Name: monitoring bacterial colonization and maintenance on arabidopsis thaliana roots in a floating hydroponic system
Uploaded: 2019-05-28T09:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Monitoring Bacterial Colonization and Maintenance on Arabidopsis thaliana Roots in a Floating Hydroponic System at JoVE.com

Эта работа была поддержана научно-исследовательскими фондами, предоставленными Департаментом энергетических биологических и экологических исследований (DOE-BER 0000217519 E.A.S.), Национальным научным фондом (INSPIRE IOS-1343020 e.A.S.). SLH также была поддержана Национальным научным фондом Стипендиат стипендий. Мы благодарим доктора Джеффри Дангл за предоставление бактериальных штаммов и бесценное понимание. Мы благодарим д-ра Эндрю Кляйна и Мэтью Джей Пауэрса за экспериментальные предложения. Наконец, SLH хотел бы поблагодарить связи в социальных сетях за напоминание нам о том, что распространение науки является привилегией и ответственностью, особенно с помощью творческих и доступных средств.

ПРИМЕЧАНИЕ: Экспериментальная настройка описывается для ясности и используется для генерации репрезентативных результатов, включенных в данный отчет, но условия могут быть изменены по желанию. Все шаги должны быть выполнены с использованием СИЗ и после институциональных и федеральн?...

