Method Article
本稿では、植物関連内生菌の単離、分離株の長期保存、形態学的特性評価、およびその後の分子同定およびメタゲノム解析のための総DNA抽出のための詳細かつ適切なプロトコルを提供することを目的としています。
菌従属栄養植物は、菌根依存の最も極端な形態の1つであり、独立栄養能力を完全に失っています。他の重要な資源と同様に、これらの植物が密接に関連している菌類は、彼らにとって不可欠です。したがって、菌従属栄養種の研究に最も関連性の高い技術のいくつかは、関連する真菌、特に根や地下器官に生息する真菌の調査を可能にするものです。これに関連して、文化依存性および培養非依存性の内生菌を同定する技術が一般的に適用される。真菌エンドファイトを単離することは、それらを形態学的に識別し、それらの多様性を分析し、ランの種子の共生発芽に応用するための接種を維持するための手段を提供します。しかし、植物組織に生息する非培養性真菌は多種多様であることが知られている。このように、培養に依存しない分子同定技術は、種の多様性と存在量をより広くカバーします。本稿は、文化依存型と独立型の2つの調査手順を開始するために必要な方法論的サポートを提供することを目的としています。培養依存性プロトコールに関しては、菌従属栄養植物の地下および空中器官からの糸状菌の単離、分離株の収集、スライド培養法による菌糸の形態学的特徴付け、および全DNA抽出による真菌の分子同定とともに、収集場所から実験室施設までの植物サンプルの収集と維持のプロセスが詳細に説明されています。培養に依存しない方法論を網羅する詳細な手順には、メタゲノム解析のための植物サンプルの収集や、市販のキットを使用したクロロフィル植物器官からの総DNA抽出が含まれます。最後に、連続性プロトコル(ポリメラーゼ連鎖反応[PCR]、シーケンシングなど)も分析に推奨されており、ここではその手法を紹介します。
内生菌は、定義上、目立たない感染症で植物の器官や組織の内部に生息する菌類です(つまり、宿主に害を及ぼすことなく)1,2。これらの真菌は、宿主植物と中立的または有益に相互作用し、病原体や不利な環境条件に対する耐性を与え、植物にとって有益な化合物(成長因子やその他の植物ホルモンなど)の合成に寄与する可能性があります1,3。菌根内生菌は、植物と菌根の関連を確立し、栄養伝達に関与する真菌です4。ラン科では、菌根内生菌との相互作用は、大多数の種で種子の発芽、および科のすべての植物で苗の確立の基本です5。このような文脈では、菌従属栄養性のランは、菌根のパートナーに関する完全な依存の事例を表しており、ライフサイクル全体にわたってこれらの真菌によるミネラル栄養素と炭素化合物の移行に依存しています6。したがって、関連菌類の単離と同定は、菌従属栄養生物の生命戦略を研究する際の基本的な基盤となります。さらに、菌従属栄養植物における真菌エンドファイトの役割や、これらの真菌の実際の多様性についてはほとんど知られていません7,8。
内生菌類の調査は、伝統的に培養非依存性または依存性として説明されているさまざまな手法 を介して 実施できます:たとえば、(a)直接観察、(b)真菌の単離および形態学的および/または分子的同定、および(c)植物組織の全DNA抽出および分子同定9。直接観察(a)では、内生菌は、植物細胞や組織の内部にいる間に、光学顕微鏡または電子顕微鏡法9によって調査される可能性があり、さまざまな顕微鏡プロトコルがPena-Passosらによって詳述されています10。単離法(b)により、真菌エンドファイトは、そのコロニー、菌糸、および生殖または抵抗構造の形態に従って特徴付けることができます。また、単離技術 により 、DNA抽出、分子同定配列(バーコードまたは指紋)の増幅、およびシーケンシングによる単離株の分子同定を行うことが可能です11。後者の技術(c)は、植物組織の内部でDNA抽出(メタバーコーディング)を行い、その後にライブラリの調製とシーケンシングを行う12。
さらに、真菌分離株は、独立栄養または菌従属栄養性のランからの種子を使用して、共生発芽試験に適用できます。このような応用の一例は、Sistiらによって実施された調査であり13、菌従属栄養性のランである Pogoniopsis schenckiiの発芽と原生皮発生の初期段階を、非菌根性内生菌を含むその分離株のいくつかに関連して説明しています。適用された共生発芽プロトコルは、Pena-Passosらによるビデオで詳細に説明されています10。異なる植物器官と関連して真菌を単離することで、植物と真菌の相互作用の性質に関する多様な研究の焦点が可能になります(例えば、関連性の生態学的または生理学的側面のいずれかを理解するため、および真菌から植物への栄養素の移動に関する調査)9。
