A versatile Tn7 transposon-based bioluminescence tagging tool for quantitative and spatial detection of bacteria in plants
A versatile Tn7 transposon-based bioluminescence tagging tool for quantitative and spatial detection of bacteria in plants
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一种基于 Tn7 转座子的多功能生物发光标记工具，用于植物中细菌的定量和空间检测
DOI：
10.1101/2021.02.11.430857
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发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Mine Akira
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Matsumoto Ayumi;Schluter Titus;Melkonian Katharina;Takeda Atsushi;Nakagami Hirofumi;Mine Akira
植物-细菌相互作用的研究需要通过繁琐而耗时的菌落计数测定来定量植物细菌滴度。在这里，我们设计了一种广泛适用的工具，用于基于生物发光的植物中细菌的定量和空间检测。我们开发了载体，使Tn 7转座子介导的theluxCDAB荧光素酶操纵子整合到一个特定的基因组位置发现普遍存在于细菌门。这些载体允许产生来自假单胞菌属、根瘤菌属（农杆菌属）和罗尔斯通氏菌属的各种植物病原细菌的生物发光转化体。直接发光测量接种生物发光假单胞菌番茄DC 3000（Pto-lux）的植物组织的细菌滴度报告准确的传统菌落计数法在拟南芥，番茄，烟草本塞姆，和地钱。我们进一步证明了我们的载体在将先前产生的Pto衍生物转化为等基因生物发光菌株中的有用性。重要的是，使用thesePto-lux菌株的定量生物发光测定准确地报告了植物免疫和细菌效应子对细菌生长的影响，动态范围为四个数量级。此外，宏观生物发光成像照亮的空间模式ofPto-lux生长在/接种植物组织。总之，我们的载体提供了未开发的机会，以开发基于生物发光的各种植物-细菌相互作用的测定。
Investigation of plant-bacteria interactions requires quantification ofin plantabacterial titers by means of cumbersome and time-consuming colony-counting assays. Here, we devised a broadly applicable tool for bioluminescence-based quantitative and spatial detection of bacteria in plants. We developed vectors that enable Tn7transposon-mediated integration of theluxCDABEluciferase operon into a specific genomic location found ubiquitously across bacterial phyla. These vectors allowed for the generation of bioluminescent transformants of various plant pathogenic bacteria from the generaPseudomonas,Rhizobium(Agrobacterium), andRalstonia. Direct luminescence measurements of plant tissues inoculated with bioluminescentPseudomonas syringaepv.tomatoDC3000 (Pto-lux) reported bacterial titers as accurately as conventional colony-counting assays inArabidopsis thaliana,Solanum lycopersicum,Nicotiana benthamiana, andMarchantia polymorpha. We further showed the usefulness of our vectors in converting previously generatedPtoderivatives to isogenic bioluminescent strains. Importantly, quantitative bioluminescence assays using thesePto-lux strains accurately reported the effects of plant immunity and bacterial effectors on bacterial growth, with a dynamic range of four orders of magnitude. Moreover, macroscopic bioluminescence imaging illuminated the spatial patterns ofPto-lux growth in/on inoculated plant tissues. In conclusion, our vectors offer untapped opportunities to develop bioluminescence-based assays for a variety of plant-bacteria interactions.
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