Besonderer Dank geht an Dr. Benedikt Steuten für das kritische Lesen des Manuskripts. Die ursprüngliche Arbeit an den Chitinasen wurde von Dr. Thorsten Langner durchgeführt. Das Labor von VG wird durch die Exzellenzcluster in Pflanzenwissenschaften (CEPLAS, DFG EXC 1028) und BioSC unterstützt wird das Labor von KS von BioSC unterstützt. KB wird von BioSC unterstützt. Die wissenschaftlichen Aktivitäten der Bioökonomie Science Center (BioSC) wurden vom Ministerium für Innovation, Wissenschaft und Forschung im Rahmen des NRW-Strategieprojekt BioSC (Nr 313 / 323-400-00213) finanziell unterstützt. LF wird durch ein Promotionsstipendium der DFG Graduiertenkolleg 1525 iGRADplant unterstützt.

1. Erzeugung von Deletionskonstrukte <ol><li> Generieren Sie ein Plasmid , das das Löschen Konstrukt (Abbildung 1), die jeweils einen 1 kb stromaufwärts Flanke (UF) und Downstream - Flanken (DF) , die jeweils und die entsprechende Resistenz - Kassette flankiert durch stumpfe Schneidrestriktionsstellen enthält. HINWEIS: Jede Strategie Klonen verwendet werden kann (für das Klonen siehe Referenz 22) wir für solche Plasmide 9 Golden Gate Klonen empfehlen. </li><li> Excise die Streichung aus dem Plasmid - Konstrukt eine stumpfe Schneider 1 ug DNA des Löschens zu erhalten 9 konstruieren. Reinige das Löschen Konstrukt Enzym eliminieren und 22 zB Puffer von kommerziellen Reagenzien und folgen Sie den Anweisungen des Herstellers. HINWEIS: Die Vektorgerüst in dem Transformationsgemisch verbleiben kann. </li></ol> 2. Herstellung von Protoplasten HINWEIS: Halten sterilen Bedingungen in allen Zeiten des experiment. Die Zellwand ist eine starke schützende Barriere, die den Zugang der Moleküle an der Plasmamembran begrenzt. Zur Aufnahme der DNA, enthaltend das Deletionskonstrukt zu ermöglichen, muss die Zellwand durch Zellwand entfernt werden Enzyme in einem Reaktions Protoplastierung zu verschlechtern. Kritischsten Schritte in Protoplastenpräparation sind 1) osmotische Stabilisierung des Mediums und 2) auf den Protoplasten mechanische Beanspruchung zu vermeiden. <ol><li> Mark 2-ml-Röhrchen mit rundem Boden der Protoplasten zu frieren und kühlt sie bei -20 ° C nach unten. Starten Sie eine Vorkultur in 3 ml YEPS-Licht aus einer frischen Platte des Stammes mit der gewünschten genetischen Hintergrund. Inkubieren auf einem rotierenden Rad 24 Stunden bei 28 ° C. HINWEIS: Der Stamm kann die solopathogenic Stamm SG200 10, Wildtyp- Stämme, Teststämme wie AB33 23, oder jede Mutante Hintergrund für die Erzeugung von Doppelmutanten sein. Stellen Sie sicher, dass der Stamm frei von dem gewünschten Widerstand ist. </li><li> Verdünnen Sie die Kultur in 50 ml YEPS-Licht in einem verwirrten flask und Inkubieren auf einem Orbitalschüttler bei 28 ° C mit 200 Umdrehungen pro Minute. HINWEIS: Die Verdopplungszeit beträgt etwa 2 h für Wildtyp- Stämme. Lassen Sie drei Vervielfältigungen Minimum. </li><li> Wachsen bis exponentiellen Phase. Sicherzustellen , dass die optische Dichte bei einer Wellenlänge von 600 nm gemessen (OD 600), liegt bei etwa 0,8 (0,6 bis 1,0 ist akzeptabel). Eine OD 600 von 1,0 entspricht etwa 1 bis 2 x 10 7 U. maydis Zellen pro ml. </li><li> Überprüfen Sie die Zellen für die Verunreinigung unter dem Mikroskop. Verwenden Sie 40-facher Vergrößerung. Pellet die Zellen des gesamten 50-ml-Kultur für 5 min, 1.500 xg und den Überstand verwerfen. Resuspendieren des Pellets in 25 ml Natriumcitrat, Sorbitol-Lösung (SCS), Zentrifuge 5 min, 1.500 x g, und Überstand verwerfen. HINWEIS: Die bakterielle Verunreinigungen können so klein und oft bewegenden Zellen identifiziert werden. Fungal Verunreinigungen können an die Zigarre förmigen Zellen von U. basierend auf einer anderen Zelle Form oder Größe verglichen identifiziert werden maydis. </li><li> Während centrifugation vorbereiten Protoplastierung - Lösung (12,5 mg / ml Trichoderma lysierende Enzyme, SCS, vorbereiten 3 ml pro Zellpellet, Filter sterilisieren durch einen 22 &amp; mgr; m - Filter; Lösung hat für eine optimale enzymatische Aktivität frisch zu sein). SCS ist ein osmotischer Stabilisator Ruptur von Protoplasten nach der Entfernung der Zellwand zu verhindern. </li><li> Das Pellet in 2 ml Protoplastierung Lösung. Inkubieren für 5 bis 20 min bei RT und prüfen Sie unter dem Mikroskop , bis 30 bis 40% der Zellen sind rund oder wie pinheads (Abbildung 2). HINWEIS: Führen Sie alle Schritte auf dem Eis von nun an und behandeln Protoplasten mit Vorsicht! </li><li> Wasch 3x in 10 ml kaltem (4 ° C) SCS, Zentrifuge bei 1.000 xg für 5 min. </li><li> Das Pellet in 10 ml kaltem Sorbit, TrisHCl, CaCl 2 -Lösung (STC), Spin bei 1000 × g für 5 min, Überstand verwerfen. Das Pellet in 1 ml kaltem STC, machen 100 ul Aliquots in den gekühlten Rohren. Frieren Sie die Aliquots bei -80 ° C bis zur weiteren Verwendung.</li></ol> 3. Transformation von U. maydis HINWEIS: Die Transformation von U. maydis Protoplasten basiert auf dem Polyethylenglykol (PEG) -vermittelte Transformation Verfahren, das technisch einfach ist und im Gegensatz zur Elektroporation oder Transformation biolistische erfordert keine spezielle Ausrüstung. <ol><li> Bereiten Sie die zweischichtige Selektionsplatten (2 Platten pro Transformationsreaktion). Die untere Schicht enthält das Antibiotikum in einer doppelten Konzentration. Pipettieren von 12 ml RegLight enthaltend 400 &amp; mgr; g / ml Hygromycin (oder 300 &amp; mgr; g / ml Nourseothricin oder 4 ug / ml Carboxin oder 1 mg / ml G418) in eine Petrischale. Vermeiden Sie Blasen. HINWEIS: Die untere Schicht Platten kann ein paar Tage bei 4 ° C gelagert werden, sondern bereiten die oberste Schicht frisch während der Transformation (siehe unten). </li><li> Thaw Protoplasten auf Eis (1 Rohr / Transformation). 1 &amp; mgr; l Heparin (15 mg / ml). 1 &amp; mgr; g DNA (linearisierte Konstrukt) oder 10 &amp; mgr; l H 2 </sub&gt; O (Wasser-Kontrolle). Inkubieren für 10 min auf Eis. </li><li> Während dieser Zeit verbreitet für die obere Schicht 12 ml verflüssigtes RegLight (kochen und kühlen bis 60 ° C) auf die RegLight Bodenplatte. HINWEIS: Diese Schicht enthält keine Antibiotika. </li><li> In 500 ul STC / PEG (Polyethylenglykol), um die Transformation Rohr (3 2) und mischen Sie vorsichtig durch den Schlauch zu invertieren. Inkubieren 15 min auf Eis. </li><li> jeder Transformationsreaktion auf zwei der zweischichtigen RegLight Platten verteilen. Verbreiten Sie vorsichtig und langsam mit einer Glaspipette. Die Platten aufrecht bei 28 ° C für 5 bis 7 Tage bis zum Trans als Kolonien wachsen. Erhalten Sie etwa 100-200 Kolonien pro Platte. HINWEIS: Niedrigere Zahlen könnten durch &quot;schlechte&quot; Protoplasten verursacht werden, die entweder zu viel Zellwand enthalten und daher nicht DNA aufnehmen kann oder nicht regenerieren. Ersteres kann mit einem selbst-replizierenden Plasmid durch Transformation getestet werden, letztere durch Regeneration Testen auf Platten ohne Antibiotika. </li> &lt;li&gt; Bereiten Sie YEPS-Light-Platten das entsprechende Antibiotikum bei 200 ug / ml Hygromycin (oder 150 ug / ml Nourseothricin oder 2 ug / ml Car- oder 500 ug / ml G418, diese Konzentrationen gleich die Hälfte der für die Bodenplatten verwendet man) enthält. Wieder reinigen mindestens 24 putative Transformantenkolonien auf diesen Platten. Einzelne Kolonien sollten erhalten werden. Zur gleichen Zeit Strähne aus dem ursprünglichen Stamm auf nicht-selektiven Medien. HINWEIS: Die Platten können für 1-2 Wochen bei 4 ° C gelagert werden. </li></ol> 4. Überprüfung der korrekten Deletionsereignisse HINWEIS: Die Mutationen in einem Drei-Schritt - Verfahren überprüft werden (Abbildung 1). Zunächst Kandidaten, die die Wildtyp-Kopie des Gens enthalten, werden durch PCR ausgeschlossen. Zweitens wird die Integration des Resistenzkassette in den Locus durch PCR verifiziert. Drittens nur in den gewünschten Ort der Integration der Resistenzkassette wird durch Southern-Blot-Analyse verifiziert. Eine sorgfältige Überprüfung Stamm ist Essential, so dass Mutantenphänotypen wirklich mit der Streichung korrelieren. <ol><li> Erste Diagnostische PCR 20 <ol><li> Design Primer Paarung in dem Gen zu diesem Ergebnis ein Produkt von 250-600 bp (Abbildung 1) gelöscht werden. Solche kleinen Produkte sind einfach in einer Kolonie-PCR, und lang genug für den Nachweis in Standard-Gel-Elektrophorese zu verstärken. </li><li> Für jeden Kandidaten und dem ursprünglichen Stamm als eine positive Kontrolle, resuspendieren ein wenig (Menge eines Stecknadelkopfes) von Zellmaterial aus einer einzelnen Kolonie mit einem Zahnstocher in 20 ul 0,02 M NaOH. 30 min bei RT inkubiert. HINWEIS: Verwenden Sie frische Kolonien. Wenn die Platten sind älter als 1 Woche wieder Streifen eine frische Kolonie zu erhalten. </li><li> Verwenden 1 &amp; mgr; l der Zellsuspension für die unmittelbar PCR. Führen Sie einen Standard-PCR-Reaktion und Analyse resultierenden Fragmente. ANMERKUNG: Diese Proben können nicht gespeichert werden. HINWEIS: Diese PCR-Tests auf das Vorhandensein des Wildtyp-Gen und ermöglicht dadurch eine schnelle Identifizierung von negativen candidates in denen das Gen von Interesse ersetzt worden ist. Klone Bänder in dieser PCR-Reaktion ergibt, werden verworfen. Ein solcher negativer Klon sollte auf jeden Fall durchgeführt werden zusammen als zusätzliche negative Kontrolle. Kandidaten ohne PCR-Produkt müssen weiter analysiert werden. Für Gene ohne schädliche Auswirkungen etwa die Hälfte der Kandidaten sollte das Wildtyp- Gen enthalten, während die andere Hälfte nicht in einer Band zur Folge haben sollte. Dies entspräche einer homologen Rekombination Rate von 50%. </li></ol></li><li> Zweite Diagnostische PCR <ol><li> Herstellung von genomischer DNA. HINWEIS: Genomische DNA (gDNA) kann unter Verwendung von zwei verschiedenen Protokollen hergestellt werden. Die erste umfasst toxische Reagenzien wie Phenol und Chloroform, und daher sollten nur von erfahrenen Forscher (in 4.2.1.1 bis 4.2.1.5 beschrieben) behandelt werden, während der zweite auch von weniger erfahrenen Studenten behandelt werden können (in 4.2.1.6 bis 4.2 beschrieben. 