Name: 저자 스포트라이트: Enhancing Rhizobacteria colonization on plant roots for improved microbial fertilizer efficiency (미생물 비료 효율 향상을 위한 식물 뿌리의 Rhizobacteria 집락화 향상)
Uploaded: 2024-03-01T14:10:00
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이 연구는 중국 국립 자연 과학 재단(32370135), 중국 농업 과학원 혁신 프로그램(CAAS-CSAL-202302), 장쑤 농업 임업 직업 대학의 과학 기술 프로젝트(2021kj29)의 자금 지원을 받았습니다.

1. 멸균 수경 A. thaliana 재배
<ol><li>A. thaliana 묘목을 준비합니다.<ol><li>1/2 MS 배지(Murashige 및 Skoog)와 2%(wt/vol) 자당 및 0.9%(wt/vol) 한천으로 구성된 배양 A. thaliana 묘목 배지를 준비합니다.</li>
		<li>응고하기 전에 준비된 멸균 매체를 멸균 사각형 페트리 접시(13cm x 13cm)에 붓습니다. 습도를 유지하기 위해 공기 건조를 피하십시오.</li>
		<li> A. thaliana 씨?...

Arabidopsis thaliana에 대한 Rhizobacterial Colonization 검출

<ol>
	<li>Wang, B., Wan, C., Zeng, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Colonization+on+cotton+plants+with+a+GFP+labeled+strain+of+Bacillus+axarquiensis.">Colonization on cotton plants with a GFP labeled strain of Bacillus axarquiensis.</a> Curr Microbiol. 77 (10), 3085-3094 (2020).</li><li>Zhai, Z., 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+genetic+tool+for+production+of+GFP-expressing+Rhodopseudomonaspalustris+for+visualization+of+bacterial+colonization.">A genetic tool for production of GFP-expressing Rhodopseudomonaspalustris for visualization of bacterial colonization.</a> AMB Express. 9 (1), 141 (2019).</li><li>Synek, L., Rawat, A., L'Haridon, F., Weisskopf, L., Saad, M. M., Hirt, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Multiple+strategies+of+plant+colonization+by+beneficial+endophytic+Enterobacter+sp.+SA187.">Multiple strategies of plant colonization by beneficial endophytic Enterobacter sp. SA187.</a> Environ Microbiol. 23 (10), 6223-6240 (2021).</li><li>Zhang, 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=Bacillus+velezensis+tolerance+to+the+induced+oxidative+stress+in+root+colonization+contributed+by+the+two-component+regulatory+system+sensor+ResE.">Bacillus velezensis tolerance to the induced oxidative stress in root colonization contributed by the two-component regulatory system sensor ResE.</a> Plant Cell Environ. 44 (9), 3094-3102 (2021).</li><li>Liu, 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=Plant+commensal+type+VII+secretion+system+causes+iron+leakage+from+roots+to+promote+colonization.">Plant commensal type VII secretion system causes iron leakage from roots to promote colonization.</a> Nat Microbiol. 8 (8), 1434-1449 (2023).</li><li>Feng, 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=Identification+of+chemotaxis+compounds+in+root+exudates+and+their+sensing+chemoreceptors+in+plant-growth-promoting+Rhizobacteria+Bacillus+amyloliquefaciens+SQR9.">Identification of chemotaxis compounds in root exudates and their sensing chemoreceptors in plant-growth-promoting Rhizobacteria Bacillus amyloliquefaciens SQR9.</a> Mol Plant Microbe Interact. 31, 995-1005 (2018).