セクション1で提示された方法論は、地下臓器サンプルの収集に基づいており、これらの臓器は収集が最も困難であり、菌根内生菌がコロニーを形成するため、非常に興味深いものです。ただし、含まれている両方のプロトコル(ステップ1.1および1.2)は、他の菌従属栄養植物器官(例、根茎、花茎、および果実)に適用できます。ステップ1.1で説明した収集方法は、形態学的特性評価(セクション4および5)のための内生菌(セクション2)および/または分離株同定のための全DNA抽出(セクション6)に指定されています。一方、ステップ1.2で説明した収集方法は、メタバーコーディング技術(セクション7)のための植物組織の全DNA抽出にのみ割り当てられます。セクション3では、糸状菌の保存と保存のための4つの方法が提示されており、2つは短期保存(3〜6か月)に、他の2つは長期保存(>1年)に適しています。形態学的特徴付け(セクション4および5)は、それを強化し、真菌のマクロおよびミクロモルフォロジーに関する重要な情報を提供するために、分子同定と関連している可能性があります。 図 1 は、以降に説明する集合的な方法論をまとめたものです。
図1:提示された方法の概略図。植物の収集と真菌の分離、保存、および培養依存および非依存の方法論による分子同定。この図の拡大版をご覧になるには、ここをクリックしてください。
1. 植物サンプル採取
2. 植物器官に付随する内生菌の単離14
注:このセクションで使用するすべての材料、溶液、および試薬は無菌でなければなりません。すでに滅菌済みで購入できないものは、121°Cで20分間オートクレーブ滅菌する必要があります。
3. 精製真菌分離株の保存
注:このセクションで使用するすべての材料、溶液、および試薬は無菌でなければなりません。すでに滅菌済みで購入できないものは、121°Cで20分間オートクレーブ滅菌する必要があります。
4. 糸状菌類のマクロ形態解析(コロニー形態)
5. 糸状菌の微細形態学的特性(菌糸形態)
注:微細形態学的手法は、考えられる使用法と欠点を考慮して、ディスカッションセクションで比較されます。
図2:糸状菌のスライド培養の手順 。 (A)スライド培養キットの概略構成で、数字は要素の配置順序を示す。(B)スライドガラス及びカバーガラスに菌糸成長後の四角い培地の剥離が観察される。 この図の拡大版をご覧になるには、ここをクリックしてください。
6.真菌分離株からの総DNA抽出(自家製プロトコル26 と修正27)
注:このセクションで使用するすべての材料、溶液、および試薬は無菌でなければなりません。すでに滅菌済みで購入できないものは、121°Cで20分間オートクレーブ滅菌する必要があります。プロトコル全体を通して手袋を着用し、ドラフト内でいくつかの段階を実行します。
7. メタバーコーディング法のための植物器官からの総DNA抽出(市販キット)
注:以下の方法論では、土壌DNA抽出キットとして 材料表 に示されている市販のキットを購入する必要があります。このセクションで使用するすべての材料、溶液、および試薬は無菌でなければなりません。すでに滅菌済みで購入できないものは、121°Cで20分間オートクレーブ滅菌する必要があります。プロトコル全体を通して手袋を着用することを強くお勧めし、ステップは層流フード内で行うことができます。記載されたプロトコルは、メーカーによって詳述されたプロトコルから、De Souza et al.12から修正されています。
8. 分光光度計でのDNA定量(材料表を参照)
分離プロトコルでは、最後の洗浄で使用した水からの汚染があり、その汚染が接種された断片を含むペトリ皿でも検出されることを考慮して、汚染物質の種類に応じて異なる措置が講じられる可能性があります(表1)。この手順は、増殖が加速する高度に胞子形成された真菌汚染物質、および選択した抗生物質に耐性のある激しく増殖する細菌の場合には、最初から繰り返す必要があります。代わりに、真菌汚染物質が成長が遅いか、胞子形成しない場合は、プロトコルの後続のステップでそれを分離することを避けることができます。最後に、ゆっくりと増殖する細菌株による汚染は、菌糸を回復させる際の後工程、特に精製においても容易に回避できる可能性があります。
以前に提示されたすべてのケースで、理想的なシナリオは、耐性菌が最初の皿を汚染した場合に、他のサンプルを使用して駆除手順をやり直し、他の抗生物質とより広い作用範囲を組み合わせた培地に植物断片をインストールすることです。しかし、新しいサンプルの収集や菌従属栄養植物からの臓器の取得に伴う困難さを考慮すると、 表1に示すように、プロトコルの後期段階でうまく解決できるケースもあります。
汚染菌 | 汚染物質特性 | 汚染の考えられる結果 | 必要なアクション | |||
細菌 | 強烈な掛け算 | 目的のエンドファイトの成長の全体的または部分的な阻害 | 分離を最初からやり直す | |||
遅い乗算 | 目的のエンドファイトによるバクテリアの分離 | 精製中のバクテリアコロニーの回避 | ||||
菌類 | 活発な成長および/または高胞子性 | 目的のエンドファイトの単離および/または精製を不可能にします | 分離を最初からやり直す | |||
成長が遅い、および/または胞子がない | 誤検出による汚染物質の分離 | 汚染物質の分離を避ける |
表1:内生菌の分離プロセスで発生する可能性のある汚染物質、汚染の結果、および緩和手順の説明。
PDA培地に臓器片を設置してから5日後、断片の内部から出現する糸状菌糸体の小グループの成長を視覚化することができます(図3)。各菌糸体の形態型は、分離プロトコルの終わりまでに真菌の分離株になるはずであり、それらのそれぞれが精製のためにAA培地を含む新しいペトリ皿に横紋状にする必要があることを考慮してください。フラグメントインストールの元のディッシュは、分離プロトコル全体を完了する前に廃棄しないことをお勧めします。精製されたコロニーが得られるまで、4°Cで冷蔵保存できます。また、プロトコルのこの部分に関して、IF分析は、設置されたサンプル全体の中で単離された真菌をもたらす組織サンプルの割合を評価するのに非常に役立ちます。
