필로스피어와 채소 발효에서 미생물군유전체 조립을 연구하기 위한 노토바이오틱 시스템
Summary
세균이 없는 나파 양배추를 재배하는 방법은 연구자들이 양배추 잎 표면에서 단일 미생물 종 또는 다종 미생물 공동체가 어떻게 상호 작용하는지 평가할 수 있도록 개발되었습니다. 멸균 식물성 추출물은 또한 식물성 발효 시 지역 사회 조성의 변화를 측정하는 데 사용할 수있는 것으로 제시됩니다.
Abstract
미생물에 의해 식민지화될 수 있는 식물의 상부 인 필로스피어는 미생물 공동체 조립의 과정을 식별하는 유용한 모델 시스템이다. 이 프로토콜은 나파 양배추 식물의 필로스피어에서 미생물 공동체 역학을 연구하기위한 시스템을 설명합니다. 그것은 석회화 점토와 영양 국물 기판시험관에서 세균없는 식물을 성장하는 방법을 설명합니다. 특정 미생물 배양과 세균이없는 식물의 접종은 필로스피어의 미생물 성장과 지역 사회 역학을 측정 할 수있는 기회를 제공합니다. 양배추에서 생산된 멸균 식물성 추출물의 사용을 통해 발효 중에 발생하는 미생물 공동체의 이동도 평가될 수 있다. 이 시스템은 실험실에 설치하는 것이 비교적 간단하고 저렴하며 미생물 커뮤니티 어셈블리에서 주요 생태 학적 문제를 해결하는 데 사용할 수 있습니다. 또한 필로스피어 커뮤니티 구성이 식물성 발효의 미생물 다양성과 품질에 어떤 영향을 미칠 수 있는지 이해할 수 있는 기회를 제공합니다. gnotobiotic 양배추 필로스피어 지역 사회를 개발하기위한이 접근 방식은 다른 야생 및 농업 식물 종에 적용 될 수있다.
Introduction
필로피어의 미생물 다양성은 식물의 건강을 유지하는 데 중요한 역할을 하며 식물의 환경 응력1,,2,,3,,4,,5를견딜 수 있는 능력에영향을 미칠 수 있다. 차례로, 작물의 건강은 식품 안전 및 품질6,,7에직접적인 영향을 미칩니다. 식물은 생태계 기능에서 역할을 하며, 관련 미생물군유전체는 식물이 이러한 활동을 수행하는 능력에 영향을 미치고 환경 자체에 직접적인 영향을미친다8. 과학자들은 필로스피어의 기능과 구성을 해독하기 시작했지만, 필로스피어 미생물 공동체 조립에 영향을 미치는 생태학적 과정은9,,10을완전히 이해하지 못한다. 필로스피어 미생물군유전체는미생물군유전체(11)의생태학을 연구하기 위한 우수한 실험 시스템이다. 이러한 커뮤니티는 비교적 간단하며 커뮤니티 구성원의 대부분은 표준 실험실 미디어10,,12,,13에서재배 할 수 있습니다.
발효 된 채소는 필로스피어의 지역 사회 구조가 중요한 결과를 초래하는 하나의 시스템입니다. 소금에 절인 양배추와 김치 모두에서, 자연적으로 야채 잎 (브라시카 종의 필로스피어)에서 발생하는 미생물은 발효,14,15의발효를위한 접종역할을한다. 유산균(LAB)은 식물성 미생물군유전체의 유비쿼터스 멤버로 간주되지만,필로스피어(16)에서낮은 풍부하게 함유될 수 있다. 발효 중 강력한 아바이오틱 선택은 유산균이 풍부하게 증가할 수 있도록 미생물 공동체 조성의 변화를 촉진합니다. LAB이 성장함에 따라 발효 야채제품(17)의산성 환경을 조성하는 유산산을 생산한다. 필로스피어와 발효 사이의 링크는 미생물군유전체가 어떻게 구조화되는지 이해하는 모델로 채소를 사용할 수 있는 기회를 제공한다.