1.11). Beide Protokolle arbeiten zuverlässig. Schritt 4.2.1.1 ist identisch für beide Protocols. <ol><li> Impfen 5 ml YEPS-Light mit jedem Kandidaten und Inkubation bei 28 ° C für 24 Stunden auf einem rotierenden Rad. Drop 2 ul der Kultur auf einer CM-Platte. Danach wird die Kultur steril. HINWEIS: Im Anschluss ist ein Standardprotokoll (ACHTUNG: toxische Stufen). </li><li> Setzen Sie 1 Kugel (~ 200 ul) HCl-washed Glasperlen 2-ml-Röhrchen. 2 ml des U. maydis - Kultur. Spin 12.000 xg für 5 min. Überstand verwerfen (Pellet kann in diesem Stadium eingefroren werden). Hinzufügen, 500 &amp; mgr; l Phenol / Chloroform / Isoamylalkohol (25: 24: 1) zu dem Pellet. VORSICHT! Phenol ist giftig! </li><li> In 500 ul Usti-Lyse-Puffer 1. Schütteln für 6 bis 10 min auf einem Vibrax bei 1.000 Umdrehungen pro Minute. Stellen Sie sicher, dass das Zellpellet vollständig suspendiert ist, aber vermeiden Sie verlängerten Schütteln Scheren des gDNA zu verhindern. Spin bei 12.000 × g für 15 min. Übertragen Sie 400 ul der wässrigen Phase in die neue Reaktionsrohr (berühren Sie nicht die Interphase). </li><li> 1 ml 100% (v / v) Ethanol. Drehen Sie die Röhre 3x zu mischen, beobachten die claut der DNA, die in Kürze erscheint. Spin bei 12.000 xg für 5 min. Überstand entfernen und waschen mit 200 ul 70% EtOH. Nicht das Pellet in dieser Phase suspendieren. </li><li> Überstand entfernen vollständig (Sie das Pellet vollständig trocknen, nicht zulassen). In 50 ul TE / RNase. Auflösen gDNA wurde 10 min bei 400 rpm bei 50 ° C schüttelnd. Analysieren 2 ul der gDNA auf einem 0,8% Agarose - Gel 20. HINWEIS: Die folgenden Schritte umfassen eine alternative nichttoxische Protokoll. </li></ol></li><li> Alternative Herstellung von genomischer DNA <ol><li> Setzen Sie 1 Kugel (~ 200 ul) von HCl Glasperlen 2-ml-Röhrchen gewaschen. 2 ml des U. maydis - Kultur und Schleudern bei 12.000 xg für 5 min. Überstand verwerfen (Pellets kann in diesem Stadium eingefroren werden). </li><li> In 500 ul Usti Lysepuffer 2 zu dem Pellet. Schütteln für 5 bis 15 min auf einer Vibrax bei 1.000 Umdrehungen pro Minute. Stellen Sie sicher, dass das Zellpellet vollständig suspendiert ist. </li><li> Inkubieren der Röhrchen bei 65 ° C für 15 bis 20 min. Mit approfalls Inkubatoren Rohre Host ausgelegt 2 ml ist kritisch. Dann legen Sie es auf Eis für 5 min. </li><li> Füge 100 &amp; mgr; l 8 M Kaliumacetat, Wirbel oder Invertzucker 8 bis 10 mal. Spin 12.000 xg für 15 min bei RT. </li><li> Transfer 500 ul des Überstands in ein frisches 1,5-ml-Röhrchen und fügen 400 ul Isopropanol. Wirbel- oder Invertzucker 8 bis 10 mal. Spin 12.000 xg für 15 min. Überstand entfernen und waschen mit 500 ul 70% EtOH. Spin 12.000 xg für 5 min. </li><li> Tränken weg vom Überstand vollständig! Schließlich fügen Sie einen kurzen Schleuder (10 sec) Restflüssigkeit zu entfernen. Lassen Sie die DNA-Pellet trocken für 3 bis 5 min. Werden 50 &amp; mgr; l TE / RNAase und inkubieren bei 50 ° C für 10 bis 15 min bei 400 Upm. </li></ol></li><li> PCR <ol><li> Design zwei Primerpaare mit einem von ihnen außerhalb der Flanken Bindung und die entsprechende eine Bindung innerhalb der Resistenzkassette (UF-f, RC-R; RC-f, DF-r, 1) 9. </li><li> Verwenden Sie 1 ul einer 1:10 Verdünnung der gDNA jedes candidate als Matrize in zwei PCR - Reaktionen Überprüfung der korrekten Einsetzen Upstream- und Downstream - 9. </li><li> Verwenden Sie Standard - PCR - Reaktionen für jeden Kandidaten und analysieren 22 Fragmente ergeben. ANMERKUNG: Diese PCRs Test für die Insertion der Resistenzkassette in der korrekten genomischen Locus. Wenn Produkte für beide Seiten gewonnen werden, ist der Kandidat wahrscheinlich eine korrekte Einsetzen. Jedoch auch Kandidaten, wo nur eine Seite (upstream oder downstream) bestätigt werden sollten zusammen für eine weitere Analyse im Falle, dass PCR-Reaktionen einfach ausgefallen für eine Flanke durchgeführt werden. </li></ol></li></ol></li><li> Überprüfung der korrekten Genomische Insertion durch Southern - Blot - Analyse 22 <ol><li> Digest 15 ul gDNA (4.2.1) der mutanten Kandidaten und das entsprechende Wildtyp- / Progenitor-Stamm mit einem geeigneten Enzym, das außerhalb des locus schneidet / konstruieren und zusätzlich schneidet entweder in dem Gen oder in der Resistenzkassette führt eindeutig zu distinguishable Muster (Figur 1) 8. HINWEIS: Keine der erwarteten Banden sollte größer als 10 kb sein, so dass sie deutlich von unverdauten DNA sind. </li><li> Verwenden Sie den Upstream und Downstream Flanke als Sonden. Zur Kennzeichnung der sie zum Beispiel die PCR DIG Labeling Kit oder ähnliche Standardmethode verwenden. Mischen Sie die markierten Sonden in einem 1: 1-Molekülverhältnis und Durchführung des Southern-Blot. Halten Sie mindestens zwei unabhängige korrekte Trans. HINWEIS: Die Wildtyp-Muster in dem Ausgangsstamm und die richtigen Klone enthalten sollten nur die erwarteten Banden eindeutig nachweisbar sein sollte. Weitere Bands nur in den Kandidaten zeigen andere Einfügungen des Konstrukts in einem falschen Ort. Solche Klone sollten verworfen werden. Der negative Kandidaten in der ersten diagnostische PCR identifiziert sollten die Wildtyp-Banden und die Bänder (unvorhersehbar in Größe) des falsch integriert Deletionskonstrukt enthalten. </li></ol></li><li> Glycerol Stocks HINWEIS: Glycerol Bestände dienen, die Klone für Jahre in Stammsammlungen zu halten. Mindestens zwei unabhängige Transformanten sollte für jede Mutante gehalten werden. Dies ermöglicht den Vergleich Phänotypen, die identisch sein sollten. <ol><li> Wachsen 5 ml-Kulturen der bestätigten mutanten Stämmen in YEPS-Licht auf einem rotierenden Rad 24 Stunden bei 28 ° C Mix 500 &amp; mgr; l jeder Kultur mit 500 &amp; mgr; l NSY-Glycerol-Medium. Invert Rohr bis Kultur und Medium gut vermischt sind. Glycerol in dem Medium verhindert die Bildung von Eiskristallen. </li><li> Einfrieren bei -80 ° C. Re-Streifen ein Teil der gefrorenen Kultur zu testen, ob das Lager funktionsfähig ist. </li></ol></li></ol> 5. Mikroskopische Phänotypen <ol><li> Wachsen 5 ml Kulturen von Wildtyp- und Mutantenstämmen in YEPS-Licht auf einem rotierenden Rad 12 Stunden bei 28 ° C. </li><li> Am nächsten Tag, verdünnte die Kultur auf eine OD 600 von etwa 0,1 wachsen und es werden bis eine OD 600 zwischen 0,5 und 0,7. Eine OD 600 von 1,0 entsprSekunden auf etwa 1 bis 2 x 10 7 U. maydis Zellen pro ml. </li><li> Überprüfen Sie die Zellmorphologie mikroskopisch. HINWEIS: Gesunde Zellen erscheinen in Zigarrenform (Abbildung 4, WT). Ausgesprochen Vakuolen oder Fadenbildung zeigen, dass die Zellen werden betont. HINWEIS: In Abhängigkeit von dem mutierten Phänotyp zu erwarten, kann die Analyse angepaßt werden, beispielsweise wenn Reporter - Stämme die geeignete Assay verwendet werden , können in dieser Phase durchgeführt werden. Wenn die Zellmorphologie verändert wird die statistische Analyse durchgeführt werden sollte, beispielsweise die mittlere Zellenlänge zu bestimmen. </li></ol> 6. Infection Assay HINWEIS: Der Test Sämling Infektion wurde 11 zuvor in dieser Zeitschrift visualisiert. Es kann entweder 10 eine haploide, solopathogenic Stamm Hintergrund mit wie SG200 durchgeführt oder von kompatiblen Paarungspartnern Mischen , die sowohl die Mutation tragen. <ol><li> Wachsen mindestens 40 Maiskeimlinge proStamm für 7 Tage bei einem Lichtzyklus von 16 Stunden, 200 &amp; mgr; E, 28 ° C / 22 ° C (Tag / Nacht). Sie sollte am Tag der Infektion im 3-Blatt-Stadium und 10-15 cm hoch sein. </li><li> Zwei Tage vor der Infektion, beginnen eine Vorkultur der Stämme in 5 ml YEPS-Licht auf einem rotierenden Rad 24 Stunden bei 28 ° C. Wachsen Sie eine Hauptkultur in 50 ml YEPS-Light bis 600 bis OD = 1,0 (Zellteilungsrate = 2 h, erlauben drei Divisionen Minimum, kann O / N erfolgen). </li><li> Spin down die Zellen von 50 ml Kultur bei 1500 × g für 5 min und den Überstand verwerfen. Wasch 3x mit sterilem H 2 O. Resuspendieren der Zellen in sterilem H 2 O bis zu einer OD 600 von 3,0. Falls erforderlich, mischen Sie die Paarungspartner. </li><li> Injizieren 250-500 &amp; mgr; l der Zellsuspensionen in den Stamm von 7 Tage alten Maiskeimlinge eine kleine Spritze verwendet wird. Verwenden sterilem H 2 O als Kontrolle. Halten infizierten Sämlinge für weitere 7-14 Tage im selben Licht und Temperaturbedingungen. Ergebnis des Phänotyps jeder Pflanze einN ach gesund, Chlorose, Anthocyan Bildung, kleine Tumoren, großen Tumoren, abgestorbenen Pflanzen 10. HINWEIS: Scoring so früh wie 7 Tagen erfolgt und werden nach 14 Tagen wiederholt Infektion im Laufe der Zeit zu folgen. </li></ol>