図3:ジャガイモデキストロース寒天培地における真菌分離のための根の断片。 約5日間の潜伏後に菌従属栄養性のランの根の断片から成長する培養可能な内生菌。各ペトリ皿(A、B、C)には、5つの根の破片が含まれています。 この図の拡大版をご覧になるには、ここをクリックしてください。
単離精製のためにAA皿をインキュベートしてから3日後、AA培地の線条からほとんど知覚できない微細な菌糸コロニーが成長しているはずです。この段階で、分離皿に増殖の遅い細菌による汚染があった場合、これらの細菌も選択された真菌エンドファイト菌糸とともにAA皿に移された可能性があります。もしそうなら、バクテリアは線条領域に限定され、真菌と比較してほとんど成長しないため、目的の真菌のみを新しいPDA皿に回復させることができます。
PDA皿に精製された真菌分離株を接種してから7〜14日間、純粋なコロニーは遠心的に(皿の中心から周辺まで)成長し、唯一の円形菌糸体を形成します(図4)。コンタミネーションの可能性は、コロニーの成長、形態、様相、色、培地中の色素産生などに関するコロニーの均質性を著しく損なうため、この段階で容易に特定できます(図5)。得られた最終的なコロニーが純粋でないと仮定すると、最初に臓器片から成長した真菌は、縞模様と継代培養によって精製手順に再度提出する必要があります(ステップ2.4)。最初に設置された臓器、または不均一な培養物を含む最終的な分離皿のいずれかから分離株を回収することが可能です。
図4:PDA培地で7〜14日間増殖させた精製真菌分離株の表現。 第1列と第3列(A、C、E、G、I、K)では、登録されたコロニーが上側から見られます。2列目と4列目(B、D、F、H、J、L)は、それぞれ下側から見て同じコロニーを示しています。 この図の拡大版をご覧になるには、ここをクリックしてください。
図5:PDA培地で7〜14日間増殖させた不純な真菌分離株の表現。 最初の列(A、D、G)には、上側からコロニーの全体像が見えます。2番目の列(B、E、F)はコロニーを詳細に示しています。3列目(C、F、I)は、コロニーを下側から見たものです。数字は各皿に存在する異なる真菌の形態型を表し、線は異なる真菌分離株間の微妙な区切りを表しています。 この図の拡大版をご覧になるには、ここをクリックしてください。
分離株の保存は、各真菌が記載されている各方法に多かれ少なかれ感受性を示す可能性があるため、単一の保存方法を使用して行うべきではありません。真菌分離株ごとに少なくとも2種類の保管庫を選択することを強くお勧めし、保存に成功する可能性が高くなります。カステラーニまたは鉱油に保存された真菌の生存不能は、6か月以内に予想されることを強調します。研究者は、分離株の予期せぬ損失を避けるために、これらが唯一の保存方法であるかどうかを検討する必要があります。この限られた期間を延長するために、PDA培地(39 g / L)で2〜3週間増殖させ、その後再度保存することにより、真菌分離株を再活性化することが可能です。保存期間の後、分離株は、保存前に観察された成長率と比較して、成長が遅くなり、コロニーがあまり活発でない(つまり、密度が低く、色が異なる)ことが予想されます。栄養豊富な培地で数回継代培養するだけで、そのような特性を再確立するのに十分です。
単離手順で得られたコロニーのマクロ形態を評価する場合、できるだけ多くの特性を考慮して、定性的データを収集する必要があります:(a)コロニーの色(上面と下面)、印刷されたカラーガイドを使用して分析できます(例:Rayner28、Kornerup & Wanscher29、Ridgway30)。(b)コロニーの不透明度:透明、不透明、半透明。(c)媒体31中の拡散性顔料(有無および色);(d)滲出液31(有無、色、一般的な外観);(e)巨視的構造31(存在/不在、タイプ、および外観;例えば、菌核、ピクニディア);(f)空中および水中の菌糸体19、32、21(存在/不在、外観-乏しいまたは豊富)。(g)マージン外観19(色、形状、均一性 - 水中または空中);(h)コロニーの地形(積み上げられた、しわが寄った、クレートリフォーム、平らなど)、一般的な外観と質感-綿状、ビロード状、粉状、羊毛状、皮脂質(ワックス状)、無毛、白亜質、ぬるぬる、革のような、とげのあるなど19,21。
図6:菌従属栄養性のランWullschlaegelia aphyllaから分離された未確認の真菌のマクロおよびミクロモルフォロジー。 (A)コロニーの上部および(B)下部の側面、(C)空中菌糸の増幅図(実体顕微鏡で見られる)。菌糸(D)のミクロモルフォロジーは染色されておらず、(E)LPCBおよび(F)TBOで染色されています。略語:c =分生子嚢、p =フィアリド、s =中隔。スケールバー:A、B = 2 cm;C = 2ミリメートル;D-F = 20 μm. この図の拡大版をご覧になるには、ここをクリックしてください。
