Die Autoren danken Greyson Butler und Margaret Barrett für Hilfe bei der Durchführung der Experimente, Judy Stone für die Beratung über Korn Homogenisierung und Lynn Hannum für Beratung bei Fluorometry. Diese Arbeit wurde von der National Science Foundation (IOB 0443676), durch eine institutionelle Development Award (IDeA) aus dem National Institute of General Medical Sciences von den National Institutes of Health unter Grant-Nummer P20GM0103423 und durch Zuschüsse unterstützt. die Colby College Division der Naturwissenschaften.

1. Vorbereitung der Effektor und Reportergen konstruiert
<ol><li>Effektor-Konstrukte, die konstitutiven Promoter (z. B. Mais Ubiquitin, UBI) beschäftigen Laufwerk Ausdruck aus einem gewünschten offenen Leseraster zu bauen. Beispielsweise erstellen Sie ein Plasmid mit UBI::TaABF1 Antrieb stark konstitutive Ausdruck des TaABF15.</li>
	<li>Reporter-Konstrukte, die der Veranstalter enthalten, deren Aktivität gemessen werden, soll, zu bauen, platziert einen offenen Leserahmen, wie GUSvorgeschaltet. Beispielsweise erstellen Sie ein Plasmid mit HVA1::GUS zur Messung der Ausdruck aus der HVA1 Veranstalter2,5.</li>
	<li>Aufbau eines internen Kontrollsystems Konstrukt (z. B. UBI::Luciferase).</li>
	<li>Mit einer Kieselsäure verbindlichen Spalte Protokoll (siehe Tabelle der Materialien), aller erforderlichen Genkonstrukte qualitativ hochwertige Plasmid vorbereiten. Mit UV-Spektroskopie (siehe Tabelle der Materialien), sorgfältig messen die Konzentration der einzelnen Plasmid-Vorbereitung.</li>
</ol>2. Vorbereitung der Gerstenkörner für die Bombardierung
<ol><li>Richten Sie eine Tabellenkalkulation (siehe Abbildung 1 für ein Beispiel) unter Angabe der Plasmide, die bombardiert werden, die entsprechenden Hormonbehandlungen und andere relevante Informationen für jede Behandlung, die Teil des Experiments werden.</li>
	<li>Ein Schneidebrett mit einer sterilen Rasierklinge abgeschnitten die Embryonen aus Körnern des Himalaya Gerste (40 für jede Behandlung in das Experiment einbezogen). Schließen Sie Körner aus, die verfärbten oder wesentlich kleiner als der Durchschnitt sind.</li>
	<li>Legen Sie die embryoless Körner in einer 50 mL-Tube. 40 mL Wasser und Fels für 10 Minuten hinzufügen.</li>
	<li>Gießen Sie das Wasser sorgfältig (um nicht zu verlieren Körner) und 40 mL 10 % Bleichmittel. Rock für 20 Minuten.</li>
	<li>Gießen Sie das Bleichmittel und geben Sie 40 mL sterilem Wasser hinzu. Rock für 5 Minuten. Wiederholen Sie diese steriles Wasser waschen noch viermal.</li>
	<li>40 mL Imbibing Lösung (20 mM Natrium Succinat, 20 mM-Kalzium-Chlorid, pH 5,0) zugeben und 40 μl der Stammlösung Chloramphenicol (10 mg/mL).</li>
	<li>Saugende Lösung (mit Chloramphenicol) aus der Tube in ein Vermiculit Platte übertragen (siehe Tabelle der Materialien). Übertragen Sie dann die Körner auf die Oberfläche des nassen Filterpapiers in Vermiculit Platte. Die Körner gleichmäßig verteilt. Gießen Sie in genügend saugende Lösung weiterhin die Körner teilweise (aber nicht vollständig) getaucht. Legen Sie den Deckel auf die Vermiculite-Platte.</li>
	<li>Inkubieren Sie die embryoless Körner bei 24 ° C für ca. 48 h mit Leuchtstoffbeleuchtung. Fügen Sie zusätzliche Imbibing Lösung als notwendig.</li>
	<li>Öffnen Sie eine 90 mm Kunststoff Petrischale und gießen Sie selbst und 20 mL in der umgekehrten Deckel 20 mL Imbibing Lösung in die Schüssel. Fügen Sie jeweils 20 μl von Chloramphenicol (10 mg/mL hinzu). Zwei Paare der feinen Spitze Zange durch Eintauchen in Alkohol zu sterilisieren.</li>
