Name: investigating teliospore germination using microrespiration analysis and microdissection
Uploaded: 2018-05-13T14:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Investigating Teliospore Germination Using Microrespiration Analysis and Microdissection at JoVE.com

Vi vil gjerne takke Dr. Paul Frost for bruk av hans microrespirometer, og Nicole Wagner og Alex Bell for teknisk assistanse. Dette arbeidet ble finansiert av en NSERC grant å B.J.S.

1. korn Cob infeksjon
<ol><li>Vokse Zea mays (cv. Golden Bantam) til cobs er dannet og har begynt å silke (ca 60 dager).</li>
	<li>Kultur kompatibel haploid U. maydis stammer ved hjelp av standardprotokoller som tidligere beskrevet7.</li>
	<li>Infisere korn cobs ved hjelp av standardprotokoller som beskrevet tidligere7.</li>
</ol>2. teliospore høste
<ol><li>Autoclave utstyr (Büchner trakter, Büchner flasker, blandemaskiner, ...

<ol>
	<li>Saville, B. J., Donaldson, M. E., Doyle, C. E., Swan, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Meiosis - Molecular Mechanisms and Cytogenetic Diversity. , 411-460 (2012).</li><li>Christensen, J. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Monograph Number 2. , (1963).</li><li>Caltrider, P. D., Gottlieb, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Respiratory+activity+and+enzymes+for+glucose+catabolism+in+fungal+spores.">Respiratory activity and enzymes for glucose catabolism in fungal spores.</a> Phytopathology. 53, 1021-1030 (1963).</li><li>Allen, P. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Metabolic+aspects+of+spore+germination+in+fungi.">Metabolic aspects of spore germination in fungi.</a> Ann. Rev. Phytopathol. 3, 313-342 (1965).</li><li>Warburg, O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Metabolism+of+tumours.">Metabolism of tumours.</a> Biochemische Zeitschrift. 142, 317-333 (1923).</li><li>Ostrowski, L. A., Saville, B. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Natural+antisense+transcripts+are+linked+to+the+modulation+of+mitochondrial+function+and+teliospore+dormancy+in+Ustilago+maydis.">Natural antisense transcripts are linked to the modulation of mitochondrial function and teliospore dormancy in Ustilago maydis.</a> Mol Microbiol. 103 (5), 745-763 (2017).</li><li>Morrison, E. N., Donaldson, M. E., Saville, B. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Identification+and+analysis+of+genes+expressed+in+the+Ustilago+maydis+dikaryon:+uncovering+a+novel+class+of+pathogenesis+genes.">Identification and analysis of genes expressed in the Ustilago maydis dikaryon: uncovering a novel class of pathogenesis genes.</a> Canadian Journal of Plant Pathology-Revue Canadienne De Phytopathologie. 34 (3), 417-435 (2012).</li><li>Doyle, C. E., Cheung, H. Y. K., Spence, K. L., Saville, B. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Unh1,+an+Ustilago+maydis+Ndt80-like+protein,+controls+completion+of+tumor+maturation,+teliospore+development,+and+meiosis.">Unh1, an Ustilago maydis Ndt80-like protein, controls completion of tumor maturation, teliospore development, and meiosis.</a> Fungal Genetics and Biology. 94, 54-68 (2016).</li><li>Stade, S., Brambl, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mitochondrial+biogenesis+during+fungal+spore+germination:+respiration+and+cytochrome+c+oxidase+in+Neurospora+crassa.">Mitochondrial biogenesis during fungal spore germination: respiration and cytochrome c oxidase in Neurospora crassa.</a> J Bacteriol. 147 (3), 757-767 (1981).</li><li>Brambl, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characteristics+of+developing+mitochondrial+genetic+and+respiratory+functions+in+germinating+fungal+spores.">Characteristics of developing mitochondrial genetic and respiratory functions in germinating fungal spores.</a> Biochim Biophys Acta. 396 (2), 175-186 (1975).</li><li>Sacadura, N. T., Saville, B. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Gene+expression+and+EST+analyses+of+Ustilago+maydis+germinating+teliospores.">Gene expression and EST analyses of Ustilago maydis germinating teliospores.</a> Fungal Genet Biol. 40 (1), 47-64 (2003).</li><li>Hilderbrand, E. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Techniques+for+the+isolation+of+single+microorganisms.">Techniques for the isolation of single microorganisms.</a> Botanical Review. 4 (12), 38 (1938).</li><li>Seto, A. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Analysis of gene transcripts during Ustilago maydis teliospore dormancy and germination. , (2013).</li><li>Fr&#246;hlich, J., K&#246;nig, H., K&#246;nig, H., Varma, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Soil Biology - Intestinal Microorganisms of Termites and Other Invertebrates. , 425-437 (2006).</li><li>Choi, Y., Hyde, K., Ho, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Single+spore+isolation+of+fungi.">Single spore isolation of fungi.</a> Fungal Diversity. 3, 11 (1999).</li><li>Sherman, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Getting+started+with+yeast.">Getting started with yeast.</a> Guide to Yeast Genetics and Molecular and Cell Biology, Pt B. 350, 3-41 (2002).</li><li>Chen, Y., Seguin-Swartz, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+rapid+method+for+assessing+the+viability+of+fungal+spores.">A rapid method for assessing the viability of fungal spores.</a> Canadian Journal of Plant Pathology-Revue Canadienne De Phytopathologie. 24 (2), 230-232 (2002).</li></ol>

