Name: a hydroponic co-cultivation system for simultaneous and systematic analysis of plant/microbe molecular interactions and signaling
Uploaded: 2017-07-22T14:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about A Hydroponic Co-cultivation System for Simultaneous and Systematic Analysis of Plant/Microbe Molecular Interactions and Signaling at JoVE.com

Wij danken Brian Weselowski en Alexander W. Eastman voor hun hulp en nuttige discussie. We willen ook Drs bedanken. Eugene W. Nester, Lingrui Zhang, Haitao Shen, Yuhai Cui en Greg Thorn voor hun hulp, nuttige discussies en kritisch lezen van het manuscript. Dit onderzoek is gefinancierd door Agriculture and Agri-Food Canada, Growing Forward-AgriFlex (RBPI nummer 2555) en Growing Forward II project nummer 1670, dat door de auteurs als onderdeel van hun taken wordt uitgevoerd. Deze studie werd ook gedeeltelijk gefinancierd door de Natuurwetenschappen en Technische Onderzoeksraad van Canada (NSERC) Discovery Grant RGPIN-2015-06052 toegekend aan ZC Yuan.

1. Experimentele planning <ol><li> Bepaal de specifieke doelen van het experiment. </li><li> Lees het volledige protocol hieronder door. Bepaal welke secties relevant zijn voor de specifieke doelen en of wijzigingen nodig zijn. Zie hieronder voor voorbeelden. <ol><li> Overweeg of de experimenten A. thaliana planten en A. tumefaciens bacterie, zoals hieronder, of een andere plant-microbe combinatie zullen gebruiken. OPMERKING: Hoewel verschillende plantensoorten kunnen worden g...

Gezien de geleidelijke aard van wortelafscheiding, vinden de concentraties van virulentie-inducerende chemicaliën in planta en hun effecten op dynamische plant-microbe interacties plaats in ruimtelijke en temporale gradiënten. In dit hydroponische co-cultivatie systeem wordt geen synthetische fytohormoon of chemische stof die microbiële virulentie of plantenverdediging veroorzaakt, aangevuld. In tegenstelling hiermee, met behulp van conventionele benaderingen, voegt de toevoeging van synthetische chemicalië...

