Name: isolation of culturable yeasts and molds from soils to investigate fungal population structure
Uploaded: 2022-05-27T13:45:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Isolation of Culturable Yeasts and Molds from Soils to Investigate Fungal Population Structure at JoVE.com

Это исследование было поддержано грантами Совета по естественным наукам и инженерным исследованиям Канады (Грант No. ALLRP 570780-2021) и Университета Макмастера.

ПРИМЕЧАНИЕ: Любые этапы с использованием международных образцов почвы и/или спор и мицелия A. fumigatus требуют работы в шкафу биобезопасности для организмов уровня 2 (BSCII).
1. Выделение дрожжей из почвы
<ol><li>Приготовление антибактериальных и противогрибковых ра?...

<ol>
	<li>Frac, M., Hannula, S. E., Belka, M., J&#553;dryczka, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fungal+biodiversity+and+their+role+in+soil+health.">Fungal biodiversity and their role in soil health.</a> Frontiers in Microbiology. 9, 707 (2018).</li><li>Tedersoo, L., 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=Global+diversity+and+geography+of+soil+fungi.">Global diversity and geography of soil fungi.</a> Science. 346 (6213), 1256688 (2014).</li><li>Egidi, E., 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=A+few+Ascomycota+taxa+dominate+soil+fungal+communities+worldwide.">A few Ascomycota taxa dominate soil fungal communities worldwide.</a> Nature Communications. 10 (1), 1-9 (2019).</li><li>Yurkov, 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=Yeasts+of+the+soil+-+obscure+but+precious.">Yeasts of the soil - obscure but precious.</a> Yeast. 35 (5), 369-378 (2018).</li><li>Botha, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+importance+and+ecology+of+yeasts+in+soil.">The importance and ecology of yeasts in soil.</a> Soil Biology and Biochemistry. 43 (1), 1-8 (2011).</li><li>Connell, L., 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=Diversity+of+soil+yeasts+isolated+from+South+Victoria+Land,+Antarctica.">Diversity of soil yeasts isolated from South Victoria Land, Antarctica.</a> Microbial Ecology. 56 (3), 448-459 (2008).</li><li>Vishniac, H. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+multivariate+analysis+of+soil+yeasts+isolated+from+a+latitudinal+gradient.">A multivariate analysis of soil yeasts isolated from a latitudinal gradient.</a> Microbial Ecology. 52 (1), 90-103 (2006).</li><li>Kurtzman, C., Fell, J. W., Boekhout, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> The Yeasts: A Taxonomic Study. , (2011).</li><li>Samarasinghe, H., 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=Global+patterns+in+culturable+soil+yeast+diversity.">Global patterns in culturable soil yeast diversity.</a> iScience. 24 (10), 103098 (2021).</li><li>Xu, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fungal+DNA+barcoding.">Fungal DNA barcoding.</a> Genome. 59 (11), 913-932 (2016).</li><li>Samarasinghe, H., Aljohani, R., Jimenez, C., Xu, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fantastic+yeasts+and+where+to+find+them:+the+discovery+of+a+predominantly+clonal+Cryptococcus+deneoformans+population+in+Saudi+Arabian+soils.">Fantastic yeasts and where to find them: the discovery of a predominantly clonal Cryptococcus deneoformans population in Saudi Arabian soils.</a> FEMS Microbiology Ecology. 95 (9), 122 (2019).</li><li>Aljohani, R., Samarasinghe, H., Ashu, T., Xu, J. <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+relationships+among+strains+of+culturable+yeasts+in+agricultural+soils+in+Cameroon.">Diversity and relationships among strains of culturable yeasts in agricultural soils in Cameroon.</a> Scientific Reports. 8 (1), 1-11 (2018).</li><li>Carini, P., 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=Relic+DNA+is+abundant+in+soil+and+obscures+estimates+of+soil+microbial+diversity.">Relic DNA is abundant in soil and obscures estimates of soil microbial diversity.</a> Nature Microbiology. 