우리는 세균이없는 나파 양배추를 재배하고 스프레이 병을 사용하여 특정 미생물 지역 사회와 접종하는 방법을 개발했습니다. 이것은 개별 미생물 또는 혼합 된 지역 사회 중 하나 양배추를 고르게 접종하는 저렴하고 신뢰할 수있는 방법입니다. 멸균 야채 추출물(SVE)은 빨강과 녹색양배추(브라시카 올레라사)와나파양배추(B. 라파)의세 가지 양배추 타입/품종에서 개발되었습니다. 이러한 SV에 소금을 첨가하면 발효 환경을 복제하고 발효 미생물군유전체 조립에 대한 소규모 및 비교적 높은 처리량 실험 연구를 가능하게 합니다. 이러한 방법은 필로스피어에서 미생물 공동체 어셈블리를 연구하고 필로피어의 미생물 공동체 역학이 식물성 발효의 성공과 어떻게 연관될 수 있는지를 연구하는 데 사용될 수 있다.
Protocol
Representative Results
Discussion
세균이 없는 나파 양배추 식물은 나파 양배추 필로스피어17에서유산균의 분산 한계를 연구하는 데 사용되어 왔다. 세균이 없는 나파 양배추는 또한 필로스피어에서 개인 또는 쌍 현명한 성장을 테스트하는 데 사용할 수 있습니다(그림 1). 멸균 야채 추출물을 만드는 방법은 양배추의 세 가지 다른 종류에 대한 테스트되었습니다 : 빨간색, 녹색과 나파. 이러?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
이 작품은 USDA-NIFA 보조금에 의해 지원되었다: 2017-67013-26520. 트레이시 데벤포트와 클레어 포건은 기술 지원을 제공했고 루비 예와 케이시 코세타는 이 원고의 초기 버전에 대한 유용한 의견을 제공합니다.
Materials
| 1.5 mL microcentrifuge tubes | VWR | 20170-650 | |
| 15 mL conical tubes | Falcon | 352096 | |
| 7-way tray tray | Sigma Magenta | T8654 | |
| Amber Round Boston Glass Bottle | GPS 712OZSPPK12BR | Ordered on Amazon.com from various suppliers | |
| Basket coffee filters | If you care | (unbleached paper) Purchased from Wholefoods | |
| Bleach (mercury-free) | Austin's | 50-010-45 | |
| Borosilicate Glass tubes | VWR | 47729-586 | |
| Calcined clay | Turface | MVP | Ordered on Amazon.com from Root Naturally 6 Quart Bags. Particle size approximately 3-5 mm |
| Cuisinart blender | Cuisinart | Cuisinart Mini-Prep Plus Food Processor, 3-Cup | |
| Dissection scissors | 7-389-A | American Educational Products | Ordered on Amazon.com |
| Ethanol | VWR | 89125-172 | |
| Forceps | Aven | 18434 | Ordered on Amazon.com |
| Glycerol | Fisher Scientific | 56-81-5 | |
| KleenGuard M10 | Kimberley-Clark | 64240 | |
| Large plastic container | Rubbermaid | Ordered on Amazon.com | |
| Light racks | Gardner's Supply | 39-357 | full-spectrum T5 fluorescent bulbs |
| Magenta tm 2-way caps | Millipore Sigma | C1934 | |
| Man, Rogosa, and Sharpe | Fisher Scientific | DF0881-17-5 | This media is for broth and 15 g of agar is added to make plates |
| Micro pH probe | Thermo Scientific | 8220BNWP | |
| Micropestle | Carolina | 215828 | Also called Pellet Pestle |
| MS nutrient broth | Millipore Sigma | M5519 | Murashige and Skoog Basal Medium |
| NaCl | Sigma Aldrich | S9888 | |
| Napa cabbage seeds | Johnny's Select Seeds | 2814G | B. rapa var pekinensis (Bilko) |
| Petri dish 100 mm x 15 mm | Fisher | FB0875712 | Used to make agar plates |
| Phosphate buffer saline | Fisher Scientific | 50-842-941 | Teknova |
| Plant tissue culture box | Sigma | Magenta GA-7 | |
| Serologial pipettes | VWR | 89130-900 | |
| Sterile dowel | Puritan | 10805-018 | Autoclave before use to sterilize |
| Sterilizing 0.2 µm filter | Nalgene | 974103 | |
| Tryptic soy agar | Fisher Scientific | DF0370-17-3 | This media is for broth and 15 g of agar is added to make plates |
| Wide orifice pipette tips | Rainin | 17007102 | |
| Yeast, peptone and dextrose | Fisher Scientific | DF0428-17-5 | This media is suitable but media can also be made using yeast, peptone and dextrose, add 15 g of agar when making plates |
References
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