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	<li>Dean, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Top+10+fungal+pathogens+in+molecular+plant+pathology.">The Top 10 fungal pathogens in molecular plant pathology.</a> Molecular Plant Pathology. 13, 414-430 (2012).</li><li>Vollmeister, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fungal+development+of+the+plant+pathogen+Ustilago+maydis.">Fungal development of the plant pathogen Ustilago maydis.</a> Fems Microbiol Rev. 36, 59-77 (2012).</li><li>Banuett, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ustilago+maydis,+the+delightful+blight.">Ustilago maydis, the delightful blight.</a> Trends in Genetics. 8, 174-180 (1992).</li><li>Holloman, W. K., Schirawski, J., Holliday, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+homologous+recombination+system+of+Ustilago+maydis.">The homologous recombination system of Ustilago maydis.</a> Fungal Genetics and Biology. 45, S31-S39 (2008).</li><li>Feldbr&#252;gge, M., K&#228;mper, J., Steinberg, G., Kahmann, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Regulation+of+mating+and+pathogenic+development+in+Ustilago+maydis.">Regulation of mating and pathogenic development in Ustilago maydis.</a> Current Opinion in Microbiology. 7, 666-672 (2004).</li><li>&#214;kmen, B., Doehlemann, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Inside+plant:+Biotrophic+strategies+to+modulate+host+immunity+and+metabolism.">Inside plant: Biotrophic strategies to modulate host immunity and metabolism.</a> Current Opinion in Plant Biology. 20, 19-25 (2014).</li><li>Brachmann, A., K&#246;nig, J., Julius, C., Feldbr&#252;gge, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+reverse+genetic+approach+for+generating+gene+replacement+mutants+in+Ustilago+maydis.">A reverse genetic approach for generating gene replacement mutants in Ustilago maydis.</a> Molecular Genetics and Genomics. 272, 216-226 (2004).</li><li>K&#228;mper, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+PCR-based+system+for+highly+efficient+generation+of+gene+replacement+mutants+in+Ustilago+maydis.">A PCR-based system for highly efficient generation of gene replacement mutants in Ustilago maydis.</a> Molecular Genetics and Genomics. 271, 103-110 (2004).</li><li>Terfr&#252;chte, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Establishing+a+versatile+Golden+Gate+cloning+system+for+genetic+engineering+in+fungi.">Establishing a versatile Golden Gate cloning system for genetic engineering in fungi.</a> Fungal Genetics and Biology. 62, 1-10 (2014).</li><li>K&#228;mper, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Insights+from+the+genome+of+the+biotrophic+fungal+plant+pathogen+Ustilago+maydis.">Insights from the genome of the biotrophic fungal plant pathogen Ustilago maydis.</a> Nature. 444, 97-101 (2006).</li><li>Chavan, S., Smith, S. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Rapid+and+Efficient+Method+for+Assessing+Pathogenicity+of+Ustilago+maydis+on+Maize+and+Teosinte+Lines.">A Rapid and Efficient Method for Assessing Pathogenicity of Ustilago maydis on Maize and Teosinte Lines.</a> Journal of Visualized Experiments. (83), e50712 (2014).</li><li>Khrunyk, Y., M&#252;nch, K., Schipper, K., Lupas, A. N., Kahmann, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+use+of+FLP-mediated+recombination+for+the+functional+analysis+of+an+effector+gene+family+in+the+biotrophic+smut+fungus+Ustilago+maydis.">The use of FLP-mediated recombination for the functional analysis of an effector gene family in the biotrophic smut fungus Ustilago maydis.</a> New Phytologist. 187, 957-968 (2010).</li><li>van Peer, A. F., de Bekker, C., Vinck, A., W&#246;sten, H. A. B., Lugones, L. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Phleomycin+Increases+Transformation+Efficiency+and+Promotes+Single+Integrations+in+Schizophyllum+commune.">Phleomycin Increases Transformation Efficiency and Promotes Single Integrations in Schizophyllum commune.</a> Appl Environ Microb. 75, 1243-1247 (2009).</li><li>Sarkari, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Improved+expression+of+single-chain+antibodies+in+Ustilago+maydis.">Improved expression of single-chain antibodies in Ustilago maydis.</a> Journal of Biotechnology. 191, 165-175 (2014).</li><li>Schirawski, J., Heinze, B., Wagenknecht, M., Kahmann, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mating+type+loci+of+Sporisorium+reilianum:+Novel+pattern+with+three+a+and+multiple+b+specificities.">Mating type loci of Sporisorium reilianum: Novel pattern with three a and multiple b specificities.</a> Eukaryotic Cell. 4, 1317-1327 (2005).</li><li>Cervantes-Chavez, J. A., Ali, S., Bakkeren, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Response+to+Environmental+Stresses,+Cell-wall+Integrity,+and+Virulence+Are+Orchestrated+Through+the+Calcineurin+Pathway+in+Ustilago+hordei.">Response to Environmental Stresses, Cell-wall Integrity, and Virulence Are Orchestrated Through the Calcineurin Pathway in Ustilago hordei.</a> Mol Plant Microbe In. 24, 219-232 (2011).</li><li>Yu, J. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+efficient+genetic+manipulation+protocol+for+Ustilago+esculenta.">An efficient genetic manipulation protocol for Ustilago esculenta.</a> FEMS Microbiology Letters. 362, (2015).</li><li>Ninomiya, Y., Suzuki, K., Ishii, C., Inoue, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Highly+efficient+gene+replacements+in+Neurospora+strains+deficient+for+nonhomologous+end-joining.">Highly efficient gene replacements in Neurospora strains deficient for nonhomologous end-joining.</a> P Natl Acad Sci USA. 101, 12248-12253 (2004).</li><li>Colot, H. V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+high-throughput+gene+knockout+procedure+for+Neurospora+reveals+functions+for+multiple+transcription+factors.">A high-throughput gene knockout procedure for Neurospora reveals functions for multiple transcription factors.</a> P Natl Acad Sci USA. 103, 10352-10357 (2006).</li><li>Langner, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chitinases+Are+Essential+for+Cell+Separation+in+Ustilago+maydis.">Chitinases Are Essential for Cell Separation in Ustilago maydis.</a> Eukaryot Cell. 14, 846-857 (2015).</li><li>Langner, T., G&#246;hre, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fungal+chitinases:+function,+regulation,+and+potential+roles+in+plant/pathogen+interactions.">Fungal chitinases: function, regulation, and potential roles in plant/pathogen interactions.</a> Current Genetics. , (2015).</li><li>Sambrook, J., Fritsch, E. F., Maniatis, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Molecular Cloining: a laboratry manual. , (1989).</li><li>Brachmann, A., Weinzierl, G., K&#228;mper, J., Kahmann, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Identification+of+genes+in+the+bW/bE+regulatory+cascade+in+Ustilago+maydis.">Identification of genes in the bW/bE regulatory cascade in Ustilago maydis.</a> Molecular Microbiology. 42, 1047-1063 (2001).</li><li>Becht, P., Vollmeister, E., Feldbr&#252;gge, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Role+for+RNA-binding+proteins+implicated+in+pathogenic+development+of+Ustilago+maydis.">Role for RNA-binding proteins implicated in pathogenic development of Ustilago maydis.</a> Eukaryotic Cell. 4, 121-133 (2005).</li><li>Vollmeister, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tandem+KH+domains+of+Khd4+recognize+AUACCC+and+are+essential+for+regulation+of+morphology+as+well+as+pathogenicity+in+Ustilago+maydis.">Tandem KH domains of Khd4 recognize AUACCC and are essential for regulation of morphology as well as pathogenicity in Ustilago maydis.</a> RNA. 15, 2206-2218 (2009).</li><li>Stock, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Applying+unconventional+secretion+of+the+endochitinase+Cts1+to+export+heterologous+proteins+in+Ustilago+maydis.">Applying unconventional secretion of the endochitinase Cts1 to export heterologous proteins in Ustilago maydis.</a> Journal of Biotechnology. 161, 80-91 (2012).</li><li>Baumann, S., Pohlmann, T., Jungbluth, M., Brachmann, A., Feldbr&#252;gge, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Kinesin-3+and+dynein+mediate+microtubule-dependent+co-transport+of+mRNPs+and+endosomes.">Kinesin-3 and dynein mediate microtubule-dependent co-transport of mRNPs and endosomes.</a> Journal of Cell Science. 125, 2740-2752 (2012).</li><li>Pohlmann, T., Baumann, S., Haag, C., Albrecht, M., Feldbr&#252;gge, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+FYVE+zinc+finger+domain+protein+specifically+links+mRNA+transport+to+endosome+trafficking.">A FYVE zinc finger domain protein specifically links mRNA transport to endosome trafficking.</a> eLife. 4, (2015).</li><li>Kronstad, J. W., Leong, S. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Isolation+of+two+Alleles+of+the+b-Locus+of+Ustilago.">Isolation of two Alleles of the b-Locus of Ustilago.</a> P Natl Acad Sci USA. 86, 978-982 (1989).</li><li>Koepke, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+RNA-binding+protein+Rrm4+is+essential+for+efficient+secretion+of+endochitinase+Cts1.">The RNA-binding protein Rrm4 is essential for efficient secretion of endochitinase Cts1.</a> Molecular &amp; cellular proteomics. 10, (2011).</li><li>Schuler, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hxt1,+a+monosaccharide+transporter+and+sensor+required+for+virulence+of+the+maize+pathogen+Ustilago+maydis.">Hxt1, a monosaccharide transporter and sensor required for virulence of the maize pathogen Ustilago maydis.</a> New Phytologist 206. , 1086-1100 (2015).</li><li>Schuster, M., Schweizer, G., Reissmann, S., Kahmann, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Genome+editing+in+Ustilago+maydis+using+the+CRISPR-Cas+system.">Genome editing in Ustilago maydis using the CRISPR-Cas system.</a> Fungal Genetics and Biology. , (2015).</li></ol>