Plantgerelateerde microben spelen belangrijke rollen in biogeochemische cycli, bioremediëring, vermindering van klimaatverandering, plantengroei en gezondheid en plantentolerantie tegen biotische en abiotische stress. Micro-organismen interageren met planten, zowel direct door plantencelwandcontact en indirect via chemische afscheiding en signalering 1 , 2 , 3 . Als sessiele organismen hebben planten directe en indirecte mechanismen ontwikkeld om infectie door pathogenen te weerstaan. Directe verdediging omvat structurele verdediging en de expressie van verdedigingseiwitten, terwijl indirecte verdediging de productie van secundaire plantenmetabolieten omvat en de aantrekkingskracht van organismen antagonistisch tegen invallende pathogenen 4 , 5 . Plantaardige wortel exudaten, afscheidingen, mucilages, mucigel en lysaten veranderen de fysisch-chemische eigenschappen van de rhizosfeer om te trekken of af te kerenMicroben naar hun gastheren 6 . De chemische samenstelling van wortelafscheiding is speciesspecifiek, en dient daarbij als selectief filter dat bepaalde micro-organismen in staat stelt om dergelijke verbindingen te herkennen om in de rhizosfeer 6 te bloeien. Zo kunnen compatibele microbiële soorten worden gestimuleerd om hun associaties te activeren en te verbeteren, hetzij tot voordeel of nadelen van de plantengas 1 . Het begrijpen van plant-microbe-interacties in de rhizosfeer is essentieel voor het verbeteren van de productiviteit van het plant en het functioneren van het ecosysteem, aangezien een meerderheid van de microbiële en chemische blootstelling zich voordoet bij de wortelstructuur en de bodem-luchtinterface 2 , 6 , 7 , 8 . Het onderzoek naar ondergrondse plant-microbe interacties en wederzijdse reacties is echter een uitdaging als gevolg van het intrigerende<html> Complexe en dynamische natuur en het ontbreken van geschikte experimentele modellen met natuurlijke wortelstructuur en plantmorfologie onder strak beheersbare groeivoorwaarden. Als een van de meest bestudeerde fytopathogenen infecteert Agrobacterium een breed scala aan planten met agrarisch en tuinbouw belang, waaronder kersen, appel, peer, druif en roos 9 . Agrobacterium is een belangrijk model organisme voor het interpreteren van plant-pathogeen interacties en is een krachtig instrument in plantentransformatie en planttechniek 10 , 11 , 12 , 13 , 14 . Moleculaire plant- Agrobacterium interacties zijn al jarenlang bestudeerd en het huidige begrip van Agrobacterium pathogeniciteit is uitgebreid 9 ,F.&gt; 11 , 15 , 16. De pathogeniciteit van Agrobacterium wordt grotendeels toegeschreven aan de evoluerende mogelijkheden van het opnemen van plantaardige afgeleid signalen, wat resulteert in de fijne modulatie van het virulentieprogramma en de cel-naar-celcommunicatie, zogenaamd quorum sensing 17 . Het Agrobacterium virulence programma wordt geregeld door verschillende signalen die beschikbaar zijn in de rhizosfeer en omvatten twee sets van 2-componenten systemen, het ChvG / I-systeem en het VirA / G-systeem. Acide condities in de rhizosfeer activeren de transcriptie van chvG / I , virA / G , En verscheidene andere genen die betrokken zijn bij Agrobacterium pathogeniciteit, waaronder virE0 , virE1 , virH1 , virH2 en genen van het type VI-afzettingssysteem (T6SS) 18. Plantafledde fenolverbindingen, waaronder acetosyringon (4&#39;-hydroxy-3 &#39;, 5 &#39;-dimethoxyacetofenon), activeer de VIrA / G 2-componenten systeem via fosforylatie signaal mechanismen 19 . VirA / G activeert dan het volledige vir- regulon, wat resulteert in de overdracht en integratie van een ~ 20 kb bacterieel DNA fragment genaamd transfer DNA (T-DNA) van zijn tumorinducerende (Ti) plasmide in de plantencel 16 . T-DNA draagt ​​genen die verantwoordelijk zijn voor de synthese van plantaardige hormonen indool-3-azijnzuur (IAA) ( iaaM en iaaH ) en cytokinine ( ipt ), en eenmaal uitgedrukt in plantencellen worden grote hoeveelheden van deze fytohormonen geproduceerd. Dit resulteert in abnormale weefsel proliferatie en ontwikkeling van plantentumor, bekend als kroon galziekte, die een chronisch en resurgent probleem is voor planten 9 , 11 , 20 . IAA handelt ook collectief met salicylzuur en gamma-aminoboterzuur om de Agrobacterium virulentie te onderdrukken of om Agrobacteriu te verminderen<html> M kworum sensing (QS) 17 , 21 , 22 . Om deze onderdrukking tegen te gaan, draagt ​​T-DNA ook genen voor opine biosynthese, die Agrobacterium quorum detecteert om de pathogeniteit van Agrobacterium te bevorderen en dient ook als voedingsbron voor het pathogeen 22 , 23 . Ondanks een algemeen diepgaand begrip van Agrobacterium- plantinteracties en de resulterende T-DNA-overdracht in de plantaardige gastheer, zijn de complexe signaleringsgebeurtenissen in het beginstadium van interactie minder goed begrepen. Dit komt gedeeltelijk door de beperkingen van conventionele benaderingen om Agrobacterium- plantensignaal te onderzoeken. Plantcelsuspensieculturen en