図6では、菌従属栄養性のランWullschlaegelia aphyllaの紡錘状根から単離されたコロニーが、記載された方法論を適用して示されている。コロニーは上面が白っぽく灰色で(図6A)、下面が茶色がかっています(図6B)。それは不透明であり、培地中に拡散性の色素も滲出液もありません。菌糸体は空中で豊富で、縁は不規則で空中にあり、コロニーはビロードのような質感としわの寄った地形を持っています(図6A)。巨視的構造は存在しない。
スライド培養法は伝統的で有利であり、時間はかかるが、後で検査できる恒久的なスライドを製造するために適用され得る。ここで紹介するさまざまな色素は、重要な構造を示すために使用され、最も適切なインキュベーション時間を決定するためにサンプルでテストする必要があります。コンゴレッドとTBOは汎用の染色剤です。コンゴレッドは、いくつかの繊細な構造を示すのに十分です(参考文献:Malloch22)。TBOは、真菌の細胞壁よりも細胞内容物を濃厚に染色します(図6F)。TBOは、植物構造の通常の色素であり、真菌顕微鏡ではそれほど一般的ではないが、重要な異染性特性33を有しており、これは、植物組織における真菌分析などの他の用途に有利に働く10。LPCBは真菌分析に広く適用されている色素ですが、フェノールのため注意が必要です。コットンブルー(シノニム:メチルブルー)は染み、乳酸は清澄剤、フェノールは殺傷剤21である。LPCBはキチンに親和性があり、胞子壁と装飾を示しています23,24。真菌中隔はLPCBでもTBO(図6F)でも染色されないため、そのような構造の同定が容易になります。染色の適用は、菌糸が染色されていない場合には容易に見られない構造を明らかにするのに有利です(図6D)。
菌類および根サンプルからのDNA抽出の場合、抽出バッファーに添加する液体窒素中の粉砕サンプルの量は、プロトコルに示されている量を超えないように尊重する必要があります。大量の処理されたサンプルは、最終的なDNAの品質を大幅に損なう可能性があるため、大きな欠点のない高濃度のDNAの保持を表すだけではないことを強調する必要があります。これは、DNA精製の次の段階を飽和させるときに発生します。さらに、最終溶液中にDNA中に存在する植物や真菌によって産生された推定化合物(色素、二次代謝物など)を濃縮すると、DNAの品質を低下させたり、ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)を阻害したりするように作用する可能性があります。DNAの品質を著しく低下させる可能性のあるもう一つの問題は、真菌の菌糸体を含む培地を完全に廃棄して粉砕することですが、これは強く避けなければなりません。抽出手順からのいくつかの試薬(例えば、フェノール、エチルアルコール、SDS)および他の物質(例えば、真菌色素)は、PCRを妨害する阻害剤である可能性があります。
DNAクレンジングの段階では、フェノールやクロロホルムを使用する場合、上清は常に不純物の少ない相を表しなければならず、通常は最も透明な相を理解する必要があります。このような段階では、新しいチューブに移される上清を吸引するときに下相を回復してはなりません。プロトコルの終わりまでに、ペレット(DNAによって構成される)は白っぽい色に半透明(非常に望ましい)を示すべきである。乾燥段階では、サーモブロックでDNAを乾燥させることが、エタノールを完全に蒸発させるための基本です。4°Cで12時間後、ペレットはチューブに添加された水溶液に完全に溶出し、その後は見えなくなります。溶出が完了しておらず、DNA濃度が理想的な濃度をはるかに下回っている場合、品質を大幅に損なうことなく、溶液をさらに12時間冷蔵しておくことができます。
ソフトウェアでのDNA分析では、 表2に示すような表が生成され、DNAの量と質に関連するデータが示されています。DNAの定量は、サンプルのマイクロリットルあたりのナノグラム単位の核酸の濃度によって与えられます。単離された真菌の分子同定を考慮すると、DNAサンプルの濃度は約200 ng/μLで、PCRステージに最適です。核酸の濃度が高いサンプルの場合、サンプルからのアリコートを希釈し、濃度を前述の値に近づける必要があります。 表 2 のサンプル 1 や 2 など、濃度が高すぎるサンプルは、溶液中の汚染物質による誤検出を示唆する可能性があります。一方、7番(表2)のような核酸濃度の低いサンプルは、反応により多くのサンプルを適用することが重要です。品質パラメータに関しては、サンプル3、5、および8に示されているように、商260/280および260/230が1.8〜2.2の間であれば十分である(表2)。そのような値(はるかに低いまたは高い)を示すサンプルは、 表2のサンプル9および10に示されているように、新しいDNA抽出に提出する必要があります。4番と6番の260/280と260/230の値(表2)が示すように、十分な量のDNAを持ち、理想的な品質範囲を最小限に超えるサンプルの場合、希釈は、核酸濃度をPCRに適度にし、抽出手順の痕跡試薬などの可能な阻害剤を希釈するための最も有益な手順です。 サンプルで。
見本 | 核酸コンク | 単位 | A260の | A280の | 260/280 | 260/230 | サンプルの種類 |
1 | 14491.7 | ng/μL (英語) | 289.833 | 141.175 | 2.05 | 1.8 | デオキシリボ核酸 |