The authors have nothing to disclose.

Dieses Protokoll beschreibt , wie Deletionsmutanten für Reverse genetische Studien in U. zu erzeugen maydis. Der Ausgangspunkt ist ein Deletionskonstrukt , die flankierenden Sequenzen des Gens von Interesse enthält Sequenzen von etwa 1 kb stromaufwärts des Starts und stromabwärts des Stop-Codons sowie eine geeignete Resistenz - Kassette enthält , wie es zuvor 7,9 optimiert . Die Konstrukte sind individuell werden für jedes Gen erzeugt und sorgfältig für Folgefehler vor dem Löschen d...

Ustilago maydis ist ein phytopathogener Modell Pilz, der in großem Umfang für Jahrzehnte 1,2 untersucht wurde. Es existiert in zwei Morphologien, eine Hefe-like, nicht pathogen Stufe und einem fädigen, infektiöse Form 3. Universal - Durchbruch Entdeckungen wie homologe Rekombination und DNA - Reparaturmechanismen wurden in der Hefe-ähnliche Wachstumsphase des Pilzes 4 gemacht. Darüber hinaus sind die morphologischen Schalter auf den infektiöse Glühfaden und Virulenzfaktoren wichtig für Infektions 5,6 gut charakterisierten. Die zunehmende molekulare Wissen über Biologie und Virulenz dieser Brandpilz beruht auf einem einfachen Gen - Ersetzungsstrategie 7-9 durch eine hervorragende Genomannotation unterstützt 10 und die Leichtigkeit der reversen Genetik, zB die gut organisierte Plasmid Sammlung an unserem Institut (http : //www.mikrobiologie.hhu.de/ustilago-community.html). Standardisierte, schnelle Infektionstests in Mais seedlings ermöglichen detaillierte Studien der Pathogenität 11 Faktoren. Das Genom von U. maydis enthält etwa 6900 Gene 10. Um ihre Funktion zu studieren, können sie einzeln oder in Kombination gelöscht werden aufgrund einer effizienten homologe Rekombinationssystem. Flankierende Regionen von etwa 1 kb perfekt homologe Enden enthalten , sind ideal für die Preise der homologen Rekombination von mehr als 50%, aber bereits 250 bp mit nicht-homologe Enden ermöglichen einen gewissen Grad an korrekte Integration des Konstrukts 9. Derzeit sind fünf verschiedene Widerstandskassetten, HYGR, cbxR, NATR, G418R und phleoR vermittelnde Widerstand gegen Hygromycin, Car-, Nourseothricin, G418 und Phleomycin, eingesetzt für Trans auszuwählen 7,9. Darüber hinaus hat der Hygromycinresistenz in eine wiederverwertbare Kassette (FRT-HYGR) entwickelt worden, die durch die transiente Expression einer heterologen FLP Rekombinase entfernt werden kann 12. Dies ermöglicht die Entfernung der Resistenzkassette und damit theoretisch unbegrenzt genetische Veränderungen. Phleomycin ist mutagenen 13, so daß mit den neuen Kassetten, insbesondere das recycelbar HYGR Kassette, die Verwendung von phleoR abnimmt. Quadruple - Mutanten können so erzeugt werden , um die anderen vier Kassetten verwenden, aber für verfünffachen Mutanten, die FRT-HYGR System wird 14 empfohlen. Diese allgemeine Gen - Deletion Strategie wurde auf andere Brandpilze wie Sporisorium reilianum erfolgreich übertragen 15, U. hordei 16 oder U. esculenta 17 und bietet somit das Potenzial für weitere Anwendungen in noch genetisch hartnäckigen Organismen mit einem effizienten homologe Rekombination System. Außerdem Organismen die homologe Rekombination fehlt modifiziert werden können Gentechnik zu verbessern, wie durch die Deletion von Genen beteiligt exemplifiziert in nicht-homologe-end-Beitritt in Neurospora crassa 18,19. Hier beschreiben wir die veröffentlichten Gen - Deletion Strategie für U. maydis 7,9 in experimentellen Detail mit einem Fokus auf die schnelle und genaue Überprüfung der Kandidaten. Als Beispiel verwenden wir die Pilz Chitinasen und zeigen die Erzeugung von Einzelmutanten sowie mehrere Lösch 20,21 Stämme. Chitinasen sind interessante Beispiele, weil sie in der starren Zellwand auf Chitin wirken. Zellwand Umbau für morphologische Veränderungen während der Zellteilung benötigt wird, wechseln Sie in das filamentöse Wachstum und die Sporenbildung. Daher kann in Deletionsmutanten Phänotypen während der Lebensdauer zu erwarten.