	<li>Legen Sie ein paar der embryoless Körner in den Deckel der Petrischale. Entfernen Sie mit der Pinzette, vorsichtig (transparent) Samenschale aus jedem Korn. Beschädigen Sie beim Entfernen der Samenschale von der glatten Seite des Getreides nicht die darunter liegenden Zellen (Aleuronschicht). Übertragen Sie das geschälte Korn auf der Petrischale mit saugende Lösung.</li>
	<li>Nach dem peeling die Samenschale aller Körner, kehren sie an die Vermiculite-Platte. 16-20 Stunden inkubieren Sie die geschälten embryoless Körner bei 24 ° C.</li>
	<li>Nur vor die Körner für die Bombardierung, entfernen Sie Oberflächenfeuchtigkeit durch Schütteln sie zwischen Filterpapiere in einer Petrischale.</li>
</ol>3. Vorbereitung der Plasmid-DNA für die Bombardierung
<ol><li>Beschriften Sie eine 1,5 mL-Tube für jede Behandlung, die in der Bombardierung Experiment aufgenommen werden. Hinzufügen jedes Rohr 2,5 µg von UBI::Luciferase interne Kontrolle Plasmid, 2,5 µg Plasmid ein GUS -Reporter und die gewünschte Menge (in der Regel 0,025 µg zu 2,5 µg) ein Effektor-Plasmid. Fügen Sie Wasser hinzu, um das Gesamtvolumen zu 5 µL zu bringen.</li>
	<li>Bereiten Sie 1,6 µm gold-Microcarriers (siehe Tabelle der Materialien) Protokolle6veröffentlicht.</li>
	<li>Fügen Sie für jede Behandlung 50 µL abgehängte Microcarriers in der 1,5 mL Tube mit Plasmid DNA hinzu. Mantel der Microcarriers mit Plasmid DNA gemäß des Herstellers Protokolle6.</li>
	<li>Im letzten Schritt wenn Plasmid-beschichtete Microcarriers werden in 48 µL 100 % Ethanol, Pipettieren 8 μL der abgehängten Microcarriers auf jede der fünf Macrocarriers und sie an der Luft lassen trocknen.</li>
</ol>(4) Teilchen-Bombardement von Embryoless Gerstenkörner
<ol><li>Richten Sie die Partikel Bombardement-Apparat (siehe Tabelle der Materialien)6.</li>
	<li>Eine Berstscheibe 1550 Psi in den Sicherungsring Deckel aufgelegt und es auf dem Instrument.</li>
	<li>Platzieren Sie ein Macrocarrier, enthält die gewünschte Plasmid-Kombination (zusammen mit einer Stopp-Bildschirm) in das Microcarrier Start Baugruppe. Fügen Sie die Assembly in den oberen Steckplatz der Bombardierung Kammer. Legen Sie den Abstand zwischen der Berstscheibe, Beibehaltung der GAP und der Macrocarrier Deckel im standard Abstand (6 mm), und legen Sie die anhalten-Screen-Unterstützung an der (standard) mittlere Position, so dass eine Macrocarrier-Reise-Entfernung von 11 mm (Abbildung 2A).</li>
	<li>8 embryoless Körner in einem engen radiale Muster (mit den dünneren enden nach innen zeigen) auf ein Filterpapier-Kreis, der sich flach auf den Deckel einer 90 mm Petrischale mit Klebeband ist zu vereinbaren (siehe Abb. 2 b).</li>
	<li>Legen Sie die Schale mit den Körnern in die Bombardierung Kammer, in einem Abstand von 6 cm vor dem Bildschirm anhalten.</li>
	<li>Evakuieren Sie die Bombardierung Kammer bis 95 kPa zu und dann bombardieren Sie die Probe.</li>
	<li>Übertragen Sie nach der Veröffentlichung des Vakuums bombardiert Körner auf einer beschrifteten 60 mm Petrischale mit 4 mL Imbibing Lösung enthält 1 mg/ml Chloramphenicol.</li>
	<li>Wiederholen Sie, bis alle die Bombardierungen durchgeführt wurden. 24 Stunden (auf einer schütteln Plattform bei 100 u/min) bei 24 ° C inkubieren.</li>
</ol>(5) Extraktion von löslichen Proteinen aus bombardiert Körner
<ol><li>Mit Pinzette, einer 60 mm Petrischale 8 bombardierten Körner entnehmen und sie auf einem Papiertuch trocken tupfen. Teilen Sie die Körner in zwei beschriftete 2,0 mL Röhrchen (4 Körner pro Röhre) jeweils 800 μl Schleifen Puffer (100 mM Na-Phosphat pH 7,2, 5 mM DVB-t, 10 µg/mL Leupeptin, 20 % Glycerin) und eine 5 mm Edelstahl Perle. Wiederholen Sie diesen Vorgang für alle bombardiert Körner.</li>