Basidiomycete biotrophic plante patogener føre milliarder av dollar i avling tap årlig. De aller fleste av disse patogener produsere teliospores som er integrert i fungal spredning og seksuell reproduksjon. Få kunnskap om utvikling og spiring av teliospores er avgjørende for å forstå spredning av ødeleggende sykdommer forårsaket av disse sopp. For å identifisere molekylær endringer på sentrale kontrollpunktene har vi utviklet en metode for å identifisere tidspunktet for fysiologiske endringer, og en annen for...

Den sote sopp (Ustilaginales) består av over 1600 arter som infisere gress inkludert viktig frokostblanding avlinger av korn, bygg og hvete, forårsaker milliarder av dollar i avling tap årlig1. Disse sopp er preget av produksjon av teliospores, som har mørkt pigmentert cellevegger og er spredning agenter. Teliospores for å skjerme genetisk materiale under hverdagens stress spredning mellom verten planter, og kan vedvare i en sovende tilstand for år2. Slik er teliospores en avgjørende del av sykdom spread.
For å studere teliospore biologi, utnytter vårt laboratorium modell sote soppen Ustilago maydis (U. maydis), som er den kausale agenten for sykdommen 'vanlige sote korn'. Eldre U. maydis teliospores kjennetegnes av vekst arrestasjon, redusert cellenes stoffskifte og lave nivåer av cellular respirasjon3. I gunstige miljømessige forhold (f.eks., tilstedeværelse av bestemte sukker), U. maydis teliospores spirer og fullføre meiose, produksjon av basidiospores som kan starte nye runder av infeksjon. Spiring er preget av økt åndedrett, tilbake til metabolske aktiviteten og progresjon gjennom observerbare morfologiske stadier av spiring4.
Den innledende fasen av spiring inkluderer økt åndedrett og metabolsk funksjon, men det finnes ingen morfologiske indikasjoner for endring. Opprinnelige målinger av luftveiene endringen i U. maydis ble utført over 50 år siden, måle oksygenforbruk manometrically med en Warburg kolbe apparater5. Vi har utviklet en ny, enkel metode for å studere nøyaktig endringer i åndedrett under teliospore spiring ved å måle oksygenforbruk en gang løpet av spiring bruker en Clark-type microrespirometer. Vi har tidligere anvendt denne metoden for å studere endringer i respirasjonsfrekvens mellom vill-type U. maydis haploid celler og mutanter med defekt mitokondrier6, og har tilpasset protokollen her for å studere endringer i teliospore åndedrett under spiring. Dette gir et middel til å nøyaktig identifisere tidspunktet for åndedrett endre slik at vi kan målrette teliospores på riktig tidspunkt etter initiering av spiring undersøke tidlig molekylære hendelser. Utviklingen av spiring kan følges mikroskopisk når promycelia kommer fra teliospore, men den asynkrone måten hemmet isolering av nok teliospores på et gitt tidspunkt for undersøkelse. Vi utviklet en microdissection teknikk som ligner på de som brukes for i vitro fertilisering fysisk samle teliospores på forskjellige morfologiske stadier av spiring.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:707px;" width="707">
	<tbody>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:437px;">Streptomycin Sulfate</td>
			<td style="width:75px;">BioShop</td>
			<td style="width:124px;">STP101</td>
			<td style="width:71px;"></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Kanamycin Sulfate</td>
			<td>BioShop</td>
			<td>KAN201</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Potato Dextrose Broth</td>
			<td>BD Difco</td>