<ol>
	<li>Strange, R. N., Scott, P. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Plant+disease:+a+threat+to+global+food+security.">Plant disease: a threat to global food security.</a> Annual Review of Phytopathology. 43, 83-116 (2005).</li><li>Cook, A. M., Grossenbacher, H., H&#252;tter, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Isolation+and+cultivation+of+microbes+with+biodegradative+potential.">Isolation and cultivation of microbes with biodegradative potential.</a> Experientia. 39 (11), 1191-1198 (1983).</li><li>Vacheron, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Plant+growth-promoting+rhizobacteria+and+root+system+functioning.">Plant growth-promoting rhizobacteria and root system functioning.</a> Fronteirs in Plant Science. 4, 356 (2013).</li><li>Backer, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Plant+Growth-Promoting+Rhizobacteria:+Context,+Mechanisms+of+Action,+and+Roadmap+to+Commercialization+of+Biostimulants+for+Sustainable+Agriculture.">Plant Growth-Promoting Rhizobacteria: Context, Mechanisms of Action, and Roadmap to Commercialization of Biostimulants for Sustainable Agriculture.</a> Fronteirs in Plant Science. 9, 1473 (2018).</li><li>Zamioudis, C., Pieterse, C. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Modulation+of+host+immunity+by+beneficial+microbes.">Modulation of host immunity by beneficial microbes.</a> Molecular Plant-Microbe Interactions. 25 (2), 139-150 (2012).</li><li>Kr&#246;ber, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+the+strain+Bacillus+amyloliquefaciens+FZB42+on+the+microbial+community+in+the+rhizosphere+of+lettuce+under+field+conditions+analyzed+by+whole+metagenome+sequencing.">Effect of the strain Bacillus amyloliquefaciens FZB42 on the microbial community in the rhizosphere of lettuce under field conditions analyzed by whole metagenome sequencing.</a> Frontiers in Microbiology. 5, 252 (2014).</li><li>Bulgarelli, D., Schlaeppi, K., Spaepen, S., Ver Loren van Themaat, E., Schulze-Lefert, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Structure+and+functions+of+the+bacterial+microbiota+of+plants.">Structure and functions of the bacterial microbiota of plants.</a> Annual Review of Plant Biology. 64, 807-838 (2013).</li><li>Niu, B., Paulson, J. N., Zheng, X., Kolter, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Simplified+and+representative+bacterial+community+of+maize+roots.">Simplified and representative bacterial community of maize roots.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences USA. 114 (12), E2450-E2459 (2017).</li><li>Richter-Heitmann, T., Eickhorst, T., Knauth, S., Friedrich, M. W., Schmidt, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Evaluation+of+Strategies+to+Separate+Root-Associated+Microbial+Communities:+A+Crucial+Choice+in+Rhizobiome+Research.">Evaluation of Strategies to Separate Root-Associated Microbial Communities: A Crucial Choice in Rhizobiome Research.</a> Frontiers in Microbiology. 7, 773 (2016).</li><li>Shank, E. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Using+coculture+to+detect+chemically+mediated+interspecies+interactions.">Using coculture to detect chemically mediated interspecies interactions.</a> Journal of Visual Experiments. (80), e50863 (2013).</li><li>Woodward, A. W., Bartel, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biology+in+Bloom:+A+Primer+on+the+Arabidopsis+thaliana+Model+System.">Biology in Bloom: A Primer on the Arabidopsis thaliana Model System.</a> Genetics. 208 (4), 1337-1349 (2018).</li><li>Alatorre-Cobos, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+improved,+low-cost,+hydroponic+system+for+growing+Arabidopsis+and+other+plant+species+under+aseptic+conditions.">An improved, low-cost, hydroponic system for growing Arabidopsis and other plant species under aseptic conditions.</a> BMC Plant Biology. 14, 69 (2014).</li><li>Haney, C. H., Samuel, B. S., Bush, J., Ausubel, F. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Associations+with+rhizosphere+bacteria+can+confer+an+adaptive+advantage+to+plants.">Associations with rhizosphere bacteria can confer an adaptive advantage to plants.</a> Nature Plants. 1 (6), (2015).</li><li>Massalha, H., Korenblum, E., Malitsky, S., Shapiro, O. H., Aharoni, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Live+imaging+of+root-bacteria+interactions+in+a+microfluidics+setup.">Live imaging of root-bacteria interactions in a microfluidics setup.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences USA. 114 (17), 4549-4554 (2017).</li><li>Townsley, L., Yannarell, S. M., Huynh, T. N., Woodward, J. J., Shank, E. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cyclic+di-AMP+Acts+as+an+Extracellular+Signal+That+Impacts.">Cyclic di-AMP Acts as an Extracellular Signal That Impacts.</a> MBio. 9 (2), (2018).</li><li>Beauregard, P. B., Chai, Y., Vlamakis, H., Losick, R., Kolter, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bacillus+subtilis+biofilm+induction+by+plant+polysaccharides.">Bacillus subtilis biofilm induction by plant polysaccharides.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences U S A. 110 (17), E1621-E1630 (2013).</li><li>Matthysse, A. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Adherence+of+Bacteria+to+Plant+Surfaces+Measured+in+the+Laboratory.">Adherence of Bacteria to Plant Surfaces Measured in the Laboratory.</a> Journal of Visual Experiments. 136 (136), (2018).</li><li>Garcia-Betancur, J. C., Yepes, A., Schneider, J., Lopez, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Single-cell+analysis+of+Bacillus+subtilis+biofilms+using+fluorescence+microscopy+and+flow+cytometry.">Single-cell analysis of Bacillus subtilis biofilms using fluorescence microscopy and flow cytometry.</a> Journal of Visual Experiments. (60), (2012).</li><li>Cole, B. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Genome-wide+identification+of+bacterial+plant+colonization+genes.">Genome-wide identification of bacterial plant colonization genes.</a> PLoS Biology. 15 (9), e2002860 (2017).</li><li>Lundberg, D. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Defining+the+core+Arabidopsis+thaliana+root+microbiome.">Defining the core Arabidopsis thaliana root microbiome.</a> Nature. 488 (7409), 86-90 (2012).</li><li>Grandchamp, G. M., Caro, L., Shank, E. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pirated+Siderophores+Promote+Sporulation+in+Bacillus+subtilis.">Pirated Siderophores Promote Sporulation in Bacillus subtilis.</a> Applied Environmental Microbiology. 83 (10), (2017).</li><li>Gange, A. C., Gadhave, K. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Plant+growth-promoting+rhizobacteria+promote+plant+size+inequality.">Plant growth-promoting rhizobacteria promote plant size inequality.</a> Science Reports. 8 (1), 13828 (2018).</li><li>Levy, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Genomic+features+of+bacterial+adaptation+to+plants.">Genomic features of bacterial adaptation to plants.</a> Nature Genetics. 50 (1), 138-150 (2018).</li><li>Mart&#237;nez-Hidalgo, P., Maymon, M., Pule-Meulenberg, F., Hirsch, 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=Engineering+root+microbiomes+for+healthier+crops+and+soils+using+beneficial,+environmentally+safe+bacteria.">Engineering root microbiomes for healthier crops and soils using beneficial, environmentally safe bacteria.</a> Canada Journal of Microbiology. , 1-14 (2018).</li><li>Niu, B., Kolter, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantification+of+the+Composition+Dynamics+of+a+Maize+Root-associated+Simplified+Bacterial+Community+and+Evaluation+of+Its+Biological+Control+Effect.">Quantification of the Composition Dynamics of a Maize Root-associated Simplified Bacterial Community and Evaluation of Its Biological Control Effect.</a> Bio Protocol. 8 (12), (2018).</li></ol>

