td>
			<td>Sigma&#160;</td>
			<td>P1754-1L</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tweezers</td>
			<td>Labbox</td>
			<td>FORS-001-002</td>
			<td>/</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

measuring volatile and non-volatile antifungal activity of biocontrol products

記載されたプロトコルは、微生物の量とその発生段階を正確に決定できるプラグ転送技術に基づいています。指定された数の胞子が寒天プレートに広がる。この寒天プレートは、培養が必要ない胞子を除いて、真菌が期待される発達段階に到達できるように、定義された期間インキュベートされる。胞子、ヒファ、または菌糸体で覆われた寒天プラグは、次に取り出され、試験対象の抗真菌化合物を含む寒天培地に移管され、真菌から離れた場所または接触した状態で配置されます。この方法は、液体抽出物と固体サンプル(粉末)の両方を試験するのに適用可能です。特に、生理活性混合物中の揮発性物質と不揮発性物質の相対的な寄与を定量化し、特に胞子、初期のヒファ、および菌糸体に対するその効果を決定するために適しています。
この方法は、バイオコントロール製品、特に植物由来製品の抗真菌活性の特性評価に非常に関連しています。実際に、植物の処理のために、結果は、アプリケーションのモードの選択を導き、トリガーのしきい値を確立するために使用することができます。

異なるタイプの抗真菌化合物の作用様式を判別する定量的方法の能力を評価するために、3つの有名な抗真菌剤の有効性を比較した。カルベンダジンは、植物39、40の真菌疾患の広い範囲を制御するために広く使用されている不揮発性の合成殺菌剤である。胸腺下品精油は、主にその抗菌および抗真菌活性について記載されており、天然食品保...

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Measuring Volatile and Non-volatile Antifungal Activity of Biocontrol Products

植物由来製品の抗真菌効果を定量化するために設計された修飾寒天ベースの方法について述べています。このプロトコルを通じて、抗真菌活性に対する揮発性および不揮発性の寄与の両方を評価することができる。さらに、真菌に対する有効性は、単一の実験セットアップの主要な発達段階で測定することができる。

バイオコントロール製品の揮発性および不揮発性抗真菌活性の測定

The protocol described is based on a plug-transfer technique that allows accurate determination of microorganism quantities and their developmental ...

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Research

JoVE Journal

Environment

6.1K ビュー.  Sup’Biotech. 植物由来製品の抗真菌効果を定量化するために設計された修飾寒天ベースの方法について述べています。このプロトコルを通じて、抗真菌活性に対する揮発性および不揮発性の寄与の両方を評価することができる。さらに、真菌に対する有効性は、単一の実験セットアップの主要な発達段階で測定することができる。

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Measuring Fluxes of Mineral Nutrients and Toxicants in Plants with Radioactive Tracers

Unidirectional influx and efflux of nutrients and toxicants, and their resultant net fluxes, are central to the nutrition and toxicology of plants. Radioisotope tracing is a major technique used to measure such fluxes, both within plants, and between plants and their environments. Flux data obtained with radiotracer protocols can help elucidate the capacity, mechanism, regulation, and energetics of transport systems for specific mineral nutrients or toxicants, and can provide insight into compartmentation and turnover rates of subcellular mineral and metabolite pools. Here, we describe two major radioisotope protocols used in plant biology: direct influx (DI) and compartmental analysis by tracer efflux (CATE). We focus on flux measurement of potassium (K+) as a nutrient, and ammonia/ammonium (NH3/NH4+) as a toxicant, in intact seedlings of the model species barley (Hordeum vulgare L.). These protocols can be readily adapted to other experimental systems (e.g., different species, excised plant material, and other nutrients/toxicants). Advantages and limitations of these protocols are discussed.

In planta measurement of nutrient and toxicant fluxes is essential to the study of plant nutrition and toxicity. Here, we cover radiotracer protocols for influx and efflux determination in intact plant roots, using potassium (K+) and ammonia/ammonium (NH3/NH4+) fluxes as examples. Advantages and limitations of such techniques are discussed.

放射性トレーサーで植物にミネラル栄養素や毒性物質のフラックスを測定する

Unidirectional influx and efflux of nutrients and toxicants, and their resultant net fluxes, are central to the nutrition and toxicology of plants. ...

