A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Method Article
وهنا، نقدم البروتوكولين الملحقين بتحويل نباتات البطاطا. تحويل tumefaciens المتبعة يؤدي إلى مصنع وراثيا كاملة في حين rhizogenes المتبعة تنتج جذور شعر المعدلة وراثيا في تبادل لإطلاق النار نوع البرية يمكن أن منشور ذاتيا. ثم يمكننا الكشف عن نشاط المروج غوس تلطيخ في جذور محولة.
Sp. المتبعة إحدى الطرق الأكثر استخداماً للحصول على النباتات المعدلة وراثيا، كما أن لديها القدرة على نقل وإدماج الخاصة تي-الدنا في الجينوم المصنع. هنا، نحن نقدم اثنين من أنظمة التحويل تعديلها وراثيا نباتات البطاطس (البطاطا). في تحول A. tumefaciens ، مصابون بأوراق ويتم تحديد الخلايا المحولة ويتم إعادة إنشاء محطة جديدة لتحول كاملة باستخدام فيتوهورمونيس في 18 أسبوعا. في رهيزوجينيس (أ) التحول، مصابون ينبع عن طريق حقن البكتيريا بإبرة وجذور شعر تحول ظهرت جديدة يتم الكشف عنها باستخدام علامة نيون أحمر وتتم إزالة جذور عدم تحويلها. في 5-6 أسابيع، المصنع الناتجة مركب من نوع البرية تبادل لإطلاق النار مع جذور شعر تحول نمواً كاملا. يمكن لزيادة الكتلة الأحيائية، اقتطعت جذور شعر محولة والذاتي نشر. ونحن تطبيق كلا التحول الأساليب المتبعة-بوساطة للحصول على جذور التعبير عن الجينات مراسل غوس يقودها أحد المروجين جينات السكروز صابرين. يرد الإجراء المصبوغة غوس ويسمح التعريب خلية التعريفي المروج. في كلتا الطريقتين، أظهرت أن جذور البطاطا تحول غوس تلطيخ في endodermis سوبيريزيد واكسوديرميس، بالإضافة إلى ذلك، في جذور رهيزوجينيس (أ) تحول النشاط غوس اكتشفت أيضا في ظهور الجذور الجانبية. وتوحي هذه النتائج أن رهيزوجينيس أ- يمكن أن تكون أداة سريعة بديلة لدراسة الجينات التي يتم التعبير عنها في جذور.
وبصرف النظر عن الفائدة الاقتصادية، جيل النباتات المعدلة وراثيا وقد أهميته الخاصة في البحث لإظهار وظيفة الجينات في نهاية المطاف، وفهم أفضل لفسيولوجيا النبات والتنمية. الأكثر استخداماً الأسلوب لمصنع الإدراج الحمض النووي هو المتبعة-بوساطة التحويل. Tumefaciens المتبعة قادرة على توليد الصفراوات التاج في الأنسجة المصابة من العديد من الأنواع النباتية بفعل بلازميد (Ti) الأورام المسببة لها. بلازميد يحتوي على منطقة تي-الحمض النووي مع مجموعة من الجينات التي ستدمج في جينوم النبات والحث على الأنسجة ديديفيرينتييشن1،2. أتاح تبادل هذه الجينات داخل تي-الحمض النووي بالتحوير توليد تعديلات محددة مصنع تجنب التأثيرات المظهرية3. تيسيرا للتحوير الاستنساخ في تي-الحمض النووي، وقد تم اقتطعت منطقة تي-دنا في بلازميد مستقل يسمى بلازميد ثنائي، بينما الباقون جينات تي بلازميد (الجينات الفوعة التي تسمح لآليات نقل والإدراج تي-دنا) كانت