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Rhizosphere、Rhizoplane到底谁才是根际,根际土该如何取?

2017-03-16 参天大葱 微生物生态

师弟(男):师兄师兄,根际土该怎么取?

本葱:查文献!

师妹(女):师兄,根际土该怎么取?

本葱:你这个问题问得好,来来来,师兄跟你讲……

 

根际(Rhizosphere是指受植物系活动的影响,在物理、化学和生物性质上不同于土体的那部分微域土区。根际的范围很小,一般指离根轴表面数毫米之内。

说到根际Rhizosphere不得不提BulkEndosphere,尤其是RhizosphereBulkRhizosphereRhizoplane经常傻傻分不清。

在文章Structure,variation, and assembly of the root-associated microbiomes of rice中给出的解释是比较经典的,如下图:

Bulk(编号B:大田土(微生物)、非根际(微生物)。

Rhizosphere(编号S:根际(微生物),来自根际土。

Rhizoplane(编号P:根表(微生物),紧密附着根表面、部分来自根皮。

Endosphere(编号E:内生(微生物)。


文中给出的方法:

Rhizosphere(编号S:文中将根表约1mm土壤视为根际土,根放入PBS中充分搅动,洗下、收集浊液不离心同一天内取部分浊液用作提DNA。本文为手工搅动,(也有放入摇床中搅动的)。本文是在同一天完成DNA提取所以没有离心,若要保存,可高速离心后收集土壤进行保存。

Rhizoplane(编号P:将上述根再次放入PBS+超声震荡1次(30s 50-60Hz)。由于此部分微生物较少,提取后作者对DNA进行了浓缩

Endosphere(编号E:额外两次超声震荡,玻珠击打均质后,用于提取DNA

*注:一般地,内生微生物DNA提取方法:表面消毒+效果检测+研磨DNA提取。

表面消毒:次氯酸、乙醇等,根据植物组织而异,就如叶片、根、种子的消毒力度是不一样的。目的,去除根表微生物。

效果检测不可忽略。检测表面消毒效果,是否完全去除根表的微生物,这是保证测序结果是内生菌的前提。方法:只要能证明根表无微生物即可。如,取消毒过程中最后一次无菌水进行培养,看是否有微生物生长;或是用PCR定量的方法等。

 

师妹(女):谢谢师兄^^

本葱:等下,先别走~多了解些才能掌握根际土取样的“度”

(师弟在远远地偷听)


针对最受关注的根际土(Rhizosphere,有大量的文章介绍样品采集方法:

Comparative 16S  rDNA and 16S rRNA sequence analysis indicates that Actinobacteria might be a dominant part of the metabolically  active bacteria in heavy metalcontaminated bulk and rhizosphere soil

2003Environment  Microbiology,被引:179(被引为文章被引,并不代表此方法被引,下同)

遏蓝菜(Thlaspi caerulescens

抖落Bulk Soil,将仍粘附(adhering)在根表面的土壤视为根际土(rhizosphere)。将其放入50ml无菌0.9% NaCl溶液适度搅动(moderate agitation5min,然后8000g离心10min收集土壤。(该文Marilley et al.,  1998)

Bulk and  Rhizosphere Soil Bacterial Communities Studied by Denaturing Gradient Gel  Electrophoresis: Plant-Dependent Enrichment and Seasonal Shifts Revealed

2001Applied And  Environment Microbiology,被引:922

草莓、油菜、土豆

剧烈震荡(shaken vigorously)去除松散的土,然后将其放入9mL无菌水中,SewardStomacher®400混合器最大转速处理1min,低速离心(2min500g)取上清,将沉淀用相同方法洗两次,合并三次上清,高速离心(30min10000g)沉淀微生物细胞。

*(本葱)注:此法随搅拌力度的不同,可能会得到不同数量的内生菌。

Bacterial diversity in rhizosphere soil from  Antarctic vascular plants of Admiralty Bay, maritime Antarctica

2010The ISME Journal,被引:152

维管植物:Deschampsia antarctica Desv(Poaceae) and Colobanthus quitensis (Kunth) BartI (Caryophyllaceae)

5g根放入50ml 0.85%NaCl溶液中摇动1h10min 9000g离心取沉淀。

Distinct Microbial Communities within the  Endosphere and Rhizosphere of Populus deltoides Roots across Contrasting  Soil Types

2011Applied And  Environment Microbiology,被引:154

杨树

无菌水洗5次,收集土壤。

Microbial 16S gene-based  composition of a sorghum cropped rhizosphere soil under different  fertilization managements

2015Biology  and fertility of soils,被引:5

高粱

轻轻抖动去除Bulk Soil,紧附在根上的土用无菌水冲洗。

……

此外,若是要求不严,有些研究也把根系抖落下来的土视为根际土,但或许称其为root-zone soil较为合适

综上,研究目的及样品的差异可能导致方法上略有不同,大体思路是:

1去除(抖落)根周松散的土→2缓冲液震荡洗下根际土(紧密粘附)→3高速离心收集沉淀→4保存

1步,应尽量保证完整的根组织,并去除多余的土。

2步,为防止在震荡过程中对微生物和根组织细胞的破坏,此处建议使用缓冲液,如PBS或生理盐水,若震荡时间较短、强度较低或是其他特殊要求不能用缓冲液,也有用无菌水处理的。震荡时有手动的,也有用摇床等震荡的,时间和强度根据洗涤的难易程度和根组织而异。

3步,如果无需保存且立即使用,建议不必离心,直接以浊液为样品;但若需保存,可高速离心后收集土壤沉淀。若沉淀较少,也可用提取水体DNA的方法,经0.22μm孔膜过滤收集土壤及微生物细胞。

4步,低温保存-80


参考前人的方法是为了站在“科学”的肩膀上,但不假思索的参考可能会站在错误的方向!

本葱没有讨厌师弟(男),只是更喜欢师妹(女)~


这里是“微生物生态”,科学思想值得传播,欢迎转载~


本期校稿:小丸子

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