</li><li>Woo, S. L., Hermosa, R., Lorito, M., Monte, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Trichoderma:+a+multipurpose,+plant-beneficial+microorganism+for+eco-sustainable+agriculture.">Trichoderma: a multipurpose, plant-beneficial microorganism for eco-sustainable agriculture.</a> Nat Rev Microbiol. 21 (5), 312-326 (2023).</li><li>Nongkhlaw, F. M., Joshi, S. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microscopic+study+on+colonization+and+antimicrobial+property+of+endophytic+bacteria+associated+with+ethnomedicinal+plants+of+Meghalaya.">Microscopic study on colonization and antimicrobial property of endophytic bacteria associated with ethnomedicinal plants of Meghalaya.</a> J Microsc Ultrastruct. 5 (3), 132-139 (2017).</li><li>Ravelo-Ortega, G., Raya-Gonz&#225;lez, J., L&#243;pez-Bucio, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Compounds+from+rhizosphere+microbes+that+promote+plant+growth.">Compounds from rhizosphere microbes that promote plant growth.</a> Curr Opin Plant Biol. 73, 1369-5266 (2023).</li><li>Schulz-Bohm, K., Gerards, S., Hundscheid, M., Melenhorst, J., de Boer, W., Garbeva, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Calling+from+distance:+attraction+of+soil+bacteria+by+plant+root+volatiles.">Calling from distance: attraction of soil bacteria by plant root volatiles.</a> ISME J. 12 (5), 1252-1262 (2018).</li><li>Sharifi, R., Lee, S. M., Ryu, 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=Microbe-induced+plant+volatiles.">Microbe-induced plant volatiles.</a> New Phytol. 220 (3), 684-691 (2018).</li><li>Eckshtain-Levi, N., Harris, S. L., Roscios, R. Q., 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=Bacterial+community+members+increase+Bacillus+subtilis+maintenance+on+the+roots+of+Arabidopsis+thaliana.">Bacterial community members increase Bacillus subtilis maintenance on the roots of Arabidopsis thaliana.</a> Phytobiomes J. 4, 303-313 (2020).</li><li>Liu, 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=Root+colonization+by+beneficial+rhizobacteria.">Root colonization by beneficial rhizobacteria.</a> FEMS Microbiol Rev. 48, (2024).</li><li>Yahya, 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=Differential+root+exudation+and+architecture+for+improved+growth+of+wheat+mediated+by+phosphate+solubilizing+bacteria.">Differential root exudation and architecture for improved growth of wheat mediated by phosphate solubilizing bacteria.</a> Front Microbiol. 12, 744094 (2021).</li><li>Husna, K. B. -. E., Won, M. -. H., Jeong, M. -. I., Oh, K. -. K., Park, D. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterization+and+genomic+insight+of+surfactin-producing+Bacillus+velezensis+and+its+biocontrol+potential+against+pathogenic+contamination+in+lettuce+hydroponics.">Characterization and genomic insight of surfactin-producing Bacillus velezensis and its biocontrol potential against pathogenic contamination in lettuce hydroponics.</a> Environ Sci Pollut Res Int. 30 (58), 121487-121500 (2023).</li></ol>