وضع في بلازميد مساعد. لبحوث التكنولوجيا الحيوية النباتية، التحول من A. tumefaciens مزايا عديدة: لا تحتاج إلى أجهزة مكلفة، وقادرة على توليد تحول المصنع مستقرة وعابرة، وانخفاض عدد الجينات التي يتم دمج النسخ كروموسوم4. ومع ذلك، يتطلب توليد ترانسفورمانتس مستقرة لمعظم النباتات، ولكن لا نبات، تجديد المصنع من واحد أو بعض الخلايا باستخدام فيتوهورمونيس الخارجية، مما يجعل هذه العملية شاقة وتستغرق وقتاً طويلاً. ألف-رهيزوجينيس أيضا قادرة على تعديل جينوم النبات، إنتاج جذور شعر أو جذور العارض في مواقع الإصابة بسبب التعبير عن الجينات رول (الجذر المكاني) المشفرة في بلازميد (Ri) الذي يحفز الجذر5. على الرغم من الدراسة أقل من توميفاسينس أ، رهيزوجينيس أ- يستخدم أيضا للحصول على جذور المحورة وراثيا. في هذه الحالة، يتضمن rhizogenes أ الأصلي تي-الحمض النووي بلازميد Ri وبلازميد ثنائي مع ثانية تي-دنا تحمل التحوير. عندما يكون موقع الإصابة في ينبع أو هيبوكوتيلس، يمكن الحصول مصنع مركبة، مع جذور المعدلة وراثيا شعر الجديدة الناشئة من النوع المتوحش يطلق النار. وبدلاً من ذلك، يمكن أن تنمو جذور تحول شعر مستقلة في المختبر في وسائل الإعلام مع الكربون مصدر المدخلات. استخدام رهيزوجينيس (أ) بدلاً من توميفاسينس (أ) لإنتاج الأنسجة المعدلة وراثيا يكتسب أهمية عند الجذر هو الجهاز المستهدف، لأن تجديد مصنع غير مطلوب ومن ثم أنها أسرع وأقل تكلفة. وقد أثبتت الدراسات السابقة هذه المنهجية المعتمدة لتوصيف المظهرية الجذر جينات محددة6،7،،من89.
البطاطس (البطاطا) هو رابع أهم محصول في العالم وفقا منظمة الأغذية والزراعة "الأمم المتحدة" (الفاو) منذ الدرنة أهميتها الغذائية للاستهلاك البشري لكونها مصدر جيد للفيتامينات والمعادن. ولهذا السبب، تم وضع في دائرة الضوء للتكنولوجيا الحيوية الزراعية البطاطا ويعتبر أيضا كنموذج جيد بيولوجية الجينية والتنموية الدراسات10،11. تحويل البطاطا ساهم مساهمة كبيرة في فهم الآليات الجزيئية الأنسجة سوبيريزيد الكامنة من خلال وصف الجينات المعنية صابرين والشمع الحيوي12،13،14 15، ،،من1617، النقل مونومر صابرين18 والنسخ البند19. صابرين فيرولويل ترانسفيراز الجينات، فهت، واحد من هذه الجينات السكروز تتسم؛ أن downregulation تثير ضعف قوية للحماية من بيريديرم، الذي يرتبط مع انخفاض قوي في اﻻسترات فيرولاتي من صابرين والشموع في البطاطا الدرنات14. في الوقت ذاته، أن الضربة القاضية لما أورثولوجوي المفترضة (أسفت/RWP1) في جذور وبذور نبات، أظهرت أيضا دورها في إنتاج الألكيل فيرولاتيس في سوبيرين،من2021. في البطاطا، الخط النسخي مراسل فهت وجسم فهت أظهرت على التوالي أن نشاط المروج والبروتين تقع في اكسوديرميس، endodermis، فيلوجين-المشتقات والأنسجة جرح15.
