Summary

نظام الزراعة المائية المشتركة للتحليل المتزامن والمنهجي للتفاعلات الجزيئية النباتية / الميكروبية والتشوير

Published: July 22, 2017
doi:

Summary

ويدعم النظام كوكولتفاتيون المائية المائية النباتات سليمة مع شاشات شبكة معدنية وتزرع لهم البكتيريا. ويمكن بعد ذلك تحصين الأنسجة النباتية والبكتيريا والجزيئات التي تفرز بشكل منفصل لتحليل المصب، مما يسمح في وقت واحد للاستجابات الجزيئية من كل من المضيفين النبات والتفاعل الميكروبات أو الميكروبيوم ليتم التحقيق فيها.

Abstract

إن التصميم التجريبي الذي يحاكي التفاعلات الطبيعية بين النباتات والميكروب مهم جدا لتحديد عمليات التشوير المعقدة للنباتات الميكروبية. أرابيدوبسيس ثالياناأغروباكتريوم توميفاسيانز يوفر نظام نموذج ممتاز لدراسة المرضية البكتيرية وتفاعلات النبات. الدراسات السابقة من النباتات -التفاعلات العطرية تعتمد إلى حد كبير على الخلايا النباتية تعليق الثقافات، اصابة اصطناعية للنباتات، أو تحريض اصطناعي من عوامل الفوعة الميكروبية أو الدفاعات النباتية من قبل المواد الكيميائية الاصطناعية. ومع ذلك، فإن هذه الأساليب تختلف عن الإشارات الطبيعية في بلانتا ، حيث النباتات والميكروبات تعترف وتستجيب في الأخلاق المكانية والزمانية. يعرض هذا العمل نظام استنبات مشترك المائية حيث يتم دعم نباتات سليمة من خلال شاشات شبكة معدنية وcocultivated مع الأجرعية. في هذا النظام كوكولتيفاتيون، لا الاصطناعية فيتوهورمون أو الكيميائية التي تحفز ميكرأوفيال الفوعة أو دفاع النبات ويستكمل. نظام كوكولتفاتيون المائية يشبه عن كثب التفاعلات النباتية والمكروب الطبيعية والتوازن إشارة في بلانتا . ويمكن فصل جذور النباتات عن الوسيط المحتوي على أغروباكتريوم ، ويمكن التحقق من إشارات واستجابات كل من المضيفات النباتية والميكروبات المتفاعلة في وقت واحد ومنهجي. في أي وقت معين / فاصل زمني، يمكن حصاد الأنسجة النباتية أو البكتيريا بشكل منفصل لمختلف تحليلات "أوميكس"، مما يدل على قوة وفعالية هذا النظام. يمكن تكييف نظام الزراعة المائية بسهولة لدراسة: 1) الإشارات المتبادلة لنظم متنوعة من نباتات الميكروب، 2) تشوير بين مضيف النباتات والأنواع الميكروبية المتعددة ( أي اتحادات الميكروبات أو الميكروبيوم)، 3) كيفية تورط العناصر الغذائية والمواد الكيميائية في تشوير النباتات الميكروبية، و 4) كيفية تفاعل الميكروبات مع المضيفين النبات والمساهمة في تحمل النبات للحيوية or أبيوتيك ستريسس.

Introduction

وتؤدي الميكروبات المرتبطة بالمصانع أدوارا هامة في ركوب الدراجات الكيميائية الجيولوجية الحيوية، والمعالجة البيولوجية، والتخفيف من تغير المناخ، ونمو النباتات والصحة، وتسامح النبات للإجهادات الأحيائية وغير الحيوية. الكائنات الحية الدقيقة تتفاعل مع النباتات مباشرة من خلال الخلايا النباتية الجدار الاتصال وبشكل غير مباشر عن طريق إفراز الكيميائية والإشارات 1 ، 2 ، 3 . وبوصفها كائنات حية، وضعت النباتات آليات مباشرة وغير مباشرة لمقاومة العدوى بواسطة مسببات الأمراض. وتشمل الدفاعات المباشرة الدفاعات الهيكلية والتعبير عن بروتينات الدفاع، في حين أن الدفاعات غير المباشرة تشمل إنتاج المستقلب النبات الثانوي وجذب الكائنات الحية معادية للغزو مسببات الأمراض 4 ، 5 . الجذور المستمدة من الافرازات الجذر، إفرازات، ميوسيلاجيس، موسيجيل، و ليسيتس يغير الخصائص الفيزيائية والكيميائية لل ريزوسفير لجذب أو صدالميكروبات نحو المضيفين 6 . التركيب الكيميائي لإفراز الجذر هو نوع معين، وبالتالي بمثابة مرشح انتقائي يسمح بعض الكائنات الحية الدقيقة قادرة على الاعتراف هذه المركبات لتزدهر في الجريزوسفير 6 . وهكذا، يمكن تحفيز الأنواع الميكروبية المتوافقة لتنشيط وتعزيز جمعياتها، إما لصالح أو ضرر للمضيف النبات 1 .