			<td>254920</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">1 L Waring Laboratory blender</td>
			<td>Waring</td>
			<td>7011S</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Cheesecloth</td>
			<td>VWR</td>
			<td>470150-438</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Nalgene Polypropylene Desiccator with Stopcock</td>
			<td>ThermoFisher Scientific</td>
			<td>5310-0250</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Unisense MicroRespiration system</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="23">
			<td height="23" style="height:23px;">MicroRespiration Sensor (O2)</td>
			<td>Unisense</td>
			<td>OX10</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">MicroOptode Meter Amplifier</td>
			<td>Unisense</td>
			<td>N/A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">MR-Ch Small</td>
			<td>Unisense</td>
			<td>MR-Ch</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">SensorTrace Rate Software</td>
			<td>Unisense</td>
			<td>N/A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">MicroRespiration Rack</td>
			<td>Unisense</td>
			<td>MR2-Rack</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">MicroRespiration Stirrer</td>
			<td>Unisense</td>
			<td>MR2-Co</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Microdissection system</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Axio Vert.A1 Inverted Light Microscope</td>
			<td>Zeiss</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Coarse Manipulator</td>
			<td>Narishige</td>
			<td>MMN-1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Three-axis Hanging Joystick Oil Hydraulic Micromanipulator</td>
			<td>Narishige</td>
			<td>MMO-202ND</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Pneumatic Microinjector</td>
			<td>Narishige</td>
			<td>IM-11-2</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">TransferTip (ES)</td>
			<td>Eppendorf</td>
			<td>5175107004</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

investigating teliospore germination using microrespiration analysis and microdissection

Sote sopp er paranoid agenter for flere ødeleggende landbruket sykdommer. De er preget av produksjon av teliospores, som er tykke vegger spredning agenter. Teliospores kan forbli sovende i flere tiår. Dormancy er preget av lav metabolsk priser og stanset macromolecular biosyntesen sterkt reduserte nivåer av åndedrett. Ved mottak av nødvendige Miljøsignaler, spire teliospores for å produsere haploid celler, som kan starte nye runder av infeksjon. Teliospore spiring er preget av gjenopptakelse av macromolecular biosyntesen, økt åndedrett og dramatiske morfologiske endringer. For å presist måle endringer i cellular respirasjon i den tidlige fasen av spirende, har vi utviklet en enkel protokoll ansette en Clark-type respirometer. Av spiring kjennetegnes av bestemte morfologiske endringer, men spiring er asynkron. Vi utviklet en microdissection teknikk som gjør det muliggjør for oss å samle inn teliospores på forskjellige spiring stadier.

Med Clark-type microrespirometer-baserte metoden å måle endringer i åndedrett teliospore dormancy og spiring bekreftet vi at sovende teliospores ha et lavt nivå av åndedrett (~ 1,075 µmol/h/mg) sammenlignet med spirende teliospores (~ 2,614 µmol/h/mg; Figur 1A). Dette representerer en ~2.4-fold endring i Gjennomsnittskurs ånding mellom sovende teliospores og teliospores som har blitt overtalt til å spire. I tillegg har vi identifisert som teliospores...