	<li>Setzen Sie die zwei Racks mit Wulst-Homogenisator (bis zu 48) 2,0 mL Röhrchen (siehe Tabelle der Materialien). Montieren Sie die Regale an den Homogenisator.</li>
	<li>Schütteln Sie die Proben bei 30 Hz, für 3 Minuten.</li>
	<li>Der Homogenisator entfernen Sie Homogenisatoren Racks und legen Sie sie auf dem Eis (5 min) die Proben wieder abkühlen lassen.</li>
	<li>Montieren Sie die Regale zurück auf den Homogenisator - in der entgegengesetzten Richtung. Die Proben wieder bei 30 Hz 3 Minuten schütteln.</li>
	<li>Wiederholen Sie die Regale auf Eis, kühlen Schritte 5,3 bis 5,5. Dies wird auf insgesamt 12 Minuten schütteln addieren.</li>
	<li>Die Korn-Extrakte bei 16.000 x g bei 4 ° C für 10 Minuten zentrifugiert.</li>
	<li>
Sofort nach der Zentrifugation Dekantieren klares Überstände in einen zweiten Satz von Mikrozentrifugenröhrchen. Geben Sie jedes Rohr eine schnelle Wirbel. Speichern Sie die Rohre auf dem Eis.</li>
	<li>Erholen Sie nach der Übertragung des Überstands, die Stahlkügelchen aus den Pellets gewaschen und wiederverwendet werden können.</li>
</ol>6. Messung der Luciferase Aktivität aus Korn-Extrakten
<ol><li>Für jedes Rohr von Korn-Extrakt, untersucht werden, bereiten ein 12 x 75 mm Test Glasrohr mit 200 μL der Luciferase Assay Mischung (45 mM Tris Sulfat pH 7,7, 15 mM MgCl2, 20 mM DVB-t, 1,5 mM EDTA, 1 mM Luciferin, 1 mM ATP).</li>
	<li>Der erste Test Tube 100 μL der ersten Getreide-Extrakt hinzufügen. Vortex: schnell, gut mischen. Sofort setzen Sie das Rohr in die Rohrhalter die Luminometer und schließen Sie die Tür. Wenn die Messung abgeschlossen ist, entfernen Sie das Rohr aus Luminometer – ließ die Tür offen für die Platzierung der nächsten Röhre.</li>
	<li>Wiederholen Sie diesen Vorgang, bis alle Proben gemessen wurden.</li>
</ol>7. Messung des GUS-Aktivität aus Korn-Extrakten
<ol><li>Geben Sie 200 μL der GUS Testpuffer (50 mM Na-Phosphat pH 7,2, 2,5 mM 4-Methylumbelliferyl - D-Glucuronid, 10 mM DTT, 2 mM EDTA, 10 µg/mL Leupeptin, 20 % Methanol, 0,02 % Natriumazid) in jeweils einer 96-well-Platte.</li>
	<li>Platz 50 μL jeder Korn-Extrakt in das entsprechende gut. Mischen Sie mit der Spitze nach dem hinzufügen. Dichten Sie oben mit Film Abdichtung ab.</li>
	<li>20 Stunden inkubieren Sie der 96-well-Platte bei 37 ° C im Dunkeln.</li>
	<li>Die 96-well-Platte bei 4.000 x g bei 4 ° C für 10 Minuten Zentrifugieren und auf Eis legen.</li>
	<li>Geben Sie 250 μl 0,2 M Na2CO3 in jeder schwarz 96-well-Platte.</li>
	<li>Hinzufügen von 6,25 μL jeder zentrifugiert GUS-Assay-Mischung in das entsprechende gut (mit 0,2 M Na2CO3) des schwarzen 96 gut Platte. Mischen Sie mit der Spitze nach dem hinzufügen. Gehören Sie Brunnen mit 6,25 μL von 10 μm, 40 μm und 100 μm 4-Methylumbelliferone als Standards.</li>
	<li>Die schwarze Platte in eine Platte Fluorometer und lesen Sie die Fluoreszenz des Methylumbelliferone zu. Nehmen Sie die Messwerte bei einer Erregung Wellenlänge von 360 nm und einer Emissionswellenlänge von 460 nm. Die Gewinn des Instruments so eingestellt, dass ein gut mit 6,25 μL 40 μM 4-Methylumbelliferone und 250 μl 0,2 M Na2CO3 eine Lesung von 1000 Fluoreszenz Einheiten gibt.</li>
</ol>8. die Datenanalyse
<ol><li>Geben Sie die Werte für die Luciferase und GUS Assays in eine Tabellenkalkulation. Ausschließen von der Betrachtung einer Probe mit einer Luciferase-Lesung von weniger als 20.000 relative Lumineszenz Einheiten s-1, da dies zeigt, dass die Genkonstrukte nicht erfolgreich auf die Aleuronschicht Zellen geliefert wurden.</li>
