Name: a gnotobiotic system for studying microbiome assembly in the phyllosphere and in vegetable fermentation
Uploaded: 2020-06-03T14:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about A Gnotobiotic System for Studying Microbiome Assembly in the Phyllosphere and in Vegetable Fermentation at JoVE.com

وقد تم دعم هذا العمل من قبل منحة وزارة الزراعة الأميركية-NIFA: 2017-67013-26520. قدمت تريسي ديبنبورت وكلير فوغان الدعم الفني، وقدمت روبي يي وكسي كوزيتا تعليقات مفيدة على النسخ المبكرة من هذه المخطوطة.

1. تزايد الجرثومة خالية من الملفوف
<ol><li>تجهيز معدات لزراعة الكرنب الخالي من الجراثيم<ol>
<li>تنظيف الطين المكلس لإزالة جزيئات الغبار الدقيقة<ol>
<li>شطف الطين الكالسيد (جدول المواد) على الأقل 3x مع مياه الصنبور؛ استنزاف قبالة المياه. تنبيه: الطين الكالسيد تنتج غبار ناعم جدا، ومن المستح...

<ol>
	<li>Grady, K. L., Sorensen, J. W., Stopnisek, N., Guittar, J., Shade, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Assembly+and+seasonality+of+core+phyllosphere+microbiota+on+perennial+biofuel+crops.">Assembly and seasonality of core phyllosphere microbiota on perennial biofuel crops.</a> Nature Communications. 10 (1), 4135 (2019).</li><li>Pii, Y., 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=Microbial+interactions+in+the+rhizosphere:+beneficial+influences+of+plant+growth-promoting+rhizobacteria+on+nutrient+acquisition+process.+A+review.">Microbial interactions in the rhizosphere: beneficial influences of plant growth-promoting rhizobacteria on nutrient acquisition process. A review.</a> Biology and Fertility of Soils. 51 (4), 403-415 (2015).</li><li>Berendsen, R. L., Pieterse, C. M. J., Bakker, P. A. H. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+rhizosphere+microbiome+and+plant+health.">The rhizosphere microbiome and plant health.</a> Trends in Plant Science. 17 (8), 478-486 (2012).</li><li>Bai, Y., 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=Functional+overlap+of+the+Arabidopsis+leaf+and+root+microbiota.">Functional overlap of the Arabidopsis leaf and root microbiota.</a> Nature. 528 (7582), 364-369 (2015).</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>Dinu, L. D., Bach, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Induction+of+viable+but+nonculturable+Escherichia+coli+O157:H7+in+the+phyllosphere+of+lettuce:+a+food+safety+risk+factor.">Induction of viable but nonculturable Escherichia coli O157:H7 in the phyllosphere of lettuce: a food safety risk factor.</a> Applied and Environmental Microbiology. 77 (23), 8295-8302 (2011).</li><li>Heaton, J. C., Jones, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microbial+contamination+of+fruit+and+vegetables+and+the+behaviour+of+enteropathogens+in+the+phyllosphere:+a+review.">Microbial contamination of fruit and vegetables and the behaviour of enteropathogens in the phyllosphere: a review.</a> Journal of Applied Microbiology. 104 (3), 613-626 (2008).</li><li>Bringel, F., Cou&#233;e, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pivotal+roles+of+phyllosphere+microorganisms+at+the+interface+between+plant+functioning+and+atmospheric+trace+gas+dynamics.">Pivotal roles of phyllosphere microorganisms at the interface between plant functioning and atmospheric trace gas dynamics.</a> Frontiers in Microbiology. 6, 486 (2015).</li><li>Maignien, L., DeForce, E. A., Chafee, M. E., Eren, A. M., Simmons, S. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ecological+succession+and+stochastic+variation+in+the+assembly+of+Arabidopsis+thaliana+phyllosphere+communities.">Ecological succession and stochastic variation in the assembly of Arabidopsis thaliana phyllosphere communities.</a> mBio. 5 (1), e00682 (2014).</li><li>Carlstr&#246;m, C. I., 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=Synthetic+microbiota+reveal+priority+effects+and+keystone+strains+in+the+Arabidopsis+phyllosphere.">Synthetic microbiota reveal priority effects and keystone strains in the Arabidopsis phyllosphere.</a> Nature Ecology &amp; Evolution. 3 (10), 1445-1454 (2019).</li><li>Meyer, K. M., Leveau, J. H. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microbiology+of+the+phyllosphere:+a+playground+for+testing+ecological+concepts.">Microbiology of the phyllosphere: a playground for testing ecological concepts.</a> Oecologia. 168 (3), 621-629 (2012).</li><li>Humphrey, P. T., Nguyen, T. T., Villalobos, M. M., Whiteman, N. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Diversity+and+abundance+of+phyllosphere+bacteria+are+linked+to+insect+herbivory.">Diversity and abundance of phyllosphere bacteria are linked to insect herbivory.