2 (3), 1-6 (2016).</li><li>Xu, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fungal+species+concepts+in+the+genomics+era.">Fungal species concepts in the genomics era.</a> Genome. 63 (9), 459-468 (2020).</li><li>Brakhage, A. A., Langfelder, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Menacing+mold:+The+molecular+biology+of+Aspergillus+fumigatus.">Menacing mold: The molecular biology of Aspergillus fumigatus.</a> Annual Review of Microbiology. 56 (1), 433-455 (2002).</li><li>Bongomin, F., Gago, S., Oladele, R., Denning, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Global+and+multi-national+prevalence+of+fungal+diseases-Estimate+precision.">Global and multi-national prevalence of fungal diseases-Estimate precision.</a> Journal of Fungi. 3 (4), 57 (2017).</li><li>Alcazar-Fuoli, L., Mellado, E., Alastruey-Izquierdo, A., Cuenca-Estrella, M., Rodriguez-Tudela, J. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Aspergillus+section+Fumigati:+Antifungal+susceptibility+patterns+and+sequence-based+identification.">Aspergillus section Fumigati: Antifungal susceptibility patterns and sequence-based identification.</a> Antimicrobial Agents and Chemotherapy. 52 (4), 1244-1251 (2008).</li><li>Rocchi, S., Godeau, C., Scherer, E., Reboux, G., Millon, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=One+year+later:+The+effect+of+changing+azole-treated+bulbs+for+organic+tulips+bulbs+in+hospital+environment+on+the+azole-resistant+Aspergillus+fumigatus+rate.">One year later: The effect of changing azole-treated bulbs for organic tulips bulbs in hospital environment on the azole-resistant Aspergillus fumigatus rate.</a> Medical Mycology. 59 (7), 741-743 (2021).</li><li>Chowdhary, 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=Clonal+expansion+and+emergence+of+environmental+multiple-triazole-resistant+Aspergillus+fumigatus+strains+carrying+the+TR34/L98H+mutations+in+the+cyp51A+gene+in+India.">Clonal expansion and emergence of environmental multiple-triazole-resistant Aspergillus fumigatus strains carrying the TR34/L98H mutations in the cyp51A gene in India.</a> PLoS ONE. 7 (12), 52871 (2012).</li><li>Kwon-Chung, K. J., Sugui, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Aspergillus+fumigatus-what+makes+the+species+a+ubiquitous+human+fungal+pathogen.">Aspergillus fumigatus-what makes the species a ubiquitous human fungal pathogen.</a> PLoS pathogens. 9 (12), 1003743 (2013).</li><li>Sewell, T. 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=Nonrandom+distribution+of+azole+resistance+across+the+global+population+of+Aspergillus+fumigatus.">Nonrandom distribution of azole resistance across the global population of Aspergillus fumigatus.</a> mBio. 10 (3), 00392 (2019).</li><li>Ashu, E. E., Hagen, F., Chowdhary, A., Meis, J. F., Xu, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Global+population+genetic+analysis+of+Aspergillus+fumigatus.">Global population genetic analysis of Aspergillus fumigatus.</a> mSphere. 2 (1), 00019 (2017).</li><li>Heo, S. T., 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=Changes+in+in+vitro+ausceptibility+patterns+of+Aspergillus+to+triazoles+and+correlation+with+aspergillosis+outcome+in+a+tertiary+care+cancer+center,+1999-2015.">Changes in in vitro ausceptibility patterns of Aspergillus to triazoles and correlation with aspergillosis outcome in a tertiary care cancer center, 1999-2015.</a> Clinical Infectious Diseases. 65 (2), 216-225 (2017).</li><li>de Valk, H. 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=Use+of+a+novel+panel+of+nine+short+tandem+repeats+for+exact+and+high-resolution+fingerprinting+of+Aspergillus+fumigatus+isolates.">Use of a novel panel of nine short tandem repeats for exact and high-resolution fingerprinting of Aspergillus fumigatus isolates.</a> Journal of Clinical Microbiology. 43 (8), 4112-4120 (2005).