<table><tbody><tr><td>Aminobenzoeic acid (Free Acid)</td><td>Sigma Aldrich</td><td>A-9878</td><td></td></tr><tr><td>Bacto agar&amp;nbsp;</td><td>BD</td><td>214010</td><td>alternatively use local supplier</td></tr><tr><td>Bacto peptone</td><td>BD</td><td>211677</td><td>alternatively use local supplier</td></tr><tr><td>Bacto yeast extract&amp;nbsp;</td><td>BD</td><td>212750</td><td>alternatively use local supplier</td></tr><tr><td>CaCl&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;*2H&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;O</td><td>Gr&amp;uuml;ssing GmbH</td><td>10234</td><td>alternatively use local supplier</td></tr><tr><td>Ca-Pantothenat (Hemi-Ca. salt)</td><td>Sigma Aldrich</td><td>P-2250</td><td></td></tr><tr><td>Carboxin&amp;nbsp;</td><td>Sigma Aldrich</td><td>45371</td><td></td></tr><tr><td>Casamino acids&amp;nbsp;</td><td>BD</td><td>223050</td><td></td></tr><tr><td>Cholinchlorid</td><td>Sigma Aldrich</td><td>C-1879</td><td></td></tr><tr><td>Citric acid</td><td>ChemSolute</td><td>24,321,000</td><td>alternatively use local supplier</td></tr><tr><td>CuSO&lt;sub&gt;4&lt;/sub&gt;*5H&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;O</td><td>Fluka</td><td>61240</td><td>alternatively use local supplier</td></tr><tr><td>D(+)Sucrose&amp;nbsp;</td><td>Roth</td><td>4621.1</td><td>alternatively use local supplier</td></tr><tr><td>DNA degr. free acid&amp;nbsp;</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>D-3159</td><td></td></tr><tr><td>EDTA</td><td>Sigma Aldrich</td><td>E4378</td><td></td></tr><tr><td>FeCl&lt;sub&gt;3&lt;/sub&gt;*6H&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;O</td><td>Gr&amp;uuml;ssing GmbH</td><td>10288</td><td>alternatively use local supplier</td></tr><tr><td>Geneticin (G418) disulfate salt</td><td>Sigma Aldrich</td><td>A1720</td><td></td></tr><tr><td>Trichoderma lysing enzymes</td><td>Sigma Aldrich</td><td>L1412</td><td></td></tr><tr><td>D(+) Glucose</td><td>Caelo</td><td>2580</td><td>alternatively use local supplier</td></tr><tr><td>Glycerin&amp;nbsp;</td><td>Fisher Chemical</td><td>G065015</td><td>alternatively use local supplier</td></tr><tr><td>H&lt;sub&gt;3&lt;/sub&gt;BO&lt;sub&gt;3&lt;/sub&gt;</td><td>AppliChem</td><td>A2940</td><td>Dangerous substance. Please check manufacturer&#039;s safety instructions.</td></tr><tr><td>Heparin sodium salt</td><td>Sigma Aldrich</td><td>H3393-50KU</td><td></td></tr><tr><td>Hygromycin B-solution</td><td>Roth</td><td>1287.2</td><td>Dangerous substance.&amp;nbsp;</td></tr><tr><td>KCl</td><td>VWR</td><td>26764298</td><td>alternatively use local supplier</td></tr><tr><td>KH&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;PO&lt;sub&gt;4&lt;/sub&gt;</td><td>AppliChem</td><td>A3620</td><td>alternatively use local supplier</td></tr><tr><td>MgSO&lt;sub&gt;4&lt;/sub&gt; waterfree</td><td>Merck</td><td>7487-88-9</td><td>Water free is critical. Alternatively use local supplier</td></tr><tr><td>MnCl&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;*4H&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;O</td><td>AppliChem</td><td>A2087</td><td>alternatively use local supplier</td></tr><tr><td>myo-Inositol</td><td>Sigma Aldrich</td><td>I-5125</td><td></td></tr><tr><td>Na&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;-EDTA*2H&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;O</td><td>AppliChem</td><td>A2937</td><td>alternatively use local supplier</td></tr><tr><td>Na&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;MoO&lt;sub&gt;4&lt;/sub&gt;*2H&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;O</td><td>Roth</td><td>0274.2</td><td>alternatively use local supplier</td></tr><tr><td>Na&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;SO&lt;sub&gt;4&lt;/sub&gt;</td><td>Gr&amp;uuml;ssing GmbH</td><td>12174</td><td>alternatively use local supplier</td></tr><tr><td>NaCl</td><td>Fisher Chemical</td><td>S316060</td><td>alternatively use local supplier</td></tr><tr><td>NaOH</td><td>ChemSolute</td><td>13,751,000</td><td>alternatively use local supplier</td></tr><tr><td>NH&lt;sub&gt;4&lt;/sub&gt;NO&lt;sub&gt;3&lt;/sub&gt;</td><td>Roth</td><td>K299.1</td><td>alternatively use local supplier</td></tr><tr><td>Nicotinic acid (Free acid)</td><td>Sigma Aldrich</td><td>N-4126</td><td></td></tr><tr><td>Nourseothricin dihydrogen sulfate&amp;nbsp;&amp;nbsp;</td><td>Werner BioAgents</td><td>5,001,000</td><td></td></tr><tr><td>Nutrient broth&amp;nbsp;</td><td>Difco</td><td></td><td>local suppliers</td></tr><tr><td>Phenol:Chloroform:Isoamyl alcohol (25:24:1) pH 6.7</td><td>Sigma Aldrich</td><td>P3803</td><td>Dangerous substance. Please check manufacturer&#039;s safety instructions.</td></tr><tr><td>polyethylene glycol (PEG)</td><td>Sigma Aldrich</td><td>P-3640</td><td></td></tr><tr><td>Potassium acetate</td><td>AppliChem</td><td>121479</td><td>alternatively use local supplier</td></tr><tr><td>Pyridoxin (monohydrochlorid)</td><td>Sigma Aldrich</td><td>P-9755</td><td></td></tr><tr><td>Riboflavin&amp;nbsp;</td><td>Sigma Aldrich</td><td>R4500</td><td></td></tr><tr><td>RNaseA</td><td>Sigma Aldrich</td><td>R5503</td><td></td></tr><tr><td>SDS</td><td>Roth</td><td>Cn30.3</td><td>alternatively use local supplier</td></tr><tr><td>small syringe</td><td>BD</td><td>300300</td><td>alternatively use local supplier</td></tr><tr><td>sterile filter, 22 &amp;micro;m</td><td>VWR</td><td>28145-477</td><td>alternatively use local supplier</td></tr><tr><td>Sorbitol</td><td>Roth</td><td>6213.1</td><td>alternatively use local supplier</td></tr><tr><td>Thiamin-hydrochloride</td><td>Serva</td><td>36020.02</td><td>alternatively use local supplier</td></tr><tr><td>tri-Na-Citrate</td><td>Fisher Chemical</td><td>S332060</td><td>alternatively use local supplier</td></tr><tr><td>Tris- (hydroxymethyl) aminomethane</td><td>VWR</td><td>103156X</td><td>alternatively use local supplier</td></tr><tr><td>Tris hydrochloride</td><td>Roth</td><td>9090.4</td><td>alternatively use local supplier</td></tr><tr><td>Triton X-100&amp;nbsp;</td><td>Serva&amp;nbsp;</td><td>37240</td><td>alternatively use local supplier</td></tr><tr><td>ZnCl&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;</td><td>Fluka</td><td>96470</td><td>alternatively use local supplier</td></tr><tr><td>Composition of solutions/preparation of material</td><td></td><td></td><td>Composition of solutions</td></tr><tr><td>Carboxin</td><td></td><td></td><td>Stock: 5 mg/ml in methanol, final concentration: 2 &amp;micro;g/ml</td></tr><tr><td>CM plates</td><td></td><td></td><td>0.25 % (w/v) Casamino acids, 0.1 % (w/v) Yeast Extract, 1.0 % (v/v) Holliday vitamin solution, 6.25 % (v/v); Holliday salt solution, 0.05 % (w/v) DNA degr. free acid, 0.15 % (w/v) NH&lt;sub&gt;4&lt;/sub&gt;NO&lt;sub&gt;3&lt;/sub&gt;, 2.0 % (w/v) Bacto Agar; adjust to pH 7.0 using 5 M NaOH; after autoclaving add 1 % glucose&amp;nbsp;</td></tr><tr><td>Geneticin (G418)</td><td></td><td></td><td>Stock: 50 mg/ml in H&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;O, final concentration: 500 &amp;micro;g/ml</td></tr><tr><td>HCl-washed glass beads (0.35-0.45 mm)</td><td></td><td></td><td>Cover glass beads with concentrated HCl (25 %, 7.8 M) and incubate for 60 min. Sway several times. Decant HCl (keep decanted liquid) and wash glass beads with 3 M HCl (keep decanted liquid). Wash glass beads several times with double distilled H&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;O until the pH is 7 (the liquid should not be yellow-green anymore). Aliquot the glass beads and dry them at 180 &amp;deg;C. The decanted HCl has to be neutralized before disposal.&amp;nbsp;</td></tr><tr><td>Heparin</td><td></td><td></td><td>Stock: 15 mg/ml</td></tr><tr><td>Holliday salt solution</td><td></td><td></td><td>16.0 &amp;permil; (w/v) KH&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;PO&lt;sub&gt;4&lt;/sub&gt;, 4.0 &amp;permil; (w/v) Na&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;SO&lt;sub&gt;4&lt;/sub&gt;, 8.0 &amp;permil; (w/v) KCl, 1.32 &amp;permil; (w/v) CaCl&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;*2H&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;O, 8.0 &amp;permil; (v/v) trace elements, 2.0 &amp;permil; (w/v) MgSO&lt;sub&gt;4&lt;/sub&gt;; sterile filtrate</td></tr><tr><td>Holliday vitamin solution&amp;nbsp;</td><td></td><td></td><td>0.1&amp;permil; (w/v) Thiamin, 0.05&amp;permil; (w/v) Riboflavin, 0.05&amp;permil; (w/v) Pyridoxin, 0.2&amp;permil; (w/v) Ca-Pantothenat, (0.05&amp;permil; (w/v) Aminobenzoeic acid, 0.2&amp;permil; (w/v) Nicotinic acid, 0.2&amp;permil; (w/v) Cholinchlorid, 1.0&amp;permil; (w/v) myo-Inositol; may be stored at -20 &amp;deg;C</td></tr><tr><td>Hygromycin</td><td></td><td></td><td>Stock: 50 mg/ml in PBS, final concentration: 200 &amp;micro;g/ml</td></tr><tr><td>Nourseothricin</td><td></td><td></td><td>Stock: 200 mg/ml in H&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;O, final concentration: 150 &amp;micro;g/ml</td></tr><tr><td>NSY-glycerol-medium</td><td></td><td></td><td>0.8 % (w/v) Nutrient Broth, 0.1 % (w/v) Yeast Extract, 0.5 % (w/v) Sucrose,&amp;nbsp; 80.0 % (v/v) 87% Glycerin (f.c. 69.6%)&amp;nbsp;</td></tr><tr><td>RegLight</td><td></td><td></td><td>1.0% (w/v) Yeast Extract&amp;nbsp; 0.4 % (w/v) Bacto Peptone, 0.4 % (w/v) Sucrose, 18.22 % (w/v) Sorbitol, 1.5 % (w/v) Agar</td></tr><tr><td>SCS, pH 5.8</td><td></td><td></td><td>Solution 1: 20 mM tri-Na-citrate, 1 M Sorbitol; colution 2: 20 mM Citric acid, 1 M Sorbitol, add solution 2 into solution 1 until pH 5.8 is reached; autoclave</td></tr><tr><td>STC, pH 8</td><td></td><td></td><td>1 M Sorbitol, 10 mM Tris-HCl pH 7.5, 100 mM CaCl&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;; filter sterile</td></tr><tr><td>STC/PEG</td><td></td><td></td><td>40 % (v/v) PEG in STC-buffer&amp;nbsp;</td></tr><tr><td>TE buffer, pH 8</td><td></td><td></td><td>1.31 mM Tris-Base, 8.69 mM Tris-HCl, 10 mM Na&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;-EDTA*2H&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;O</td></tr><tr><td>TE/RNase</td><td></td><td></td><td>10 &amp;micro;g/ml RNaseA in TE buffer</td></tr><tr><td>Trace elements</td><td></td><td></td><td>0.06&amp;permil; (w/v) H&lt;sub&gt;3&lt;/sub&gt;BO&lt;sub&gt;3&lt;/sub&gt;, 0.14&amp;permil; (w/v) MnCl*4H&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;O, 0.4 &amp;permil; (w/v) ZnCl&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;, 0.4 &amp;permil; (w/v) Na&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;MoO&lt;sub&gt;4&lt;/sub&gt;*H2O:2, 0.1 &amp;permil; (w/v) FeCl&lt;sub&gt;3&lt;/sub&gt;*6H&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;O, 0.04&amp;permil; (w/v) CuSO&lt;sub&gt;4&lt;/sub&gt;*5H&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;O</td></tr><tr><td>Trichoderma lysing enzymes solution</td><td></td><td></td><td>12.5 mg/ml SCS; filter sterile; prepare shortly before use</td></tr><tr><td>Tris-HCl pH 7.5</td><td></td><td></td><td>806 mM Tris-HCl, 194 mM Tris-Base; check the pH and if necessary adjust with HCl; autoclave</td></tr><tr><td>Usti-lysis buffer 1, pH 8</td><td></td><td></td><td>10 mM Tris-HCl (pH 8.0), 10 mM NaCl, 1% (w/v) SDS, 2% (v/v) TritonX-100, 1 mM EDTA. Do not measure pH using pH meter.&amp;nbsp;</td></tr><tr><td>Usti-lysis buffer 2</td><td></td><td></td><td>mix Usti lysis buffer 1 with 1x TE in a 1:1 ratio</td></tr><tr><td>YEPS-Light medium</td><td></td><td></td><td>1.0% (w/v) Yeast Extract, 0.4% (w/v) Bacto Peptone, 0.4% (w/v) Sucrose, for plates: 1.5% (w/v) Bacto Agar</td></tr></tbody></table>