kunstmatige site-specifieke wonden worden vaak gebruikt voor het bestuderen van moleculaire plant-microbe-interacties 24 ,Ef,&gt; 26 , 27. Echter, cel suspensies hebben typische plantmorfologie, in het bijzonder hebben plantaardige suspensiecellen geen wortelstructuren en wortel exudaten, die zeer belangrijk zijn voor het activeren van microbiële chemotaxis en virulentie 28 , 29. Het behoud van plantmorfologie En wortelstructuur is aangepakt door kunstmatig wondende planten, waardoor plaatselijke specifieke infectie wordt vergemakkelijkt, wat resulteert in het detecteren van geïnduceerde plantenverdediging gerelateerde genen in direct geïnfecteerd plantweefsel 30 , 31. Maar kunstmatige wonden is significant verschillend van pathogeeninfectie in de natuur , Met name omdat wonden leidt tot accumulatie van jasmonzuur (JA), die systematisch inbreuk maakt op natuurlijke plantensignalen en verdediging 26. Bovendien worden synthetische chemicaliën typisch gebruikt om kunstmatige reacties kunstmatig in te leidenOf pathogen virulentie. Hoewel de aanvulling van zulke chemische verbindingen die weerspiegelen van concentraties in planta mogelijk is, is deze toevoeging niet in de geringe mate van diffusie van wortel exudaten in de omringende rhizosfeer, die een chemotactische gradiënt genereert door microbes 28 , 32 genereert. Gezien de beperkingen van conventionele benaderingen om plant-microbe-interacties te bestuderen, kan de nauwkeurigheid en diepte van de verkregen gegevens worden belemmerd en restrictief, en de kennis die voortvloeit uit de conventionele benaderingen kan niet direct in planta vertaald worden. Veel aspecten van planten- Agrobacterium signalering zijn nog niet volledig begrepen, vooral in het vroege stadium van interacties, wanneer de ziektebeelden nog niet zijn ontwikkeld. Om de beperkingen van conventionele benaderingen te wijzigen, presenteert dit werk een goedkope, goed beheersbare en flexibele hydroponische cOcultivatie systeem dat de onderzoekers in staat stelt diepere inzichten te krijgen in de complexe signalering- en reactiewegen bij de eerste fase van moleculaire plant-microbe interacties. Hydroponics is veel gebruikt om plantaardige voedingsstoffen, wortel exudaten, groeivoorwaarden en de effecten van metallische toxiciteit op planten 33 , 34 te bestuderen. Er zijn verschillende voordelen van hydroponische modellen, met inbegrip van de kleine ruimtelijke eisen, de toegankelijkheid van verschillende plantenweefsels, de strakke controle van de nutriënten / milieuomstandigheden en de bestrijding van de plaag / ziekte. Hydroponische systemen zijn ook minder beperkend voor plantengroei in vergelijking met agar / phytoagar plating technieken, die de groei meestal beperken na 2-3 weken. Belangrijk is dat het onderhoud van planten in de planten de natuurlijke wortesecretie vereiste die nodig is voor microbiële chemotaxis en virulentieinductie 8 , 29 . Het systeem beschrijftBed hier is eenvoudiger en minder arbeidsintensief dan de alternatieven 33 , 34 . Het maakt gebruik van minder onderdelen en vereist geen andere gereedschappen dan standaardscharen. Het gebruikt metaalnetwerk (in tegenstelling tot nylon 33 ) als een sterke ondersteuning voor plantengroei en een eenvoudige methode van beluchting onder steriele omstandigheden door schudden om microbiële groei te ondersteunen. Daarnaast kan het systeem metaalmaas van verschillende maten gebruiken om plantengroei te ondersteunen, die diverse plantensoorten herbergt zonder de breedte van hun wortels te beperken. In het hier gepresenteerde hydroponische cocultivatiesysteem worden planten gekweekt in een steriel hydroponisch systeem waar de plantenwortels organische verbindingen scheiden die de groei van geïmpliceerde bacteriën ondersteunen. In dit cocultivatiesysteem worden geen kunstmatige chemicaliën, zoals plantaardige hormonen, verdedigingselectie, of virulentie-inducerende chemicaliën aangevuld, die de natuurlijke cel weerspiegeltSignalerende homeostase tijdens plant-microbe interacties. Met dit hydroponische cocultivatiesysteem was het mogelijk om gen expressie in Arabidopsis thaliana Col-0 wortelweefsel gelijktijdig te bepalen bij infectie door Agrobacterium , evenals de activatie van Agrobacterium genen bij cocultivatie met Arabidopsis . Verder werd aangetoond dat dit systeem geschikt is om Agrobacterium- bijlage aan plantenwortels te bestuderen, evenals het wortelgeheimprofiel van de plant, bij cocultivatie (infectie) met Agrobacterium ( Figuur 1 ). <img alt="Figuur 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55955/55955fig1.jpg" /> Figuur 1: Overzicht van het Hydroponic Cocultivation System, met voorbeeldanalyses. Planten worden op de maas gekweekt (scheuten boven het maas), met de wortels gedompeld in hydroponisch medium dat vervolgens met bacteriën fOf coculture. Plantweefsels en bacteriën worden vervolgens gescheiden voor gelijktijdige extracties en analyses. Dit cijfer is gewijzigd van referentie 35 .

