利用高通量叶绿素荧光和热成像平台对甘薯病毒感染进行表型分析

作者:谷丰光电 来源: 时间:2019-11-28 08:49:56 次数:

此次研究首次验证了使用ChlF和tirb成像系统来区分甘薯中与SPFMV和SPCSV相关的病毒疾病的严重程度。此外,我们还证明了与最大量子效率、非光化学猝灭和叶片温度相比,PSII和光化学猝灭的工作效率是量化病毒效应最敏感的参数。
由甘薯羽状斑驳病毒(SPFMV)和甘薯绿化障碍病毒(SPCSV)共同感染引起的病毒病是甘薯生产中的一个严重问题。传统的分子病毒检测方法包括核酸检测和血清学检测。在本研究中,我们旨在通过比较四种病毒处理和两种健康对照,验证利用基于非破坏性成像的植物表型平台来研究甘薯中植物-病毒协同作用。

通过29监测甘薯病毒感染的生理和形态效应,从叶绿素荧光(ChlF)成像和热红外(TIR)成像对甘薯的光合性能进行定量分析。此外,ChlFTIR成像观察到的不同处理之间的差异与病毒在甘薯中的积累和分布有关。这些发现通过光合作用和固碳途径的相关基因表达在分子水平上得到进一步验证


病毒感染和生长条件对植物生长的影响。A株高随时间的线性回归模型。7dpt、14dpt21dpt28dpt后测定株高。野生型甘薯为健康型(Wt-H)或感染SPFMV (Wt-F)SPCSV (Wt-C)或两种病毒(Wt-FC)。从SPCSV中表达RNase III的转基因甘薯要么是健康的(R3-H),要么感染了SPFMV (R3-F)。在生长室(GC)NaPPI设施(NaPPI)中对所有六种条件进行了评估。测定了NaPPI植株在31 dpt时的B - D高度(B)、生物量(C)和总叶面积(D)。数据以平均值±标准差(n = 10)表示。不同字母表示差异有统计学意义(Tukeys HSD test, P < 0.05)


NaPPI生长的植物中病毒感染、分布和积累的特征。从野生型甘薯植株上分离的叶片只感染SPFMV (Wt-F)SPCSV (Wt-C),或在31 dpt时同时感染SPFMVSPCSV (Wt-FC)。叶子上面的数字表示植物从上到下的叶序。黑色箭头表示Wt-C植物老叶的典型镶嵌症状,而几乎所有的Wt-FC植物叶片都能观察到叶片变形和叶脉清理。叶片上的孔(黑色圆圈)对应于病毒积累试验的采样区域。Wt-FWt-CWt-FC甘薯植株上叶片从上到下的分布为B SPCSVSPFMVx轴为叶片编号,对应A的采样顺序。黑色箭头表示Wt-FC植物中SPCSVSPFMV定位在叶片5周围的交叉点。数据以代表四个工厂的两个样本池的平均值±SD表示。C .6个甘薯处理组病毒积累量的相对定量。通过测量病毒外壳蛋白(SPFMV-CPSPCSV- cp)SPCSV (SPCSV- r3)RNAse III的相对基因表达,估计nptNaPPI生长的植物中的病毒积累。SPCSV-CPSPCSV-R3的相对基因表达分别未在转基因植物(R3-HR3-F)和野生型植物(Wt-HWt-FWt-CWt-FC)中检测。actin管家基因用于RT-qPCR的归一化。数据以平均值±95% CI表示(n = 10-12

此次研究首次验证了使用ChlF和tirb成像系统来区分甘薯中与SPFMVSPCSV相关的病毒疾病的严重程度。此外,我们还证明了与最大量子效率、非光化学猝灭和叶片温度相比,PSII和光化学猝灭的工作效率是量化病毒效应最敏感的参数。

 

来源Plant Methods. Phenotyping viral infection in sweetpotato using a high-throughput chlorophyll fluorescence and thermal imaging platform.Linping Wang,Sylvain Poque&Jari P.T.Valkonen.https://plantmethods.biomedcentral.com/articles/10.1186/s13007-019-0501-1