La colonisation de Euprymna scolopes Squid par Vibrio fischeri</em
Summary
La méthode décrit la procédure par laquelle le calmar Hawaiian bobtail,<em> Euprymna scolopes</em> Et son symbiote bactérienne,<em> Vibrio fischeri</em>, Sont élevés séparément, puis introduit pour permettre la colonisation spécifique de l'orgue de lumière calmar par les bactéries. Détection de la colonisation par luminescence bactérienne dérivés et par le comptage de colonies directe sont décrits.
Abstract
Bactéries spécifiques sont trouvés en association avec des tissus animaux 1-5. Ces associations hôte-bactérie (symbioses) peut être préjudiciable (pathogène), n'a pas de conséquence de remise en forme (commensal), ou être bénéfique (mutualiste). Alors que beaucoup d'attention a été portée aux interactions pathogènes, on sait peu sur les processus qui déterminent l'acquisition reproductible bénéfiques / bactéries commensales de l'environnement. Le mutualisme lumière organe entre le milieu marin bactérie Gram négatif V. fischeri et le Hawaiian bobtail squid, E. scolopes, représente une interaction très spécifique dans lequel un hôte (E. scolopes) établit une relation symbiotique avec une seule espèce bactérienne (V. fischeri) tout au long de sa durée de vie 6,7. Bioluminescence produite par V. fischeri lors de cette interaction fournit un avantage anti-prédateurs à E. scolopes pendant les activités nocturnes 8,9, tandis quele tissu hôte riche en éléments nutritifs fournit V. fischeri avec une niche protégée 10. Au cours de chaque génération d'accueil, cette relation se résume, ce qui représente un processus prévisible qui peut être évaluée en détail à divers stades de développement symbiotique. Dans le laboratoire, le mineur calmars trappe aposymbiotically (non colonisés), et, si elles sont recueillies dans les 30-60 premières minutes et transféré à symbiote sans eau, ne peuvent être colonisés que par l'expérimentation inoculum 6. Cette interaction constitue donc un système modèle utile pour l'évaluation des différentes étapes qui mènent à l'acquisition d'un microbe spécifique symbiotique de l'environnement 11,12.
Nous décrivons ici une méthode pour évaluer le degré de colonisation qui se produit lorsque nouvellement éclos aposymbiotiques E. scolopes sont exposés (artificielle) d'eau de mer contenant des V. fischeri. Ce test simple décrit l'inoculation, l'infection naturelle, et la récupérationde la bactérie symbiote de l'organe de lumière naissante de E. scolopes. On prend soin de fournir un environnement cohérent pour les animaux en cours de développement symbiotique, en particulier en ce qui concerne la qualité de l'eau et signaux lumineux. Méthodes de caractérisation de la population symbiotique décrit incluent (1) de mesure de la bioluminescence des bactéries dérivés, et (2) de colonie directe comptage des symbiotes récupérés.
Protocol
Discussion
Le test décrit la colonisation permet l'analyse d'un processus naturel de symbiose dans un environnement de laboratoire contrôlé. En tant que tel, il peut être utilisé pour évaluer la colonisation par des souches mutantes, par différents isolats naturels, et sous des régimes différents produits chimiques. Variations sur les expériences décrites sont couramment utilisés pour évaluer différents aspects de la symbiose. La cinétique de la colonisation peut être mesurée en examinant la luminescence p…
Offenlegungen
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Les auteurs tiennent à remercier pour le soutien Mattias Gyllborg installation calmars et des commentaires sur ce manuscrit, Michael Hadfield et le Laboratoire Kewalo Marine pour l'assistance au cours de collecte sur le terrain, et les membres du Laboratoire de Ruby et McFall-Ngai pour ses contributions à ce protocole. Le travail dans le laboratoire Mandel est soutenu par la NSF IOS-0843633.