	<li>Für jedes erfolgreich bombardiert Korn Extrakt (als Vertreter einer Gruppe von vier embryoless Körner), den normalisierten GUS Ausdruck aus den GUS und Luciferase Rohdaten wie folgt zu berechnen: normalisiert GUS = [(Ausdruck der GUS - GUS leer) x (2.000.000)] / (Luciferase Ausdruck – Luciferase leer). Hinweis: Dies normalisiert sich die Menge der GUS-Aktivität, was in einem Bombardement beobachtet haben würde, die eine Luciferase-Lesung von 2.000.000 gab.</li>
	<li>Bericht der relativen Ebene der Ausdruck eines bestimmten Reporter-Konstrukts in Anwesenheit von Effektor Konstrukte oder Hormonbehandlungen von im Vergleich zu der Ebene des Ausdrucks in der Abwesenheit von Effektoren oder Hormone getestet.</li>
</ol>

<ol>
	<li>Chen, K., An, Y. Q. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Transcriptional+responses+to+gibberellin+and+abscisic+acid+in+barley+aleurone.">Transcriptional responses to gibberellin and abscisic acid in barley aleurone.</a> J. Integ. Plant Biol. 48, 591-612 (2006).</li><li>Lanahan, M. B., Ho, T. H. D., Rogers, S. W., Rogers, J. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+gibberellin+response+complex+in+cereal+alpha-amylase+gene+promoters.">A gibberellin response complex in cereal alpha-amylase gene promoters.</a> Plant Cell. 4, 203-211 (1992).</li><li>Shen, Q., Zhang, P., Ho, T. H. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Modular+nature+of+abscisic+acid+(ABA)+response+complexes;+composite+promoter+units+that+are+necessary+and+sufficient+for+ABA+induction+of+gene+expression.">Modular nature of abscisic acid (ABA) response complexes; composite promoter units that are necessary and sufficient for ABA induction of gene expression.</a> Plant Cell. 8, 1107-1119 (1996).</li><li>G&#243;mez-Cadenas, A., Zentella, R., Walker-Simmons, M. K., Ho, T. H. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Gibberellin/abscisic+acid+antagonism+in+barley+aleurone+cells:+site+of+action+of+the+protein+kinase+PKABA1+in+relation+to+gibberellin+signaling+molecules.">Gibberellin/abscisic acid antagonism in barley aleurone cells: site of action of the protein kinase PKABA1 in relation to gibberellin signaling molecules.</a> Plant Cell. 13, 667-679 (2001).</li><li>Johnson, R. R., Shin, M., Shen, J. Q. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+wheat+PKABA1-interacting+factor+TaABF1+mediates+both+abscisic+acid-suppressed+and+abscisic+acid-induced+gene+expression+in+bombarded+aleurone+cells.">The wheat PKABA1-interacting factor TaABF1 mediates both abscisic acid-suppressed and abscisic acid-induced gene expression in bombarded aleurone cells.</a> Plant Mol. Biol. 68, 93-103 (2008).</li><li>Harris, L. J., Martinez, S. A., Keyser, B. R., Dyer, W. E., Johnson, R. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Functional+analysis+of+TaABF1+during+abscisic+acid+and+gibberellin+signaling+in+aleurone+cells+of+cereal+grains.">Functional analysis of TaABF1 during abscisic acid and gibberellin signaling in aleurone cells of cereal grains.</a> Seed Science Res. 23, 89-98 (2013).</li><li>Shen, Q., Casaretto, J., Zhang, P., Ho, T. H. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Functional+definition+of+ABA-response+complexes:+the+promoter+units+necessary+and+sufficient+for+ABA+induction+of+gene+expression+in+barley+(Hordeum+vulgare).">Functional definition of ABA-response complexes: the promoter units necessary and sufficient for ABA induction of gene expression in barley (Hordeum vulgare).</a> Plant Mol. Biol. 54, 111-124 (2004).