2 | 13359.3 | ng/μL (英語) | 267.187 | 124.607 | 2.14 | 2.15 | デオキシリボ核酸 |
3 | 1137.6 | ng/μL (英語) | 22.751 | 10.574 | 2.15 | 2.13 | デオキシリボ核酸 |
4 | 1472.6 | ng/μL (英語) | 29.452 | 13.287 | 2.22 | 2.16 | デオキシリボ核酸 |
5 | 3464.8 | ng/μL (英語) | 69.295 | 33.329 | 2.08 | 1.88 | デオキシリボ核酸 |
6 | 1884.2 | ng/μL (英語) | 37.684 | 17.912 | 2.1 | 1.78 | デオキシリボ核酸 |
7 | 187.6 | ng/μL (英語) | 3.751 | 1.834 | 2.05 | 2.06 | デオキシリボ核酸 |
8 | 1580.3 | ng/μL (英語) | 31.607 | 15.281 | 2.07 | 1.98 | デオキシリボ核酸 |
9 | 923.3 | ng/μL (英語) | 18.466 | 9.196 | 2.01 | 1.37 | デオキシリボ核酸 |
10 | 2414.4 | ng/μL (英語) | 48.287 | 21.008 | 2.3 | 3.45 | デオキシリボ核酸 |
表2:分光光度計で分析した真菌DNAサンプルからソフトウェアで生成された結果。
単離された内生菌由来のDNAサンプルとは異なり、メタバーコーディング分析用のサンプル中のDNA濃度は、高品質で分子量の多い大量の抽出DNA分子を示す必要があります。サンプルはアガロースゲル中で電気泳動して評価し、ゲルに塗抹標本をほとんどまたはまったく付けずに、可能な限り最大の完全性を得る必要があります。
植物サンプルの表面的な駆除は、提示されたプロトコルの最も重要な段階の1つです。最後の洗浄からの滴でPDA皿に汚染しないことが強く望まれます。内生菌が植物組織内でも一般的であることを考慮すると、細菌は隔離皿の汚染物質として頻繁に観察され、通常は空気中の胞子形成菌よりも多くなります3,11。したがって、臓器片を設置する際の培養液中の抗生物質の添加は必須である。異なる種類の抗生物質を組み合わせると、より良い結果が得られ、作用範囲が広がります。もう一つの重要な考慮事項は、PDAとAAを使用すると必然的に特定の種が選択され、他の種が好まれなくなるため、真菌の分離における本質的なバイアスです。他の培地の組み合わせは、そのような制限を排除するものではないが、バイアスを最小限に抑えることができるかもしれない9。
一般に、ペトリ皿で増殖しながら胞子を産生する真菌は、低温であろうとなかろうと、保存プロトコルにおいてより高い生存率を示し、非胞子性分離株はカステラーニまたは鉱油の保存に耐えられない可能性があるため34,35,36、したがって、そのような場合には凍結保存法が重要になる可能性があります。さらに、一部の分離株は凍結に敏感である可能性があり、バーミキュライト18を使用した提示された方法のように、凍結保護剤の添加は保存を助けます。コロニーと菌糸の特性は、類似した形質を持つ分離株をグループ化するのに有用であり、共生発芽処理での使用の選択を容易にする可能性があります(Pena-Passosらによって詳述されているように10)。これらの特性は、特に胞子形成またはその不在を考慮して、適用する保存方法の選択にも貢献します。
分離株の形態学的特性評価は、特に分子特性評価に関連する場合に、専門文献で入手可能な形態学的記述を改善し、補完します。多数の分離株が存在することは困難ですが、菌類の形態学的特徴付けには時間がかかり、公開されているデータに依存しています。分子特性評価のみを行う予定であっても、コロニーの外観(マクロ形態)の写真登録を維持し、可能な限り公開して、将来の同定手順に貢献することをお勧めします。フラグメントが設置されているディッシュの写真を維持することも重要であり、最終的に得られた分離株と、インスタレーションディッシュで成長しているのを観察した形態型との比較を可能にする。このような場合、比較した真菌を同じ種類の培地で培養する必要があります。Currah et al.16 では、一般的なラン菌根菌を評価するための追加の方法論が見出されており、例えば、 Epulorhiza (teleomorph: Tulasnella)属と Ceratorhiza (teleomorph: Ceratobasidium)属を区別するためのタンニン酸培地(TAM)での培養、および Rhizoctonia 複合体からの真菌の特性評価のためにモニリオイド細胞を刺激するためのCMAでの培養などがある。
真菌の菌糸を光学顕微鏡で観察する詳細な方法を考えると、ティーズマウントと粘着テープマウントはスライド培養よりも高速ですが、ティーズマウント法は胞子の分析や枝角の測定には不十分です。粘着テープによる装着は、いじめによる装着法よりも菌糸体の組織を良好に維持するが、粘着テープの使用は、分岐角度を測定するためのスライド培養ほど信頼性が高くない(著者の観察)。スライド培養は、時間がかかりますが、半永久的および恒久的なスライドを製造するための最も適切な技術です。マクロモルフォロジーとミクロモルフォロジーは、文献を考慮して分析されます。Webster and Weber32 は、広範な一般的な情報源であり、追加の参考文献です。Currah et al.16 と Zettler and Corey37 は、ラン菌根菌に関する有用な情報を提供しています。医学的に重要な真菌を記述しているが、Walshら21 とMcGinnis31 は、糸状菌のコロニーの一般的な特徴、視覚的/記述的情報、および真菌の微細形態学に関する追加の参考文献についても有用である。