ويعد فهم تفاعلات الميكروب النباتي في الغلاف الجوي أمرا أساسيا لتعزيز إنتاجية النبات وأداء النظام الإيكولوجي، حيث أن غالبية التعرض للميكروبات والكيماويات يحدث في البنية الجذرية والسطح البيني للتربة والهواء 2 و 6 و 7 و 8 . ومع ذلك، فإن فحص التفاعلات بين النباتات الميكروبية تحت الأرض والاستجابات المتبادلة كان تحديا بسبب ما يثير الفضول والطبيعة المعقدة والديناميكية وعدم وجود نماذج تجريبية مناسبة مع هيكل الجذر الطبيعي ومورفولوجيا النبات تحت ظروف نمو يمكن السيطرة عليها بإحكام. وباعتبارها واحدة من أكثر النباتات النباتية التي تمت دراستها بشكل كبير، فإن الجراثيم تصيب مجموعة واسعة من النباتات ذات الأهمية الزراعية والبستانية، بما في ذلك الكرز والتفاح والكمثرى والعنب والورود 9 . الجراثيم هو كائن نموذج مهم لفهم التفاعلات الممرضات النباتية وهو أداة قوية في تحويل النبات والهندسة النباتية 10 ، 11 ، 12 ، 13 ، 14 .

وقد تم دراسة التفاعلات الجراثيم دراسة جذور لعدة عقود، والفهم الحالي للأمراض الجراثيم المرضية واسعة النطاق 9 ،f "> 11 ، 15 ، 16. ويعزى المرضية الجرثومية إلى حد كبير إلى قدراتها المتطورة لإدراك الإشارات المستمدة من النباتات، مما أدى إلى التشكيل الدقيق لبرنامج الفوعة والاتصالات من خلية إلى خلية، ما يسمى استشعار النصاب 17 . وينظم برنامج الجرثومة الفوعة من قبل العديد من الإشارات المتاحة في ريزوسفير وينطوي على مجموعتين من أنظمة 2-مكون، ونظام تشفغ / I ونظام فيرا / G.الظروف الحمضية في ريزوسفير تفعيل النسخ من تشفغ / I ، فيرا / G ، والعديد من الجينات الأخرى المشاركة في الأجرعية المرضية، بما في ذلك virE0، virE1، virH1، virH2، والجينات من نوع VI نظام إفراز (T6SS) 18. المركبات الفينولية، بما في ذلك acetosyringone (4'-هيدروكسي-3، 5 مصنع مشتقة '-dimethoxyacetophenone)، وتفعيل Vإيرا / G 2-نظام مكون من خلال آليات الإشارات الفسفرة 19 . فيرا / G ثم ينشط ريجيونون الفيروس بأكمله، مما أدى إلى نقل والتكامل من ~ 20 كيلو بايت جزء الحمض النووي البكتيرية تسمى الحمض النووي نقل (T- دنا) من البلازميد (تي) التي تحفز الورم في نواة النبات 16 . T-دنا يحمل الجينات المسؤولة عن تخليق هرمونات النبات إندول -3 حمض الخليك (إيا) ( إام و إاه ) والسيتوكينين ( إيبت )، وعبر مرة واحدة في الخلايا النباتية، ويتم إنتاج كميات كبيرة من هذه الفيتوهورمونات. وهذا يؤدي إلى انتشار الأنسجة غير طبيعي وتطور الورم النباتي، والمعروفة باسم مرض غالون تاج، وهو مشكلة مزمنة وعاد للنباتات 9 ، 11 ، 20 . إيا أيضا يعمل بشكل جماعي مع حمض الصفصاف وحمض الأمينية غاما الأمينية لقمع الفوعة الجرثومية أو للحد من أغروباكتيريو (كور) الاستشعار عن بعد (قس) 17 ، 21 ، 22 . لمكافحة هذا القمع، T- الحمض النووي يحمل أيضا الجينات لالبصرية الحيوي، الذي ينشط أغروباكتريوم النصاب الاستشعار عن تعزيز إمبروكتريوم المرضية وأيضا بمثابة مصدر المغذيات للمسبب 22 ، 23 .