</li><li>Ritchie, S., Gilroy, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Abscisic+acid+signal+transduction+in+the+barley+aleurone+is+mediated+by+phospholipase+D+activity.">Abscisic acid signal transduction in the barley aleurone is mediated by phospholipase D activity.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 95, 2697-2702 (1998).</li><li>Takemiya, A., Shimazaki, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Phosphatidic+acid+inhibits+blue+light-induced+stomatal+opening+via+inhibition+of+protein+phosphatase+1.">Phosphatidic acid inhibits blue light-induced stomatal opening via inhibition of protein phosphatase 1.</a> Plant Physiol. 153, 1555-1562 (2010).</li><li>Zou, X., Seeman, J. R., Neuman, D., Shen, Q. 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+WRKY+gene+from+creosote+bush+encodes+an+activator+of+the+abscisic+acid+signaling+pathway.">A WRKY gene from creosote bush encodes an activator of the abscisic acid signaling pathway.</a> J. Biol. Chem. 279, 55770-55779 (2004).</li><li>Ishibashi, Y., 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=Reactive+oxygen+species+are+involved+in+gibberellin/abscisic+acid+signaling+in+barley+aleurone+cells.">Reactive oxygen species are involved in gibberellin/abscisic acid signaling in barley aleurone cells.</a> Plant Physiol. 158, 1705-1714 (2012).</li><li>Piskurewicz, U., 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+gibberellic+acid+signaling+repressor+RGL2+inhibits+Arabidopsis+seed+germination+by+stimulating+abscisic+acid+synthesis+and+ABI5+activity.">The gibberellic acid signaling repressor RGL2 inhibits Arabidopsis seed germination by stimulating abscisic acid synthesis and ABI5 activity.</a> Plant Cell. 20, 2729-2745 (2008).</li><li>Hong, J. Y., 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=Phosphorylation-mediated+regulation+of+a+rice+ABA+responsive+element+binding+factor.">Phosphorylation-mediated regulation of a rice ABA responsive element binding factor.</a> Phytochemistry. 72, 27-36 (2011).</li><li>Lopez-Molina, L., Mongrand, S., McLachlin, D. T., Chait, B. T., Chua, N. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=ABI5+acts+downstream+of+ABI3+to+execute+an+ABA-dependent+growth+arrest+during+germination.">ABI5 acts downstream of ABI3 to execute an ABA-dependent growth arrest during germination.</a> Plant J. 32, 317-328 (2002).</li><li>Zhou, X., 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=SOS2-LIKE+PROTEIN+KINASE5,+an+SNF1-RELATED+PROTEIN+KINASE3-Type+protein+kinase,+is+important+for+abscisic+acid+responses+in+Arabidopsis+through+phosphorylation+of+ABSCISIC+ACID-INSESENSITIVE5.">SOS2-LIKE PROTEIN KINASE5, an SNF1-RELATED PROTEIN KINASE3-Type protein kinase, is important for abscisic acid responses in Arabidopsis through phosphorylation of ABSCISIC ACID-INSESENSITIVE5.</a> Plant Physiol. 168, 659-676 (2015).</li><li>Zong, W., 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=Feedback+regulation+of+ABA+signaling+and+biosynthesis+by+a+bZIP+transcription+factor+targets+drought-resistance-related+genes.">Feedback regulation of ABA signaling and biosynthesis by a bZIP transcription factor targets drought-resistance-related genes.</a> Plant Physiol. 171, 2810-2825 (2016).</li></ol>

Die Autoren haben nichts preisgeben.

Die Einführung der Effektor gen konstruiert über Teilchen-Bombardement, gefolgt von transienten Expression Reporter Konstrukte ist eine sinnvolle Strategie für die Rolle von bestimmten Akteuren in GA/ABA Signalisierung und das daraus resultierende Hormon reguliert gen sezieren Ausdruck. Allerdings sind die vorhandenen Protokolle für solche Experimente in Gerste Aleuronschicht Zellen2,3,4,5</su...

