Summary

评估 乌西拉戈 病原性的快速高效方法,可在玉米和特奥辛特线上使用

Published: January 03, 2014
doi:

Summary

据介绍,使用针头注射法为玉米和青金植物注射生物营养病原体 Ustilago。 针头注射接种方法通过形成病原体,促进病原体进入植物的植物叶子之间的真菌病原体的可控输送。这种方法效率很高,使 美国梅迪斯的可重复接种成为可能。

Abstract

玉米是全世界主要的谷物作物。然而,易感性生物营养病原体是提高生产力的主要制约因素。美国麦迪斯是一种生物营养真菌病原体,也是玉米上玉米的因果因子。这种疾病导致美国每年损失约10亿美元。 然而,宿主电阻是管理玉米污迹的唯一实用方法。对各种生物营养病原体具有抗药性的作物作物,包括玉米、小麦和水稻的鉴定,每年可显著减少3-5个产量损失。因此,使用病原体接种方法,有效和可重复地将病原体输送到植物叶之间,将有助于快速识别抗美国玉米的玉米线。作为,向确定抗U.maydis的玉米线迈出的第一步,采用针注射接种法和抗性反应筛选法,为玉米、青金石和玉米x特奥辛特引进线接种并选择抗性植物。

种植了由大约700株植物组成的玉米、青金石和玉米x特奥辛特自给系,接种了 一株美国梅迪斯,并进行了抗药性筛查。接种和筛选方法成功地确定了三条抗 美国梅迪斯的青金石线。这里介绍了玉米、青金石和玉米x青金石引种线的详细针头注射接种和抗性反应筛查方案。这项研究表明,针头注射接种是农业中一种宝贵的工具,可以有效地在植物叶之间输送 美国梅迪斯 ,并提供了对 美的 抗药性的植物线,现在可以在育种计划中结合和测试,以提高抗病性。

Introduction

植物真菌病是农业面临的最突出的威胁之一。由于世界人口的粮食需求,开发抗病能力提高的作物的需求正在增加。植物病原体自然感染田间作物,引起疾病,对作物产量产生负面影响结果表明,识别和利用抗性植物可以提高抗性,减少产量损失。许多植物品种,包括玉米、小麦、水稻和高梁,都通过给植物接种植物病原体和选择抗药性线7来识别抗性品种。因此,开发和使用有效的接种方法将使许多植物能够接种疫苗和筛选耐药性。各种接种方法已经使用,包括浸接种,管道病原体细胞悬浮培养到植物的旋转,针注射接种8-11。每种方法,病原体必须可靠地引入植物叶之间,病原体进入植物通过形成的复原体,以确保病原体的发展和植物感染12,13。

浸渍接种方法包括将植物幼苗浸入病原体细胞悬浮培养中,而管状方法要求将病原体细胞悬浮培养进入植物幼苗的旋转。但是,这两种方法都存在问题。首先,这两种方法都取决于病原体从叶面自然运动到植物组织,这是高度可变的。大多数病原体通过植物叶表面的口腔开口或伤口自然进入植物。然而,病原体通过叶面上的气雾和/或伤口穿透植物叶表面的能力存在显著变化。因此,无法用任何一种接种方法控制病原体渗透,这可能导致数据不一致。其次,在筛选大量植物时,将幼苗浸入病原体细胞悬浮培养物中可能非常耗时,并可能限制可筛选的植物数量。相反,此处描述的针头注射接种协议在植物叶之间提供病原体细胞悬浮培养,促进14型阿普索的形成。然后,病原体利用新开发的阿普西里亚进入植物,消除病原体渗透问题。此外,针头注射接种协议为已经接种了 美国梅迪斯 的玉米和青金植物提供了一系列表型,并表现出良好的感染。表型可以用作标记,以确定病原体细胞悬浮培养的最佳浓度,从而在不同的实验中和之间产生一致的植物表型。

植物接种后,与病原体细胞悬浮培养物,植物通常被筛选,以检测耐药或易感表型8-11,15。虽然疾病评级尺度被广泛用于筛选和分类植物表型,但等级等级因所分析的病原体而异。因此,一个疾病等级表协议建立为美国可能迪斯和玉米相互作用可用于类似的真菌病原体16。

本系列协议详细介绍了针头注射接种与 美国可能迪斯 细胞悬浮培养和抗病反应筛查玉米,硫酸盐,玉米x特异丙辛特内引线。目前的协议不限于针注射接种 美国可能迪斯 到玉米植物,但可用于相对任何真菌病原体和植物物种。因此,将这两种方法的细节包括在同一协议中将使研究人员能够直接利用协议进行接种和筛选,或操纵原始协议,以更好地适应病原体和植物物种的利益。

Protocol

1. 植物材料的增长 选择植物线进行接种和筛选。本作品使用了两条玉米线、五条特奥辛特线和四十条具有非特异性抗性玉米x特奥辛特线(表1)。 植物种子用于实验(美国梅迪斯 注射)和控制(注水)针注射接种实验。为每个工厂生产线这样做。 在小平底中为每株植物线种植四个种子(复制品),用手指将种子推入土壤约1/2英寸,并轻轻覆盖土?…

Representative Results

成功的针头注射接种可以通过可视化用美国梅迪斯(实验)接种的植物的表型来确定。大多数实验植物都容易感染美国梅迪斯病毒。易感植物表现出非常严重的疾病发展,表现为茎和基底胆形成与黑色三叶草孢子(图3D和3E,表2)。由于疾病的严重性,几种植物在接种后死亡。确定了三条抗美国梅迪斯的玉米x特奥辛特自入系。对于抗美…

Discussion

在这项研究中,用于将一株 美国麦地的 针头注射接种方法成功输送到700株玉米和青金植物的茎中。此外,还使用修订后的抗病等级表来筛选植物和检测病原体发展。由于使用这两种方法,在700种玉米和特奥辛特植物中发现了抗 美国梅迪斯 的植物线,这些植物现在可以在育种计划中结合和测试,以提高抗病性。

与大多数接种方法一样,从同一系植物中复制相同?…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

我们感谢埃米尔·伊马诺维奇博士提供的实验室和温室援助。我们还感谢雪莉·弗林特-加西亚博士提供玉米x特奥辛特内向线。

Materials

Name of Reagent/Material Company Catalog Number Comments
Seed for plants Collected from original crosses
Growth chamber Conviron PGR14 REACH-IN
Planting flats Hummert International 14-3385-2
Soil (3 parts pine bark; 1 part peat moss with perlite) Hummert International 10-1059-2
Laminar flow hood Lab Conoco 70875372
Glycerol stock of pathogen (U. maydis) or fungal pathogen of interest Stocks were grown from original culture
Sterile loop Fisher Scientific S17356A
Potato dextrose agar (PDA) plates Fisher Scientific R454311
Incubator set to 30 °C Fisher Scientific 11-690-650F
Sterile toothpicks Walmart Purchased from Walmart and sterilized by autoclave
Potato dextrose broth (PDB) Fisher Scientific ICN1008617
Incubator-shaker set to 30 °C New Brunswick 14-278-179
Spectrophotometer Fisher Scientific 4001000
U. maydis cell suspension culture (1 x 106 cells/ml) Grown from glycerol stock as described in the methods
3 ml Syringes Becton Dickinson 309606
.457 mm x 1.3 cm Hypodermic needles Kendall Brands 8881250321

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Chavan, S., Smith, S. M. A Rapid and Efficient Method for Assessing Pathogenicity of Ustilago maydis on Maize and Teosinte Lines. J. Vis. Exp. (83), e50712, doi:10.3791/50712 (2014).

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