Yu et al.38によると、分光光度計でのDNA定量分析は、定量的リアルタイムPCR分析と一致しており、高い精度と正確性を示します。重要な観察は、菌従属栄養生物の真菌内生植物が非常に多様であり、特に熱帯植物に関連するもの39が産生代謝物と同様に多様であるため、一部の分離株はその後の分子同定段階に十分な純度のDNAサンプルを提供しない可能性があることです。分光光度計分析は、そのようなケースやさまざまなプロトコル、またはサンプルのDNA精製に適用される市販のキットを評価するために使用できます。単離株の分子同定で提案されている次の段階は、内部転写スペーサー(ITS)領域の増幅とシーケンシングです。ITS領域は、専門文献で広く採用され、真菌識別のための主要なバーコードとして正式に受け入れられているリボソームRNAスペーサーDNAである9,40。それは、プライマーITS1およびITS441を用いたPCRによって増幅され、次いで、サンガープラットホーム42において配列決定され得る。
メタバーコード分析は、環境および植物サンプル中の微生物の豊富さ、存在量、および分類学的組成の調査を可能にするだけでなく、これらの微生物間の正または負の相互作用の結果を提供する可能性があります12。DNeasy PowerSoil標準プロトコルに添加された液体窒素を用いたマセラシオンステージは、植物組織に関連してできるだけ多くの真菌細胞を破壊し、マセレーションされた組織内の真菌群集のより良いサンプリングを可能にすることを目的としています11。分子同定における真菌配列(バーコード)のプライマー選択では、植物DNAとの干渉を考慮する必要があります。我々は、真菌の18S遺伝子の可変領域、例えばITS1-5,8S-ITS243を増幅するプライマーの使用を勧める。DNAサンプルを取得した後、次のステップは、選択したシーケンシングプラットフォームに依存するメタゲノムライブラリの準備、ライブラリの事後シーケンシング、およびバイオインフォマティクスツールを使用して得られたデータの分析です。高出力でより安価なオプションであり、短時間で250 bpのシーケンスを生成するプラットフォームIllumina MiSeqの使用をお勧めします11,44。
著者は開示するものは何もなく、利益相反もありません。
FAPESP(2015/26479-6)及びCNPq(447453/2014-9)からの資金提供に感謝します。JLSMは、生産性助成金(303664/2020-7)を提供してくれたCNPqに感謝します。MPPはCapes(修士号奨学金、プロセス88887.600591 / 2021-00)とCNPqに感謝します。
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Adhesive tape | (from any company, for adhesive tape mount in micromorphological analyses) | ||
Ampicillin | Sigma-Aldrich | A5354 | (for installation of plant fragments; other antibiotics may be used - check step 2.2.1) |
Autoclave | (from any company, for materials sterilization in many steps) | ||
Bacteriological agar | Sigma-Aldrich | A1296 | (for many steps) |
C1, C2, C3, C4, C5, and C6 solutions | Qiagen | 12888-50 | (purchased with DNeasy PowerSoil kit) |
Centrifuge | Merck/Eppendorf | 5810 G | (for total DNA extraction from fungal isolates) |
Centrifuge tubes | Merck | CLS430828 | (for samples collection) |
Chloroform | Sigma-Aldrich | C2432 | (for total DNA extraction from fungal isolates) |
Congo red | Supelco | 75768 | (for hyphae staining) |
Cryotubes | Merck | BR114831 | (for many steps) |
