Microrespiration analizi ve mikrodiseksiyon kullanarak soruşturma Teliospore çimlenme
Summary
Kurum mantarlar çok yıkıcı tarım hastalıkları neden. Yanıt olarak çevre ipuçları çimlenme uyuyan teliospores olarak dağılmış. Çimlenme sırasında moleküler değişiklikleri öğrenmek için iki yöntem anahat: metabolik aktivasyon algılamak için solunum artış ölçme ve moleküler olayları farklı morfolojik aşamalarında teliospores izole ederek değiştirme değerlendirilmesi.
Abstract
Kurum mantarlar birkaç yıkıcı tarımsal hastalıkların etiyolojik ajanlar. Onlar teliospores, kalın duvarlı dağılma ajanlar üretim tarafından karakterizedir. Teliospores yıllardır atıl kalabilir. Uyuşukluk düşük metabolik oranları ile karakterize, makromoleküllerin biyosentezi durdu ve solunum düzeyde büyük ölçüde azalır. Gerekli çevre sinyalleri aldıktan sonra yeni mermi enfeksiyon başlatabilir haploit hücreleri üretmek için teliospores çimlenme. Teliospore çimlenme makromoleküllerin biyosentezi, artan solunum ve dramatik morfolojik değişiklikler yeniden başlamasını ile karakterizedir. Tam olarak çimlenme erken evrelerinde hücresel solunum değişiklikleri ölçmek için basit bir protokol Clark tipli respirometer istihdam geliştirdik. Çimlenme sonraki aşamalarını belirli morfolojik değişiklikler tarafından ayırt edilir ama çimlenme uyumsuzdur. Biz teliospores ayrı çimlenme aşamalarında toplamamızı sağlayan bir mikrodiseksiyon teknik geliştirilmiştir.
Introduction
Kurum mantarlar (Ustilaginales) önemli tahıl bitkileri, Mısır, arpa ve buğday da dahil olmak üzere, milyarlarca dolar kırpma kayıplara yol açan bitkiler enfekte 1,600 türler oluşur her yıl1. Bu mantarlar hücre duvarları koyu pigmentli ve dağıtım aracıları olan teliospores, üretim ile karakterizedir. Teliospores ana bitkiler arasında yayılma stresleri sırasında genetik materyal korumak için çalışır ve yıl2için atıl bir durumda devam edebilir. Bu nedenle, teliospores hastalığı yaymak bir unsuru vardır.
Teliospore Biyoloji çalışma amacıyla modeli kurum mantar hastalığı ‘ortak kurum Mısır’ nedensel ajan olan Ustilago maydis (U. maydis), bizim laboratuvar yararlanmaktadır. U. maydis olgun teliospores büyüme tutuklama, azaltılmış hücre metabolizması ve hücresel solunum3düşük düzeyleri tarafından karakterizedir. Uygun çevre koşulları içinde (örn., özel şeker varlığı), U. maydis teliospores çimlenme ve tam yeni mermi enfeksiyon başlatabilir mayoz, üreten basidiospores. Çimlenme artan solunum, dönüş için metabolik aktivite ve çimlenme4gözlemlenebilir morfolojik aşamalarla ilerleme ile karakterizedir.
Çimlenme ilk aşamada artan solunum ve metabolik fonksiyon içerir, ancak, değişimin morfolojik bir belirti yok. U. maydis solunum değişikliği özgün ölçümleri üzerinden 50 yıl önce oksijen tüketimi manometrically Warburg şişesi aparatı5ile ölçüm yapılmıştır. Çimlenme Clark tipli microrespirometer kullanarak bir saat boyunca oksijen tüketimi ölçerek hassas solunum teliospore çimlenme sırasında değişimler okuyan yeni ve basit bir yöntem geliştirdik. Daha önce vahşi-türü arasında solunum hızı değişiklikleri incelemek için bu yöntem kullanılan U. maydis haploit hücreleri ve arızalı mitokondri6, mutantlarla ve protokol teliospore solunum sırasında değişiklikleri çalışmaya adapte olması çimlenme. Bu biz teliospores erken moleküler olayları araştırmak için çimlenme başlanmasından sonra uygun zamanda hedef böylece doğru solunum değişikliği zamanlama tanımlamak için bir yol sağlar. Çimlenme ilerlemesini mikroskobik bir kez promycelia teliospore ortaya çıkıyor ama yeterli teliospores yalıtım soruşturma için belirli bir aşamada zaman uyumsuz doğa inhibe izlenebilir. Biz o vitro fertilizasyon için fiziksel olarak farklı morfolojik çimlenme aşamalarında teliospores toplamak için kullanılan benzer bir mikrodiseksiyon teknik geliştirilmiştir.