</a> Molecular Ecology. 23 (6), 1497-1515 (2014).</li><li>Williams, T. R., Marco, M. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Phyllosphere+microbiota+composition+and+microbial+community+transplantation+on+lettuce+plants+grown+indoors.">Phyllosphere microbiota composition and microbial community transplantation on lettuce plants grown indoors.</a> mBio. 5 (4), e01564 (2014).</li><li>Di Cagno, R., Coda, R., De Angelis, M., Gobbetti, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Exploitation+of+vegetables+and+fruits+through+lactic+acid+fermentation.">Exploitation of vegetables and fruits through lactic acid fermentation.</a> Food Microbiology. 33 (1), 1-10 (2013).</li><li>K&#246;berl, 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=Deciphering+the+microbiome+shift+during+fermentation+of+medicinal+plants.">Deciphering the microbiome shift during fermentation of medicinal plants.</a> Scientific Reports. 9 (1), 13461 (2019).</li><li>Yu, A. O., Leveau, J. H. J., Marco, M. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Abundance,+diversity+and+plant-specific+adaptations+of+plant-associated+lactic+acid+bacteria.">Abundance, diversity and plant-specific adaptations of plant-associated lactic acid bacteria.</a> Environmental Microbiology Reports. 12 (1), 16-29 (2020).</li><li>Miller, E. 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=Establishment+limitation+constrains+the+abundance+of+lactic+acid+bacteria+in+the+Napa+cabbage+phyllosphere.">Establishment limitation constrains the abundance of lactic acid bacteria in the Napa cabbage phyllosphere.</a> Applied and Environmental Microbiology. 85 (13), e00269 (2019).</li><li>Stamer, J. R., Stoyla, B. O., Dunckel, B. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Growth+rates+and+fermentation+patterns+of+lactic+acid+bacteria+associated+with+sauerkraut+fermentation.">Growth rates and fermentation patterns of lactic acid bacteria associated with sauerkraut fermentation.</a> Journal of Milk and Food Technology. 34 (11), 521-525 (1971).</li><li>Yildiz, F., Westhoff, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Associative+growth+of+lactic+acid+bacteria+in+cabbage+juice.">Associative growth of lactic acid bacteria in cabbage juice.</a> Journal of Food Science. 46 (3), 962-963 (1981).</li><li>Zabat, M. A., Sano, W. H., Wurster, J. I., Cabral, D. J., Belenky, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microbial+community+analysis+of+sauerkraut+fermentation+reveals+a+stable+and+rapidly+established+community.">Microbial community analysis of sauerkraut fermentation reveals a stable and rapidly established community.</a> Foods. 7 (5), 77 (2018).</li><li>Lee, S. H., Jung, J. Y., Jeon, C. O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Source+tracking+and+succession+of+kimchi+lactic+acid+bacteria+during+fermentation.">Source tracking and succession of kimchi lactic acid bacteria during fermentation.</a> Journal of Food Science. 80 (8), M1871 (2015).</li><li>Trivedi, P., Schenk, P. M., Wallenstein, M. D., Singh, B. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tiny+Microbes,+Big+Yields:+enhancing+food+crop+production+with+biological+solutions.">Tiny Microbes, Big Yields: enhancing food crop production with biological solutions.</a> Microbial Biotechnology. 10 (5), 999-1003 (2017).</li><li>Knief, C., 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=Metaproteogenomic+analysis+of+microbial+communities+in+the+phyllosphere+and+rhizosphere+of+rice.">Metaproteogenomic analysis of microbial communities in the phyllosphere and rhizosphere of rice.</a> The ISME Journal. 6 (7), 1378-1390 (2012).</li><li>Wuyts, 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=Carrot+Juice+Fermentations+as+Man-Made+Microbial+Ecosystems+Dominated+by+Lactic+Acid+Bacteria.">Carrot Juice Fermentations as Man-Made Microbial Ecosystems Dominated by Lactic Acid Bacteria.</a> Applied and Environmental Microbiology. 84 (12), AEM.00134 (2018).</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 of the United States of America. 114 (12), E2450-E2459 (2017).</li><li>Steinkraus, K. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Lactic+acid+fermentation+in+the+production+of+foods+from+vegetables,+cereals+and+legumes.">Lactic acid fermentation in the production of foods from vegetables, cereals and legumes.</a> Antonie van Leeuwenhoek. 49 (3), 337-348 (1983).</li></ol>