Растения во всех средах взаимодействуют с тысячамии миллионами различных бактерий и грибов 5,7. Такое взаимодействие может оказать негативное и положительное воздействие на здоровье растений, что может оказать потенциальное воздействие на урожайность ?...

Уничтожение сельскохозяйственных культур бактериальными и грибковыми заболеваниями приводит к снижению производства продуктов питания и может серьезно нарушить глобальную стабильность1. Основываясь на открытии, что микробы в подавляющих почвах несут ответственность за повышение здоровья растений2, ученые спросили, может ли микробиом растений быть использованы для поддержки роста растений путем изменения присутствия и изобилия частности бактериальных видов3. Бактерии, найденные для помощи в росте растений или развитии, коллективно называются бактериями, способствующими росту растений (PGPB). В последнее время исследования перешли от простого выявления потенциальных PGPB к пониманию того, как взаимодействие между царством в почве, вокруг корней, или в rhizosphere (область, непосредственно окружающая и в ключая корневую поверхность) может влиять на PGPB деятельность4.
Колонизация rhizosphere PGPB может увеличить здоровье или развитие растений хозяина в ответ на различные стрессоры по отношению к неколонизованных растений5. Однако, результаты часто более переменны в родных условиях почвы посравнению с теми, которые наблюдаются в тесно контролируемых тепличных и лабораторных условиях 6. Одна из гипотез для этого различия заключается в том, что рост или поведение PGPB может быть ингибирована родной почвенных бактерий или грибов в полях7,8. Благотворное воздействие rhizosphere бактерий обычно зависит от способности бактерий 1) найти и двигаться к корню, 2) колонизировать корень через биопленки формирования, и 3) взаимодействовать с принимающей растений или патогенов через производство малых молекул метаболитов7,9. Любое из этих колонизации поведения могут быть затронуты наличием и активностью соседних микробов10.
Мы разработали систему количественной оценки и визуализации этих различных этапов бактериальной колонизации ризосферы(рисунок 1). Этот подход облегчит исследования, исследующие, почему долгосрочное техническое обслуживание PGPB иногда не наблюдается после переноса растений в новые среды, например, во время посадки предварительно привитых саженцев. Arabidopsis thaliana, как были выбраны в качестве модели растений из-за его широкого использования в лабораторных исследованиях, а также достаточно данных о его микробных взаимодействий11. Есть три этапа в системе: 1. A. thaliana роста, 2) бактериальной колонизации, и 3) бактериального обслуживания (см. Рисунок 1). Поскольку А. Талиана является наземным растением, было важно, чтобы он не страдал неоправданным водным стрессом в гидропонной системе12. Вдохновленные методами, используемыми Haney et al.13,саженцы выращиваются на пластиковой сетке, чтобы отделить побег от жидкой среды роста. Эта система, как представляется, не ставит под угрозу здоровье и развитие хозяина растения, и это улучшает рост A. thaliana в жидкости11. Как завод стрелять плавает над поверхностью, корни полностью подвержены колонизации бактериями прививки в жидкой бактериальной среды роста. Это позволяет бактерии, представляющие интерес, которые будут рассмотрены для колонизации питательных веществ, которые являются наиболее благоприятными для роста, в то время как изменение условий, чтобы позволить заводу продолжать расти в питательной среде, предназначенной для поддержки его роста. Оба этапа включают устойчивое встряхивание, чтобы предотвратить аноксию корня13. Бактерии могут быть визуализированы или количественно из корней растений после передачи либо из колонизации среды или поддержания среды. Эта гидропоника очень гибкая, что позволяет легко изменять экспериментальные условия и прикладные напряжения в зависимости от интересов исследователей.
Этот описанный метод имеет важное значение в контексте более широкого тела литературы о растительно-микробных взаимодействий, поскольку он обеспечивает надежную систему для изучения этих взаимодействий на корневой поверхности, а также настраиваемый на предпочтения роста различных бактерий. Лаборатории биологии растений часто выполняют эксперименты по колонизации растений и микробов на твердом агаре, что позволяет проводить только планарное движение (если это) бактерий, требуя при этом потенциально разрушительных манипуляций растений во время последующей передачи. В отличие от микробиологических лабораторий часто приоритеты здоровья бактерий в рамках своих экспериментов, в ущерб растениям14,15. Эти различные приоритеты растений и микробиологии ориентированных лабораторий исторически затрудняет сравнение результатов между этими группами, так как каждый из них обычно оптимизирует экспериментальные условия для оптимизации их организм интересов15. Описанная здесь система плавающей сетки растений предотвращает полное погружение растений, что является заметным преимуществом для предыдущих исследований, ориентированных на микробиологию, а также временно оптимизирует рост и выживание бактерий для содействия колонизации. Таким образом, анализ, который мы представляем здесь, может решить проблемы как биологов растений (о чрезмерной гидратации и тактильных манипуляций завода), удовлетворяя при этом критериям микробиологов (с учетом различных условий роста бактерий и нескольких видовых взаимодействий)7. Этот протокол предназначен для адаптивной для использования с различными бактериями, растениями и условиями окружающей среды.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>Required Materials</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1.5 mL eppendorf tubes</td>
			<td>any</td>
			<td>N/A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>24-well plates</td>
			<td>BD Falcon</td>
			<td>1801343</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Aeraseal</td>
			<td>Excel Scientific</td>
			<td>BE255A2</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Autoclave</td>
			<td>any</td>
			<td>N/A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Bacteria of Interest</td>
			<td>any</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Stored at -80&#730;C in 40% glycerol preferred</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>BactoAgar</td>
			<td>BD</td>
			<td>2306428; REF 214010</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>bleach</td>
			<td>any</td>
			<td>N/A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Conviron</td>
			<td>any</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Short Day Light-Dark Cycles: 460-600 &#181;moles/m&#178;/s set at 9/15 hours light/dark at 18/21&#730;C, with inner power outlet</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dessicator Jar: glass or heavy plastic</td>
			<td>any</td>
			<td>N/A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ethanol</td>
			<td>any</td>
			<td>N/A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Flame</td>
			<td>any</td>
			<td>N/A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Forceps</td>
			<td>any</td>
			<td>N/A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Incubator</td>
			<td>any</td>
			<td>N/A</td>
			<td>At optimal temperature for growth of specified bacteria</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hydrochloric Acid</td>
			<td>any</td>
			<td>N/A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Lennox LB Broth</td>
			<td>RPI</td>
			<td>L24066-1000.0</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microcentrifuge</td>
			<td>any</td>
			<td>N/A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Micropipetters</td>
			<td>any</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Volumes 5 &#181;L to 1000 &#181;L</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microscope (preferably fluorescence)</td>
			<td>any</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Could be light if best definition not important</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MS Salts + MES</td>
			<td>RPI</td>
			<td>M70300-50.0</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Orbital Plate Shaker</td>
			<td>any</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Capable of running at 220 rpm for at least 96 hours</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Petri Dishes</td>
			<td>any</td>
			<td>N/A</td>
			<td>50 mL total volume</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Reservoirs</td>
			<td>any</td>
			<td>N/A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Spectrophotometer</td>
			<td>any</td>
			<td>N/A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Standard Hole Punch</td>
			<td>any</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Approximately 7mm punch diameter</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sterile water</td>
			<td>any</td>
			<td>N/A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Surgical Tape</td>
			<td>3M</td>
			<td>MMM1538-1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Teflon Mesh</td>
			<td>McMaster-Carr</td>
			<td>1100t41</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ultrasonicator</td>
			<td>any</td>
			<td>N/A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vortex Mixer</td>
			<td>any</td>
			<td>N/A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>X-gal</td>
			<td>GoldBio</td>
			<td>x4281c</td>
			<td>other vendors available</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Suggested Materials</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>24 Prong Ultrasonicator attachment</td>
			<td>any</td>
			<td>N/A</td>
			<td>For sonicating multiple samples at once. Can be done individually</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Alumaseal II</td>
			<td>Excel Scientific</td>
			<td>FE124F</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glass beads</td>
			<td>any</td>
			<td>N/A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Multipetter/Repetter</td>
			<td>any</td>
			<td>N/A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sterile 96-well plates</td>
			<td>any</td>
			<td>N/A</td>
			<td>For serial dilutions. Can be replaced by eppendorf tubes</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Biological Materials Used</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Arabidopsis thaliana seeds</td>
			<td>any</td>
			<td>N/A</td>
			<td>We recommend Arabidopsis Biological Resource Center for seed stocks</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Arthrobacter nicotinovorans</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Levy, et al. 2018</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Curtobacterium oceanosedimentum</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Levy, et al. 2018</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microbacterium oleivorans</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Levy, et al. 2018</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pseudomonas simiae WCS417r</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Published in a similar system in Haney, et al. 2015. Strain used developed in Cole, et al. 2017</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

monitoring bacterial colonization and maintenance on arabidopsis thaliana roots in a floating hydroponic system

Бактерии образуют сложные микрофлоры корневища, сформированные взаимомикробами, взаимодействующими, более крупными организмами и абиотической средой. В лабораторных условиях, порочносферная колонизация бактериями, стимулирующими рост растений (PGPB), может повысить здоровье или развитие растений-хозяев по сравнению с неколонизованных растений. Однако, в полевых условиях, бактериальные процедуры с PGPB часто не обеспечивают существенных преимуществ для сельскохозяйственных культур. Одно из объяснений заключается в том, что это может быть связано с потерей PGPB во время взаимодействия с эндогенными микробами почвы в течение срока службы растения. Эту возможность было трудно подтвердить, так как большинство исследований сосредоточены на первоначальной колонизации, а не поддержание PGPB в rhizosphere общин. Здесь предполагается, что сборка, сосуществование и поддержание бактериальных сообществ определяются детерминированными особенностями микросреды ризосферы, и что эти взаимодействия могут повлиять на выживание PGPB в родных местах. Для изучения такого поведения, гидропонный план роста анализа оптимизирован с помощью Arabidopsis thaliana количественно и визуализировать пространственное распределение бактерий во время первоначальной колонизации корней растений и после перехода к различным ростам Средах. Воспроизводимость и полезность этой системы затем проверяются с хорошо изученным PGPB Pseudomonas simiae. Чтобы исследовать, как наличие нескольких видов бактерий может повлиять на колонизацию и динамику обслуживания на корне растения, модель сообщества из трех бактериальных штаммов (Артробактерия, Куртобактерии, и Microbacterium , и Microbacterium видов) первоначально изолированы от A. thaliana rhizosphere построен. Показано, что присутствие этих разнообразных бактериальных видов может быть измерено с помощью этого гидропонного исследования растительного языка, который обеспечивает альтернативу секвенирования основе бактериальных исследований сообщества. Будущие исследования с использованием этой системы могут улучшить понимание бактериального поведения в многовидовых микробиомах растений с течением времени и в меняющихся условиях окружающей среды.

Хорошо охарактеризованный PGPB P. simiae WCS417r, как известно, колонизирует корни A. thaliana в гидропонной культуре. Это естественно флуоресцентные бактерии могут быть легко визуализированы с помощью микроскопии на корнях саженцев после колонизации (Рисунок...

Watch this Scientific Journal Video about Monitoring Bacterial Colonization and Maintenance on Arabidopsis thaliana Roots in a Floating Hydroponic System at JoVE.com

Monitoring Bacterial Colonization and Maintenance on Arabidopsis thaliana Roots in a Floating Hydroponic System

Здесь мы описываем гидропонный план роста исследования для количественной оценки присутствия видов и визуализации пространственного распределения бактерий во время первоначальной колонизации корней растений и после их передачи в различных средах роста.

Мониторинг бактериальной колонизации и технического обслуживания на арабидопсис thaliana Корни в плавающей гидропонной системы

Bacteria form complex rhizosphere microbiomes shaped by interacting microbes, larger organisms, and the abiotic environment. Under laboratory conditions, ...

Большинство экспериментов исследования растительных микробов взаимодействия, сосредоточив внимание на колонизации, но наш протокол предназначен для смотреть как на колонизацию и поддержание бактерий на корню. Мы можем изменить эксперимент, чтобы соответствовать различным бактериям и растениям, и мы можем даже проверить несколько бактерий в каждой 24-хорошо пластины. Для начала используйте стандартный перфоратор отверстия для создания дисков из пластиковой сетки.Соберите диски в стеклянном контейнере, и крышка свободно. Стерилизовать с помощью автоклава установить на 20-минутный сухой цикл. Используйте стерилизованные пламенем пинцеты для распределения примерно 40 стерилизованных сетчатых дисков в одном слое по всей поверхности ранее подготовленной средней агарной пластины роста растений.Поместите два ранее стерилизованных семян в центре каждой сетки. Печать пластины с хирургической лентой, и инкубировать в течение двух-шести дней при четырех градусах по Цельсию в темноте, чтобы vernalize семена. Затем поместите тарелку агар-стороне вниз в камеру роста растений в течение восьми до 10 дней в условиях короткого дня девять часов света при 21 градусов по Цельсию и 15 часов темноты при 18 градусов по Цельсию, чтобы прорасти и вырастить саженцы.Добавьте один миллилитр среды роста бактерий к каждому колодец стерильной пластины 24-хорошо. Для переноса проросшие саженцы, встроенные в сетку, используйте стерилизованные пламенем типсы, чтобы аккуратно очистить сетку, содержащую две проросшие, одинакового размера, и неповрежденные саженцы вверх и с агарной пластины. Передача одного поплавка с рассадой в каждый колодец бактериального роста жидкости, корневой стороне вниз.Далее, resuspend бактерий, выращенных на ночь на агар пластин в жидкой бактериальной среды роста. Добавьте 10 микролитров бактериальной суспензии к каждой скважине, за исключением только медийных контрольных скважин, для окончательной концентрации одного миллиона колониообразующих единиц бактерий на скважину. Чтобы запечатать пластину для стерильного роста, осторожно нажимайте газоназную пленку по всей пластине, не касаясь липкой стороны.Нанесите давление вокруг каждого из колец, сделанных скважинами, чтобы гарантировать, что каждая скважина была индивидуально запечатана. Затем закройте пластину пластиковой крышкой над газооемкой пленкой. Поместите пластину в камеру роста растения на шейкере орбитальной пластины, установленном до 220 об/мин, и инкубировать в течение 18 часов в тех же условиях, что и саженцы, первоначально проросшие.Чтобы промыть все поплавки растениями, добавьте по миллилитр стерильной воды в каждый колодец новой пластины из 24 колодец. Снимите газонапную пленку с плиты растениями и используйте стерильные типсы для переноса поплавков в колодцы с водой и инкубировать в течение 10 минут при комнатной температуре без возбуждения. Затем заполните каждый колодец новой 24-хорошо пластины с одним миллилитром среды роста растений.Перенесите по одной сетке на каждую колодец и накройте газоназной печатью. Инкубировать в течение 72 часов на орбитальной плите шейкер при 220 об/мин в камере роста растений. После инкубации, промыть растения, как это было сделано ранее.После полоскания, удалить саженцы из сетки, аккуратно поместив огнеметных типсов ниже листьев на стороне листа сетки. Слегка щепотку стебля, и шевелить саженцы вверх и от сетки, чтобы выбить корень, не нарушая его. Чтобы удалить бактерии из корней растений, перенесите саженцы из каждой сетки в отдельные колодцы 24-хорошо sonication пластины, содержащей один миллилитр двойной дистиллированной воды.Sonicate все образцы в пластине сразу с помощью многоцелевого sonicator, как описано в рукописи. Для количественной оценки бактерий, выполнить серийные 10-кратное разбавления sonicated образцов в среде роста бактерий. Распространение с использованием стерильных стеклянных бусин, и инкубировать при оптимальной температуре для бактерий, пока отдельные колонии не подсчитываются.Чтобы собрать неповрежденный корень растения, используйте типсы, чтобы удалить саженцы из сетки. Затем перенесите каждое растение на слайд микроскопа, поместив кончик корня на слайд и перетащив его от кончика, чтобы установить сбивать флеш с слайдом, обеспечивая выпрямленный корень для лучшей визуализации. Добавьте каплю воды или стерильную среду роста растений к каждому образцу, чтобы увлажнить интерфейсы между крышками и слайдами.Поместите стеклянную крышку чуть выше корневой короны и ниже стрелять листья, чтобы избежать наклона крышки, и нажмите вниз мягко. Затем, изображение бактерий с помощью соответствующих возбуждения / выбросов фильтры дифференцировать бактерии друг от друга и корень растения. Pseudomonas simiae, естественно флуоресцентная бактерия, колонизировала корни арабидопсиса талианы и была сохранена на корне после перехода к среде роста растений.Корневая корона, середина длины и кончик показывают флуоресценцию из-за колонизации Pseudomonas simiae. Отрицательный контроль без бактерий не показал колонизации. Когда Pseudomonas simiae на корнях арабидопсиса талиана были количественно после 18 часов колонизации или 72 часов обслуживания, общее количество колоний формирования единиц на рассаду в любой момент времени показали хорошую воспроизводимость через биологические репликации выполняется в разные дни.По сравнению с числом единиц, образующих колонию на саженец после 72 часов в среде технического обслуживания, по сравнению с числами, наблюдаемыми на посткоолонизации 18-часовой точки времени, что свидетельствует о том, что активный рост колонизированных бактерий на корне растения произошел на этапе технического обслуживания. Три вида бактерий, изолированных от арабидопсиса талиана, выращенных в естественной почве в лабораторных условиях, были использованы для мониторинга связи нескольких видов на корнях растений. Они были четко дифференцированы по средствам массовой информации, содержащим X-gal из-за различий в морфологии и цвете колонии, что позволило считать колониообразующие единицы на саженец каждого вида без отбора антибиотиков, даже в многовидовой кокультуре.Все эти три вида бактерий были колонизированы и сохранены на корне, будь то в одиночку или в бактериальной кокультуре. Каждый вид показал тенденции, которые были похожи по различным биологическим и техническим репликациям, показывая, что этот протокол может быть использован для измерения как относительных, так и общих единиц колонии на корень каждого вида. Когда выращивали в одиночку, ни один отдельный вид не показал существенного увеличения изобилия на этапе технического обслуживания, но общая колония формирования единиц на корень комбинированного сообщества увеличилось в кокультуры, что свидетельствует о том, что эти бактерии не запрещают колонизацию других штаммов.Наиболее сложными шагами являются те, которые требуют удаления нетронутых растений из сетчатых дисков. Быть терпеливым и нежным сделает это возможным. Если бактериальные клетки флуоресцентные, образцы могут быть отсортированы по цитометрии потока для определения относительного количества клеток.

Research

JoVE Journal

Immunology and Infection

Monitoring Bacterial Colonization and Maintenance on Arabidopsis thaliana Roots in a Floating Hydroponic System

An Orthotopic Model of Serous Ovarian Cancer in Immunocompetent Mice for in vivo Tumor Imaging and Monitoring of Tumor Immune Responses

An Orthotopic Model of Serous Ovarian Cancer in Immunocompetent Mice for in vivo Tumor Imaging and Monitoring of Tumor Immune Responses

Ортотопическая Модель серозного рака яичников у иммунокомпетентных мышей для В естественных условиях Опухоль изображений и мониторинг иммунного ответа опухоли

Background: Ovarian cancer is generally diagnosed at an advanced stage where the case/fatality ratio is high and thus remains the most lethal of all ...

Investigating the Effects of Probiotics on Pneumococcal Colonization Using an In Vitro Adherence Assay

Investigating the Effects of Probiotics on Pneumococcal Colonization Using an In Vitro Adherence Assay

Исследование действия пробиотиков на пневмококковой колонизации Использование<em&gt; Экстракорпоральное</em&gt; Соблюдение Анализ

Adherence of Streptococcus pneumoniae (the pneumococcus) to the epithelial lining of the nasopharynx can result in colonization and is considered a ...

Monitoring the Assembly of a Secreted Bacterial Virulence Factor Using Site-specific Crosslinking

Мониторинг Ассамблею секретируемым бактериального вирулентности фактор Использование сайт-специфической сшивания

This article describes a method to detect and analyze dynamic interactions between a protein of interest and other factors in vivo. Our method is based on ...

Assessing Bacterial Invasion of Cardiac Cells in Culture and Heart Colonization in Infected Mice Using Listeria monocytogenes

Assessing Bacterial Invasion of Cardiac Cells in Culture and Heart Colonization in Infected Mice Using Listeria monocytogenes

Оценка бактериального вторжения сердечных клеток в культуре и колонизации сердца у инфицированных мышей с использованием листерий моноцитогенов

Listeria monocytogenes is a Gram-positive facultative intracellular pathogen that is capable of causing serious invasive infections in immunocompromised ...

Bacterial Leaf Infiltration Assay for Fine Characterization of Plant Defense Responses using the Arabidopsis thaliana-Pseudomonas syringae Pathosystem

Bacterial Leaf Infiltration Assay for Fine Characterization of Plant Defense Responses using the Arabidopsis thaliana-Pseudomonas syringae Pathosystem

Бактериальный лист инфильтрация Анализ на тонкой Характеристика защитных реакций растений с помощью<em&gt; Резуховидка Таля-Pseudomonas syringae</em&gt; Pathosystem

In the absence of specialized mobile immune cells, plants utilize their localized programmed cell death and Systemic Acquired Resistance to defend ...

Implementation of a Permeable Membrane Insert-based Infection System to Study the Effects of Secreted Bacterial Toxins on Mammalian Host Cells

Внедрение системы инфекционного проницаемой мембраны Вставка на основе для изучения влияния секретируемых бактериальными токсинами на млекопитающих клеток-хозяев

Many bacterial pathogens secrete potent toxins to aid in the destruction of host tissue, to initiate signaling changes in host cells or to manipulate ...

Detection of Enterohemorrhagic Escherichia Coli Colonization in Murine Host by Non-invasive In Vivo Bioluminescence System

Detection of Enterohemorrhagic Escherichia Coli Colonization in Murine Host by Non-invasive In Vivo Bioluminescence System

Обнаружение энтерогеморрагические Escherichia Coli колонизации в мышиных принимающей системой неинвазивные в Vivo биолюминесценции

Enterohemorrhagic E. coli (EHEC) O157:H7, which is a foodborne pathogen that causesdiarrhea, hemorrhagic colitis (HS), and hemolytic uremic syndrome ...

A High-throughput Shigella-specific Bactericidal Assay

A High-throughput Shigella-specific Bactericidal Assay

Высок объём шигеллезом-конкретные бактерицидной Assay

Serum bactericidal assays (SBAs) measure the functional activity of antibodies and have been used for many decades. SBAs directly measure antibody killing ...

Pattern-Triggered Oxidative Burst and Seedling Growth Inhibition Assays in Arabidopsis thaliana

Pattern-Triggered Oxidative Burst and Seedling Growth Inhibition Assays in Arabidopsis thaliana

Шаблон-Triggered Окислительный взрыв и рассады Ингибирование роста Анализы в Arabidopsis талиана

Plants have evolved a robust immune system to perceive pathogens and protect against disease. This paper describes two assays that can be used to measure ...

High-throughput Screening of Chemical Compounds to Elucidate Their Effects on Bacterial Persistence

Высокопроизводительный скрининг химических соединений для выяснения их влияния на бактериальную персистенцию

Bacterial persisters are defined as a small subpopulation of phenotypic variants with the capability of tolerating high concentrations of antibiotics. ...