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="663">
	<tbody>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:215px;">plant seeds (Arabidopsis thaliana Col-0)</td>
			<td style="width:163px;">Arabidopsis Biological Resource Centre</td>
			<td style="width:119px;">CS7000</td>
			<td style="width:167px;">https://abrc.osu.edu/order-stocks</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:215px;">bacteria (Agrobacterium tumefaciens C58)</td>
			<td style="width:163px;">University of Washington</td>
			<td style="width:119px;">N/A</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:215px;">labeled bacteria</td>
			<td style="width:163px;">in-house</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:167px;">optional, depends on downstream analyses</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:215px;">vortex</td>
			<td style="width:163px;">(various)</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:215px;">microcentrifuge tubes</td>
			<td style="width:163px;">(various)</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:215px;">microcentrifuge</td>
			<td style="width:163px;">(various)</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:215px;">5% sodium hypochlorite</td>
			<td style="width:163px;">(various)</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:215px;">double distilled water</td>
			<td style="width:163px;">(various)</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:215px;">autoclave</td>
			<td style="width:163px;">(various)</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:215px;">micropipette&#160;</td>
			<td style="width:163px;">(various)</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:215px;">70 % ethanol</td>
			<td style="width:163px;">(various)</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:215px;">Murashige and Skoog (MS) basal salts</td>
			<td style="width:163px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:119px;">M5524</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:215px;">sucrose</td>
			<td style="width:163px;">(various)</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:215px;">MES</td>
			<td style="width:163px;">(various)</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:215px;">B5 vitamin mix</td>
			<td style="width:163px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td>G1019</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:215px;">phytoagar</td>
			<td style="width:163px;">(various)</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:215px;">deep Petri dishes</td>
			<td style="width:163px;">(various)</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:215px;">stainless steel mesh</td>
			<td style="width:163px;">Ferrier Wire Goods Company Ltd</td>
			<td style="width:119px;">N/A</td>
			<td style="width:167px;">grade: 304; mesh count: 40 &#215; 40; wire DIA: 0.01</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:215px;">micropore tape, 1 inch</td>
			<td style="width:163px;">3M</td>
			<td style="width:119px;">1530-1</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:215px;">diurnal growth chamber</td>
			<td style="width:163px;">(various)</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="84">
			<td height="84" style="height:84px;width:215px;">cylindrical glass tanks, 100 &#215; 80 mm&#160;</td>
			<td style="width:163px;">Pyrex</td>
			<td style="width:119px;">3250</td>
			<td style="width:167px;">other sizes can be used, in which case liquid content may need adjustment</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:215px;">flow hood</td>
			<td style="width:163px;">(various)</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:215px;">forcepts</td>
			<td style="width:163px;">(various)</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:215px;">yeast extract</td>
			<td style="width:163px;">(various)</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:215px;">tryptone</td>
			<td style="width:163px;">(various)</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="25">
			<td height="25" style="height:25px;width:215px;">MgSO4</td>
			<td style="width:163px;">(various)</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:215px;">shaking incubator</td>
			<td style="width:163px;">(various)</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:215px;">spectrophotometer</td>
			<td style="width:163px;">(various)</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:215px;">NaCl</td>
			<td style="width:163px;">(various)</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:215px;">shaker</td>
			<td style="width:163px;">(various)</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:215px;">scissors</td>
			<td style="width:163px;">(various)</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:167px;">optional, depends on downstream analyses</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:215px;">fluorescence microscope</td>
			<td style="width:163px;">(various)</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:167px;">optional, depends on downstream analyses</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:215px;">microscope slides and cover slips</td>
			<td style="width:163px;">(various)</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:167px;">optional, depends on downstream analyses</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:215px;">nail polish</td>
			<td style="width:163px;">(various)</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:167px;">optional, depends on downstream analyses</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:215px;">Bacterial RNA extraction kit</td>
			<td style="width:163px;">(various)</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:167px;">optional, depends on downstream analyses</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:215px;">plant RNA extraction kit (RNeasy Plant Mini Kit)</td>
			<td style="width:163px;">Qiagen</td>
			<td>74903 or 74904</td>
			<td style="width:167px;">optional, depends on downstream analyses</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:215px;">material and equipment for RT-qPCR</td>
			<td style="width:163px;">(various)</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:167px;">optional, depends on downstream analyses</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:215px;">material and equipment for microarray analysis</td>
			<td style="width:163px;">(various)</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:167px;">optional, depends on downstream analyses</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:215px;">liquid nitrogen</td>
			<td style="width:163px;">(various)</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:167px;">optional, depends on downstream analyses</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:215px;">mortar and pestle</td>
			<td style="width:163px;">(various)</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:167px;">optional, depends on downstream analyses</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:215px;">0.2 &#181;m pore filter</td>
			<td style="width:163px;">(various)</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:167px;">optional, depends on downstream analyses</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:215px;">50 mL conical tubes</td>
			<td style="width:163px;">(various)</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:167px;">optional, depends on downstream analyses</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:215px;">freeze dryer</td>
			<td style="width:163px;">(various)</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:167px;">optional, depends on downstream analyses</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:215px;">sealable test tubes</td>
			<td style="width:163px;">(various)</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:167px;">optional, depends on downstream analyses</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:215px;">ethyl acetate</td>
			<td style="width:163px;">(various)</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:167px;">optional, depends on downstream analyses</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:215px;">nitrogen gas</td>
			<td style="width:163px;">(various)</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:167px;">optional, depends on downstream analyses</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:215px;">material and equipment for HPLC</td>
			<td style="width:163px;">(various)</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:167px;">optional, depends on downstream analyses</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:215px;">material and equipment for ESI-TOF-MS</td>
			<td style="width:163px;">(various)</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:167px;">optional, depends on downstream analyses</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