Materials
| Name of reagent | Company | Catalogue Number | Comments |
| Glass Culture Tubes, 16 mm Diameter | VWR | 47729-580 | |
| Caps for Glass Culture Tubes | Fisher | NC9807998 | |
| Visible Spectrophotometer for Determination of OD600 | Biowave | CO8000 | Any spectrophotometer capable of measuring OD600 will work. This unit can measure the OD600 of liquid directly in the glass culture tubes. Some adjustment of the inoculum calculation may be necessary depending on the instrument used. |
| GloMax 20/20 Single-Tube Luminometer | Promega | E5311 | Equivalent to the Turner BioSystems 20/20n Luminometer. Includes the microcentrifuge tube holder. |
| GloMax 20/20 Light Standard | Promega | E5341 | For luminometer calibration. |
| Refractometer, Handheld | Foster and Smith Aquatics | CD-14035 | Calibrate before each use with deionized water. Rinse after every use with deionized water to prevent salt build-up. |
| Instant Ocean (artificial seawater concentrate) | Foster & Smith Aquatics | CD-16881 | Prepare at 35 ‰ in deionized water, using the refractometer, then filter through a 0.2 μm SFCA filter. |
| Filtration Unit | Nalgene | 158-0020 | Surfactant-free cellulose acetate (SFCA) membrane, 0.2 μm. We have observed variable results with some surfactant-containing PES filters. |
| Transfer Pipettes | Fisher | 13-711-9AM | Using scissors or razor blade, cut the tip cleanly above the first ridge to increase the diameter of the pipette tip and avoid squeezing the squid hatchlings. |
| Disposable Sample Bowls (plastic tumblers) | Comet | T9S (9 oz.) | Bowls for inoculation, with upper diameter 3 ¼”, lower diameter 2 ¼”, height 3″. Bowls create a homogenous environment as they have no bottom rim, in which squid can get trapped in a low-oxygen niche. The size is optimized for 40-ml inoculum. Available at webstaurantstore.com, #619PI9. |
| Drosophila Vials | VWR | 89092-720 | Vial diameter matches the opening on the luminometer PMT. |
| 1.5 ml Microcentrifuge Tubes | ISC Bioexpress | C-3217-1CS | Tubes must fit the shape of the pestles. |
| Ethanol, 200 Proof | Fisher | BP2818-100 | |
| Pestles | Kimble Chase/Kontes | 749521-1500 | |
| Plating Beads, 5 mm diameter | Kimble Chase | 13500 5 | Prepare 5 per tube and autoclave. |
Referenzen
- Aas, J. A., Paster, B. J., Stokes, L. N., Olsen, I., Dewhirst, F. E. Defining the normal bacterial flora of the oral cavity. J. Clin. Microbiol. 43, 5721-5732 (2005).
- Mandel, M. J., Wollenberg, M. S., Stabb, E. V., Visick, K. L., Ruby, E. G. A single regulatory gene is sufficient to alter bacterial host range. Nature. 458, 215-218 (2009).
- Grice, E. A., Segre, J. A. The skin microbiome. Nat. Rev. Microbiol. 9, 244-253 (2011).
- Malic, S. Detection and identification of specific bacteria in wound biofilms using peptide nucleic acid fluorescent in situ hybridization (PNA FISH). Microbiology. 155, 2603-2611 (2009).
- Turnbaugh, P. J. The human microbiome project. Nature. 449, 804-810 (2007).
- Nyholm, S. V., McFall-Ngai, M. J. The winnowing: establishing the squid-Vibrio symbiosis. Nat. Rev. Microbiol. 2, 632-642 (2004).
- Ruby, E. G. Lessons from a cooperative, bacterial-animal association: the Vibrio fischeri-Euprymna scolopes light organ symbiosis. Annu. Rev. Microbiol. 50, 591-624 (1996).
- McFall-Ngai, M. J., Ruby, E. G. Symbiont recognition and subsequent morphogenesis as early events in an animal-bacterial mutualism. Science. 254, 1491-1494 (1991).
- Jones, B., Nishiguchi, M. Counterillumination in the Hawaiian bobtail squid, Euprymna scolopes Berry (Mollusca: Cephalopoda). Marine Biology. 144, 1151-1155 (2004).
- Graf, J., Ruby, E. G. Host-derived amino acids support the proliferation of symbiotic bacteria. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 95, 1818-1822 (1998).
- Ruby, E. G., McFall-Ngai, M. J. A squid that glows in the night: development of an animal-bacterial mutualism. J. Bacteriol. 174, 4865-4870 (1992).
- Lee, P. N., McFall-Ngai, M. J., Callaerts, P., de Couet, H. G. The Hawaiian bobtail squid (Euprymna scolopes): a model to study the molecular basis of eukaryote-prokaryote mutualism and the development and evolution of morphological novelties in cephalopods. Cold Spring Harbor Protocols. , (2009).
- Stabb, E., Visick, K., Millikan, D., Corcoran, A. The Vibrio fischeri-Euprymna scolopes symbiosis: a model marine animal-bacteria interaction. Recent Advances in Marine Science and Technology. , (2001).
- Boettcher, K. J., Ruby, E. G. Depressed light emission by symbiotic Vibrio fischeri of the sepiolid squid Euprymna scolopes. J. Bacteriol. 172, 3701-3706 (1990).
- Fidopiastis, P. M., von Boletzky, S., Ruby, E. G. A new niche for Vibrio logei, the predominant light organ symbiont of squids in the genus Sepiola. J. Bacteriol. 180, 59-64 (1998).
- Bose, J. L. Contribution of rapid evolution of the luxR-luxI intergenic region to the diverse bioluminescence outputs of Vibrio fischeri strains isolated from different environments. Appl. Environ. Microbiol. 77, 2445-2457 (2011).