وعلى الرغم من فهم عميق العام للالأجرعية التفاعلات -plant والناتجة نقل T-DNA إلى المضيف النبات، والأحداث الإشارات المعقدة في المرحلة الأولى من التفاعل وفهم أقل أيضا. ويرجع ذلك جزئيا إلى القيود المفروضة على النهج التقليدية للتحقيق الجراثيم- زرع إشارة. وتستخدم الخلايا النباتية تعليق الثقافات والجروح اصطناعية محددة الموقع عادة لدراسة الجزيئية التفاعلات النباتية ميكروب 24 ،إف "> 26 ، 27. ومع ذلك، تعليق خلية تفتقر النموذجية مورفولوجيا النبات، على وجه الخصوص، وخلايا تعليق النبات ليس لديهم هياكل الجذور ونضح الافرازات، والتي هي مهمة جدا لتفعيل الكيميائي الميكروبي والفوعة 28 ، 29. الحفاظ على مورفولوجيا النبات وقد تم معالجة هيكل الجذر عن طريق اصابة النباتات اصطناعيا، مما يسهل العدوى موقع معين، مما أدى إلى الكشف عن الجينات ذات الصلة دفاع النبات التي يسببها في الأنسجة النباتية المصابة مباشرة 30 ، 31. ومع ذلك، الإصابات الاصطناعية يختلف اختلافا كبيرا عن العدوى الممرض في الطبيعة ، لا سيما أن الجرح يؤدي إلى تراكم حمض جاسمونيك (جا)، والذي يتداخل بشكل منهجي مع إشارات النباتات الطبيعية والدفاع 26. وبالإضافة إلى ذلك، وتستخدم المواد الكيميائية الاصطناعية عادة لتحفيز اصطناعية ردود المضيف النباتأو فيروسة الممرض. على الرغم من أن تكملة هذه المركبات الكيميائية تعكس تركيزات في بلانتا ممكن، فإن مثل هذه المكملات لا تمثل نشر الافرازات الجذر تدريجيا في ريزوسفير المحيطة، الذي يولد التدرج الكيميائي الاستشعار عن طريق الميكروبات 28 ، 32 . ونظرا للقيود المفروضة على النهج التقليدية لدراسة تفاعلات الميكروبات النباتية، قد تكون دقة وعمق البيانات التي تم الحصول عليها معوقة ومقيدة، والمعرفة الناتجة عن النهج التقليدية قد لا تترجم مباشرة في النباتات . العديد من جوانب النباتات الزراعية إشارة ليست مفهومة تماما، لا سيما في المرحلة المبكرة من التفاعلات، عندما لم تظهر أعراض المرض بعد.

ولتعديل القيود على النهج التقليدية، يعرض هذا العمل الزراعة المائية غير المكلفة والمتحكم فيها بشكل صارم والمرننظام أوكولتيفاتيون الذي يسمح للباحثين للحصول على رؤى أعمق في مسارات التشوير والاستجابة المعقدة في المرحلة الأولى من التفاعلات الجزيئية النباتية والميكروب. وقد استخدمت الزراعة المائية على نطاق واسع لدراسة المغذيات النباتية، الافرازات الجذر، وظروف النمو، وآثار السمية المعدنية على النباتات 33 ، 34 . وهناك العديد من المزايا للنماذج المائية، بما في ذلك المتطلبات المكانية الصغيرة، وإمكانية الوصول إلى الأنسجة النباتية المختلفة، والرقابة المشددة على العناصر الغذائية / البيئية، ومكافحة الآفات / الأمراض. كما أن أنظمة الزراعة المائية أقل تقييدا ​​لنمو النباتات مقارنة بتقنيات طلاء أجار / فيتواغار التي تقيد النمو عادة بعد 2-3 أسابيع. الأهم من ذلك، والحفاظ على هياكل المصنع كله يسهل إفراز الجذر الطبيعي الضروري للالعلاج الكيميائي الميكروبي والفوعة الحث 8 ، 29 . وصف النظامالسرير هنا هو أبسط وأقل كثيفة العمالة من البدائل 33 ، 34 . ويستخدم أجزاء أقل ولا يتطلب أي أدوات أخرى من مقص القياسية. ويستخدم شبكة معدنية (على عكس النايلون 33 ) كدعم قوي لنمو النبات وطريقة بسيطة من التهوية تحت ظروف معقمة من خلال الهز لدعم النمو الميكروبي. وبالإضافة إلى ذلك، يمكن للنظام استخدام شبكة معدنية من مختلف الأحجام لدعم نمو النبات، الذي يستوعب أنواع النباتات المختلفة دون تقييد عرض جذورها.

في النظام كوكولتفاتيون المائية المعروضة هنا، تزرع النباتات في نظام الزراعة المائية العقيمة حيث جذور النباتات تفرز المركبات العضوية التي تدعم نمو البكتيريا الملقحة. في هذا النظام كوكولتيفاتيون، لا تكمل أي مواد كيميائية اصطناعية، مثل هرمونات النبات، داعية إليتور، أو المواد الكيميائية التي تسبب الفوعة، مما يعكس الخلية الطبيعيةوالتوازن -signaling خلال التفاعلات مصنع الميكروب. مع هذا النظام كوكولتفاتيون المائية، كان من الممكن تحديد في وقت واحد التعبير الجيني في أرابيدوبسيس ثاليانا كول -0 أنسجة الجذر على العدوى من قبل أغروباكتريوم ، فضلا عن تفعيل الجينات الجراثيم على كوكولتيفاتيون مع أرابيدوبسيس . وقد تجلى أيضا أن هذا النظام هو مناسبة لدراسة مرفق الأجرعية إلى جذور النباتات، وكذلك التعريف secretome جذور النبات، على استنبات مشترك (العدوى) مع الأجرعية (الشكل 1).

شكل 1
الشكل 1: نظرة عامة على نظام الزراعة المائية، مع تحليلات عينة. تزرع النباتات على رأس شبكة (يطلق النار فوق شبكة)، مع جذور مغمورة في المتوسطة المائية التي يتم بعد ذلك تلقيح مع البكتيريا وأو كوكولتشر. ثم يتم فصل الأنسجة النباتية والبكتيريا للاستخراج في وقت واحد والتحليلات. وقد عدل هذا الرقم من المرجع 35 .

Protocol

1. التخطيط التجريبي حدد الأهداف المحددة للتجربة. قراءة من خلال البروتوكول بأكمله أدناه. حدد الأقسام ذات الصلة بالأهداف المحددة وما إذا كان يلزم إجراء أي تعديلات. انظر أدناه للحصول على أ?…

Representative Results

النمو في الزراعة المشتركة شارك في زراعة النظام أظهر منحنى النمو ل A. توميفاسيونس C58 مرحلة تأخر كبيرة في 16 ساعة الأولي من زراعة النباتات، تليها نمو مستقر جدا عندما تزرع مع A. ثاليانا كول <em…

Discussion

وبالنظر إلى الطبيعة التدريجية لإفراز الجذور، فإن تركيز المواد الكيميائية المحرضة للفوعة المنتجة في النباتات وتأثيراتها على التفاعلات الديناميكية بين النبات والميكروب تحدث في التدرجات المكانية والزمانية. في هذا النظام المشترك للزراعة المائية، لا يستكمل…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

نود أن نشكر براين ويسيلوسكي والكسندر إيستمان لمساعدتهم ومناقشة مفيدة. ونود أيضا أن نشكر الدكتور. يوجين دبليو نستر، لينغروي تشانغ، هايتاو شين، يوهاي تسوى، وجريج ثورن على مساعدتهم، مناقشات مفيدة، والقراءة النقدية للمخطوطة. وقد تم تمويل هذا البحث من قبل الزراعة و أغري-فود كانادا و غروينغ فوروارد-أغريفلكس (ربي رقم 2555) و غروينغ فوروارد إي بروجيكت نومبر 1670، التي أجراها المؤلفون كجزء من واجباتهم. كما تم تمويل هذه الدراسة جزئيا من قبل مجلس العلوم الطبيعية والهندسة البحوث في كندا (نزيرك) منحة اكتشاف ربين-2015-06052 منحت ل زك يوان.

Materials

plant seeds (Arabidopsis thaliana Col-0) Arabidopsis Biological Resource Centre CS7000 https://abrc.osu.edu/order-stocks
bacteria (Agrobacterium tumefaciens C58) University of Washington N/A
labeled bacteria in-house optional, depends on downstream analyses
vortex (various)
microcentrifuge tubes (various)
microcentrifuge (various)
5% sodium hypochlorite (various)
double distilled water (various)
autoclave (various)
micropipette  (various)
70 % ethanol (various)
Murashige and Skoog (MS) basal salts Sigma-Aldrich M5524
sucrose (various)
MES (various)
B5 vitamin mix Sigma-Aldrich G1019
phytoagar (various)
deep Petri dishes (various)
stainless steel mesh Ferrier Wire Goods Company Ltd N/A grade: 304; mesh count: 40 × 40; wire DIA: 0.01
micropore tape, 1 inch 3M 1530-1
diurnal growth chamber (various)
cylindrical glass tanks, 100 × 80 mm  Pyrex 3250 other sizes can be used, in which case liquid content may need adjustment
flow hood (various)
forcepts (various)
yeast extract (various)
tryptone (various)
MgSO4 (various)
shaking incubator (various)
spectrophotometer (various)
NaCl (various)
shaker (various)
scissors (various) optional, depends on downstream analyses
fluorescence microscope (various) optional, depends on downstream analyses
microscope slides and cover slips (various) optional, depends on downstream analyses
nail polish (various) optional, depends on downstream analyses
Bacterial RNA extraction kit (various) optional, depends on downstream analyses
plant RNA extraction kit (RNeasy Plant Mini Kit) Qiagen 74903 or 74904 optional, depends on downstream analyses
material and equipment for RT-qPCR (various) optional, depends on downstream analyses
material and equipment for microarray analysis (various) optional, depends on downstream analyses
liquid nitrogen (various) optional, depends on downstream analyses
mortar and pestle (various) optional, depends on downstream analyses
0.2 µm pore filter (various) optional, depends on downstream analyses
50 mL conical tubes (various) optional, depends on downstream analyses
freeze dryer (various) optional, depends on downstream analyses
sealable test tubes (various) optional, depends on downstream analyses
ethyl acetate (various) optional, depends on downstream analyses
nitrogen gas (various) optional, depends on downstream analyses
material and equipment for HPLC (various) optional, depends on downstream analyses
material and equipment for ESI-TOF-MS (various) optional, depends on downstream analyses