a hydroponic co-cultivation system for simultaneous and systematic analysis of plant/microbe molecular interactions and signaling

Een experimenteel ontwerp dat natuurlijke plant-microbe interacties nabootst, is zeer belangrijk om de complexe plant-microbe signaleringsprocessen te definiëren. Arabidopsis thaliana - Agrobacterium tumefaciens Biedt een uitstekend model systeem om bacteriële pathogenese en plantinteracties te bestuderen. Vorige studies van plant -Agrobacterium interacties hebben grotendeels gebaseerd op plantencel suspensie culturen, het kunstmatige wonden van planten, of de kunstmatige inductie van microbiële virulentie factoren of plantenverdediging door synthetische chemicaliën. Deze methoden onderscheiden zich echter van de natuurlijke signalering in planta , waar planten en microben herkennen en reageren op ruimtelijke en temporele manieren. Dit werk presenteert een hydroponisch cocultivatiesysteem waar intacte planten worden ondersteund door metalen maasschermen en gecocultiveerd met Agrobacterium . In dit cocultivatiesysteem bestaat geen synthetische fytohormoon of chemische stof die micr induceertObalieve virulentie of plantenverdediging wordt aangevuld. Het hydroponische cocultivatiesysteem lijkt op natuurlijke plant-microbe interacties en signaleert homeostase in planta . Plantwortels kunnen gescheiden worden van het medium dat Agrobacterium bevat , en de signalen en reacties van zowel de plantgastheren als de interactieve microben kunnen gelijktijdig en systematisch worden onderzocht. Bij een bepaald tijdstip / interval kunnen plantweefsels of bacteriën afzonderlijk worden geoogst voor diverse &quot;omics&quot; -analyses, die de kracht en werkzaamheid van dit systeem tonen. Het hydroponische cocultivatiesysteem kan gemakkelijk worden aangepast om te bestuderen: 1) de wederzijdse signalering van diverse plantmicrobysystemen, 2) signalering tussen een plantengas en meerdere microbiële soorten ( dwz microbiële consortia of microbiomen), 3) hoe voedingsstoffen en chemicaliën betrokken zijn In plant-microbe signalering, en 4) hoe microben interactie hebben met plantaardige hosts en bijdragen aan plantentolerantie voor biotische oR abiotische stress.