في هذا العمل، نحن التفصيل بروتوكول باستخدام رهيزوجينيس (أ) لإنتاج جذور شعر المعدلة وراثيا التي يتم الاحتفاظ بها في تبادل لإطلاق النار نوع البرية أو توليد نباتات البطاطا المركب اقتطعت لتنمو بصورة مستقلة في المختبر. كما أننا نقدم البروتوكول استخدام A. tumefaciens للحصول على نباتات كاملة من البطاطا المعدلة وراثيا. كدراسة حالة، تستخدم rhizogenes ألف و A. tumefaciens تحول مع ناقل ثنائي نفس الحصول على الجذور مع المروج فهت قيادة غوس مراسل الجينات. وأفادت النتائج ومقارنة.
بروتوكول التحويل رهيزوجينيس (أ) تم تكييفها وتعديلها من القرن et al.7 وكان النمط الوراثي اختبار ssp البطاطا س. . البطاطا (عام ديزيريه). بروتوكول التحويل A. tumefaciens تم تكييفها وتعديلها من بانيرجي et al.22 والأنماط الجينية اختبار ssp البطاطا س. . البطاطا (عام ديزيريه) والبطاطا S. ssp. أنديجينا. الخطوات الرئيسية لكلا الإجراءين يرد في الشكل 1 والشكل 2، على التوالي.
ملاحظة: في جميع خطوات الإجراء إجراء التحويلات في المختبر ، القيام بذلك سريعاً، وعندما يكون ذلك ممكناً، الاحتفاظ بلوحات أو الأواني مغلقة، وبالتالي التقليل من تعرض النبات إلى الهواء لتجنب التلوث وذبول. خلاف ذلك، جميع إينكوبيشنز النبات تم القيام به في خزانات تحت ظروف ح 12 من ح الضوء/12 24 درجة مئوية 20 درجة مئوية الظلام و 67 µmol م-1 ق-1. خلاف ذلك، أداء جميع البكتيريا في المختبر والتلاعب مصنع التحويلات في ظروف معقمة في غطاء الاندفاق الصفحي. وترد جميع وصفات وسائل الإعلام للثقافات النباتية المتبعة و في المختبر في الجدول S1.
تنبيه: إيداع جميع البكتيريا المعدلة وراثيا والنباتات إلى حاوية النفايات المعتمدة.
1-الثقافات المتبعة المستخدمة لتحويل
ملاحظة: الضغط المستخدمة للتحول (أ) رهيزوجينيس C58C1:Pri15837 (يرجى قدمتها الدكتورة إنجي شقيق) وكانت توميفاسينس أ- GV2260 (يرجى قدمها الدكتور سالومي برات). وتحولت رهيزوجينيس أ مع ناقل ثنائي PK7GWIWG2_II-ريدروت (VIB وإدارة مصنع بيولوجيا الأنظمة في جنت ريي؛ http://gateway.psb.ugent.be) الذي يحتوي على تي-الحمض النووي تحمل علامة تحول رصد جذور شعر تشكيل. مقارنة جذور تحول المتولدة عن رهيزوجينيس أ و توميفاسينس أ، سواء تم تحويل مع pKGWFS7 المتجهات الثنائية التي تتضمن تي-دنا تحمل المروج فهت القيادة الجينات مراسل β-جلوكورونيداسي (غوس) والجينات المقاومة كاناميسين ك علامة اختيار15.
2-مصنع مواد للتحول
3-مصنع التحويل باستخدام رهيزوجينيس (أ) (الشكل 1)
ملاحظة: يسمح هذا الإجراء الحصول على جذور شعر محولة. ويلزم لتقييم التعبير التحوير، عنصر تحكم سلبية. إعداد المراقبة السلبية، اتبع الإجراء استخدام عبئا rhizogenes) أ ( تناظري أو تحويلها مع ناقل فارغ يحتوي على الجينات علامة التحول.