References

  1. Lambers, H., Mougel, C., Jaillard, B., Hinsinger, P. Plant-microbe-soil interactions in the rhizosphere: An evolutionary perspective. Plant Soil. 321 (1), 83-115 (2009).
  2. Philippot, L., Raaijmakers, J. M., Lemanceau, P., vander Putten, W. H. Going back to the roots: The microbial ecology of the rhizosphere. Nat. Rev. Microbiol. 11 (11), 789-799 (2013).
  3. Somers, E., Vanderleyden, J., Srinivasan, M. Rhizosphere bacterial signalling: A Love Parade beneath our feet. Crit. Rev. Microbiol. 30 (4), 205-240 (2004).
  4. Barah, P., Winge, P., Kusnierczyk, A., Tran, D. H., Bones, A. M. Molecular signatures in Arabidopsis thaliana in response to insect attack and bacterial infection. PLoS ONE. 8 (3), (2013).
  5. Zhang, J., Zhou, J. -. M. Plant immunity triggered by microbial molecular signatures. Mol. Plant. 3 (5), 783-793 (2010).
  6. Paterson, E., Gebbing, T., Abel, C., Sim, A., Telfer, G. Rhizodeposition shapes rhizosphere microbial community structure in organic soil. New Phytol. 173 (3), 600-610 (2006).
  7. Hartmann, A., Schmid, M., van Tuinen, D., Berg, G. Plant-driven selection of microbes. Plant Soil. 321 (1-2), 235-257 (2008).
  8. Micallef, S. A., Shiaris, M. P., Colon-Carmona, A. Influence of Arabidopsis thaliana accessions on rhizobacterial communities and natural variation in root exudates. J. Exp. Bot. 60 (6), 1729-1742 (2009).
  9. Burr, T., Otten, L. Crown gall of grape: Biology and disease management. Annu. Rev. Phytopathol. 37, 53-80 (2001).
  10. Clough, S. J., Bent, A. F. Floral dip: A simplified method for Agrobacterium-mediated transformation of Arabidopsis thaliana. Plant J. 16 (6), 735-743 (1998).
  11. Binns, A. N., Costantino, P., Spaink, H. P., Kondorosi, A., Hooykaas, P. J. J. The Agrobacterium oncogenes. The Rhizobiaceae. , (1998).
  12. Gheysen, G., Angenon, G., Van Montagu, M., Lindsey, K. Agrobacterium-mediated plant transformation: a scientifically intriguing story with significant applications. Transgenic Plant Research. , (1998).
  13. Valvekens, D., Von Montagu, M. V., Van Lijsebettens, M. Agrobacterium tumefaciens-mediated transformation of Arabidopsis thaliana root explants by using kanamycin selection. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 85 (15), 5536-5540 (1988).
  14. Krysan, P. J., Young, J. C., Sussman, M. R. T-DNA as an insertional mutagen in Arabidopsis. Plant Cell. 11 (12), 2283 (1999).
  15. Chilton, M. D., et al. Stable incorporation of plasmid DNA into higher plant cells: The molecular basis of crown gall tumorigenesis. Cell. 11 (2), 263-271 (1977).
  16. Gelvin, S. B. Agrobacterium in the genomics age. Plant Physiol. 150 (4), 1665-1676 (2009).
  17. Subramoni, S., Nathoo, N., Klimov, E., Yuan, Z. -. C. Agrobacterium tumefaciens responses to plant-derived signaling molecules. Front. Plant Sci. 5, 322 (2014).
  18. Yuan, Z., Liu, P., Saenkham, P., Kerr, K., Nester, E. W. Transcriptome profiling and functional analysis of Agrobacterium tumefaciens reveals a general conserved response to acidic conditions (pH 5.5) and a complex acid-mediated signaling involved in Agrobacterium-plant interactions. J. Bacteriol. 190 (2), 494-507 (2008).
  19. Stachel, S. E., Messens, E., Van Montagu, M., Zambryski, P. Identification of the signal molecules produced by wounded plant cells that activate T-DNA transfer in Agrobacterium tumefaciens. Nature. 318 (6047), 624-629 (1985).
  20. Memelink, J., de Pater, B. S., Hoge, J. H. C., Schilperoort, R. A. T-DNA hormone biosynthetic genes: Phytohormones and gene expression in plants. Dev. Genet. 8 (5-6), 321-337 (1987).
  21. Yuan, Z. -. C., et al. The plant signal salicylic acid shuts down expression of the vir regulon and activates quormone-quenching genes in Agrobacterium. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 104 (28), 11790-11795 (2007).
  22. Yuan, Z. -. C., Haudecoeur, E., Faure, D., Kerr, K. F., Nester, E. W. Comparative transcriptome analysis of Agrobacterium tumefaciens in response to plant signal salicylic acid, indole-3-acetic acid and γ-amino butyric acid reveals signalling cross-talk and Agrobacterium-plant co-evolution. Cell. Microbiol. 10 (11), 2339-2354 (2008).