Watch this Scientific Journal Video about Investigating Teliospore Germination Using Microrespiration Analysis and Microdissection at JoVE.com

Investigating Teliospore Germination Using Microrespiration Analysis and Microdissection

Sote sopp forårsaker mange ødeleggende landbruket sykdommer. De er spredt som sovende teliospores som spirer svar på miljømessige signaler. Vi skissere to metoder for å undersøke molekylær endringer under spiring: måle åndedrett økning for å oppdage metabolske aktivisering og vurdere endre molekylære hendelser ved å isolere teliospores på forskjellige morfologiske stadier.

Undersøker Teliospore spiring ved hjelp av Microrespiration analyse og Microdissection

Smut fungi are the etiological agents of several devastating agricultural diseases. They are characterized by the production of teliospores, which are ...

Research

JoVE Journal

Biology

Laser Capture Microdissection of Mammalian Tissue

Laser capture microscopy, also known as laser microdissection (LMD), enables the user to isolate small numbers of cells or tissues from frozen or ...

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

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

Microdissection of Zebrafish Embryonic Eye Tissues

Zebrafish is a popular animal model for research on eye development because of its rapid ex utero development and good fecundity. By 3 days post ...

Long-term, High-resolution Confocal Time Lapse Imaging of Arabidopsis Cotyledon Epidermis during Germination

Long-term, High-resolution Confocal Time Lapse Imaging of Arabidopsis Cotyledon Epidermis during Germination

Langsiktig, høy oppløsning Confocal Time Lapse Imaging av<em&gt; Arabidopsis cotyledon</em&gt; Epidermis under spiring

Imaging in vivo dynamics of cellular behavior throughout a developmental sequence can be a powerful technique for understanding the mechanics of tissue ...

Investigating Protein-protein Interactions in Live Cells Using Bioluminescence Resonance Energy Transfer

Gransker Protein-protein interaksjoner i levende celler ved hjelp Bioluminesens Resonance Energy Transfer

Assays based on Bioluminescence Resonance Energy Transfer (BRET) provide a sensitive and reliable means to monitor protein-protein interactions in live ...

Investigating the Spreading and Toxicity of Prion-like Proteins Using the Metazoan Model Organism C. elegans

Investigating the Spreading and Toxicity of Prion-like Proteins Using the Metazoan Model Organism C. elegans

Gransker spredning og Toxicity of prion-lignende Proteiner Bruke metazoan modellorganisme<em&gt; C. elegans</em

Prions are unconventional self-propagating proteinaceous particles, devoid of any coding nucleic acid. These proteinaceous seeds serve as templates for ...

RNA Isolation from Cell Specific Subpopulations Using Laser-capture Microdissection Combined with Rapid Immunolabeling

RNA Isolasjon fra Cell spesifikke subpopulasjoner Bruke Laser-fangst mikrodisseksjon Kombinert med Rapid Immunolabeling

Laser capture microdissection (LCM) allows the isolation of specific cells from thin tissue sections with high spatial resolution. Effective LCM requires ...

Cryosectioning Method for Microdissection of Murine Colonic Mucosa

Cryosectioning Metode for mikrodisseksjon av Murine Kolon Mucosa

The colonic mucosal tissue provides a vital barrier to luminal antigens. This barrier is composed of a monolayer of simple columnar epithelial cells. The ...

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

Laboratoriet protokoll for genetisk Gut innhold analyser av akvatiske Macroinvertebrates bruke gruppe-spesifikke rDNA primere

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

Laser Capture Microdissection of Highly Pure Trabecular Meshwork from Mouse Eyes for Gene Expression Analysis

Laser fange Microdissection av svært ren trabekulært Meshwork fra musen øyne for Gene Expression analyse

Laser capture microdissection (LCM) has allowed gene expression analysis of single cells and enriched cell populations in tissue sections. LCM is a great ...