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玉米根系简化细菌群落的定量与其生物防治效果的评价方法

Quantification of the Composition Dynamics of a Maize Root-associated Simplified Bacterial Community and Evaluation of Its Biological Control Effect

董 董颖*
焦 焦朕*
郑 郑小琪
沈 沈博
刘 刘悦
贾 贾洪柏
李 李晓岩
牛 牛犇
RK Roberto Kolter

*Contributed equally to this work 发表时间: 2021年02月25日 DOI: 10.21769/BioProtoc.2003399 浏览次数: 5831

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微生物组实验手册：架起各领域通向微生物组世界的桥梁
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摘要：植物共生微生物群落的组装机制与其生物学功能是植物微生物组领域的重要研究内容。在前期的研究中，我们在玉米根表构建了一个由7株细菌组成的简化且具有代表性的模式细菌群落，这7株细菌分别是寡养单胞菌属、苍白杆菌属、短小杆菌属、肠杆菌属、金黄杆菌属、草螺菌属以及假单胞菌属的成员。本文将描述利用该模式细菌群落研究根系微生物组组装过程中的微生物种间互作以及根系微生物组对寄主健康的有益功能的实验操作流程。该流程可简要归纳为：采用针对各细菌菌株的特异性选择培养基，监测模式细菌群落组成结构的动态变化，解析细菌种间互作对群落组装的影响；通过比较病原真菌轮枝镰刀菌在接种与未接种模式细菌群落的玉米种子表面的生长以及由该病原菌引起的玉米苗枯病的严重程度，评价模式细菌群落防治植物病害的效果。

Keywords: 玉米 search 合成菌群 search 选择性培养基 search 动态变化 search 群落组装和生物防治 search

材料与试剂

一、耗材

  1. 一次性培养皿 (VWR, catalog number: 89022-320)
  2. 移液枪枪头 (Corning, Axygen®, catalog number: T1005WBCRS; Biotix, catalog number: M-0200-1RCNS)
  3. 封口膜 (VWR, catalog number: 52858-000) (制造商：Bemis, catalog number: PM996)
  4. 接种环 (Globe Scientific, catalog number: 130118)
  5. 2.0 ml离心管 (康宁，Axygen®, catalog number: MCT-200-C-S)
  6. 1.5 ml离心管 (VWR, catalog number: 20170-038)
  7. 50 ml离心管 (Corning, catalog number: 352098)
  8. 手术刀片 (Integra LifeSciences, catalog number: 4-110)
  9. 玻璃珠 (Propper, catalog number: 03000600)
  10. 纸巾 (KCWW, Kimberly-Clark, catalog number: 34155)
  11. 96孔板 (Corning, catalog number: 351172)
  12. 细胞刮 (VWR, catalog number: 89260-222)
  13. 方形平板 (Thermo Fisher Scientific, Nunc, catalog number: 242811)
  14. 移液管 (Gilson，型号：P20, P200和P1000, catalog number: F123600，F123601和F123602; Thermo Fisher Scientific，型号：F1-ClipTipTM, catalog number: 4661140N和4661130N)

二、植物
玉米 cv. Sugar Buns F1 (se+) (Johnny’s Selected Seeds, catalog number: 267)

三、细菌菌株
嗜麦芽寡养单胞菌 (Stenotrophomonas maltophilia) ZK5342，垂体苍白杆菌 (Ochrobactrum pituitosum) ZK5343，极小短小杆菌 (Curtobacterium pusillum) ZK5344，路德维希肠杆菌 (Enterobacter ludwigii) ZK5345，产吲哚金黄杆菌 (Chryseobacterium indologenes) ZK5346，弗里辛恩斯草螺菌 (Herbaspirillum frisingense) ZK5347与恶臭假单胞菌 (Pseudomonas putida) ZK5348 (Niu et al., 2017; Niu and Kolter, 2017)。

四、真菌菌株
轮枝镰刀菌 (Fusarium verticillioides) MRC826 (Hinton and Bacon, 1995)