  23. Li, P. L., Farrand, S. K. The replicator of the nopaline-type Ti plasmid pTiC58 is a member of the repABC family and is influenced by the TraR-dependent quorum-sensing regulatory system. J. Bacteriol. 182 (1), 179-188 (2000).
  24. Atkinson, M. M., Huang, J., Knopp, J. A. Hypersensitivity of suspension-cultured tobacco cells to pathogenic bacteria. Phytopathology. 75 (11), 1270-1274 (1985).
  25. Veena, ., Jiang, H., Doerge, R. W., Gelvin, S. B. Transfer of T-DNA and Vir proteins to plant cells by Agrobacterium tumefaciens induces expression of host genes involved in mediating transformation and suppresses host defense gene expression. Plant J. 35 (2), 219-236 (2003).
  26. León, J., Rojo, E., Sanchez-Serrano, J. J. Wound signalling in plants. J. Exp. Bot. 52 (354), 1-9 (2001).
  27. Ditt, R. F., Kerr, K. F., de Figueiredo, P., Delrow, J., Comai, L., Nester, E. W. The Arabidopsis thaliana transcriptome in response to Agrobacterium tumefaciens. Mol. Plant Microbe In. 19 (6), 665-681 (2006).
  28. Mandimba, G., Heulin, T., Bally, R., Guckert, A., Balandreau, J. Chemotaxis of free-living nitrogen-fixing bacteria towards maize mucilage. Plant Soil. 90 (1-3), 129-139 (1986).
  29. Rudrappa, T., Czymmek, K. J., Pare, P. W., Bais, H. P. Root-secreted malic acid recruits beneficial soil bacteria. Plant Physiol. 148 (3), 1547-1556 (2008).
  30. Lee, C. W., et al. Agrobacterium tumefaciens promotes tumor induction by modulating pathogen defense in Arabidopsis thaliana. Plant Cell. 21 (9), 2948-2962 (2009).
  31. Reymond, P., Weber, H., Damond, M., Farmer, E. E. Differential gene expression in response to mechanical wounding and insect feeding in Arabidopsis. Plant Cell. 12 (5), 707-720 (2000).
  32. Matthysse, A. G. Attachment of Agrobacterium to plant surfaces. Front. Plant Sci. 5, 252 (2014).
  33. Alatorre-Cobos, F., et al. An improved, low-cost, hydroponic system for growing Arabidopsis and other plant species under aseptic conditions. BMC Plant Biol. 14 (1), 69 (2014).
  34. Conn, S. J., et al. Protocol: Optimising hydroponic growth systems for nutritional and physiological analysis of Arabidopsis thaliana and other plants. Plant Methods. 9 (1), 4 (2013).
  35. Nathoo, N. . Identification of putative plant defense genes using a novel hydroponic co-cultivation technique for studying plant-pathogen interaction. , (2015).
  36. Shaner, N. C., Campbell, R. E., Steinbach, P. A., Giepmans, B. N., Palmer, A. E., Tsien, R. Y. Improved monomeric red, orange and yellow fluorescent proteins derived from Discosoma sp. red fluorescent protein. Nat. Biotechnol. 22 (12), 1567-1572 (2004).
  37. Wise, A. A., Liu, H., Binns, A. N. Nucleic acid extraction from Agrobacterium strains. Methods Mol. Bio. 343, 67-76 (2006).
  38. Nolan, T., Hands, R. E., Bustin, S. A. Quantification of mRNA using real-time RT-PCR. Nat. Protoc. 1 (3), 1559-1582 (2006).
  39. Salter, M. G., Conlon, H. E. Extraction of plant RNA. Methods Mol. Bio. 362, 309-314 (2007).
  40. Bao, Y., Wang, S., Yang, X., Li, T., Xia, Y., Meng, X. Metabolomic study of the intervention effects of Shuihonghuazi Formula, a Traditional Chinese Medicinal formulae, on hepatocellular carcinoma (HCC) rats using performance HPLC/ESI-TOF-MS. J. Ethnopharmacol. 198, 468-478 (2017).
  41. Korves, T. M., Bergelson, J. A developmental response to pathogen infection in Arabidopsis. Plant Physiol. 133 (1), 339-347 (2003).
  42. Lyons, R., Rusu, A., Stiller, J., Powell, J., Manners, J. M., Kazan, K. Investigating the association between flowering time and defense in the Arabidopsis thaliana-Fusarium oxysporum interaction. PLoS ONE. 10 (6), e0127699 (2015).
  43. Badri, D. V., Weir, T. L., vander Lelie, D., Vivanco, J. M. Rhizosphere chemical dialogues: Plant-microbe interactions. Curr. Opin. Biotechnol. 20 (6), 642-650 (2009).
  44. Baerson, S. R., et al. Detoxification and transcriptome response in Arabidopsis seedlings exposed to the allelochemical benzoxazolin-2(3H)-one. J. Biol. Chem. 280 (23), 21867-21881 (2005).
check_url/kr/55955?article_type=t

Play Video

Cite This Article
Nathoo, N., Bernards, M. A., MacDonald, J., Yuan, Z. A Hydroponic Co-cultivation System for Simultaneous and Systematic Analysis of Plant/Microbe Molecular Interactions and Signaling. J. Vis. Exp. (125), e55955, doi:10.3791/55955 (2017).

View Video