</li><li>Yurkov, A. M., Kemler, M., Begerow, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Assessment+of+yeast+diversity+in+soils+under+different+management+regimes.">Assessment of yeast diversity in soils under different management regimes.</a> Fungal Ecology. 5 (1), 24-35 (2012).</li><li>Calhelha, R. C., Andrade, J. V., Ferreira, I. C., Estevinho, L. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Toxicity+effects+of+fungicide+residues+on+the+wine-producing+process.">Toxicity effects of fungicide residues on the wine-producing process.</a> Food Microbiology. 23 (4), 393-398 (2006).</li><li>Thomas, J. H., Neff, N. F., Botstein, D. <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+characterization+of+mutations+in+the+&#914;-tubulin+gene+of+Saccharomyces+cerevisiae.">Isolation and characterization of mutations in the &#914;-tubulin gene of Saccharomyces cerevisiae.</a> Genetics. 111 (4), 715-734 (1985).</li><li>Xu, J., Ramos, A. R., Vilgalys, R., Mitchell, T. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Clonal+and+spontaneous+origins+of+fluconazole+resistance+in+Candida+albicans.">Clonal and spontaneous origins of fluconazole resistance in Candida albicans.</a> Journal of Clinical Microbiology. 38 (3), 1214 (2000).</li><li>Paoletti, 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=Evidence+for+sexuality+in+the+opportunistic+fungal+pathogen+Aspergillus+fumigatus.">Evidence for sexuality in the opportunistic fungal pathogen Aspergillus fumigatus.</a> Current Biology. 15 (13), 1242-1248 (2005).</li><li>De Valk, H. A., Meis, J. F. G. M., De Pauw, B. E., Donnelly, P. J., Klaassen, C. H. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comparison+of+two+highly+discriminatory+molecular+fingerprinting+assays+for+analysis+of+multiple+Aspergillus+fumigatus+isolates+from+patients+with+invasive+aspergillosis.">Comparison of two highly discriminatory molecular fingerprinting assays for analysis of multiple Aspergillus fumigatus isolates from patients with invasive aspergillosis.</a> Journal of Clinical Microbiology. 45 (5), 1415-1419 (2007).</li><li>Bates, D., M&#228;chler, M., Bolker, B. M., Walker, S. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fitting+linear+mixed-effects+models+using+lme4.">Fitting linear mixed-effects models using lme4.</a> Journal of Statistical Software. 67 (1), 1-48 (2015).</li><li>Camacho, C., Madden, T., Tao, T., Agarwala, R., Morgulis, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=BLAST+&#174;+Command+Line+Applications+User+Manual.">BLAST &#174; Command Line Applications User Manual.</a> National Center for Biotechnology Information. , 1-95 (2022).</li><li>Ashu, E. E., Korfanty, G. A., Xu, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Evidence+of+unique+genetic+diversity+in+Aspergillus+fumigatus+isolates+from+Cameroon.">Evidence of unique genetic diversity in Aspergillus fumigatus isolates from Cameroon.</a> Mycoses. 60 (11), 739-748 (2017).</li><li>Korfanty, G. A., Dixon, M., Jia, H., Yoell, H., Xu, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Genetic+diversity+and+dispersal+of+Aspergillus+fumigatus+in+Arctic+soils.">Genetic diversity and dispersal of Aspergillus fumigatus in Arctic soils.</a> Genes. 13 (1), 19 (2021).</li><li>Snelders, E., 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=Possible+environmental+origin+of+resistance+of+Aspergillus+fumigatus+to+medical+triazoles.">Possible environmental origin of resistance of Aspergillus fumigatus to medical triazoles.</a> Applied and Environmental Microbiology. 75 (12), 4053-4057 (2009).</li><li>Wang, H. -. 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=mechanisms+and+genetic+relatedness+of+the+human+pathogenic+fungus+Aspergillus+fumigatus+exhibiting+resistance+to+medical+azoles+in+the+environment+of+Taiwan.">mechanisms and genetic relatedness of the human pathogenic fungus Aspergillus fumigatus exhibiting resistance to medical azoles in the environment of Taiwan.</a> Environmental Microbiology. 20 (1), 270-280 (2018).</li></ol>