Ethanol | Supelco | 100983 | It will be necessary to carry out the appropriate dilutions (for many steps) |
Ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA) | Sigma-Aldrich | 3609 | (for total DNA extraction from fungal isolates) |
Filter paper | Merck | WHA10010155 | (for many steps) |
Glass test tubes | Merck | CLS7082516 | (for cryopreservation in unhulled rice grains) |
Glass wool | Supelco | 20411 | (for cryopreservation in unhulled rice grains) |
Glucose | Sigma-Aldrich | G8270 | Or dextrose (for cryopreservation in vermiculite) |
Glycerol | Sigma-Aldrich | G5516 | Or glycerin (for cryopreservation in vermiculite, for preparing LPCB) |
Isopropanol | Sigma-Aldrich | 563935 | (for total DNA extraction from fungal isolates) |
Lactic acid | Sigma-Aldrich | 252476 | (for preparing LPCB - hyphae staining) |
Lactophenol blue solution (LPCB) | Sigma-Aldrich | 61335 | (for hyphae staining) |
Laminar flow hood | (class I, from any company, for many steps) | ||
Light microscope | (from any company, for hyphae observation) | ||
MB Spin Columns | Qiagen | 12888-50 | (purchased with DNeasy PowerSoil kit) |
Methyl blue (cotton blue) | Sigma-Aldrich | M5528 | (for preparing LPCB - hyphae staining) |
Microcentrifuge tube (1.5 mL) | Merck | HS4323 | (for total DNA extraction from fungal isolates) |
Microcentrifuge tube (2 mL) | Merck | BR780546 | (for many steps) |
Mineral oil | (for preservation of fungal isolates) | ||
Paper bags | Average size 150 mm x 200 mm (for samples collection) | ||
Petri dish (Glass, 120 mm x 20 mm) | Merck/Pyrex | SLW1480/10D | (autoclavable, for fungi slide culture, prefer higher ones) |
Petri dish (Glass, 50 mm x 17 mm) | Merck/Aldrich | Z740618 | (for purification of fungal isolates); alternatively: polystyrene petri dishes (sterile, γ-irradiated, non-autoclavable) |
Petri dish (Glass, 80 mm x 15 mm) | Merck/Brand | BR455732 | (for installation of plant fragments); alternatively: polystyrene petri dishes (sterile, γ-irradiated, non-autoclavable) |
Phenol | Sigma-Aldrich | P1037 | (for total DNA extraction from fungal isolates, for preparing LPCB) |
Porcelain mortar | Sigma-Aldrich | Z247464 | (for total DNA extraction from fungal isolates) |
Porcelain pestle | Sigma-Aldrich | Z247502 | (for total DNA extraction from fungal isolates) |
Potato dextrose agar (PDA) | Millipore | P2182 | (for many steps) |
