高通量法评估细菌对拟南芥耐热性的影响


发布时间:

2023-02-02

来源:

植物表型资讯

作者:

PhenoTrait

植物能够在无损伤的高温中激发出耐受性,这可以使它们在随后的热胁迫中存活下来。这是因为植物具有在热胁迫下生存的先天能力(即基础耐热性),这取决于植物种类和基因型。目前主要通过传统育种或生物设计工程来提高植物的耐热性,然而,一种新的提高耐热性的方法是通过植物与有益微生物的联系来研究热胁迫下细菌与植物生长的关系。最近的研究表明,植物生长促进细菌(PGPB)可以改变宿主代谢,从而减少高温诱导的膜损伤,增加热休克蛋白的水平,并通过热应激记忆位点改变染色质修饰。然而,植物与PGPB的相互作用具有高度的物种和基因型特异性,因此,PGPB与热胁迫的机制在很大程度上是未知的。
 
本研究设计了一种高通量表型方法来评估细菌对植物寄主耐热性的影响。研究人员在测试了多种生长条件后,最终选择了水培系统,并用于优化拟南芥热胁迫程度和表型评估。首先将拟南芥幼苗在网盘上发芽,漂浮在含有液态MS介质的6孔板上,然后在45°C下进行不同时间的热胁迫处理。为了表征表型,在恢复4天后测量叶绿素含量。该方法被扩展到细菌分离物和量化细菌对寄主植物耐热性的贡献。以该方法为样本,筛选了25株提高植物耐热性的植物促生长菌株。后续研究证明了该试验的可重复性,并发现了一种新的有益相互作用。这种方法能够对单个细菌菌株进行高通量筛选,以对宿主植物的耐热性产生有益影响。该系统的通量和可重复性非常适合测试拟南芥和细菌菌株的遗传变异多样性。
 

图1 基于MS琼脂平板的热胁迫生物量测定。

 

图2 高通量生物测定以评估植物的耐热性。(A)利用水培系统进行热胁迫生物测定的实验设计。(B)直接在MS液体培养基上发芽的幼苗表现出低真叶发育率并停止生长。若相反,在 MS 琼脂板上发芽,然后转移到MS液体培养基中的幼苗继续进行培养。(C)线性回归显示,分光光度计和微量板读数器测量的665和648 nm(A665和A648)处的吸光度之间存在高度相关性。

 

图3 热胁迫持续时间评估。水培生长的拟南芥幼苗在45°C下经受不同时间段的热冲击,然后在恢复4天后测量叶绿素含量。

 

图4 细菌对宿主植物耐热性的影响评估

 

图5 确认细菌提供的耐热性

 

 

来 源

Lee J H., Burdick L H., Piatkowski B., et al. High-throughput assay for assessing bacterial effects on Arabidopsis thermotolerance, 2023.

 

编 辑

Phenotypic researcher

 

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