وقد استخدمت النباتات الملفوف نابا خالية من الجراثيم لدراسة الحد من تشتت البكتيريا حمض اللاكتيك في فيلوسفير نابا الملفوف17. ويمكن أيضا أن تستخدم الجرثومة خالية من الملفوف نابا لاختبار الفرد أو الزوج من الحكمة النمو في phyllosphere(الشكل 1). وقد تم اختبار أساليب صنع مس...

التنوع الميكروبي للphyllosphere يلعب دورا هاما في الحفاظ على صحة النبات ويمكن أن تؤثر أيضا على قدرة النباتات على تحمل الإجهاد البيئي1,2,3,4,5. بدورها، تؤثر صحة المحاصيل بشكل مباشر على سلامة الأغذية وجودة6،7. النباتات تلعب دورا في أداء النظام الإيكولوجي والميكروبيومات المرتبطة بها على حد سواء تؤثر على قدرة النباتات على تنفيذ هذه الأنشطة، فضلا عن التأثير المباشر على البيئة أنفسهم8. في حين أن العلماء قد بدأت فك وظيفة وتكوين الفيلوسفير، والعمليات الإيكولوجية التي تؤثر في المجتمع فيلوسفير الميكروبية المجتمع غير مفهومة تماما9،10. الميكروبيوم phyllosphere هو نظام تجريبي ممتاز لدراسة البيئة من الميكروبيوم11. هذه المجتمعات بسيطة نسبيا ويمكن أن تزرع العديد من أفراد المجتمع على وسائل الإعلام مختبر القياسية10،12،13.
الخضروات المخمرة هي نظام واحد حيث هيكل المجتمع من phyllosphere له عواقب هامة. في كل من sauerkraut والكيمتشي، الميكروبات التي تحدث بشكل طبيعي على أوراق الخضروات (فيلوسفير من أنواع براسيكا) بمثابة inoculum للتخمير14،15. تعتبر بكتيريا حمض اللاكتيك (LAB) أعضاء في كل مكان من الميكروبات النباتية ، ومع ذلك يمكن أن تكون في وفرة منخفضة في phyllosphere16. اختيار غير أحيائي قوي أثناء التخمير يدفع تحولا في تكوين المجتمع الميكروبي تمكين البكتيريا حمض اللبنيك لزيادة في وفرة. كما ينمو LAB، فإنها تنتج حمض اللاكتيك الذي يخلق البيئة الحمضية من المنتجات النباتية المخمرة17. توفر الصلة بين الفيلوسفير والتخمير فرصة لاستخدام الخضروات كنموذج لفهم كيفية هيكلة الميكروبيوم.
لقد طورنا أساليب لزراعة الكرنب نابا الخالي من الجراثيم وتطعيمها بمجتمعات ميكروبية محددة باستخدام زجاجات الرش. هذا هو وسيلة رخيصة وموثوق بها من تطعيم بالتساوي الملفوف مع الميكروبات الفردية أو المجتمعات المختلطة. كما تم تطوير مستخلص خضار معقمة (SVE) من ثلاثة أنواع مختلفة من الكرنب/ الأصناف: الملفوف الأحمر والأخضر(Brassica oleracea)والملفوف نابا(B. rapa). إضافة الملح إلى هذه SVEs يكرر بيئة التخمير ويسمح للدراسات التجريبية على نطاق صغير وعالية الإنتاجية نسبيا من تجميع ميكروبيوم التخمير. ويمكن استخدام هذه الطرق لدراسة تجميع المجتمعات الميكروبية في الفيلوسفير وكيف يمكن ربط ديناميات المجتمع الميكروبي في الفيلوسفير بنجاح تخمير الخضروات.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>1.5 mL microcentrifuge tubes</td>
			<td>VWR</td>
			<td>20170-650</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>15 mL conical tubes</td>
			<td>Falcon</td>
			<td>352096</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>7-way tray tray</td>
			<td>Sigma Magenta</td>
			<td>T8654</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Amber Round Boston Glass Bottle</td>
			<td></td>
			<td>GPS 712OZSPPK12BR</td>
			<td>Ordered on Amazon.com from various suppliers</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Basket coffee filters</td>
			<td>If you care</td>
			<td></td>
			<td>(unbleached paper) Purchased from Wholefoods</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Bleach (mercury-free)</td>
			<td>Austin&#39;s</td>
			<td>50-010-45</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Borosilicate Glass tubes</td>
			<td>VWR</td>
			<td>47729-586</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Calcined clay</td>
			<td>Turface</td>
			<td>MVP</td>
			<td>Ordered on Amazon.com from Root Naturally 6 Quart Bags. Particle size approximately 3-5 mm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cuisinart blender</td>
			<td>Cuisinart</td>
			<td></td>