genetic manipulation of the plant pathogen ustilago maydis to study fungal biology and plant microbe interactions

Gendeletion spielt eine wichtige Rolle bei der Analyse der Genfunktion. Eine der effizientesten Methoden Gene gezielt zu unterbrechen ist der Ersatz des gesamten Gens mit einem selektierbaren Marker durch homologe Rekombination. Während der homologen Rekombination, den Austausch von DNA erfolgt zwischen Sequenzen mit hoher Ähnlichkeit. Daher linearen genomischen Sequenzen ein Zielgen flankieren können gezielt eingesetzt werden, um einen selektierbaren Marker in die gewünschte Integrationsstelle lenken. Blunt Enden des Deletionskonstrukt aktivieren die DNA-Reparatursysteme der Zelle und damit Integration des Konstrukts zu fördern, entweder durch homologe Rekombination oder durch nicht-homologe-end-joining. In Organismen mit effizienten homologe Rekombination, kann die Rate der erfolgreichen Gen-Deletion erreichen mehr als 50% machen diese Strategie zu einem wertvollen Genin System. Der Brandpilz Ustilago maydis ist ein eukaryotischen Modell Mikroorganismus so effiziente homologe recombinat zeigtIon. Aus seiner etwa 6.900 Gene, wurden viele haben funktionell mit Hilfe von Deletionsmutanten gekennzeichnet, und Versagen des Genaustausches Versuche Punkte an wesentlichen Funktion des Gens wiederholt. Die anschließende Charakterisierung der Genfunktion durch auch auf DNA-Austausch beruht über homologe Rekombination mit Fluoreszenzmarkern oder Mutationen der vorhergesagten Domänen-Tagging. Hier präsentieren wir die U. maydis Stamm Generation Strategie im Detail das einfachste Beispiel verwenden, die Gen - Deletion.

Die Deletionskonstrukte für alle vier chitinolytischen Gene im U. codierten maydis Genom von Golden Gate Klonen erzeugt wurden unter Verwendung der HYGR Kassette zum Löschen von CTS1, die NATR zum Löschen von CTS2, die G418R Kassette zum Löschen von cts3 und der cbxR zum Löschen von cts4 20. Eine allgemeine Übersicht über Gen - Ersetzungsstrategie wird durch die Deletion von ct...

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Genetic Manipulation of the Plant Pathogen Ustilago maydis to Study Fungal Biology and Plant Microbe Interactions

Wir beschreiben eine robuste Strategie Gen - Ersatz zu genetisch den Pilz Sauereien manipulieren Ustilago maydis. Dieses Protokoll wird erklärt, wie Deletionsmutanten zu erzeugen Infektion Phänotypen zu untersuchen. Es kann erweitert werden , um Gene in jeder gewünschten Weise zu modifizieren, beispielsweise durch eine Sequenz Hinzufügen eines fluoreszierenden Protein - Tag kodiert.

Genetische Manipulation der Pflanze Pathogen<em&gt; Ustilago maydis</em&gt; Zu Pilzbiologie und Pflanzen Mikroben-Interaktionen Studie

Gene deletion plays an important role in the analysis of gene function. One of the most efficient methods to disrupt genes in a targeted manner is the ...

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Research

JoVE Journal

Genetics

Genetic Manipulation of the Plant Pathogen Ustilago maydis to Study Fungal Biology and Plant Microbe Interactions

14.3K Aufrufe.  Heinrich-Heine University Düsseldorf.  Wir beschreiben eine robuste Strategie Gen - Ersatz zu genetisch den Pilz Sauereien manipulieren Ustilago maydis. Dieses Protokoll wird erklärt, wie Deletionsmutanten zu erzeugen Infektion Phänotypen zu untersuchen. Es kann erweitert werden , um Gene in jeder gewünschten Weise zu modifizieren, beispielsweise durch eine Sequenz Hinzufügen eines fluoreszierenden Protein - Tag kodiert. 

Serie: Genetic Manipulation of the Plant Pathogen Ustilago maydis to Study Fungal Biology and Plant Microbe Interactions

A Rapid and Efficient Method for Assessing Pathogenicity of Ustilago maydis on Maize and Teosinte Lines

Maize is a major cereal crop worldwide. However, susceptibility to biotrophic pathogens is the primary constraint to increasing productivity. U. maydis is a biotrophic fungal pathogen and the causal agent of corn smut on maize. This disease is responsible for significant yield losses of approximately $1.0 billion annually in the U.S.1 Several methods including crop rotation, fungicide application and seed treatments are currently used to control corn smut2. However, host resistance is the only practical method for managing corn smut. Identification of crop plants including maize, wheat, and rice that are resistant to various biotrophic pathogens has significantly decreased yield losses annually3-5. Therefore, the use of a pathogen inoculation method that efficiently and reproducibly delivers the pathogen in between the plant leaves, would facilitate the rapid identification of maize lines that are resistant to U. maydis. As, a first step toward indentifying maize lines that are resistant to U. maydis, a needle injection inoculation method and a resistance reaction screening method was utilized to inoculate maize, teosinte, and maize x teosinte introgression lines with a U. maydis strain and to select resistant plants.
Maize, teosinte and maize x teosinte introgression lines, consisting of about 700 plants, were planted, inoculated with a strain of U. maydis, and screened for resistance. The inoculation and screening methods successfully identified three teosinte lines resistant to U. maydis. Here a detailed needle injection inoculation and resistance reaction screening protocol for maize, teosinte, and maize x teosinte introgression lines is presented. This study demonstrates that needle injection inoculation is an invaluable tool in agriculture that can efficiently deliver U. maydis in between the plant leaves and has provided plant lines that are resistant to U. maydis that can now be combined and tested in breeding programs for improved disease resistance.