Die Aleuronschicht Gerste ist eine gut etablierte Modellsystem für das Studium der Hormon-regulierten Genexpression in Pflanzen1. Insbesondere werden eine Reihe von Genen, die für die Keimung oder frühe Sämling-Entwicklung durch Gibberellin (GA), aktiviert, während Gene zugeordnete Stressreaktionen durch Abscisic Säure (ABA) aktiviert werden. GA und ABA Signalwege sind miteinander verflochten, wie der Ausdruck einiger GA-aktivierten Gene von ABA und umgekehrt1gehemmt wird.
Eine sinnvolle Strategie für Verständnis, dass die Rolle von bestimmten Akteuren bei der Signalisierung GA/ABA wurde die Einführung der Effektor Genkonstrukte über Teilchen-Bombardement, gefolgt von transienten Expression Reporter Konstrukte, mit denen den daraus resultierende Effekt auf nachgeschalteten Genexpression bestimmt werden. Die Verwendung von Reporter-Gene wie GUS (β-Glucuronidase) oder Luciferase ermöglicht die sensible und quantitative Messung der Genexpression speziell innerhalb der Zellen, die die Effektor-Konstrukt erhalten haben. Zum Beispiel festgestellt die Einführung eines Effektor-Konstrukts Codierung der Transkriptionsfaktor TaABF15,6 , dass ABA-induzierten Genen wie HVA1 von TaABF1, beim GA-induzierten Genen wie Amy32b induziert werden werden unterdrückt. Teilchen-Bombardement als experimentelle Strategie wurde von mehreren Labors untersuchen verschiedene Aspekte des GA/ABA Signalisierung verwendet. Diese Arbeit führte zur Identifizierung der Promotor Elemente wichtig für die Aktivierung des GA-induzierte2 und ABA-induzierten Genen3und zur Entdeckung von Protein Kinasen4 und Transkription Faktoren5 , die Regeln der Expression dieser Gene.
Die vorhandenen Protokolle2,3,4,5,6 für Teilchen-Bombardement und Folgebewertung von transiente Genexpression sind sehr arbeitsintensiv, wie jede Gruppe von bombardiert kaum Getreide wird von Hand in einem Mörser und Stößel homogenisiert und die Enzym-Assays werden individuell durchgeführt. Diese Handschrift berichtet eine verbesserte Protokoll, das teilweise automatisiert und rationalisiert die Homogenisierung Schritt und der GUS assays um deutlich mehr Durchsatz ermöglichen eine größere Anzahl von Behandlungen im gleichen Experiment getestet werden bei schönem und/oder die Aufnahme von mehr Wiederholungen für jede Behandlung mehr statistisch solide Ergebnisse zu erzielen. Repräsentative Ergebnisse sind für den Ausdruck von HVA1 und Amy32b Reporter Konstrukte, reguliert durch den Transkriptionsfaktor TaABF1 sowie GA, ABA und andere regulatorische Moleküle dargestellt.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>GeneElute HP plasmid Maxiprep kit</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>NA0310-1KT</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>UV-vis spectrophotometer</td>
			<td>Nanodrop</td>
			<td>ND-1000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Himalaya barley grains</td>
			<td>/</td>
			<td>/</td>
			<td>A variety of hulless barley (store in the dark at 4&#176; C)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>sodium succinate</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>S2378</td>
			<td>Reagent for Imbibing Solution</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>calcium chloride (dihydrate)</td>
			<td>Fisher</td>
			<td>C79-500</td>
			<td>Reagent for Imbibing Solution</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Imbibing Solution</td>
			<td>home made</td>
			<td>/</td>
			<td>20 mM sodium succinate, 20 mM calcium chloride, pH 5.0. Sterilize by autoclaving before use.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>chloramphenicol</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>C0378</td>
			<td>Prepare a 10 mg/mL stock solution in 70% ethanol.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>vermiculite</td>
			<td>Fisher</td>
			<td>NC0430369</td>
			<td>Used for vermiculite plates.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>filter paper circles (90 mm)</td>
			<td>Whatman</td>
			<td>1001 090</td>
			<td>Used for vermiculite and for pre-bombardment grain preparation</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vermiculite Plates</td>
			<td>home made</td>
			<td>/</td>
			<td>Add 50 mL of vermiculite to a glass petri dish. Place a 90 mm paper circle on top of the vermiculite. Autoclave.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>forceps (fine pointed)</td>
			<td>Fisher</td>
			<td>13-812-42</td>
			<td>Used for removing seed coat from barley grains.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>forceps (ultra fine point)</td>
			<td>Fisher</td>
			<td>12-000-122</td>
			<td>Used for removing seed coat from barley grains.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>gold microcarriers (1.6 &#956;m)</td>