الشكل 1: الجدول الزمني للحصول على البطاطس المعدلة وراثيا جذور شعر باستخدام رهيزوجينيس (أ)- وترد في الأسابيع التراكمي للوصول إلى كل مرحلة من مراحل عملية التحول والخطوات اللاحقة لتنمو جذور شعر. يصور صور الممثلة لمختلف مراحل: الشروع في هذه العملية منذ 3 أسابيع في المختبر باستخدام معامل العدوى (A)، ثم من النباتات عن طريق حقن رهيزوجينيس (أ) (ب)، تشكيل التكاثري الأنسجة (ج، الأسهم) مع جذور شعر الناشئة (د)، وجذور شعر المتقدمة معربا عن علامة التحول الأحمر نيون دسريد (E). الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
4-مصنع التحويل باستخدام توميفاسينس (أ) (الشكل 2)
ملاحظة: يسمح هذا الإجراء الحصول على نباتات محولة. لتقييم تأثير التحوير، هناك حاجة إلى عنصر تحكم سلبية. خيار واحد اتباع الإجراء باستخدام A. tumefaciens تحول مع متجه فارغة. وبدلاً من ذلك، يمكن استخدام النباتات البرية نوع.
الشكل 2: الجدول الزمني للحصول على البطاطس تحول النباتات باستخدام توميفاسينس أ. تظهر في الأسابيع التراكمي للوصول إلى كل مرحلة من مراحل عملية التحول والخطوات اللاحقة لزراعة النباتات. يصور صور الممثلة لمختلف مراحل: الشروع في العملية باستخدام أوراق من النباتات في المختبر القديم الأسبوع-3 ()، ويترك نقل الجرحى والمصابين إلى وسائل الإعلام CIM (ب)، يترك عند نقلها إلى سيم وسائط الإعلام (ج)، والتصور من دشبذ حول المناطق الجرحى بعد 2-3 أسابيع في وسائل الإعلام (د) سيم، وتشكيل تبادل لإطلاق النار بعد 9-11 أسبوعا في سيم الوسائط (ه) ويطلق النار بعد نقله إلى مغ وسائط الإعلام (F). الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
5-تربة الثقافة
6-فحص الجينات مراسل histochemical غوس
ملاحظة: أجرى التحليل في حالتنا جوس مع جذور من 2-3 أسابيع نمت في الزراعة المائية أو في المختبر.
الجدول 1: وصفه الحل المصبوغة غوس.
رهيزوجينيس المتبعة -بوساطة تحويل البطاطا
ويرد في هذه المخطوطة، الإجراء خطوة بخطوة للحصول على الجذر المحولة مع رهيزوجينيس أ . الشكل 1 نظرة عامة من الإجراءات، التي تحيط بالإجمال حوالي 5-6 أسابيع (?...
في البطاطا، يستخدم النظام الأكثر شيوعاً للحصول على النباتات المعدلة وراثيا كاملة مستقرة التحول بسلالات tumefaciens المتبعة التي تتطلب أورجانوجينيسيس باستخدام فيتوهورمونيس الخارجية. على الرغم من أن البروتوكولات المتبعة على أساس لديه القدرة على دمج متجه غير-تي-الحمض النووي التسلسل
الكتاب قد لا يوجد تضارب في الكشف عن.