A Rapid and Efficient Method for Assessing Pathogenicity of Ustilago maydis on Maize and Teosinte Lines

The use of a needle injection method to inoculate maize and teosinte plants with the biotrophic pathogen Ustilago maydis is described. The needle injection inoculation method facilitates the controlled delivery of the fungal pathogen in between the plant leaves where the pathogen enters the plant through the formation of appresoria. This method is highly efficient, enabling reproducible inoculations with U. maydis.

Eine schnelle und effiziente Methode zur Beurteilung der Pathogenität von Ustilago-Maydis auf Mais- und Teosintenlinien

Maize is a major cereal crop worldwide. However, susceptibility to biotrophic pathogens is the primary constraint to increasing productivity. U. maydis is ...

Forschung

Umwelt

Rapid Deletion Production in Fungi via Agrobacterium Mediated Transformation of OSCAR Deletion Constructs

Precise deletion of gene(s) of interest, while leaving the rest of the genome unchanged, provides the ideal product to determine that particular gene&#39;s function in the living organism. In this protocol the OSCAR method of precise and rapid deletion plasmid construction is described. OSCAR relies on the cloning system in which a single recombinase reaction is carried out containing the purified PCR-amplified 5&#39; and 3&#39; flanks of the gene of interest and two plasmids, pA-Hyg OSCAR (the marker vector) and pOSCAR (the assembly vector). Confirmation of the correctly assembled deletion vector is carried out by restriction digestion mapping followed by sequencing. Agrobacterium tumefaciens is then used to mediate introduction of the deletion construct into fungal spores (referred to as ATMT). Finally, a PCR assay is described to determine if the deletion construct integrated by homologous or non-homologous recombination, indicating gene deletion or ectopic integration, respectively. This approach has been successfully used for deletion of numerous genes in Verticillium dahliae and in Fusarium verticillioides among other species.

Rapid Deletion Production in Fungi via Agrobacterium Mediated Transformation of OSCAR Deletion Constructs

Gene deletion mutants generated through homologous recombination are the gold standard for gene function studies. The OSCAR (One Step Construction of Agrobacterium-Recombination-ready-plasmids) method for rapid generation of deletion constructs is described. Agrobacterium mediated fungal transformation follows. Finally, a PCR based confirmation method of gene deletions in fungal transformants is presented.

Rapid Deletion Produktion in Pilzen über<em&gt; Agrobacterium</em&gt; Vermittelte Transformation von OSCAR Deletion Constructs

Precise deletion of gene(s) of interest, while leaving the rest of the genome unchanged, provides the ideal product to determine that particular ...

Genetik

Using Ustilago maydis as a Trojan Horse for In Situ Delivery of Maize Proteins

Inspired by Homer&#180;s Trojan horse myth, we engineered the maize pathogen Ustilago maydis to deliver secreted proteins into the maize apoplast permitting in vivo phenotypic analysis. This method does not rely on maize transformation but exploits microbial genetics and secretory capabilities of pathogens. Herein, it allows inspection of in vivo delivered secreted proteins with high spatiotemporal resolution at different kinds of infection sites and tissues. The Trojan horse strategy can be utilized to transiently complement maize loss-of-function phenotypes, to functionally characterize protein domains, to analyze off-target protein effects, or to study onside protein overdosage, making it a powerful tool for protein studies in the maize crop system. This work contains a precise protocol on how to generate a Trojan horse strain followed by standardized infection protocols to apply this method to three different maize tissue types.

Using Ustilago maydis as a Trojan Horse for In Situ Delivery of Maize Proteins

This work describes the cloning of an Ustilago maydis Trojan horse strain for the in situ delivery of secreted maize proteins into three different types of maize tissues.

Mit Ustilago Maydis als ein Trojanisches Pferd für In Situ Lieferung von Mais Proteine

Inspired by Homer&#180;s Trojan horse myth, we engineered the maize pathogen Ustilago maydis to deliver secreted proteins into the maize apoplast ...

CRISPR-mediated Genome Editing of the Human Fungal Pathogen Candida albicans

This method describes the efficient CRISPR mediated genome editing of the diploid human fungal pathogen Candida albicans. CRISPR-mediated genome editing in C. albicans requires Cas9, guide RNA, and repair template. A plasmid expressing a yeast codon optimized Cas9 (CaCas9) has been generated. Guide sequences directly upstream from a PAM site (NGG) are cloned into the Cas9 expression vector. A repair template is then made by primer extension in vitro. Cotransformation of the repair template and vector into C. albicans leads to genome editing. Depending on the repair template used, the investigator can introduce nucleotide changes, insertions, or deletions. As C. albicans is a diploid, mutations are made in both alleles of a gene, provided that the A and B alleles do not harbor SNPs that interfere with guide targeting or repair template incorporation. Multimember gene families can be edited in parallel if suitable conserved sequences exist in all family members. The C. albicans CRISPR system described is flanked by FRT sites and encodes flippase. Upon induction of flippase, the antibiotic marker (CaCas9) and guide RNA are removed from the genome. This allows the investigator to perform subsequent edits to the genome. C. albicans CRISPR is a powerful fungal genetic engineering tool, and minor alterations to the described protocols permit the modification of other fungal species including C. glabrata, N. castellii, and S. cerevisiae.

CRISPR-mediated Genome Editing of the Human Fungal Pathogen Candida albicans

Efficient genome engineering of Candida albicans is critical to understanding the pathogenesis and development of therapeutics. Here, we described a protocol to quickly and accurately edit the C. albicans genome using CRISPR. The protocol allows investigators to introduce a wide variety of genetic modifications including point mutations, insertions, and deletions.

CRISPR-vermittelten Genom-Bearbeitung von menschlichen pilzliche Erreger Candida albicans

This method describes the efficient CRISPR mediated genome editing of the diploid human fungal pathogen Candida albicans. CRISPR-mediated genome editing ...

Inhibition of Aspergillus flavus Growth and Aflatoxin Production in Transgenic Maize Expressing the &#945;-amylase Inhibitor from Lablab purpureus L.

Aflatoxin contamination in food and feed crops is a major challenge worldwide. Aflatoxins, produced by the fungus Aspergillus flavus (A. flavus) are potent carcinogens that substantially reduce crop value in maize and other oil rich crops like peanut besides posing serious threat to human and animal health. Different approaches, including traditional breeding, transgenic expression of resistance associated proteins, and RNA interference (RNAi)-based host-induced gene silencing of critical A. flavus gene targets, are being evaluated to increase aflatoxin resistance in susceptible crops. Past studies have shown an important role of &#945;-amylase in A. flavus pathogenesis and aflatoxin production, suggesting this gene/enzyme is a potential target to reduce both A. flavus growth and aflatoxin production. In this regard, the current study was undertaken to evaluate heterologous expression (under control of the constitutive CaMV 35S promoter) of a Lablab purpureus L. &#945;-amylase inhibitor-like protein (AILP) in maize against A. flavus. AILP is a 36-kDa protein, which is a competitive inhibitor of A. flavus &#945;-amylase enzyme and belongs to the lectin&#8211;arcelin&#8211;&#945;-amylase inhibitor protein family in common bean. In vitro studies prior to the current work had demonstrated the role of AILP in inhibition of A. flavus &#945;-amylase activity and fungal growth. Fungal growth and aflatoxin production in mature kernels were monitored in real time using a GFP-expressing A. flavus strain. This kernel screening assay (KSA) is very simple to set up and provides reliable and reproducible data on infection and the extent of spread that could be quantified for evaluation of germplasm and transgenic lines. The fluorescence from the GFP strain is closely correlated to fungal growth and, by extension, it is well-correlated to aflatoxin values.&#160; The goal of the current work was to implement this previous knowledge in a commercially important crop like maize to increase aflatoxin resistance. Our results show a 35%&#8211;72% reduction in A. flavus growth in AILP-expressing transgenic maize kernels which, in turn, translated into a 62%&#8211;88% reduction in aflatoxin levels.

Inhibition of Aspergillus flavus Growth and Aflatoxin Production in Transgenic Maize Expressing the &#945;-amylase Inhibitor from Lablab purpureus L.

Here we present a protocol to analyze Aspergillus flavus growth and aflatoxin production in maize kernels expressing an antifungal protein.&#160; Using a GFP-expressing A. flavus strain we monitored the infection and spread of the fungus in mature kernels in real time. The assay is rapid, reliable, and reproducible.

Hemmung der Aspergillus Flavus Wachstum und Aflatoxin in transgenen Mais mit dem Ausdruck der α-Amylase-Inhibitor von Lablab Purpureus L.

Aflatoxin contamination in food and feed crops is a major challenge worldwide. Aflatoxins, produced by the fungus Aspergillus flavus (A. flavus) are ...