Groei in het hydroponische co-cultivatie systeem De groeicurve van A. tumefaciens C58 vertoonde een significante lagfase in de eerste 16 uur van cocultivatie, gevolgd door een zeer stabiele groei bij co-cultivatie met A. thaliana Col-0, tot een maximum OD 600 van ongeveer 0,9 vanaf 48 uur postinoculatie. Daarentegen werd in hoofdzaak geen bacteriële groei waargenomen in de controle kweek zonder A...

Watch this Scientific Journal Video about A Hydroponic Co-cultivation System for Simultaneous and Systematic Analysis of Plant/Microbe Molecular Interactions and Signaling at JoVE.com

A Hydroponic Co-cultivation System for Simultaneous and Systematic Analysis of Plant/Microbe Molecular Interactions and Signaling

Het beschreven hydroponische cocultivatiesysteem ondersteunt intacte planten met metalen maasschermen en cocultivateert ze met bacteriën. Plantweefsel, bacteriën en gescheiden moleculen kunnen vervolgens afzonderlijk worden geoogst voor stroomafwaartse analyses, waarbij tegelijkertijd wordt toegelaten dat de moleculaire reacties van zowel plantaardige hosts als interactieve microben of microbiomen worden onderzocht.

Een hydroponisch co-cultuursysteem voor gelijktijdige en systematische analyse van plant- / microbe moleculaire interacties en signalering

An experimental design mimicking natural plant-microbe interactions is very important to delineate the complex plant-microbe signaling processes. ...

Research

Education

JoVE Journal

JoVE Core

Biology

Plant Biology

Plant Reproduction

SCIENTISTS IN ACTION

A Neuronal and Astrocyte Co-Culture Assay for High Content Analysis of Neurotoxicity

Een Neuronale en astrocyte co-cultuur assay voor High Content Analysis van neurotoxiciteit

High Content Analysis (HCA) assays combine cells and detection reagents with automated imaging and powerful image analysis algorithms, allowing ...