우수한 재현성을 달성하기 위해 이 프로토콜의 집락화 감지 프로세스를 위한 4가지 중요한 단계가 있습니다. 첫째, 각 실험에서 접종된 박테리아 세포의 수가 정확히 동일한지 확인해야 합니다. 둘째, 멸균수로 집락화되지 않은 박테리아 세척 강도를 조절하는 것도 필요합니다. 셋째, 모든 시료 희석 공정은 미세 원심분리기 튜브에 가라앉기 쉬운 박테리아의 특성으로 인한 흡수 오류를 피하기 위...

단일 박테리아 균주에 의한 rhizosphere colonization을 감지하기 위한 정량적 및 정성적 방법이 있습니다. 정성적 방법의 경우 형광을 구성적으로 표현하는 균주를 사용해야 하며 형광 분포 및 강도는 형광 현미경 또는 레이저 공초점 기기 1,2에서 검사해야 합니다. 이러한 전략은 현장 박테리아 집락화(bacterial colonization in situ3)를 잘 반영할 수 있지만, 정량화에서 기존의 플레이트 계수 방법만큼 정확하지는 않습니다. 게다가, 현미경으로 부분적인 뿌리 영역만 표시하는 제한으로 인해 때때로 주관적인 편향의 영향을 받을 수 있습니다.
여기에서는 집락화된 박테리아 세포를 수집하고 플레이트의 박테리아 CFU를 계수하는 것을 포함하는 정량적 방법을 설명합니다. 이 방법은 식물 뿌리에서 제거 된 집락화 된 균주를 계산할 수있는 희석 및 도금을 기반으로하며 뿌리의 총 집락화 된 박테리아 수를 계산할 수 있습니다 4,5.
먼저, A. thaliana 를 수경 재배 조건에서 배양 한 다음 박테리아 세포를 0.01 OD600의 최종 농도로 rhizosphere에 접종했습니다. 감염된 뿌리 조직을 접종 2일 후에 채취하고 멸균수로 세척하여 집락화되지 않은 박테리아 세포를 제거했습니다. 또한, 뿌리에 집락화된 박테리아 세포를 수집하여 인산염 완충 식염수(PBS) 완충액에 희석하고, Luria-Bertani(LB) 한천 배지에 도약했습니다. 37°C에서 10시간 동안 배양한 후, LB 플레이트의 단일 콜로니를 계수하고 정규화하여 뿌리에 콜로니화된 박테리아 세포를 결정했습니다.
이 방법은 적용 가능성이 높고 반복성이 우수하며 정확한 rhizosphere 박테리아 집락화 측정에 더 적합합니다.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>6-well plate</td>
			<td>Corning</td>
			<td>3516</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Filter cell stainer</td>
			<td>Solarbio</td>
			<td>F8200-40&#181;m</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microplate reader&#160;</td>
			<td>Tecan</td>
			<td>Infinite M200 PRO</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Murashige and Skoog medium</td>
			<td>Hopebio</td>
			<td>HB8469-5</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NaClO</td>
			<td>Alfa</td>
			<td>L14709</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Phytagel</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>P8169</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Square petri dish</td>
			<td>Ruiai Zhengte</td>
			<td>PYM-130</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vortex Genie2</td>
			<td>Scientific Industries</td>
			<td>G560E</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

measuring bacterial colonization on arabidopsis thaliana roots in hydroponic condition

애기장대(Arabidopsis thaliana) 뿌리에 대한 박테리아 집락을 측정하는 것은 식물-미생물 상호 작용 연구에서 가장 빈번한 실험 중 하나입니다. rhizosphere에서 박테리아 집락을 측정하기 위한 표준화된 방법은 재현성을 향상시키기 위해 필요합니다. 우리는 먼저 수경 재배 조건에서 멸균 A.thaliana를 배양 한 다음 뿌리 구의 박테리아 세포를0.01의 OD 600의 최종 농도로 접종했습니다. 접종 2일 후에, 뿌리 조직을 채취하고 멸균수로 3회 세척하여 집락화되지 않은 세균 세포를 제거하였다. 그런 다음 뿌리의 무게를 측정하고 뿌리에 서식하는 박테리아 세포를 소용돌이로 수집했습니다. 세포 현탁액을 인산염 완충 식염수(PBS) 완충액으로 그래디언트로 희석한 후 Luria-Bertani(LB) 한천 배지에 도금했습니다. 플레이트를 37°C에서 10시간 동안 배양한 후, LB 플레이트의 단일 콜로니를 계수하고 정규화하여 뿌리에 콜로니화된 박테리아 세포를 나타냈습니다. 이 방법은 단일-상호 작용 조건에서 rhizosphere의 박테리아 집락을 감지하는 데 사용되며 재현성이 우수합니다.

There are quantitative and qualitative methods for detecting rhizosphere colonization by a single bacterial strain. For the qualitative method, a strain that constitutively expresses fluorescence should be used, and the fluorescence distribution and intensity should be examined under fluorescence microscopy or laser confocal instruments1,2. Those strategies can well reflect bacterial colonization in situ3, but they are not as accurate as traditional plate counting methods in quantification. Besides, due to the limitation of only displaying partial root zones under the microscope, sometimes it can be influenced by subjective bias. 
Here, we describe a quantitative method, which includes collecting the colonized bacterial cells and counting the bacterial CFUs on a plate. This method is based on dilution and plating by which the colonized strains that were stripped from plant roots can be counted, and the total colonized bacteria number on the root can be calculated4,5. 
First, A. thaliana was cultured in hydroponic conditions, and then bacterial cells were inoculated in the rhizosphere at a final concentration of 0.01 OD600. The infected root tissues were harvested 2 days post-inoculation and washed in sterile water to remove the uncolonized bacterial cells. Further, bacterial cells colonized on the root were collected, diluted in phosphate-buffered saline (PBS) buffer, and plated onto a Luria-Bertani (LB) agar medium. After incubation at 37 &#176;C for 10 h, single colonies on LB plates were counted and normalized to determine the bacterial cells colonized on roots.
This method is highly applicable, has good repeatability, and is more suitable for accurate rhizosphere bacterial colonization determination.