Protocol
Representative Results
Discussion
Basidiomycete biotrophic bitki patojenleri milyarlarca dolar her yıl ürün kayıplara neden. Bu patojenler büyük çoğunluğu mantar dağılma ve Eşeyli üreme için ayrılmaz teliospores üretmek. Bilgi geliştirme ve teliospores çimlenme kazanıyor bu mantarlar tarafından neden yıkıcı hastalıkların yayılması anlamak için önemlidir. Anahtar kontrol noktalarında moleküler değişiklikleri tanımlamak için fizyolojik vardiya ve teliospores çimlenme farklı aşamalarında yalıtmak için başka bir zama…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Dr Paul Frost onun microrespirometer kullanımı için ve Nicole Wagner ve Alex Bell teknik destek için teşekkür etmek istiyorum. Bu eser finanse edildi B.J.S. için bir NSERC hibe
Materials
| Streptomycin Sulfate | BioShop | STP101 | |
| Kanamycin Sulfate | BioShop | KAN201 | |
| Potato Dextrose Broth | BD Difco | 254920 | |
| 1 L Waring Laboratory blender | Waring | 7011S | |
| Cheesecloth | VWR | 470150-438 | |
| Nalgene Polypropylene Desiccator with Stopcock | ThermoFisher Scientific | 5310-0250 | |
| Unisense MicroRespiration system | |||
| MicroRespiration Sensor (O2) | Unisense | OX10 | |
| MicroOptode Meter Amplifier | Unisense | N/A | |
| MR-Ch Small | Unisense | MR-Ch | |
| SensorTrace Rate Software | Unisense | N/A | |
| MicroRespiration Rack | Unisense | MR2-Rack | |
| MicroRespiration Stirrer | Unisense | MR2-Co | |
| Microdissection system | |||
| Axio Vert.A1 Inverted Light Microscope | Zeiss | ||
| Coarse Manipulator | Narishige | MMN-1 | |
| Three-axis Hanging Joystick Oil Hydraulic Micromanipulator | Narishige | MMO-202ND | |
| Pneumatic Microinjector | Narishige | IM-11-2 | |
| TransferTip (ES) | Eppendorf | 5175107004 |
References
- Saville, B. J., Donaldson, M. E., Doyle, C. E., Swan, A. . Meiosis – Molecular Mechanisms and Cytogenetic Diversity. , 411-460 (2012).
- Christensen, J. J. . Monograph Number 2. , (1963).
- Caltrider, P. D., Gottlieb, D. Respiratory activity and enzymes for glucose catabolism in fungal spores. Phytopathology. 53, 1021-1030 (1963).
- Allen, P. J. Metabolic aspects of spore germination in fungi. Ann. Rev. Phytopathol. 3, 313-342 (1965).
- Warburg, O. Metabolism of tumours. Biochemische Zeitschrift. 142, 317-333 (1923).
- Ostrowski, L. A., Saville, B. J. Natural antisense transcripts are linked to the modulation of mitochondrial function and teliospore dormancy in Ustilago maydis. Mol Microbiol. 103 (5), 745-763 (2017).
- Morrison, E. N., Donaldson, M. E., Saville, B. J. Identification and analysis of genes expressed in the Ustilago maydis dikaryon: uncovering a novel class of pathogenesis genes. Canadian Journal of Plant Pathology-Revue Canadienne De Phytopathologie. 34 (3), 417-435 (2012).
- Doyle, C. E., Cheung, H. Y. K., Spence, K. L., Saville, B. J. Unh1, an Ustilago maydis Ndt80-like protein, controls completion of tumor maturation, teliospore development, and meiosis. Fungal Genetics and Biology. 94, 54-68 (2016).
- Stade, S., Brambl, R. Mitochondrial biogenesis during fungal spore germination: respiration and cytochrome c oxidase in Neurospora crassa. J Bacteriol. 147 (3), 757-767 (1981).
- Brambl, R. Characteristics of developing mitochondrial genetic and respiratory functions in germinating fungal spores. Biochim Biophys Acta. 396 (2), 175-186 (1975).
- Sacadura, N. T., Saville, B. J. Gene expression and EST analyses of Ustilago maydis germinating teliospores. Fungal Genet Biol. 40 (1), 47-64 (2003).
- Hilderbrand, E. M. Techniques for the isolation of single microorganisms. Botanical Review. 4 (12), 38 (1938).
- Seto, A. M. . Analysis of gene transcripts during Ustilago maydis teliospore dormancy and germination. , (2013).
- Fröhlich, J., König, H., König, H., Varma, A. . Soil Biology – Intestinal Microorganisms of Termites and Other Invertebrates. , 425-437 (2006).
- Choi, Y., Hyde, K., Ho, W. Single spore isolation of fungi. Fungal Diversity. 3, 11 (1999).
- Sherman, F. Getting started with yeast. Guide to Yeast Genetics and Molecular and Cell Biology, Pt B. 350, 3-41 (2002).
- Chen, Y., Seguin-Swartz, G. A rapid method for assessing the viability of fungal spores. Canadian Journal of Plant Pathology-Revue Canadienne De Phytopathologie. 24 (2), 230-232 (2002).