Virus-induced Gene Silencing (VIGS) in Nicotiana benthamiana and Tomato

Virus-induced Gene Silencing VIGS in Nicotiana benthamiana and Tomato

Virus-geïnduceerde gen silencing (VIGS) in Nicotiana benthamiana En Tomaat

RNA interference (RNAi) is a highly specific gene-silencing phenomenon triggered by dsRNA1. This silencing mechanism uses two major classes of RNA ...

Split-Ubiquitin Based Membrane Yeast Two-Hybrid (MYTH) System: A Powerful Tool For Identifying Protein-Protein Interactions

Split-Ubiquitin Based Membrane Yeast Two-Hybrid MYTH System: A Powerful Tool For Identifying Protein-Protein Interactions

Split-Ubiquitine membraanfilters op Yeast Two-Hybrid (mythe) Systeem: een krachtig hulpmiddel voor het identificeren van eiwit-eiwit interacties

The fundamental biological and clinical importance of integral membrane proteins prompted the development of a yeast-based system for the high-throughput ...

A System for ex vivo Culturing of Embryonic Pancreas

A System for ex vivo Culturing of Embryonic Pancreas

Een systeem voor<em&gt; Ex vivo</em&gt; Kweken van embryonale Pancreas

The pancreas controls vital functions of our body,  including the production of digestive enzymes and regulation of blood sugar  levels1. Although in the ...

A Chemical Screening Procedure for Glucocorticoid Signaling with a Zebrafish Larva Luciferase Reporter System

Een chemische Screening Procedure voor Glucocorticoid Signalering met een zebravis larve luciferasereporter System

Glucocorticoid stress hormones and their artificial derivatives are widely used drugs to treat inflammation, but long-term treatment with glucocorticoids ...

Mechanical Stimulation-induced Calcium Wave Propagation in Cell Monolayers: The Example of Bovine Corneal Endothelial Cells

Mechanische stimulatie geïnduceerde Calcium golfvoortplanting in celmonolagen: Het voorbeeld van Bovine corneale endotheelcellen

Intercellular communication is essential for the coordination of physiological processes between cells in a variety of organs and tissues, including the ...

Metabolic Labeling and Membrane Fractionation for Comparative Proteomic Analysis of Arabidopsis thaliana Suspension Cell Cultures

Metabolic Labeling and Membrane Fractionation for Comparative Proteomic Analysis of Arabidopsis thaliana Suspension Cell Cultures

Metabole Labeling en Membrane Fractionation for Comparative Proteomic analyse van<em&gt; Arabidopsis thaliana</em&gt; Schorsing Celkweken

Plasma membrane microdomains are features based on the physical properties of the lipid and sterol environment and have particular roles in signaling ...

High-throughput CRISPR Vector Construction and Characterization of DNA Modifications by Generation of Tomato Hairy Roots

High-throughput CRISPR Vector Constructie en karakterisering van DNA Wijzigingen van Generation van Tomato Hairy Roots

Targeted DNA mutations generated by vectors with clustered regularly interspaced short palindromic repeats (CRISPR)/Cas9 technology have proven useful for ...

Laboratory Protocol for Genetic Gut Content Analyses of Aquatic Macroinvertebrates Using Group-specific rDNA Primers

Laboratorium Protocol voor genetische Analyses van de inhoud van de Gut van aquatische Macroinvertebrates gebruiken groepsspecifieke rDNA Primers

Analyzing food webs is essential for a better understanding of ecosystems. For example, food web interactions can undergo severe changes caused by the ...

Molecular Analysis of Endothelial-mesenchymal Transition Induced by Transforming Growth Factor-&#946; Signaling

Molecular Analysis of Endothelial-mesenchymal Transition Induced by Transforming Growth Factor-ÃƒÆ’Ã…Â½Ãƒâ€šÃ‚Â² Signaling

Moleculaire analyse van endotheel-mesenchymale overgang geïnduceerd door transformeren groeifactor-β signalering

Phenotypic plasticity of endothelial cells underlies cardiovascular system development, cardiovascular diseases, and various conditions associated with ...