Протокол, разработанный для выделения дрожжей и A. fumigatus из почвы, является быстрым и эффективным методом высокопроизводительной обработки почвы и грибковой изоляции. Протокол требует только небольшого количества почвы (0,1-0,2 г) на образец, что позволяет отбирать больше участков с а...

Грибы в почвенных экосистемах играют важную роль в разложении органического вещества, круговороте питательных веществ и удобрениипочвы 1. При изучении почвенных грибов 2,3 широко используются как культурозависимые (т.е. высокопроизводительное секвенирование), так и культурозависимые подходы. В то время как большой объем данных, генерируемых высокопроизводительным секвенированием метабаркода, полезен для выяснения широкомасштабных закономерностей в структуре и разнообразии сообществ, зависящий от культуры подход может обеспечить весьма взаимодополняющую информацию о таксономических и функциональных структурах грибковых сообществ, а также более конкретные профили отдельных организмов посредством последующего разнообразия и функционального анализа из-за наличия чистых грибковых культур.
Несмотря на то, что дрожжи, широко определяемые как одноклеточные грибы, редко превышают тысячи клеток на грамм почвы, являются важными разлагателями и источниками пищи для других жителей почвы 4,5. Фактически, дрожжи могут быть преобладающими почвенными грибами в холодных биосферах, таких как континентальная Антарктида 6,7. Почва также является основным резервуаром медицински значимых дрожжей, которые вызывают серьезные оппортунистические инфекции у людей и других млекопитающих8. Несмотря на морфологическое сходство, виды дрожжей филогенетически разнообразны и встречаются среди нитевидных грибов в двух основных типах, Ascomycota и Basidiomycota, в грибковом царстве9. Дрожжи не имеют определяющей днк-сигнатуры в гене штрихкодирования грибов, области внутреннего транскрибированного спейсера (ITS) кластера генов ядерной рибосомальной РНК10, что делает их неотличимыми от других грибов в исследованиях метагеномики и, таким образом, требует использования культурозависимых методов для выделения видов дрожжей.
Приведенный ниже протокол был реализован для характеристики почвенных дрожжевых сообществ девяти стран и выявления глобальных тенденций и закономерностей в разнообразии почвенных дрожжей 9,11,12. Подходы метагеномики имеют ограниченное применение при изучении целевых групп организмов, таких как дрожжи 2,3. Из-за их филогенетического разнообразия дрожжи не могут быть отличимы от других грибов только по последовательности ДНК. Таким образом, изучение популяций дрожжей требует постоянного использования культурозависимой изоляции. Тем не менее, культивирование часто значительно более трудоемко и требует большего количества персонала для выполнения экспериментов. Поэтому протокол был оптимизирован и оптимизирован для более быстрой обработки с ограниченным персоналом. Основным преимуществом культивирования является то, что идентифицированные виды дрожжей являются живыми дрожжами, а не мертвыми, и, таким образом, с большей вероятностью будут истинными обитателями почвы, а не переходными клетками, присутствующими в почвах. Было подсчитано, что примерно 40% грибковой ДНК в почве являются либо загрязняющими веществами из других сред, внеклеточных, либо поступают из клеток, которые больше не являются неповрежденными, что приводит к высокопроизводительному секвенированию подходов к переоценке грибкового богатства на целых 55% 13. Культурозависимая изоляция может легко подтвердить идентичность видов дрожжей с дополнительным преимуществом обеспечения чистой культуры для использования в последующих анализах. Действительно, чистые культуры 44 предполагаемых новых видов дрожжей были идентифицированы с использованием этого протокола изоляции почвы, что позволило использовать ряд методов для детального изучения их таксономических и функциональных свойств14.
Приведенный ниже протокол также может быть использован для выделения плесени, присутствующей в почве, такой как A. fumigatus. Aspergillus fumigatus представляет собой термофильную и сапрофитную плесень с широким глобальным распространением в почве15. Он был выделен из многочисленных клинических и неклинических сред. Доклинический отбор проб обычно включает воздух, органический мусор (компост, опилки, отходы луковиц тюльпанов) и почву (сельскохозяйственные, садовые и естественные почвы)16,17,18,19. Aspergillus fumigatus является оппортунистическим патогеном человека, вызывающим ряд инфекций, в совокупности называемых аспергиллезом, затрагивая более 8 миллионов человек во всем мире16,20. Приблизительно 300 000 человек во всем мире страдают от инвазивного аспергиллеза, который является наиболее тяжелой формой аспергиллеза16. В зависимости от таких факторов, как популяция пациентов, место инфекции и эффективность противогрибковой терапии, смертность может достигать 90%. За последние несколько десятилетий устойчивость к противогрибковой терапии возросла, что потребовало глобальных усилий по эпиднадзору как в клинических, так и в экологических популяциях для отслеживания этих генотипов резистентности 21,22,23. Учитывая его способность расти при температурах выше 50 ° C, эта температура может быть использована для отбора изолятов A. fumigatus из почвы с использованием методов, зависящих от культуры. Изоляты Aspergillus fumigatus обычно генотипируются в девяти высокополиморфных локусах короткого тандемного повтора (STR), которые, как показано, обладают высокой дискриминирующей силой между штаммами24. Эти генотипы STR можно сравнить с другими ранее обследованными популяциями для отслеживания распространения генотипов A. fumigatus, включая гены лекарственной устойчивости, по всему миру.
Ниже мы опишем протокол для быстрого выделения дрожжей и A. fumigatus из образцов почвы в зависимости от культуры. В зависимости от количества почвы, полученной на образец, образцы почвы могут быть разделены между двумя протоколами. По сравнению с аналогичными методами, которые изолируют дрожжи и A. fumigatus из почвы, этот протокол использует в 10 раз меньше почвы на полученный изолят. Исследования, направленные на изоляцию A. fumigatus от почвы, требуют от 1 до 2 г почвы на изолят, тогда как этот протокол требует только 0,1-0,2 г почвы 18,19,25. Этот протокол использует меньшие пластмассы и контейнеры, которые облегчают его высокопроизводительную конструкцию. Поэтому большее количество образцов может быть обработано с использованием меньшего пространства для оборудования, такого как инкубаторы и роликовые барабаны. Образцы почвы могут быть полностью обработаны для получения изолятов всего за 7 дней. Этот протокол был оптимизирован, чтобы позволить обрабатывать до 150-200 образцов в день на человека.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>1.5 mL microcentrifuge tube</td>
			<td>Sarstedt Inc</td>
			<td>72.690.001</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Benomyl powder&#160;</td>
			<td>Toronto Research Chemicals</td>
			<td>B161380</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Chloramphenicol powder&#160;</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>SKU: C0378-5G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dextrose</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>SKU: D9434-500G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fragment Analysis Software</td>
			<td>NCBI&#39;s Osiris</td>
			<td></td>
			<td>https://www.ncbi.nlm.nih.gov/osiris/</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ITS sequence database</td>
			<td>NCBI GenBank&#160;</td>
			<td></td>
			<td>https://www.ncbi.nlm.nih.gov/genbank/</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ITS sequence database</td>
			<td>UNITE&#160;</td>
			<td></td>
			<td>https://unite.ut.ee/</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Peptone</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>SKU: P5905-500G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Reusable cell spreaders&#160;</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>08-100-12</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sterile 10 cm diameter Petri dishes&#160;</td>
			<td>Sarstedt Inc</td>
			<td>83.3902</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sterile 13 mL culture tubes&#160;</td>
			<td>Sarstedt Inc</td>
			<td>62.515.006</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Wooden plain-tipped applicator sticks&#160;</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>23-400-112</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Yeast extract</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>SKU: Y1625-250G</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