PowerBead tubes | Qiagen | 12888-50 | (purchased with DNeasy PowerSoil kit) |
Rapid mounting medium (Entellan) | Sigma-Aldrich | 1.0796 | (for fungi slide culture) |
Silica gel | Supelco | 717185 | (for cryopreservation in unhulled rice grains) |
Sodium chloride (NaCl) | Sigma-Aldrich | S9888 | (for total DNA extraction from fungal isolates) |
Sodium dodecyl sulfate (SDS) | Sigma-Aldrich | L3771 | Lauryl sulfate sodium salt (for total DNA extraction from fungal isolates) |
Sodium hypochlorite (w/ 2% active chlorine) | (commercial product, for superficial desinfestation) | ||
Soil DNA extraction kit (DNeasy PowerSoil kit) | Qiagen | 12888-50 | (for total DNA extraction from plant organs) |
Spectrophotometer - Nanodrop 2000/2000c | ThermoFisher Scientific | ND2000CLAPTOP | (for total DNA extraction from plant organs) |
Stereomicroscope | (=dissecting microscope, from any company, for macromorphological analyses) | ||
Tetracycline | Sigma-Aldrich | T7660 | (for installation of plant fragments) |
Thermoblock | Merck/Eppendorf | EP5362000035 | (or from other companies) |
Tissue homogenizer and cell lyzer | SPEX SamplePrep | 2010 Geno/Grinder - Automated Tissue Homogenizer and Cell Lyzer (for total DNA extraction from plant organs) | |
Toluidine blue O | Sigma-Aldrich/Harleco | 364-M | (for hyphae staining) |
Trehalose | Sigma-Aldrich | T9531 | (for cryopreservation in vermiculite) |
Tris Base Solution (Tris) | Sigma-Aldrich | T1699 | (for total DNA extraction from fungal isolates) |
Unhulled rice grains | (for cryopreservation) | ||
U-shaped glass rod | (or an adaptation - check step 5.4.1, for fungi slide culture) | ||
Vermiculite | Fine granulometry (for cryopreservation in vermiculite) | ||
Vortexer | Sigma-Aldrich/BenchMixer | BMSBV1000 | (for total DNA extraction from fungal isolates) |
Yeast extract | Sigma-Aldrich | Y1625 | (for cryopreservation in vermiculite) |
An erratum was issued for: Isolation, Characterization, and Total DNA Extraction to Identify Endophytic Fungi in Mycoheterotrophic Plants. The Authors section was updated from:
Juliana Lishcka Sampaio Mayer
to:
Juliana Lischka Sampaio Mayer
このJoVE論文のテキスト又は図を再利用するための許可を申請します
許可を申請This article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2023 MyJoVE Corporation. All rights reserved