環境学

Measuring Carbon-based Contaminant Mineralization Using Combined CO2 Flux and Radiocarbon Analyses

A method is described which uses the absence of radiocarbon in industrial chemicals and fuels made from petroleum feedstocks which frequently contaminate the environment. This radiocarbon signal &#8212; or rather the absence of signal &#8212; is evenly distributed throughout a contaminant source pool (unlike an added tracer) and is not impacted by biological, chemical or physical processes (e.g., the 14C radioactive decay rate is immutable). If the fossil-derived contaminant is fully degraded to CO2, a harmless end-product, that CO2 will contain no radiocarbon. CO2 derived from natural organic matter (NOM) degradation will reflect the NOM radiocarbon content (usually &#60;30,000 years old). Given a known radiocarbon content for NOM (a site background), a two end-member mixing model can be used to determine the CO2 derived from a fossil source in a given soil gas or groundwater sample. Coupling the percent CO2 derived from the contaminant with the CO2 respiration rate provides an estimate for the total amount of contaminant degraded per unit time. Finally, determining a zone of influence (ZOI) representing the volume from which site CO2 is collected allows determining the contaminant degradation per unit time and volume. Along with estimates for total contaminant mass, this can ultimately be used to calculate time-to-remediate or otherwise used by site managers for decision-making.

Measuring Carbon-based Contaminant Mineralization Using Combined CO2 Flux and Radiocarbon Analyses

A protocol is described wherein CO2 mineralized from organic contaminant (derived from petroleum feedstocks) biodegradation is trapped, quantified, and analyzed for 14C content. A model is developed to determine CO2 capture zone's spatial extent. Spatial and temporal measurements allow integrating contaminant mineralization rates for predicting remediation extent and time.

複合COを用いたカーボンベースの汚染鉱化作用を測定します<sub&gt; 2</sub&gt;フラックスと放射性炭素分析

A method is described which uses the absence of radiocarbon in industrial chemicals and fuels made from petroleum feedstocks which frequently contaminate ...

Measuring and Mapping Patterns of Soil Erosion and Deposition Related to Soil Carbonate Concentrations Under Agricultural Management

Spatial patterns of soil erosion and deposition can be inferred from differences in ground elevation mapped at appropriate time increments. Such changes in elevation are related to changes in near-surface soil carbonate (CaCO3) profiles. The objective is to describe a simple conceptual model and detailed protocol for repeatable field and laboratory measurements of these quantities. Here, accurate elevation is measured using a ground-based differential global positioning system (GPS); other data acquisition methods could be applied to the same basic method. Soil samples are collected from prescribed depth intervals and analyzed in the lab using an efficient and precise modified pressure-calcimeter method for quantitative analysis of inorganic carbon concentration. Standard statistical methods are applied to point data, and representative results show significant correlations between changes in soil surface layer CaCO3 and changes in elevation consistent with the conceptual model; CaCO3 generally decreased in depositional areas and increased in erosional areas. Maps are derived from point measurements of elevation and soil CaCO3 to aid analyses. A map of erosional and depositional patterns at the study site, a rain-fed winter wheat field cropped in alternating wheat-fallow strips, shows the interacting effects of water and wind erosion affected by management and topography. Alternative sampling methods and depth intervals are discussed and recommended for future work relating soil erosion and deposition to soil CaCO3.

Spatial patterns of soil erosion and deposition can be inferred from differences in ground elevation mapped at appropriate time increments. Such changes in elevation are related to changes in near-surface soil carbonates. Repeatable methods for field and laboratory measurements of these quantities and data analysis methods are described here.

測定と土壌侵食と堆積土炭酸濃度農業経営に関連のパターンのマッピング

Spatial patterns of soil erosion and deposition can be inferred from differences in ground elevation mapped at appropriate time increments. Such changes ...

The Effect of the Application of Thyme Essential Oil on Microbial Load During Meat Drying

Meat is a high protein meal that is used in the preparation of jerky, a popular food snack, where preservation and safety are important. To assure food safety and to extend the shelf life of meat and meat products, the use of either synthetic or natural preservatives have been applied to control and eliminate foodborne bacteria. A growing interest in the application of natural food additives for meat has increased. Microorganisms, such as Escherichia coli, contaminate meat and meat products, causing foodborne illnesses. Therefore, it is necessary to improve the meat conservation process. However, the use of essential oils when the meat is being dried has not been deeply studied. In this regard, there is an opportunity to increase the value of dried meat and reduce the risk of foodborne illnesses by applying essential oils during the drying process. In this protocol, we present a novel method of applying thyme essential oil (TEO) during meat drying, specifically in vapor form directly in a drying chamber. For evaluation, we use Minimal Inhibitory Concentration (MIC) to detect the number of harmful bacteria in the treated samples compared to raw samples. The preliminary results show that this method is a viable and alternative option to synthetic preservatives and that it significantly reduces microbial load in dried meat.

Microorganisms such as Escherichia coli that contaminate meat products cause foodborne illnesses. The use of essential oils in the meat drying process has not been deeply studied. Here, we present a novel method of applying thyme essential oil to meat during drying to reduce the microbial load in dried meat.

タイムのエッセンシャル オイルのアプリケーションの肉乾燥中の微生物負荷に及ぼす影響

Meat is a high protein meal that is used in the preparation of jerky, a popular food snack, where preservation and safety are important. To assure food ...

Double-stranded RNA Oral Delivery Methods to Induce RNA Interference in Phloem and Plant-sap-feeding Hemipteran Insects

Phloem and plant sap feeding insects invade the integrity of crops and fruits to retrieve nutrients, in the process damaging food crops. Hemipteran insects account for a number of economically substantial pests of plants that cause damage to crops by feeding on phloem sap. The brown marmorated stink bug (BMSB), Halyomorpha halys (Heteroptera: Pentatomidae) and the Asian citrus psyllid (ACP), Diaphorina citri Kuwayama (Hemiptera: Liviidae) are hemipteran insect pests introduced in North America, where they are an invasive agricultural pest of high-value specialty, row, and staple crops and citrus fruits, as well as a nuisance pest when they aggregate indoors. Insecticide resistance in many species has led to the development of alternate methods of pest management strategies. Double-stranded RNA (dsRNA)-mediated RNA interference (RNAi) is a gene silencing mechanism for functional genomic studies that has potential applications as a tool for the management of insect pests. Exogenously synthesized dsRNA or small interfering RNA (siRNA) can trigger highly efficient gene silencing through the degradation of endogenous RNA, which is homologous to that presented. Effective and environmental use of RNAi as molecular biopesticides for biocontrol of hemipteran insects requires the in vivo delivery of dsRNAs through feeding. Here we demonstrate methods for delivery of dsRNA to insects: loading of dsRNA into green beans by immersion, and absorbing of gene-specific dsRNA with oral delivery through ingestion. We have also outlined non-transgenic plant delivery approaches using foliar sprays, root drench, trunk injections as well as clay granules, all of which may be essential for sustained release of dsRNA. Efficient delivery by orally ingested dsRNA was confirmed as an effective dosage to induce a significant decrease in expression of targeted genes, such as juvenile hormone acid O-methyltransferase (JHAMT) and vitellogenin (Vg). These innovative methods represent strategies for delivery of dsRNA to use in crop protection and overcome environmental challenges for pest management.

This article demonstrates novel techniques developed for oral delivery of double-stranded RNA (dsRNA) through the vascular tissues of plants for RNA interference (RNAi) in phloem sap feeding insects.

篩部と半翅目昆虫の植物 sap 供給の RNA 干渉を誘発する二本鎖 RNA の経口配信方法

Phloem and plant sap feeding insects invade the integrity of crops and fruits to retrieve nutrients, in the process damaging food crops. Hemipteran ...

Measuring Stolons and Rhizomes of Turfgrasses Using a Digital Image Analysis System

Length and diameter of stolons or rhizomes are usually measured using simple rulers and calipers. This procedure is slow and laborious, so it is often used on a limited number of stolons or rhizomes. For this reason, these traits are limited in their use for morphological characterization of plants. The use of digital image analysis software technology may overcome measurement errors due to human mistakes, which tend to increase as the number and size of samples also increase. The protocol can be used for any kind of crop but is particularly suitable for forage or grasses, where plants are small and numerous. Turf samples consist of aboveground biomass and an upper soil layer to the depth of maximum rhizome development, depending on the species of interest. In studies, samples are washed from the soil, and stolons/rhizomes are cleaned by hand before analysis by digital image analysis software. The samples are further dried in a laboratory heating oven to measure dry weight; therefore, for each sample, the resultant data are total length, total dry weight, and average diameter. Scanned images can be corrected before analysis by excluding visible extraneous parts, such as remaining roots or leaves not removed with the cleaning process. Indeed, these fragments normally have much smaller diameters than stolons or rhizomes, so they can be easily excluded from analysis by fixing the minimum diameter below which objects are not considered. Stolon or rhizome density per unit area can then be calculated based on sample size. The advantage of this method is quick and efficient measurement of the length and average diameter of large sample numbers of stolons or rhizomes.

A software-based image analysis system provides an alternative method to study the morphology of stoloniferous and rhizomatous species. This protocol permits measurement of the length and diameter of stolons and rhizomes and can be applied to samples with a large amount of biomass and to a wide variety of species.

ほふく茎と地下茎の芝草をデジタル画像解析システムを用いた測定

Length and diameter of stolons or rhizomes are usually measured using simple rulers and calipers. This procedure is slow and laborious, so it is often ...

A Loop-mediated Isothermal Amplification (LAMP) Assay for Rapid Identification of Bemisia tabaci

The whitefly Bemisia tabaci (Gennadius) is an invasive pest of considerable importance, affecting the production of vegetable and ornamental crops in many countries around the world. Severe yield losses are caused by direct feeding, and even more importantly, also by the transmission of more than 100 harmful plant pathogenic viruses. As for other invasive pests, increased international trade facilitates the dispersal of B. tabaci to areas beyond its native range. Inspections of plant import products at points of entry such as seaports and airports are, therefore, seen as an important prevention measure. However, this last line of defense against pest invasions is only effective if rapid identification methods for suspicious insect specimens are readily available. Because the morphological differentiation between the regulated B. tabaci and close relatives without quarantine status is difficult for non-taxonomists, a rapid molecular identification assay based on the loop-mediated isothermal amplification (LAMP) technology has been developed. This publication reports the detailed protocol of the novel assay describing rapid DNA extraction, set-up of the LAMP reaction, as well as interpretation of its read-out, which allows identifying B. tabaci specimens within one hour. Compared to existing protocols for the detection of specific B. tabaci biotypes, the developed method targets the whole B. tabaci species complex in one assay. Moreover the assay is designed to be applied on-site by plant health inspectors with minimal laboratory training directly at points of entry. Thorough validation performed under laboratory and on-site conditions demonstrates that the reported LAMP assay is a rapid and reliable identification tool, improving the management of B. tabaci.

A Loop-mediated Isothermal Amplification LAMP Assay for Rapid Identification of Bemisia tabaci

This paper reports the protocol for a rapid identification assay for Bemisia tabaci based on loop-mediated isothermal amplification (LAMP) technology. The protocol requires minimal laboratory training and can, therefore, be implemented on-site at points of entry for plant imports such as seaports and airports.

タバココナジラミの迅速同定のループ介在増幅法 (LAMP) アッセイ

The whitefly Bemisia tabaci (Gennadius) is an invasive pest of considerable importance, affecting the production of vegetable and ornamental crops in many ...

Agrobacterium tumefaciens and Agrobacterium rhizogenes-Mediated Transformation of Potato and the Promoter Activity of a Suberin Gene by GUS Staining

Agrobacterium sp. is one of the most widely used methods to obtain transgenic plants as it has the ability to transfer and integrate its own T-DNA into the plant&#39;s genome. Here, we present two transformation systems to genetically modify potato (Solanum tuberosum) plants. In A. tumefaciens transformation, leaves are infected, the transformed cells are selected and a new complete transformed plant is regenerated using phytohormones in 18 weeks. In A. rhizogenes transformation, stems are infected by injecting the bacteria with a needle, the new emerged transformed hairy roots are detected using a red fluorescent marker and the non-transformed roots are removed. In 5-6 weeks, the resulting plant is a composite of a wild type shoot with fully developed transformed hairy roots. To increase the biomass, the transformed hairy roots can be excised and self-propagated. We applied both Agrobacterium-mediated transformation methods to obtain roots expressing the GUS reporter gene driven by a suberin biosynthetic gene promoter. The GUS staining procedure is provided and allows the cell localization of the promoter induction. In both methods, the transformed potato roots showed GUS staining in the suberized endodermis and exodermis, and additionally, in A. rhizogenes transformed roots the GUS activity was also detected in the emergence of lateral roots. These results suggest that A. rhizogenes can be a fast alternative tool to study the genes that are expressed&#160;in roots.

Agrobacterium tumefaciens and Agrobacterium rhizogenes-Mediated Transformation of Potato and the Promoter Activity of a Suberin Gene by GUS Staining

Here, we present two protocols to transform potato plants. The Agrobacterium tumefaciens transformation leads to a complete transgenic plant while the Agrobacterium rhizogenes produces transgenic hairy roots in a wild type shoot that can be self-propagated. We then detect promoter activity by GUS staining in the transformed roots.

アグロバクテリウムとサツマイモネコブセンチュウ-ジャガイモの変換を介したと GUS 染色によってスベリン遺伝子のプロモーター活性

Agrobacterium sp. is one of the most widely used methods to obtain transgenic plants as it has the ability to transfer and integrate its own T-DNA into ...

Detached Leaf Assays to Simplify Gene Expression Studies in Potato During Infestation by Chewing Insect Manduca sexta

The multitrophic nature of gene expression studies of insect herbivory demands large numbers of biological replicates, creating the need for simpler, more streamlined herbivory protocols. Perturbations of chewing insects are usually studied in whole plant systems. While this whole organism strategy is popular, it is not necessary if similar observations can be replicated in a single detached leaf. The assumption is that basic elements required for signal transduction are present within the leaf itself. In the case of early events in signal transduction, cells need only to receive the signal from the perturbation and transmit that signal to neighboring cells which are assayed for gene expression.
The proposed method simply changes the timing of the detachment. In whole plant experiments, larvae are confined to a single leaf which is eventually detached from the plant and assayed for gene expression. If the order of excision is reversed, from last in whole plant studies, to first in the detached study, the feeding experiment is simplified.
Solanum tuberosum var. Kennebec is propagated by nodal transfer in a simple tissue culture medium and transferred to soil for further growth if desired. Leaves are excised from the parent plant and relocated to Petri dishes where the feeding assay is conducted with the larval stages of M. sexta. Damaged leaf tissue is assayed for the expression of relatively early events in signal transduction. Gene expression analysis identified infestation-specific Cys2-His2 (C2H2) transcription factors, confirming the success of using detached leaves in early response studies. The method is easier to perform than whole plant infestations and uses less space.

The presented method creates natural herbivore damaged plant tissue through the application of Manduca sexta larvae to detached leaves of potato. The plant tissue is assayed for expression of six transcription factor homologs involved in early responses to insect herbivory.

噛む昆虫マンドゥカセクスタによる侵入時のジャガイモの遺伝子発現研究を簡素化する剥離葉アッセイ

The multitrophic nature of gene expression studies of insect herbivory demands large numbers of biological replicates, creating the need for simpler, more ...

Xylem Water Distribution in Woody Plants Visualized with a Cryo-scanning Electron Microscope

A scanning electron microscope installed cryo-unit (cryo-SEM) allows specimen observation at subzero temperatures and has been used for exploring water distribution in plant tissues in combination with freeze fixation techniques using liquid nitrogen (LN2). For woody species, however, preparations for observing the xylem transverse-cut surface involve some difficulties due to the orientation of wood fibers. Additionally, higher tension in the water column in xylem conduits can occasionally cause artifactual changes in water distribution, especially during sample fixation and collection. In this study, we demonstrate an efficient procedure to observe the water distribution within the xylem of woody plants in situ&#160;by using a cryostat and cryo-SEM. At first, during sample collection, measuring the xylem water potential should determine whether high tension is present in the xylem conduits. When the xylem water potential is low (&#60; ca. &#8722;0.5 MPa), a tension relaxation procedure is needed to facilitate better preservation of the water status in xylem conduits during sample freeze fixation. Next, a watertight collar is attached around the tree stem and filled with LN2&#160;for freeze fixation of the water status of xylem. After harvesting, care should be taken to ensure that the sample is preserved frozen while completing the procedures of sample preparation for observation. A cryostat is employed to clearly expose the xylem transverse-cut surface. In cryo-SEM observations, time adjustment for freeze-etching is required to remove frost dust and accentuate the edge of the cell walls on the viewing surface. Our results demonstrate the applicability of cryo-SEM techniques for the observation of water distribution within xylem at cellular and subcellular levels. The combination of cryo-SEM with non-destructive in situ observation techniques will profoundly improve the exploration of woody plant water flow dynamics.

Observing the water distribution within the xylem provides significant information regarding water flow dynamics in woody plants. In this study, we demonstrate the practical approach to observe xylem water distribution in situ&#160;by using a cryostat and cryo-SEM, which eliminates artifactual changes in the water status during sample preparation.

クライオ走査型電子顕微鏡で可視化された木質植物のキシレム水分布

A scanning electron microscope installed cryo-unit (cryo-SEM) allows specimen observation at subzero temperatures and has been used for exploring water ...