저자 스포트라이트: Enhancing Rhizobacteria colonization on plant roots for improved microbial fertilizer efficiency (미생물 비료 효율 향상을 위한 식물 뿌리의 Rhizobacteria 집락화 향상)

수경 재배 조건에서 Arabidopsis thaliana 뿌리에 대한 박테리아 집락 측정

Our research focuses on the interaction of beneficial rhizobacteria with plant roots. We are looking for the key mechanisms to enhance the colonization of beneficial bacteria, thus improving the efficiency and the stability of microbial fertilizers in the field. The methods for bacterial colonization of plant roots have been extensively studied, but there are still problems.For example, it's hard to measure the colonization on different sites distinctively, In the future we think applying microscope and high throughput counting will help to solve the problems. Our protocol is highly applicable with good repeatability, and it is more suitable for accurate rhizosphere bacteria colonization determination.

A. thaliana rhizosphere에서 이 방법으로 검출된 박테리아 집락 형성 능력의 정확도를 테스트하기 위해 Bacillus velezensis SQR9 WT와 파생 돌연변이 Δ8mcp를 A. thaliana rhizosphere에 별도로 접종했습니다. Δ8mcp는 모든 화학수용체 인코딩 유전자가 결여된 돌연변이이며, 집락화가 현저히 감소했다6. 우리는 현재의 뿌리 집락화 분석으로 접종 후 2일에 그들의 집락...

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뿌리권에서 식물 성장 촉진 rhizobacteria (PGPR)의 식민지화는 성장 촉진 효과에 필수적입니다. 세균성 rhizosphere colonization의 검출 방법을 표준화 할 필요가 있습니다. 여기에서는 뿌리 표면의 박테리아 집락을 정량화하기 위한 재현 가능한 방법을 설명합니다.

Measuring bacterial colonization on Arabidopsis thaliana root is one of the most frequent experiments in plant-microbe interaction studies. A standardized ...

우리의 연구는 유익한 rhizobacteria와 식물 뿌리의 상호 작용에 중점을 둡니다. 우리는 유익한 박테리아의 집락화를 강화하여 현장에서 미생물 비료의 효율성과 안정성을 향상시키는 핵심 메커니즘을 찾고 있습니다. 식물 뿌리의 박테리아 집락화 방법은 광범위하게 연구되었지만 여전히 문제가 있습니다.예를 들어, 서로 다른 지역의 군락을 뚜렷하게 측정하는 것은 어렵지만, 미래에는 현미경을 적용하고 높은 처리량 계수를 적용하면 문제를 해결하는 데 도움이 될 것이라고 생각합니다. 당사의 프로토콜은 우수한 반복성으로 적용 가능성이 높으며 정확한 rhizosphere 박테리아 집락화 측정에 더 적합합니다.

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JoVE Journal

Environment

Measuring Bacterial Colonization on Arabidopsis thaliana Roots in Hydroponic Condition

Measuring bacterial colonization on Arabidopsis thaliana root is one of the most frequent experiments in plant-microbe interaction studies. A standardized method for measuring bacterial colonization in the rhizosphere is necessary to improve reproducibility. We first cultured sterile A.thaliana in hydroponic conditions and then inoculated the bacterial cells in the rhizosphere at a final concentration of OD600 of 0.01. At 2 days post-inoculation, the root tissue was harvested and washed three times in sterile water to remove the uncolonized bacterial cells. The roots were then weighed, and the bacterial cells colonized on the root were collected by vortex. The cell suspension was diluted in a gradient with a phosphate-buffered saline (PBS) buffer, followed by plating onto a Luria-Bertani (LB) agar medium. The plates were incubated at 37 &#176;C for 10 h, and then, the single colonies on LB plates were counted and normalized to indicate the bacterial cells colonized on roots. This method is used to detect bacterial colonization in the rhizosphere in mono-interaction conditions, with good reproducibility.

Colonization of plant growth-promoting rhizobacteria (PGPR) in the rhizosphere is essential for its growth-promoting effect. It is necessary to standardize the method of detection of bacterial rhizosphere colonization. Here, we describe a reproducible method for quantifying bacterial colonization on the root surface.