五、化学试剂

  1. 乙醇 (Decon Labs, catalog number: V1001)
  2. 次氯酸钠溶液 (Janitorial Supplies, Clorox® 95, catalog number: CLO30966CT)
  3. BactoTM胰蛋白胨大豆肉汤培养基 (不含葡萄糖) (BD, catalog number: 286220)
  4. 大豆酪蛋白消化琼脂 (HiMedia Laboratories, catalog number: GM290-500G)
  5. 琼脂 (BD, catalog number: 214010)
  6. 10× 磷酸盐缓冲盐 (PBS) (Lonza, catalog number: 17-517Q)
  7. Murashige和Skoog基础盐混合物 (MS) (Sigma-Aldrich, catalog number: M5524-50L)
  8. 萘啶酸 (Sigma-Aldrich, catalog number: N8878-5G)
  9. 粘菌素 (Sigma-Aldrich, catalog number: C4461-100MG)
  10. 林可霉素 (Sigma-Aldrich, catalog number: 62143-1G)
  11. 金霉素 (Solarbio, catalog number: C4881-5G)
  12. 红霉素 (Sigma-Aldrich, catalog number: E5389-1G)
  13. 万古霉素 (Sigma-Aldrich, catalog number: 75423-5VL)
  14. 氯化钠 (VWR, catalog number: BDH9286-500G)
  15. 新生霉素 (Sigma-Aldrich, catalog number: N1628-1G)
  16. 妥布霉素 (Sigma-Aldrich, catalog number: T4014-100MG)
  17. 葡萄糖 (VWR, catalog number: BDH9230-500G)
  18. 胰蛋白胨大豆琼脂培养基 (见溶液配方)
  19. 0.1× 胰蛋白胨大豆琼脂培养基 (见溶液配方)
  20. 胰蛋白胨大豆肉汤培养基 (见溶液配方)
  21. 1× 磷酸盐缓冲液 (PBS) (见溶液配方)
  22. ½ MurAshige和Skoog (MS) 琼脂培养基 (见溶液配方)
  23. S. maltophilia ZK5342选择培养基 (见溶液配方)
  24. O. pituitosum ZK5343的选择培养基 (见溶液配方)
  25. C. pusillum ZK5344选择培养基 (见溶液配方)
  26. E. ludwigii ZK5345选择培养基 (见溶液配方)
  27. C. indologenes ZK5346选择培养基 (见溶液配方)
  28. H. frisingense ZK5347选择培养基 (见溶液配方)
  29. P. putida ZK5348选择培养基 (见溶液配方)
  30. 马铃薯葡萄糖琼脂培养基 (见溶液配方)
  31. 水琼脂培养基 (见溶液配方)

仪器设备

  1. 镊子
  2. 二级生物安全柜 (Thermo Fisher Scientific，型号：HerasafeTMKS9)
  3. 离心机 (Eppendorf，型号：5424)
  4. 涡旋混合器 (Scientific Industries，型号：Vortex-genie2, catalog number: G560)
  5. 分光光度计 (Beckman Coulter，型号：DU 640)
  6. 超声波细胞破碎仪 (Qsonica，型号：Q125, catalog number: Q125-110)
  7. 天平 (Mettler-Toledo International, catalog number: AG135)
  8. 细胞计数板 (Hausser Scientific, catalog number: 1492)
  9. 显微镜 (ZEISS，型号：Axioscop 2 plus)
  10. 体视显微镜 (ZEISS，型号：Stemi SV 6)

软件和数据库

  1. RStudio (version 0.99.903)
  2. QIIME (version 1.6.0)
  3. PRISM (version 6.0c)

实验步骤

Copyright: © 2021 The Authors; exclusive licensee Bio-protocol LLC.
引用格式：董颖, 焦朕, 郑小琪, 沈博, 刘悦, 贾洪柏, 李晓岩, 牛犇, Roberto Kolter. (2021). 玉米根系简化细菌群落的定量与其生物防治效果的评价方法. // 微生物组实验手册. Bio-101: e2003399. DOI: 10.21769/BioProtoc.2003399.
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How to cite: Dong, Y., Jiao, Z., Zheng, X. Q., Shen, B., Liu, Y., Jia, H. B., Li, X. Y., Niu, B. and Roberto Kolter. (2021). Quantification of the Composition Dynamics of a Maize Root-associated Simplified Bacterial Community and Evaluation of Its Biological Control Effect. // Microbiome Protocols eBook. Bio-101: e2003399. DOI: 10.21769/BioProtoc.2003399.
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分类

系统生物学 > 微生物组学

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