Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliği gereklidir. Oturum açın veya ücretsiz deneme sürümünü başlatın.
Method Article
Filamentli mantar A. nidulanslarının hem batık kültürlerde hem de katı ortamda görüntülerini yakalamak, analiz etmek ve büyüme kinetiğini ölçmek için iletilen ışık mikroskopi tekniklerini kullanarak etiketsiz canlı görüntüleme protokolü sunuyoruz. Bu protokol floresan mikroskopi ile birlikte kullanılabilir.
Çoğunlukla hyphae/mycelia apikal büyüme oranındaki değişikliklere bağlı olan filamentli mantarların koloni büyümesinin, koloni büyüklüğü karşılaştırılarak katılaşmış medyada makroskopik olarak tahmin edildiği iyi belirlenmiştir. Bununla birlikte, farklı çevresel/büyüme koşulları altında (pH, sıcaklık, karbon ve azot kaynakları, antibiyotikler vb.) genetik olarak farklı mantar suşlarının veya suşlarının büyüme hızını nicel olarak ölçmek zordur. Böylece, mantar hücre büyümesini daha iyi anlamak için büyüme kinetiğini ölçmek için tamamlayıcı yaklaşımların takibi zorunlu hale gelir. Ayrıca, Aspergillus spp. de dahil olmak üzere filamentli mantarların, katı ortamlar veya batık kültürler üzerinde hava altı koşullar altında farklı büyüme ve farklılaşma modlarına sahip olduğu iyi bilinmektedir. Burada, model mantarı Aspergillus nidulans'ınbüyüme kinetiğini analiz etmek için nicel bir mikroskobik yöntem hem batık kültürlerde hem de katı medyada canlı görüntüleme kullanarak detaylandırıyoruz. Farklı mantar suşlarının büyüme oranlarını, kullanıcıdan önceden görüntü analizi uzmanlığı gerektirmeyecek şekilde biyo-görüntüler için açık kaynaklı, özgür bir yazılım (örneğin Fiji) kullanarak tekrarlanabilir ve güvenilir bir şekilde yakalar, analiz eder ve ölçürüz.
Filamentli mantarlar büyük sosyoekonomik ve ekolojik öneme sahiptir, hem enzim ve antibiyotik üretimi için endüstriyel / tarımsal araçlar olarak çok önemlidir1,2 ve mahsul bitkilerinin patojenleri olarak3, haşere böcekleri4 ve insanlar3. Ayrıca, Aspergillus nidulans gibi filamentli mantarlar, genetik, hücre ve evrimsel biyoloji çalışmaları ve hiphal uzatma çalışmaları gibi temel araştırmalar için model organizmalar olarak yaygın olarak kullanılmaktadır5. Filamentli mantarlar, membran lipitlerin / proteinlerin sürekli tedariki ve genişleyen uçta hücre duvarının de novo sentezi yoluyla uzanan son derece polarize organizmalardır6. Hipnoz ucu büyümesinde ve polarite bakımında merkezi bir rol, çoğunlukla sitoskeletal bileşenlerden ve Golgi 6,7,8'inpolarizedağılımından oluşan yüksek sıralı bir yapı olan 'Spitzenkorper' (SPK) adlı özel bir yapıdır.
Çevresel uyaranlar/sinyaller, bu tür su-hava arayüzü, ışık, CO2 konsantrasyonu ve beslenme durumu bu kalıplar tarafından verilen gelişimsel kararlardan sorumludur9. Batık (sıvı) kültürlerde A. nidulanların farklılaşması bastırılır ve hiphal ucu uzaması ile büyüme meydana gelir6. Vejetatif büyüme sırasında, aseksüel sporlar (conidia) apikal uzantı ile çimlenir ve besinler ve alan mevcut olduğu sürece süresiz olarak büyümeye devam edebilecek farklılaşmamış bir birbirine bağlı hiphal hücreleri ağı olan miselyum oluşturur. Öte yandan, katı medya hipnoz ipuçları elongate ve vejetatif büyüme (gelişimsel yetkinlik) belirli bir süre sonra, aseksüel üreme başlatılır ve hava konidiophore sapları miselyumun özel ayak hücrelerinden uzanır6. Bunlar, uygun çevresel koşullar altında büyümeyi yeniden başlatabilen uzun haploid konidia10 zincirleri üreten konidiophores adı verilen özel gelişimsel çok hücreli yapılara yol açabilir.
Filamentli mantar büyümesini ölçmek için yaygın olarak kullanılan bir yöntem, bir Petri kabında bulunan besin agarındaki sporları aşılamak ve birkaç gün sonra koloninin çapını makroskopik olarakölçmektir 11. Koloninin çapı/alanı, en çok misel büyüme hızındaki değişikliklere ve konidiophore yoğunluğuna daha az bağlı12, daha sonra büyüme değeri olarak kullanılır. Katı yüzeylerde büyüyen mantar popülasyonu (koloni) boyutunu ölçmek oldukça yeterli olmasına rağmen, hiçbir şekilde büyümenin en doğru ölçüsü değildir. Nüfus düzeyi ortalamaları (mantar kolonisi büyüklüğü ortalamaları) ile karşılaştırıldığında, tek hücre ölçümleri bir hücre popülasyonunun heterojenliğini yakalayabilir ve hücrelerin yeni alt popülasyonlarının tanımlanmasına izin verebilir, durumlar13, dinamikler, yollar ve hücrelerin endojen ve çevresel değişikliklere yanıt verdiği biyolojik mekanizmalar14,15. Mantar hücresi büyümesini ve fenotipini zaman atlamalı mikroskopi ile izlemek tartışmasız en yaygın kullanılan nicel tek hücreli gözlem yaklaşımıdır.
Burada, hem batık kültürlerde hem de katı ortamda A. nidulans suşlarının kutupsal büyümesini analiz etmek ve ölçmek için floresan mikroskopisinin birlikte kullanımından bağımsız olarak kullanılabilen görüntüleri yakalamak için iletilen ışık mikroskopisi tekniklerini (faz kontrastı, diferansiyel girişim kontrastı (DIC) ve polarize mikroskopi gibi) kullanarak etiketsiz bir canlı görüntüleme protokolünü detaylandırıyoruz.
1. Inoculum hazırlığı
NOT: Tüm adımlar laminer akış kabini altında yapılmalıdır.
2. Agar (katı) ortamlarda yetişen filamentli mantarları görüntülemeye hazırlık
NOT: 'Ters agar yöntemi17,18'in değiştirilmiş bir sürümü kullanılır.
3. Sıvı ortamda yetişen filamentli mantarların görüntülenmesi için hazırlık
4. Görüntü yakalayın
NOT: Mikroskop seçimi mevcut ekipmana bağlıdır. Her durumda mikroskop kurulumu ters bir aşama, bir çevre odası veya en azından hassas hava sıcaklığı kontrolüne sahip bir oda içermelidir.
5. Görüntü Analizi
NOT: Bu bölümde, A. nidulans'ınbüyüme hızını ölçmek için zaman atlamalı mikroskopi görüntülerini işlemenin temel adımları açıklanmaktadır. Görüntülerin açılması, görselleştirilmesi ve işlenmesi açık kaynaklı ImageJ/Fiji yazılımıile gerçekleştirilir 25.
Bu protokolün ardından, filamentli mantar A. nidulans'ınfarklı büyüme / gelişim aşamalarına karşılık gelen çeşitli görüntüler yakaladık ve analiz ettik. Bu çalışmada sunulan veriler Fiji yazılımı kullanılarak işlendi ve analiz edildi. Ölçümler csv dosyaları olarak kaydedildi, istatistiksel olarak analiz edildi ve pandalar, numpy, istatistikmodelleri, matplotlib ve seaborn gibi yazılım kütüphaneleri kullanılarak ticari istatistiksel yazılım ve / veya Python programlama dili ku...
Mantar hücre büyümesini ve fenotipini zaman atlamalı mikroskopi ile izlemek, hücresel davranışı gerçek zamanlı ve nicel ve doğru bir şekilde değerlendirmek için güçlü bir yaklaşımdır ve belirli bir ilaç tedavisinin ve/veya genetik müdahalenin zaman içinde tespit edilebilir hücre büyümesi veya fenotipik farklılıklarla sonuçlanıp sonuçlanmadığını belirlemek için güçlü bir yaklaşımdır.
Bu çalışmada, A. nidulans'ta mikrop tüpü ve hiphal ucu büyümesi...
Yazarların açıklayacak bir şeyi yok.
Bu çalışma kısmen"Rekabetçilik, Girişimcilik ve İnovasyon" (NSRF 2014-2020) Operasyonel Programı (NSRF 2014-2020) tarafından finanse edilen ve Yunanistan ve AB tarafından ortaklaşa finanse edilen "Araştırma ve yenilik Altyapısının Güçlendirilmesi" Eylemi kapsamında uygulanan "Temel Biyolojik Süreçleri Görselleştirmek ve İzlemek için Bir Yunan Araştırma Altyapısı (BioImaging-GR)" (MIS 5002755) projesi tarafından desteklenmiştir.
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 |
Bu JoVE makalesinin metnini veya resimlerini yeniden kullanma izni talebi
Izin talebiThis article has been published
Video Coming Soon
JoVE Hakkında
Telif Hakkı © 2020 MyJove Corporation. Tüm hakları saklıdır