原文链接：Peat-based gnotobiotic plant growth systems for Arabidopsis microbiome research | Nature Protocols

摘要

植物微生物组的复杂结构和功能是由许多变量驱动的，包括环境、微生物与微生物的相互作用和宿主因素。同样，常驻微生物群可以影响许多宿主的表型。悉生生长系统（Gnotobiotic growth systems）和受控环境使研究人员能够隔离这些变量，而标准化的方法使全球研究界能够协调协议、复制实验并进行广泛合作。我们开发了两个易于建造的基于泥炭的悉生生长平台：FlowPot系统和GnotoPot系统。无菌泥炭适合于微生物群的定植，并支持模式植物拟南芥在有或没有微生物的情况下生长。FlowPot系统的独特之处在于允许人们通过一个灌溉口用水、营养物和/或微生物群悬浮液冲洗基质，一个网状固定器允许倒置植物进行浸泡或真空渗透协议。灌溉口也有利于被动排水，防止根部缺氧。相比之下，GnotoPot系统采用了在园艺行业广泛使用的压缩泥炭颗粒。GnotoPot的建造步骤较少，需要用户处理的情况也较少，从而减少了污染的风险。两种方案都需要4天的时间来完成，包括基质和种子的消毒，需要4-5小时的动手时间。在这个协议中，我们提供了这两个系统的详细组装和接种程序。这两个系统都是模块化的，不需要无菌生长室，而且每个容器的成本低于2美元。

悉生生长系统（Gnotobiotic growth systems）：是指携带已知或特定微生物的宿主系统，主要通过将单个菌/菌群定植到无菌宿主(Germ-free，GF)体内得到，是揭示单菌或菌群与表型之间因果关系以及确定微生物对宿主影响机制的重要工具。

参考：

Nature上的新面孔“悉生小鼠” - 知乎 (zhihu.com)

悉生动物 Gnotobiotic Animals - 实验方法 - 丁香通 (biomart.cn)

图 FlowPot系统的示意图。

a, 每个FlowPot的准备工作是在截断的注射器的Luer端加入玻璃珠，然后加入两次高压灭菌的泥炭，用网状固定器覆盖泥炭，然后用束带固定。

b，然后对组装好的FlowPots进行高压灭菌，用无菌的MilliQ水进行无菌灌溉，并接种营养物质和任何所需输入的微生物群。

c, 然后将FlowPot无菌地放入Microbox中的支架上，并在每个FlowPot上播种无菌的拟南芥种子。装有FlowPot的Microboxes放置在一个具有植物生长所需的照明和温度条件的生长室里 。

图2 GnotoPot系统的示意图。

a, 用营养液浸泡Jiffy-7泥炭颗粒，使干盘膨胀，形成GnotoPot。

b, GnotoPot被放置在Microboxes内，侧面是两个空盆。

c, 高压灭菌后，GnotoPots用营养液重新水化，种子无菌播种。

d. 最后，用1毫升吸管接种所需的微生物群，盖子扣上，Microboxes被转移到生长室。

图3 在FlowPots无菌(axenic)或全菌(holoxenic)基质中生长的拟南芥。发芽后4周，生长在FlowPots中的拟南芥植物的生长表型。全菌基质是接种接种土壤浆液 ，无菌基质是用高热灭菌的土壤浆液。玫瑰花图片是至少三个重复实验的代表。

图4 在GnotoPots无菌(axenic)或全菌(holoxenic)基质中生长的拟南芥。发芽后6.5周，生长在GnotoPots中的拟南芥植物的生长表型。全菌基质是接种接种土壤浆液 ，无菌基质是用高热灭菌的土壤浆液。玫瑰花图片是至少三个重复实验的代表。