Genetic Manipulation in &Delta;ku80 Strains for Functional Genomic Analysis of Toxoplasma gondii

Targeted genetic manipulation using homologous recombination is the method of choice for functional genomic analysis to obtain a detailed view of gene function and phenotype(s). The development of mutant strains with targeted gene deletions, targeted mutations, complemented gene function, and/or tagged genes provides powerful strategies to address gene function, particularly if these genetic manipulations can be efficiently targeted to the gene locus of interest using integration mediated by double cross over homologous recombination.
Due to very high rates of nonhomologous recombination, functional genomic analysis of Toxoplasma gondii has been previously limited by the absence of efficient methods for targeting gene deletions and gene replacements to specific genetic loci. Recently, we abolished the major pathway of nonhomologous recombination in type I and type II strains of T. gondii by deleting the gene encoding the KU80 protein1,2. The &Delta;ku80 strains behave normally during tachyzoite (acute) and bradyzoite (chronic) stages in vitro and in vivo and exhibit essentially a 100% frequency of homologous recombination. The &Delta;ku80 strains make functional genomic studies feasible on the single gene as well as on the genome scale1-4.
Here, we report methods for using type I and type II &Delta;ku80&Delta;hxgprt strains to advance gene targeting approaches in T. gondii. We outline efficient methods for generating gene deletions, gene replacements, and tagged genes by targeted insertion or deletion of the hypoxanthine-xanthine-guanine phosphoribosyltransferase (HXGPRT) selectable marker. The described gene targeting protocol can be used in a variety of ways in &Delta;ku80 strains to advance functional analysis of the parasite genome and to develop single strains that carry multiple targeted genetic manipulations. The application of this genetic method and subsequent phenotypic assays will reveal fundamental and unique aspects of the biology of T. gondii and related significant human pathogens that cause malaria (Plasmodium sp.) and cryptosporidiosis (Cryptosporidium).

Here we report a method for using type I and type II &Delta;ku80 strains of Toxoplasma gondii to efficiently generate targeted gene deletions and gene replacements for functional genomic analysis.

Genetische Manipulation in<em&gt; Δku80</em&gt; Die Stämme für Funktionelle Genomanalyse<em&gt; Toxoplasma gondii</em

Targeted genetic manipulation using homologous recombination is the method of choice for functional genomic analysis to obtain a detailed view of gene ...

Immunologie und Infektion

Direct Liquid-Culture Screening for Evaluating the Production of Heterologous Proteins Using an Auxotrophic Mutant of Aspergillus Oryzae

Aspergillus oryzae, a filamentous fungus, is one of the most widely used hosts for industrial applications including large-scale production of proteins. A polyethylene glycol (PEG)-mediated protoplast transformation method is generally used for the introduction of heterologous genes into A. oryzae. The conventional method typically requires three weeks for the screening of favorable transformants. Here, a new technique, the direct liquid-culture (DLC) screening method, is introduced which reduces the screening time to six days in a 200 mL flask format or to 10 days in a 24 well microplate format. The DLC screening method ensures the acquisition of positive transformants and evaluation of the secretory production of heterologous proteins in a single step, unlike the conventional screening method where two separate steps are required for the same. The protocol for PEG-mediated protoplast transformation of A. oryzae is described, which consists of five steps: preparation of fresh spore suspension, preculture, preparation of protoplasts, introduction of DNA, and DLC screening. For successful results in DLC screening, it is critical to use a nutrient-rich medium with optimized osmotic pressure. The protocol should further popularize the use of A. oryzae as a host of choice in the industrial production of proteins.

Direct Liquid-Culture Screening for Evaluating the Production of Heterologous Proteins Using an Auxotrophic Mutant of Aspergillus Oryzae

A direct liquid-culture (DLC) screening method has been developed which significantly reduces the time required for polyethylene glycol (PEG)-mediated protoplast transformation of the filamentous fungus, Aspergillus oryzae, when employed for evaluation of the secretory production of heterologous proteins. This method dramatically increases the throughput of the evaluation protocol.

Aspergillus oryzae, a filamentous fungus, is one of the most widely used hosts for industrial applications including large-scale production of proteins. A ...

CRISPR-Cas9-Mediated Genome Editing in the Filamentous Ascomycete Huntiella omanensis

The CRISPR-Cas9 genome editing system is a molecular tool that can be used to introduce precise changes into the genomes of model and non-model species alike. This technology can be used for a variety of genome editing approaches, from gene knockouts and knockins to more specific changes like the introduction of a few nucleotides at a targeted location. Genome editing can be used for a multitude of applications, including the partial functional characterization of genes, the production of transgenic organisms and the development of diagnostic tools. Compared to previously available gene editing strategies, the CRISPR-Cas9 system has been shown to be easy to establish in new species and boasts high efficiency and specificity. The primary reason for this is that the editing tool uses an RNA molecule to target the gene or sequence of interest, making target molecule design straightforward, given that standard base pairing rules can be exploited. Similar to other genome editing systems, CRISPR-Cas9-based methods also require efficient and effective transformation protocols as well as access to good quality sequence data for the design of the targeting RNA and DNA molecules. Since the introduction of this system in 2013, it has been used to genetically engineer a variety of model species, including Saccharomyces cerevisiae, Arabidopsis thaliana, Drosophila melanogaster and Mus musculus. Subsequently, researchers working on non-model species have taken advantage of the system and used it for the study of genes involved in processes as diverse as secondary metabolism in fungi, nematode growth and disease resistance in plants, among many others. This protocol detailed below describes the use of the CRISPR-Cas9 genome editing protocol for the truncation of a gene involved in the sexual cycle of Huntiella omanensis, a filamentous ascomycete fungus belonging to the Ceratocystidaceae family.

CRISPR-Cas9-Mediated Genome Editing in the Filamentous Ascomycete Huntiella omanensis

The CRISPR-Cas9 genome editing system is an easy-to-use genome editor that has been used in model and non-model species. Here we present a protein-based version of this system that was used to introduce a premature stop codon into a mating gene of a non-model filamentous ascomycete fungus.

CRISPR-Cas9-Vermittelte Genombearbeitung in der filamentösen Ascomycete Huntiella omanensis

The CRISPR-Cas9 genome editing system is a molecular tool that can be used to introduce precise changes into the genomes of model and non-model species ...

Microfluidic Tools for Probing Fungal-Microbial Interactions at the Cellular Level

Filamentous fungi are successful inhabitants of soil and play a major role in soil ecosystems, such as in the decomposition of organic and inorganic matter, as well as regulation of nutrient levels. There they also find numerous opportunities to interact with a variety of other microbes such as bacteria or other fungi. Studying fungal interactions at the cellular level, however, can be challenging owing to the black box-like nature of soil. New microfluidic tools are being developed for the study of fungal interactions; two platforms designed to study bacterial-fungal and fungal-fungal interactions are highlighted. Within these microchannels, fungal-microbial interactions can be monitored in controlled physico-chemical environments at higher temporal and spatial resolution than previously possible. Application of these tools have yielded numerous novel biological insights, such as the observation of bacterial polar attachment to hyphae or revealing uncharacterised fungal-fungal antagonisms. A key feature of these methodologies regards the ease of use of this tool by non-experts, yielding highly translatable technologies for use in microbiology labs.

Owing to the opacity of soil, interactions between its constituent microbes cannot easily be visualised with cellular resolution. Here, two microfluidic tools are presented, which offer new opportunities for investigating fungal-microbial interactions. The devices are versatile and simple to use, enabling high spatiotemporal control and high-resolution imaging at the cellular level.

Mikrofluidische Werkzeuge zur Untersuchung pilzlich-mikrobieller Interaktionen auf zellulärer Ebene

Filamentous fungi are successful inhabitants of soil and play a major role in soil ecosystems, such as in the decomposition of organic and inorganic ...

Biotechnik

Investigating Teliospore Germination Using Microrespiration Analysis and Microdissection

Smut fungi are the etiological agents of several devastating agricultural diseases. They are characterized by the production of teliospores, which are thick-walled dispersal agents. Teliospores can remain dormant for decades. The dormancy is characterized by low metabolic rates, paused macromolecular biosynthesis and greatly reduced levels of respiration. Upon receiving required environmental signals, teliospores germinate to produce haploid cells, which can initiate new rounds of infection. Teliospore germination is characterized by the resumption of macromolecular biosynthesis, increased respiration and dramatic morphological changes. In order to precisely measure changes in cellular respiration during the early stages of germination, we have developed a simple protocol employing a Clark-type respirometer. The later stages of germination are distinguished by specific morphological changes, but germination is asynchronous. We developed a microdissection technique that enables us to collect teliospores at distinct germination stages.

Smut fungi cause many devastating agricultural diseases. They are dispersed as dormant teliospores that germinate in response to environmental cues. We outline two methods to investigate molecular changes during germination: measuring respiration increase to detect metabolic activation and assessing changing molecular events by isolating teliospores at distinct morphological stages.

Untersuchung von Teliospore Keimen mit Microrespiration Analyse und Mikrodissektion

Smut fungi are the etiological agents of several devastating agricultural diseases. They are characterized by the production of teliospores, which are ...

Genetische Manipulation der Pflanze Pathogen

Zusammenfassung

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Eine schnelle und effiziente Methode zur Beurteilung der Pathogenität von Ustilago-Maydis auf Mais- und Teosintenlinien

Rapid Deletion Produktion in Pilzen über

Mit Ustilago Maydis als ein Trojanisches Pferd für In Situ Lieferung von Mais Proteine

CRISPR-vermittelten Genom-Bearbeitung von menschlichen pilzliche Erreger Candida albicans

Hemmung der Aspergillus Flavus Wachstum und Aflatoxin in transgenen Mais mit dem Ausdruck der α-Amylase-Inhibitor von Lablab Purpureus L.

Genetische Manipulation in

Direct Liquid-Culture Screening for Evaluating the Production of Heterologous Proteins Using an Auxotrophic Mutant of Aspergillus Oryzae

CRISPR-Cas9-Vermittelte Genombearbeitung in der filamentösen Ascomycete Huntiella omanensis

Mikrofluidische Werkzeuge zur Untersuchung pilzlich-mikrobieller Interaktionen auf zellulärer Ebene

Untersuchung von Teliospore Keimen mit Microrespiration Analyse und Mikrodissektion