			<td>Cuisinart Mini-Prep Plus Food Processor, 3-Cup</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dissection scissors</td>
			<td>7-389-A</td>
			<td>American Educational Products</td>
			<td>Ordered on Amazon.com</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ethanol</td>
			<td>VWR</td>
			<td>89125-172</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Forceps</td>
			<td>Aven</td>
			<td>18434</td>
			<td>Ordered on Amazon.com</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glycerol</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>56-81-5</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>KleenGuard M10</td>
			<td>Kimberley-Clark</td>
			<td>64240</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Large plastic container</td>
			<td>Rubbermaid</td>
			<td></td>
			<td>Ordered on Amazon.com</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Light racks</td>
			<td>Gardner&#39;s Supply</td>
			<td>39-357</td>
			<td>full-spectrum T5 fluorescent bulbs</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Magenta tm 2-way caps</td>
			<td>Millipore Sigma</td>
			<td>C1934</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Man, Rogosa, and Sharpe</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>DF0881-17-5</td>
			<td>This media is for broth and 15 g of agar is added to make plates</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Micro pH probe</td>
			<td>Thermo Scientific</td>
			<td>8220BNWP</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Micropestle</td>
			<td>Carolina</td>
			<td>215828</td>
			<td>Also called Pellet Pestle</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MS nutrient broth</td>
			<td>Millipore Sigma</td>
			<td>M5519</td>
			<td>Murashige and Skoog Basal Medium</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NaCl</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>S9888</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Napa cabbage seeds</td>
			<td>Johnny&#39;s Select Seeds</td>
			<td>2814G</td>
			<td>B. rapa var pekinensis (Bilko)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Petri dish 100 mm x 15 mm</td>
			<td>Fisher</td>
			<td>FB0875712</td>
			<td>Used to make agar plates</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Phosphate buffer saline</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>50-842-941</td>
			<td>Teknova</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Plant tissue culture box</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>Magenta GA-7</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Serologial pipettes</td>
			<td>VWR</td>
			<td>89130-900</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sterile dowel</td>
			<td>Puritan</td>
			<td>10805-018</td>
			<td>Autoclave before use to sterilize</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sterilizing 0.2 &#181;m filter</td>
			<td>Nalgene</td>
			<td>974103</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tryptic soy agar</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>DF0370-17-3</td>
			<td>This media is for broth and 15 g of agar is added to make plates</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Wide orifice pipette tips</td>
			<td>Rainin</td>
			<td>17007102</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Yeast, peptone and dextrose</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>DF0428-17-5</td>
			<td>This media is suitable but media can also be made using yeast, peptone and dextrose, add 15 g of agar when making plates</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

a gnotobiotic system for studying microbiome assembly in the phyllosphere and in vegetable fermentation

الفيلوسفير، الجزء الأرضي أعلاه من النبات الذي يمكن استعماره بواسطة الميكروبات، هو نظام نموذج مفيد لتحديد عمليات التجميع المجتمعية الميكروبية. يحدد هذا البروتوكول نظامًا لدراسة ديناميكيات المجتمع الميكروبي في الغلاف الفيلوسفيري لنابا من مصانع الملفوف. وهو يصف كيفية زراعة النباتات الخالية من الجراثيم في أنابيب الاختبار مع الطين الكالسيد وركيزة مرق المغذيات. التلقيح من النباتات الخالية من الجراثيم مع الثقافات الميكروبية محددة توفر فرصا لقياس النمو الميكروبي وديناميات المجتمع في فيلوسفير. من خلال استخدام مستخلص الخضار العقيمة المنتجة من التحولات الكرنب في المجتمعات الميكروبية التي تحدث أثناء التخمير يمكن أيضا أن تقدر. هذا النظام بسيط نسبيا وغير مكلف لإنشاء في المختبر ويمكن استخدامها لمعالجة المسائل البيئية الرئيسية في تجميع المجتمع الميكروبي. كما أنه يوفر فرصاً لفهم كيف يمكن لتكوين المجتمع فيلوسفير أن يؤثر على التنوع الميكروبي وجودة تخمير الخضروات. ويمكن تطبيق هذا النهج لتطوير مجتمعات الكرنب الغنوتيك فيلوسفير على أنواع نباتية أخرى برية وزراعة.

معدلات نمو الكرنب النابا تم اختبار طريقة التعقيم البذور مع العديد من الملفوف نابا مختلفة (B. رابا فار pekinese; الرقم التكميلي 1) من عدد من الموردين المختلفة ونمت جميعها بشكل متسق مع معدلات النمو المماثلة. ومع ذلك، اختبار الأساليب مع أنواع مختلفة من B...

Watch this Scientific Journal Video about A Gnotobiotic System for Studying Microbiome Assembly in the Phyllosphere and in Vegetable Fermentation at JoVE.com

A Gnotobiotic System for Studying Microbiome Assembly in the Phyllosphere and in Vegetable Fermentation

تم تطوير طريقة لزراعة الكرنب النابا خالية من الجراثيم التي تمكن الباحثين من تقييم كيفية الأنواع الميكروبية واحدة أو المجتمعات الميكروبية متعددة الأنواع تتفاعل على أسطح أوراق الملفوف. كما يتم تقديم مستخلص خضار معقمة يمكن استخدامها لقياس التحولات في تكوين المجتمع أثناء تخمير الخضروات.

نظام Gnotobiotic لدراسة تجميع الميكروبيوم في Phyllosphere وفي تخمير الخضروات

The phyllosphere, the above ground portion of the plant that can be colonized by microbes, is a useful model system to identify processes of microbial ...