هذا العمل كان يدعمها y Innovación دي وزارة العلوم (AGL2009-13745، منحة الاستثمار في الحوافظ المالية للجريدة الرسمية) ص دي وزارة الاقتصاد كومبيتيتيفيداد و FEDER التمويل (AGL2012 36725، AGL2015-67495-C2-1-R) وجامعة جيرونا (منحة الدكتوراه لسادس، ومنحة SING11/1). الكتاب ممتنون للدكتور إنجي شقيق (معهد "استخدام الأراضي"، جامعة روستوك، روستوك، ألمانيا)، والدكتور سالومي برات (Centro ناسيونال دي الفن التكنولوجيا الحيوية، مدريد، إسبانيا) لتوفير رهيزوجينيس (أ) وسلالة توميفاسينس (أ) ، على التوالي، والدكتور مارسال سولير والدكتورة أنا بلاسينثيا للمساعدة والدعم الذي تتلقاه في الشروع في تجارب التحول رهيزوجينيس ألف (جامعة تولوز الثالث بول ساباتييه-يزار، ومختبر البحوث النباتية (لرسف)، كاستانيت التخصص، فرنسا). يشكر المؤلفون سارة غوميز (خلية دي بيولوجيا، UdG، جيرونا) لمساعدتها القيمة في الاضطلاع بالأعمال المختبرية والعناية بالنباتات، وفونتديكابا فيران وكارلا سانشيز الذي ساعد مع بعض التجارب بينما كانوا يفعلون مشاريعها الدرجة النهائية.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Acetone | Panreac | 1.310.071.21 | |
Acetosyringone | Acros | 115540050 | |
Aquarium pump | Prodac | MP350 | |
Autoclave | Ragpa Strelimatic | ||
Bacteriological agar | Lab Conda | 1800 | |
BAP | Duchefa | B0904 | |
Beef extract | Lab Conda | 1700 | |
Plant growing cabinet | Nuaire | ||
Carbenicillin | Duchefa | C0109 | |
Cefotaxime sodium | Duchefa | C0111 | |
DMSO | Merck | 1029310161 | |
Ecotron infors | HT | 29378 | |
Ethanol | Merck | 1,009,831,011 | |
Falcon tube | Control tecnica | CFT011500 | |
Ferricyanate | Sigma | 101001081 | |
Ferrocyanate | Sigma | 100979088 | |
Flask (8.06 cm diameter and 11.3 cm height) and plastic lid for in vitro culture | Apiglass | ref16 | |
GA3 | Sigma | G7645 | |
Gamborg B5 media | Duchefa | G0210 | |
Gelrite | Duchefa | G1101 | |
Glucosa | Sigma | G5767 | |
Kanamycin | Sigma | K1377 | |
Leukopor tape | BSN Leukopor | BDF47467 | |
Lupe | Wild-Heerbrugg | M420 | |
Magnetic shaker | Agimatic | 7000243 | |
MES hydrate | Sigma | M2933-25G | |
MgSO4 | Panreac | 131404 | |
Microscope | Olympus | ||
Minufugue centrifugue 5415R | Eppendorf | ||
Murashige and Skoog media | Duchefa | M0254.0050 | |
Na2HPO4 | Panreac | 131679 | |
NAA | Duchefa | N0903 | |
NaCl | Panreac | 131659 | |
NaH2PO4 | Sigma | 58282 | |
NightSea Stereo | SFA Moonting Adapter | ||
Parafilm | Anorsa | PRFL-001-001 | |
Peptone | Lab Conda | 1616 | |
Petri dishes (90 x 14) | Anorsa | 200200 | |
pHmetre | Crison | ||
Phytotron | Inkoa | RFTI-R5485 | |
Plant Agar | Duchefa | P1001 | |
Refrigeratot | Liebherr Medline | ||
Rifampicin | Duchefa | R0146 | |
Spectinomycin | Sigma | 59007 | |
Spectrophotometer | Shimadzu | ||
Square plates (120 x 120) | Deltalab | 200204 | |
Streptomycin | Sigma | S6501 | |
Sucrose | Panreac | 131621 | |
Surgical blades | Swann-Morton | 201 | |
Surgical needle | NIPRO | 015/0204 | |
Triptone | Lab Conda | 1612 | |
Triton | Serva | 37240 | |
Unimax 1010 shaker | Heidolph | ||
Vacuum | Dinko | ||
x-GlcA (5-Bromo-4-chloro-3-indoxyl-beta-D-glucuronic acid, sodium salt anhydrous) | Biosynth | B-7398 | |
Yeast extract | Lab Conda | 1702.00 | |
Zeatin riboside | Sigma | 1001042850 |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved