从环境样品中筛选高通量的安德森菌: 植物组织、散装土壤和根际土壤
Summary
我们提出了一个快速筛选环境样品的协议, 以寻找有助于在陆地系统中实现微量营养素生物利用度和周转的环境样本。
Abstract
在各种生态现象中, 从土壤中的铁 (fe) 生物地球化学循环, 到病原体竞争、植物生长促进和跨王国信号转形, 都具有重要的意义。此外, 在含金属矿物和矿石的生物浸出和生物聚集方面, 也具有商业利益。快速、具有成本效益和可靠的方法来定量评估复杂样品中的虹吸菌生产, 是确定基氏菌活性的生态影响的重要方面的关键, 包括生产新的差旅费的微生物。本文提出的方法是评估土壤或植物组织等环境样本中微生物群落的亲菌活性。样品在改性 m9 培养基 (无铁) 中均质稀释, 富集培养3天。使用一种新的96孔微板 cas (铬偶氮醇磺酸盐)-fe agar 法, 在24小时、48小时和 72小时 (h) 对样品中的硅粉产量进行了评估, 这是对传统上繁琐和耗时的色谱法评估西德多磷的一种适应活动, 在个别栽培的微生物分离体上进行。我们将我们的方法应用于4种不同的小麦基因型系, 包括 Lewjain、madsen和pi561725, 以及通常生长在内陆太平洋西北部的 pi561727。在观察到的特定类型的植物组织中, 小麦的基因型对类似物的生产有明显的影响。我们成功地利用我们的方法快速筛选植物基因型对土壤生产的影响, 这是陆地和水生生态系统中的一个关键功能。我们产生了许多技术复制, 在土壤和植物组织中产生了非常可靠的统计差异。重要的是, 结果显示, 该方法可用于快速检测复杂样品中的岩体生产, 具有高度的可靠性, 从而使社区能够保存下来, 以便以后进行识别分类群和功能基因的工作。
Introduction
Siderophores 是重要的生物分子, 主要涉及铁螯合的生物利用度, 但在陆地和水生生态系统中具有广泛的附加用途, 从微生物仲裁传感、信号到微生物植物宿主,复杂微生物群落内的植物生长促进、合作和竞争1,2。虹旋动物可根据其活性位点和结构特点进行广泛分类, 形成四种基本类型: 羧酸盐、羟基酸盐、儿茶酚和 3,4 型混合型。许多微生物能够排泄一种以上的类动物 5, 在复杂的群落中 , 绝大多数生物对膜受体进行生物处理, 以便吸收更多种类的虹吸 1, 6。最近的工作表明, 在社区一级, 甚至在王国间的通信和生物地球化学转移中, 西德罗帕特别重要, 7、8、9、10 ,11。
硫化铬 (cas) 已被用作螯合剂, 以结合铁 (fe) 的方式, 增加配体 (即 siderophores) 可以导致 cas-fe 复合物的离解, 在培养基中产生很容易识别的颜色变化12. 当 cas 与 fe 结合时, 染料以皇家蓝色的形式出现, 当 cas-fe 复合物分离时, 介质会根据用于清除 fe13 的配体类型改变颜色。schwyn 和 neilands 于1987年建立的最初的液化培养基已在许多方面进行了修改, 以适应不断变化的微生物目标14、生长习惯和限制15, 以及除铁以外的各种金属, 包括铝、锰、钴、镉镍、锂、锌16、铜17, 甚至砷18。
许多人类病原体, 以及促进植物生长的微生物(pgpm) 已被确定为产生异种的生物 3,19, 20, 重要的根际和内生 pgpm 经常测试对幼儿园生产呈阳性4。传统的铁基液体法已适用于种植中分离物的微滴法, 用于杀菌剂生产 21.然而, 这些技术没有认识到微生物群落作为一个整体 (微生物群) 的重要性, 在土壤和植物系统中的合作和潜在的生物群落生产监管22。为此, 我们在传统 cas 检测的基础上, 开发了一种基于传统 cas 检测方法的特定环境下的高通量社区级的硅粉生产评估, 但在微板中具有复制、测量方便、可靠性和可重复性测定。
在这项研究中, 提出了一个具有成本效益的, 高通量 cas-fe 检测硅粉生产, 以评估丰富的硅粉生产从复杂的样品 (即土壤和植物组织同质)。从四个不同的小麦 (Lewjain、madsen、pi56725 和pi561727。据推测, 小麦基因型的根本差异可能导致在招募和选择亲体生产群落方面的差异。特别令人感兴趣的是与 pi561725 等基因系相关的微生物群落之间的差异, 该系与铝相比, 具有almt1 (铝活化麦芽运输器 1), 因此耐铝。敏感的 pi561727 等基因线, 它拥有一个非铝反应形式的基因, almt123,24, 25,26。这项研究的主要目的是开发一种简单、快速的方法, 定量评估复杂样品类型的 siderophore 丰富培养物中的亲菌产量, 同时保存这些培养物, 供今后的工作使用。
Protocol
Representative Results
Discussion
这项工作的主要成果是生产了一种新的方法, 可用于快速丰富生产的微生物, 同时定量测量环境样品中的亲菌生产活性。该方法快速、简单且具有成本效益, 结果表明, 该方法可用于检测复杂和新颖的样本类型 (如土壤和植物组织) 中的虹吸剂活性. 该协议还产生了浓缩培养物中的甘油库存, 通过 dna 或 rna 技术, 可以很容易地通过时间来适应对缺铁期间微生物群落结构和功能变化的研究.那些有?…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
作者感谢卡利亚尼·穆洪农在实验室程序方面的协助、李·奥普达尔在小麦基因型收获方面的帮助、华盛顿州协和葡萄研究理事会和华盛顿州立大学农业维持中心。用于 bioag 赠款的自然资源, 以支持这项工作。usda/nifa 通过 hatch 项目1014527提供了额外资金。
Materials
| Agarose | Apex | LF451320014 | |
| Aluminum Baking Pan | |||
| Aluminum Foil | |||
| Ammonium chloride, granular | Fiesher Scientific | 152315A | |
| Autoclave and Sterilizer | Thermo Scientific | ||
| Calcium chloride dihydrate | Fiesher Scientific | 171428 | |
| CAS (Chrome Azurol S) | Chem-Impex Int'l Inc) | 000331-27168 | |
| Dextrose Monohydrate (glucose), crystalline powder | Fiesher Scientific | 1521754 | |
| EDTA, disodium salt, dihydrate, Crystal | J.T.Baker | JI2476 | |
| Glycerol, Anhydrous | Baker Analyzed | C22634 | |
| HDTMA (Cetyltrimethylammomonium Bromide | Reagent World | FZ0941 | |
| Hydrochloride acid | ACROS Organic | B0756767 | |
| Infinite M200 PRO plate reader | TECAN | ||
| Iron (III) chloride hexahydrate, 99% | ACROS Organic | A0342179 | |
| Laboratory Fume Hood | Thermo Scientific | ||
| Laboratory Incubator | VWR Scientific | ||
| Magnesium Sulfate | Fiesher Scientific | 27855 | |
| Niric Acid, (69-70)% | J.T.Baker | 72287 | |
| PIPES buffer, 98.5% | ACROS Organic | A0338723 | |
| Potassium phosphate, dibaisc,powder | J.T.Baker | J48594 | |
| Pyoverdine | SIGMA-ALDRICH | 078M4094V | |
| Sand | |||
| SI-600R Shaker | Lab Companion | ||
| Sodium chloride, granular | Fiesher Scientific | 136539 | |
| Sodium hydroxide, pellets | J.T.Baker | G48K53 | |
| Sodium phosphate, dibasic heptahydrate, 99% | ACROS Organic | A0371705 |
Referências
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