باستخدام هذا البروتوكول، يمكننا معالجة الأسئلة الرئيسية المتعلقة بكيفية تجميع الميكروبات وتفاعلها في الغلاف السفلي. لديها فائدة إضافية أنه باستخدام مستخلص الخضار العقيمة، يمكننا ربط هيكل المجتمعات فيلو الكرة إلى وظيفتها أثناء تخمير الخضروات. هذه التقنيات تمكن العلماء من اختبار كيفية تفاعل الميكروبات في مجال فيلو ومن ثم تتبع كيف يمكن لهذه المجتمعات فيلو المجال يمكن أن تؤثر على التخمير.لسطح تعقيم بذور الملفوف، تبدأ من خلال وضع 100 البذور في أنبوب جهاز طرد مركزي صغير 1.5 ملليلتر. إضافة ملليلتر واحد من 70٪ الإيثانول إلى الأنبوب ودوامة لمدة خمس دقائق. ثم استخدام ماصة لتجاهل الإيثانول.إضافة ملليلتر واحد من 50٪ التبييض ودوامة الأنبوب لمدة خمس دقائق، ثم تجاهل التبييض. شطف البذور أربع مرات، عن طريق إضافة ملليلتر واحد من المياه الأيونية autoclaved دوامة الأنبوب، ثم التخلص من الماء. بعد الشطف الأخير ، نقع البذور في المياه المعقمة الأيونية لمدة ساعتين إلى ثماني ساعات لتليين معطف البذور قبل الزراعة.تزن 10 غراما من الطين نظيفة الكالسيوم في أنبوب زجاجي 15 في 2.5 سم. إضافة ما يقرب من تسعة ملليلتر من مرق MS المعدة لكل أنبوب لتغطية الطين الكالسيوم. سقف فضفاضة الأنابيب الزجاجية مع 22 ملليمتر قبعات أنبوب اختبار الطريقين.اُنسج الأنابيب عند 121 درجة مئوية لمدة 60 دقيقة. عند إزالة الأنابيب من الأوتوكلاف، ادفع القبعات على الأنابيب الزجاجية لختمها، ثم تبريد الأنابيب إلى درجة حرارة الغرفة قبل الاستخدام. عندما تبرد الأنابيب، وتستخدم ملقط طويلة اضافية لوضع بلطف واحد بذرة الملفوف العقيمة في وسط كل أنبوب.الدانتيل الأنابيب في علبة سبعة طريقة ووضع صينية تحت رفوف خفيفة مع دورة ضوء 16 ساعة في 24 درجة مئوية. سوف البذور تطوير أوراقها الحقيقية الأولى بعد خمسة أيام، والتي هي أول ورقة الأوعية الدموية بعد أن شكلت كوتيليفدون. لديها حافة التجاعيد ومغطاة في tricombs.لاختبار الملفوف الخالي من الجراثيم للعقم ، أمسك قاعدة النبات بلطف بالملباب المعقمة وسحبها. قبل إزالة الملفوف بالكامل من الأنبوب ، قطع الجذور بعناية بمقص تشريح معقمة. ثم, ضغط أوراق الملفوف في أنبوب جهاز طرد مركزي صغير 1.5 ملليلتر.إضافة 400 ميكرولترات من برنامج تلفزيوني إلى كل أنبوب أجهزة الطرد المركزي الصغيرة واستخدام آفة صغيرة معقمة لتجانس الملفوف. شفرة 100 ميكرولترات من الملفوف تجانس على لوحات أجار، مع التأكد من استخدام طرف ماصة الفوهة واسعة. لجعل الأسهم الجلسرين من سلالات تلقيح, خط بلطف من المستعمرات الفردية على اثنين أو ثلاثة لوحات جديدة من نفس وسائل الإعلام.صف المستعمرات لمدة يومين إلى خمسة أيام، ثم كشط لهم من لوحات في أنبوب مخروطي 15 ملليلتر مع 15 ملليلتر من 15٪ الجلسرين. دوامة الأنبوب جيدا لخلط. Aliquot ملليلتر واحد من مخزون الجلسرين المختلط إلى أنبوب جهاز طرد مركزي صغير وتخزينه 80 درجة مئوية حتى تصبح جاهزة للاستخدام مع 14 ملليلتر المتبقية من مخزون الجلسرين.