isolation of culturable yeasts and molds from soils to investigate fungal population structure

Почва является домом для невероятного количества микробной жизни, причем каждый грамм содержит до миллиардов бактериальных, архейных и грибковых клеток. Многоклеточные грибы, такие как плесень и одноклеточные грибы, широко определяемые как дрожжи, выполняют важную роль в почвенных экосистемах в качестве разлагателей органического материала и в качестве источников пищи для других почвенных жителей. Грибковое разнообразие в почве зависит от множества климатических факторов, таких как количество осадков и температура, а также свойства почвы, включая органическое вещество, рН и влагу. Отсутствие адекватного отбора проб окружающей среды, особенно в регионах Азии, Африки, Южной Америки и Центральной Америки, препятствует характеристике почвенных грибковых сообществ и открытию новых видов. 
Мы охарактеризовали сообщества почвенных грибов в девяти странах на шести континентах, используя ~ 4000 образцов почвы и протокол, разработанный в лаборатории для выделения дрожжей и плесени. Этот протокол начинается с раздельного селективного обогащения дрожжей и значимой с медицинской точки зрения плесени Aspergillus fumigatus в жидких средах при ингибировании роста бактерий. Полученные колонии затем переносятся в твердые среды и далее обрабатываются для получения чистых культур с последующей генетической характеристикой. Идентичность видов дрожжей устанавливается путем секвенирования их внутренней транскрибированной спейсерной области (ITS) кластера генов ядерной рибосомальной РНК, в то время как глобальная популяционная структура A. fumigatus исследуется с помощью анализа микросателлитных маркеров. 
Протокол был успешно применен для изоляции и характеристики популяций почвенных дрожжей и A. fumigatus в Камеруне, Канаде, Китае, Коста-Рике, Исландии, Перу, Новой Зеландии и Саудовской Аравии. Эти результаты выявили столь необходимую информацию о глобальных моделях разнообразия почвенных дрожжей, а также о глобальной структуре населения и профилях устойчивости к противогрибковым препаратам A. fumigatus. В данной работе представлен метод выделения как дрожжей, так и A. fumigatus из международных образцов почвы.

Выделение дрожжей из почвы Вышеупомянутый протокол выделения дрожжей был внедрен для культивирования дрожжей из образцов почвы, происходящих из 53 мест в девяти странах 9,12. В общей сложности 1 473 штамма дрожжей были выделены из 3 826 образцов почв...

Watch this Scientific Journal Video about Isolation of Culturable Yeasts and Molds from Soils to Investigate Fungal Population Structure at JoVE.com

Isolation of Culturable Yeasts and Molds from Soils to Investigate Fungal Population Structure

Этот протокол является эффективным, быстрым методом культивирования дрожжей и плесени Aspergillus fumigatus из больших наборов образцов почвы всего за 7 дней. Методы могут быть легко модифицированы для размещения диапазона инкубационных сред и температур по мере необходимости для экспериментов.

Выделение культурных дрожжей и плесени из почв для исследования структуры грибковой популяции

Soil is host to an incredible amount of microbial life, with each gram containing up to billions of bacterial, archaeal, and fungal cells. Multicellular ...

Наш протокол исследует разнообразие дрожжей и плесени в почве с использованием образцов почвы, полученных из разных климатических регионов. Это дает представление о разнообразии экологических дрожжей и помогает отслеживать патогенные виды. Протокол предлагает экономически эффективный и быстрый метод сбора дрожжей и плесени из почвы.Образцы почвы могут быть полностью обработаны для получения изолятов всего за семь дней. Хорошо организованная экспериментальная установка, такая как маркировка культуральных трубок и подготовка среды за один день вперед, является ключом к тому, чтобы избежать чувства подавленности во время эксперимента. Начните с приготовления набора стерильных 13-миллилитровых культуральных пробирок.Маркируя их идентификатором образца почвы, затем используйте серологическую пипетку, чтобы добавить пять миллилитров отвара дрожжей-пептона-декстрозы, дополненного хлорамфениколом и беномилом в каждую пробирку. Внутри шкафа биобезопасности для организмов второго уровня переложите приблизительно 0,1 грамма почвы в соответствующую культуральную трубку с помощью стерильного аппликатора с деревянным плоским наконечником. Надежно закройте трубку до первой остановки, предотвращая просыпание, обеспечивая при этом обмен воздуха во время инкубации.Затем инкубируйте культуральные трубки в барабане в течение 24 часов при температуре, которая считается оптимальной для максимизации роста дрожжей. Затем маркируйте пластины с добавлением дрожжевого экстракта пептона-декстрозы с хлорамфениколом и беномилом с идентификатором образца почвы перед переносом супернатанта в твердую среду. Выньте культуральные трубки из барабана ролика.Затем внутри шкафа биобезопасности для организмов второго уровня кратковременно вихрьте трубку, чтобы втянуть частицы почвы и клетки, которые, возможно, осели на дне, обратно в суспензию. Затем переложите 100 микролитров супернатанта на пластину с помощью микропипетки. Используйте стерильный многоразовый разбрасыватель клеток, чтобы распределить жидкость тщательно и равномерно по поверхности агара.После обеспечения достаточного времени инкубации в два-три дня, осмотрите пластины на предмет роста дрожжей внутри шкафа биобезопасности для организмов второго уровня. Ищите кремовые, круглые, матовые дрожжи, которые можно легко отличить от бактериальных и плесневых колоний. Выберите одну дрожжеподобную колонию из каждой тарелки, используя стерильные деревянные палочки-аппликаторы с простым наконечником.Переложите каждую выбранную колонию на свежий дрожжевой экстракт пептон-декстро-агаровые пластины, дополненные хлорамфениколом и беномилом и полосой для отдельных колоний. Выполните три отдельные полосы и используйте новый аппликатор для каждой полосы. Затем используйте свежие клетки, разработанные на пластине, для выполнения колониеполимеразной цепной реакции.Используйте внутренние транскрибированные спейсеры ITS1 и ITS4 праймеров для усиления гена грибкового штрих-кодирования. Сравните полученную внутреннюю транскрибированную спейсерную последовательность штаммов дрожжей, две последовательности, депонированные в общедоступных базах данных, таких как Национальный центр биотехнологической информации GenBank и UNITE, чтобы установить видовую идентичность. Добавьте почву в 1,5-миллилитровые микроцентрифужные трубки, содержащие один миллилитр бульона декстрозы Сабуро, и высиживайте при 50 градусах Цельсия в течение двух-четырех дней.Чтобы перенести мицелий из почвенного инокулированного бульона на агаровые пластины солодового экстракта, сначала определите почвенные прививки, которые имеют видимый рост мицелиальной кислоты, добавьте бульон декстрозы Сабуро к воздушной границе. Затем используйте стерилизованные деревянные палочки аппликатора с простым наконечником, чтобы перенести мицелий в центр агаровой пластины с солодовым экстрактом и инкубировать эти агаровые пластины с солодовым экстрактом, установленными на 37 градусов Цельсия в течение трех дней. Для селекции мицелия, обладающего морфологическими свойствами Aspergillus fumigatus, определите колонии плесени, которые имеют характерный зеленый покачивающийся рост.Внутри шкафа биобезопасности для организмов второго уровня собирают конидии или мицелий, соскребая поверхность один раз с помощью стерилизованных деревянных аппликаторов с плоским наконечником или петли для прививки, и перекладывайте ее в центр агаровой пластины с солодовым экстрактом, нанося на агар для отдельных колоний. Инкубируйте пластины при 37 градусах Цельсия в течение двух дней. Используя стерильную палочку для нанесения или петлю прививки, субкультура одной колонии, генерируемой на солодовом экстракте агара, пронизывая колонию один раз.Выложите собранные споры в центр пластины. Приготовьте стерильный 30%-ный раствор глицерина для сбора спор Aspergillus fumigatus или мицелия для хранения культуры. После двух дней инкубации агаровых пластин при 37 градусах Цельсия аспирировать один миллилитр 30%-ного раствора глицерина с помощью пипетки и диспергировать его на колонию Aspergillus fumigatus.Для фенотипической идентификации штаммов Aspergillus fumigatus аспирировать 10 микролитров мицелиальных и споровых запасов добавить в 990 микролитров воды. Вихрь это разбавленная споровая суспензия и дозирование 10 микролитров суспензии на стандартный слайд микроскопа. Затем с помощью составного микроскопа при 400-кратном увеличении просмотрите суспензию и найдите конидиофоры.Сравните наблюдаемую морфологию конидиофора с морфологией конидиофора Aspergillus fumigatus. Чтобы определить правильный размер фрагмента для каждого из девяти микроспутниковых локусов, используйте программное обеспечение, способное анализировать фрагменты. Извлеките необработанные данные, полученные из капиллярного электрофореза, и оцените размеры фрагментов на основе наибольшего пика с помощью программного обеспечения фрагментированного анализа.Затем преобразуйте размеры фрагментов в повторяющиеся числа для каждого из девяти низких используйте размеры фрагментов повторяющихся чисел эталонного штамма Af293. Из 3 826 образцов почвы, собранных в 53 местах в девяти странах, было выделено 1 473 штамма дрожжей. Наилучшая температура инкубации для каждой страны определялась на основе ее среднегодовой температуры.В анализе разрежения для каждой страны индекс разнообразия Шеннона использовался в качестве меры разнообразия почвенных дрожжей. Полученные кривые разрежения приблизились к асимптоте насыщения, что указывает на то, что дополнительный отбор проб вряд ли дал бы больше разнообразия дрожжей. Мицелиальный рост на пластинах сформировал зеленую качающуюся морфологию, типичную для Aspergillus fumigatus.Другие термотолерантные виды грибов могут присутствовать в том же образце почвы и выращивать Aspergillus fumigatus на той же пластине или самостоятельно. Aspergillus fumigatus conidiophore structure, рассмотренная и идентифицированная с помощью световой микроскопии, показала, что конидиофоры имеют шар на палочке морфологию, а конидиофоры унисериатные, где фиалиды, прикрепленные к цепочкам конидий, прикреплены непосредственно к сферическому пузырьку. Хроматограмма, генерируемая бизериатом, выявила три канала, визуализирующие длины фрагментов Aspergillus fumigatus dinucleotide, тринуклеотида и тетрануклеотида коротких тандемных локусов повторов.Высококачественная минимальная охватывающая сеть может быть сгенерирована с помощью скрипта R plot_poppr_msn или imsn. Дискриминационный анализ основных компонентов является еще одним методом визуализации генетических связей между штаммами. Добавление беномила и хлорамфеникола в питательные среды предотвращает рост плесени и бактерий соответственно и способствует отбору дрожжей.Хлорамфеникол также уменьшает ферментацию в средах, уменьшая накопление газа в инкубационных трубках. Проведение метагеномики на образцах почвы позволит получить дополнительную информацию о культурном разнообразии. Восприимчивое тестирование штаммов A.fumigatus позволит выявить наличие генотипов резистентности.Этот протокол может быть применен к другим дрожжевым и плесневым системам с небольшими изменениями. Это способствовало исследованию культурного разнообразия почвенных дрожжей и его предикторов в глобальном масштабе.

Research

JoVE Journal

Biology

Isolation of Genomic DNA from Mouse Tails

Выделение геномной ДНК из хвостов мышей

Extraction of High Molecular Weight Genomic DNA from Soils and Sediments

Добыча высокомолекулярных ДНК Геномная Вес от почвы и осадков

The soil microbiome is a vast and relatively unexplored reservoir of genomic diversity and metabolic innovation that is intimately associated with ...

Isolation and Purification of Kinesin from Drosophila Embryos

Isolation and Purification of Kinesin from Drosophila Embryos

Выделение и очистка от кинезин Drosophila Эмбрионы

Motor proteins move cargos along microtubules, and transport them to specific sub-cellular locations. Because altered transport is suggested to underlie a ...

Isolation of Small Noncoding RNAs from Human Serum

Выделение малых некодирующих РНК из сыворотки крови человека

The analysis of RNA and its expression is a common feature in many laboratories. Of significance is the emergence of small RNAs like microRNAs, which are ...

Isolation of Myofibroblasts from Mouse and Human Esophagus

Выделение Миофибробласты из мышиных и человеческих пищевода

Murine and human esophageal myofibroblasts are generated via enzymatic digestion. Neonate (8-12 day old) murine esophagus is harvested, minced, washed, ...

Analysis of Autophagy in Penicillium chrysogenum by Using Starvation Pads in Combination With Fluorescence Microscopy

Analysis of Autophagy in Penicillium chrysogenum by Using Starvation Pads in Combination With Fluorescence Microscopy

Анализ аутофагии в<em&gt; Пеницилл золотистый</em&gt; С помощью голодания колодки в сочетании с флуоресцентной микроскопии

The study of cellular quality control systems has emerged as a highly dynamic and relevant field of contemporary research. It has become clear that cells ...

Maintenance of a Drosophila melanogaster Population Cage

Maintenance of a Drosophila melanogaster Population Cage

Поддержание<em&gt; Дрозофилы</em&gt; Население Кейдж

Large quantities of DNA, RNA, proteins and other cellular components are often required for biochemistry and molecular biology experiments. The short life ...

Removal of Exogenous Materials from the Outer Portion of Frozen Cores to Investigate the Ancient Biological Communities Harbored Inside

Удаление экзогенных материалов из внешней части замороженных ядер по расследованию Древние биологических сообществ таил Внутри

The cryosphere offers access to preserved organisms that persisted under past environmental conditions. In fact, these frozen materials could reflect ...

Isolation and Characterization of Microvesicles from Peripheral Blood

Выделение и характеристика Микровезикулы из периферической крови

The release of extracellular vesicles (EVs) including small endosomal-derived exosomes (Exos, diameter &#60; 100 nm) and large plasma membrane-derived ...

Techniques to Induce and Quantify Cellular Senescence

Методы индуцируют и Quantify Cellular Старение

In response to cellular stress or damage, proliferating cells can induce a specific program that initiates a state of long-term cell-cycle arrest, termed ...