قبل أسبوع واحد من الاستخدام ، اذيب aliquot على الثلج في ملليلتر واحد وضعه في عدة تمييعات مختلفة لتحديد تركيز مخزون التطعيم. عندما تكون على استعداد لتطعيم الملفوف، ذوبان مخزون الجلسرين على الجليد وتمييعه إلى التركيز المطلوب. إضافة 10 ملليلتر من المخزون المخفف إلى زجاجة مضخة معقم وضخ خمسة بخاخ في منقار جمع النفايات الكبيرة.إزالة الغطاء من أنبوب الملفوف وإمالة الملفوف نحو زجاجة رذاذ. رش كل ملفوف بثلاث مضخات من محلول التطعيم، ثم قم بحصاد مجموعة فرعية من الملفوف لتقييم تركيز التطعيم الفعلي للمدخلات. لحصاد الملفوف، قم بإزالته من الأنبوب باستخدام ملقط معقمة.قطع الجذور مع مقص تشريح معقمة ووضعها بعناية في أنبوب جهاز طرد مركزي صغير وزنها قبل معقمة. سجل وزن الملفوف للحسابات المستقبلية. إضافة 400 ميكروليتر من برنامج تلفزيوني إلى كل أنبوب مع الملفوف وطحن 30 مرة مع الحشرات الصغيرة، ثم لوحة المتجانسة الملفوف باستخدام نصائح الفوهة واسعة ماصة.إزالة وتجاهل الأوراق الأبعد من الملفوف وختم جميع الملفوف المتبقية لتناسب الخلاط. مزجه إلى لب ناعم ويزن المتجانس الملفوف. إضافة ملليلترين من الماء المقطر لكل غرام من الملفوف.ثم تصفية الطين الملفوف من خلال طبقتين من مرشحات القهوة سلة. توزيع الطين في أنابيب الطرد المركزي والطرد المركزي في 20،000 مرة G لمدة 20 دقيقة أو حتى الجسيمات الكبيرة تستقر من الحل. إزالة فائقة، مع الحرص على عدم إزعاج حطام الملفوف بيليه.لإعادة تهيئة ظروف التخمير بتركيزات ملحية قياسية، أضف 2٪ من الوزن إلى كلوريد الصوديوم بحجم إلى المصطف. بيلدر استخراج الخضار مع مرشح 0.2 ميكرومتر تعلق على فراغ، الاستغناء عنه في أنابيب معقمة وتجميده في ناقص 80 درجة مئوية. تم اختبار طريقة تعقيم البذور مع العديد من الكرنب نابا وأظهرت جميعها معدلات نمو مماثلة.ومع ذلك ، أعطى أنواع أخرى من النحاس نجاحا محدودا لأن النباتات إما انخفاض معدلات الإنبات بعد التعقيم أو الجذعية ممدود بسرعة لجعل نبات غير صحي مغزل. تم تلقيح المعزولات الميكروبية إما كسلالات منفردة تعزل أو بالاشتراك مع عزل آخر. وتم اختبار ما مجموعه 15 ملفوفاً خالياً من الجراثيم لكل علاج وحصادها إما على الفور أو في أربعة أيام أو بعد 10 أيام من التطعيم.أظهرت العزلات نموًا سريعًا في ملفوف نابا فيلوسفير. تم تلقيح اثنين من الخمائر وثلاث بكتيريا في ثلاثة أنواع مختلفة من مستخلص الخضار العقيم أو SVE مصنوعة من الكرنب الأحمر والأخضر والنابا. تم تسجيل نمو التلقيحات على مدى 14 يومًا عن طريق طلاء خمسة ميكرولترات من كل علاج على إما لوحات MRS أو YPD agar.أظهرت قياسات الأسي في جميع أنحاء التخمير أن بكتيريا حمض اللاكتيك كانت قادرة على تحمض SVE إلى مستويات أقل من الأسي 4 ، مما يشير إلى التخمير الآمن للاستهلاك. وقد طبقت هذه الطرق على وجه التحديد على الميكروبيوم الملفوف ولكن يمكن أن تكون مفيدة في أنظمة النباتات الأخرى. يمكن أن يكون من الصعب الحفاظ على النظام العقيمة، وبروتوكولات الخطوط العريضة لدينا مفصلة، ولكن وجدنا كل خطوة أن تكون مهمة.

Research

JoVE Journal

Environment

Methods for Performing Crosses in Setaria viridis, a New Model System for the Grasses

Methods for Performing Crosses in Setaria viridis, a New Model System for the Grasses

طرق لإجراء الصلبان في<em&gt; الهلبانة البلدي</em&gt;، نظام نموذج جديد للأعشاب

Setaria viridis is an emerging model system for C4 grasses. It is closely related to the bioenergy feed stock switchgrass and the grain crop foxtail ...

Technique for Studying Arthropod and Microbial Communities within Tree Tissues

تقنية لدراسة المفصلية والمجتمعات الميكروبية داخل شجرة الأنسجة

Phloem tissues of pine are habitats for many thousands of organisms.  Arthropods and microbes use phloem and cambium tissues to seek mates, lay eggs, rear ...

Transient Gene Expression in Tobacco using Gibson Assembly and the Gene Gun

عابر التعبير الجيني في التبغ باستخدام الجمعية جيبسون وجين غون

In order to target a single protein to multiple subcellular organelles, plants typically duplicate the relevant genes, and express each gene separately ...

LC-MS Analysis of Human Platelets as a Platform for Studying Mitochondrial Metabolism

LC-MS تحليل الصفائح الدموية البشرية باعتبارها منصة لدراسة الميتوكوندريا الأيض

Perturbed mitochondrial metabolism has received renewed interest as playing a causative role in a range of diseases. Probing alterations to metabolic ...

Empirical, Metagenomic, and Computational Techniques Illuminate the Mechanisms by which Fungicides Compromise Bee Health

التجريبية ومواد وتقنيات حسابية إلقاء الضوء على الآليات "مبيدات الفطريات وسط النحل الصحية"

Growers often use fungicide sprays during bloom to protect crops against disease, which exposes bees to fungicide residues. Although considered ...

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

قياس وتحديد أنماط من تآكل التربة وترسب المتصلة بتركيزات كربونات التربة تحت الإدارة الزراعية

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

Methodology for Developing Life Tables for Sessile Insects in the Field Using the Whitefly, Bemisia tabaci, in Cotton As a Model System

Methodology for Developing Life Tables for Sessile Insects in the Field Using the Whitefly, Bemisia tabaci, in Cotton As a Model System

منهجية "وضع جداول الحياة" "الحشرات لاطئة" في "الحقل باستخدام" الذبابة،، حيث دراسةفي "القطن كنموذج النظام"

Life tables provide a means of measuring the schedules of birth and death from populations over time. They also can be used to quantify the sources and ...

Techniques for Investigating the Anatomy of the Ant Visual System

تقنيات التحقيق تشريح النظام المرئي النمل

This article outlines a suite of techniques in light microscopy (LM) and electron microscopy (EM) which can be used to study the internal and external eye ...

A Flexible Low Cost Hydroponic System for Assessing Plant Responses to Small Molecules in Sterile Conditions

تكلفة انخفاض مرونة نظام الزراعة المائية لتقييم استجابات النبات للجزيئات الصغيرة في ظروف معقمة

A wide range of studies in plant biology are performed using hydroponic cultures. In this work, an in vitro hydroponic growth system designed for ...

In Vitro Rearing of Solitary Bees: A Tool for Assessing Larval Risk Factors

In Vitro Rearing of Solitary Bees: A Tool for Assessing Larval Risk Factors

في المختبر تربية النحل الانفرادي: أداة لتقييم عوامل الخطر اليرقات

Although solitary bees provide crucial pollination services for wild and managed crops, this species-rich group has been largely overlooked in pesticide ...