			<td>BioRad</td>
			<td>1652264</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>macrocarriers</td>
			<td>BioRad</td>
			<td>1652335</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>calcium chloride (dihydrate)</td>
			<td>Fisher</td>
			<td>C79-500</td>
			<td>Prepare a 2.5 M stock solution and store 1 mL aliquots at -20&#176; C.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>spermidine</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>S0266</td>
			<td>Prepare a 100 mM stock solution and store 500 &#956;L aliquots at -20&#176; C (use within 2 months).</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>rupture discs (1550 psi)</td>
			<td>BioRad</td>
			<td>1652331</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>stopping screens</td>
			<td>BioRad</td>
			<td>1652336</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>macrocarrier holders</td>
			<td>BioRad</td>
			<td>1652322</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Biolistic particle delivery system</td>
			<td>BioRad</td>
			<td>PDS-1000/He</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>sodium phosphate monobasic monohydrate</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>S9638</td>
			<td>Reagent for 1M sodium phosphate pH 7.2</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>sodium phosphate dibasic</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>S9763</td>
			<td>Reagent for 1M sodium phosphate pH 7.2</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1M sodium phosphate pH 7.2</td>
			<td>home made</td>
			<td>/</td>
			<td>Combine 6.9 g of sodium phosphate monobasic monohydrate with 7.1 g of sodium phosphate dibasic. Add water to 100 mL. Add NaOH to get pH 7.2.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>dithiothrietol (DTT)</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>43819</td>
			<td>Dissolve in water to 1 M. Store at -20&#176; in 1 mL aliquots.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>leupeptin</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>L2884</td>
			<td>Dissolve in water to 10 mg/mL. Store at -20&#176; C.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>glycerol</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>G5516</td>
			<td>Prepare a 50% solution in water.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Grinding Buffer</td>
			<td>home made</td>
			<td>/</td>
			<td>Combine 10 mL of 1 M sodium phosphate pH 7.2, 500 &#956;L of 1 M DTT, 100 &#956;L of 10 mg/mL leupeptin, and 40 mL of 50% glycerol. Add water to 100 mL.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>stainlesss steel beads (5 mm)</td>
			<td>Qiagen</td>
			<td>69989</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>2.0 mL tubes</td>
			<td>Eppendorf</td>
			<td>22363352</td>
			<td>This specific model of tube is recommended for use with the homogenizer.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>bead homogenizer (TissueLyser)</td>
			<td>Qiagen</td>
			<td>85210</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>12mm x 75 mm glass test tubes</td>
			<td>Fisher</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>luciferin</td>
			<td>Goldbio</td>
			<td>LUCK-100</td>
			<td>Prepare a 25 mM stock solution and store 1 mL aliquots at -20&#176; C.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ATP</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>A7699</td>
			<td>Prepare a 100 mM stock solution and store 250 &#956;L aliquots at -20&#176; C.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tris base</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>T1503</td>
			<td>Reagent for 1M Tris sulfate pH 7.7.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>sulfuric acid</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>258105</td>
			<td>Reagent for 1M Tris sulfate pH 7.7.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1M Tris sulfate pH 7.7</td>
			<td>home made</td>
			<td>/</td>
			<td>Dissolve 12.1 g Tris base in 100 mL of water. Adjust pH to 7.7 with sulfuric acid.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>magnesium chloride</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>M9397</td>
			<td>Dissolve in water to 2 M.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Luciferase Assay Buffer (LAB)</td>
			<td>home made</td>
			<td>/</td>
			<td>Combine 3 mL of 1 M Tris sulfate pH 7.7, 500 &#956;L of 2 M magnesium chloride, 1 mL of 1 M DTT, and 200 &#956;L of 0.5 M EDTA. Add water to 50 mL.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Luciferase Assay Mixture</td>
			<td>home made</td>
			<td>/</td>
			<td>Combine 15 mL of LAB, 800 &#956;L of 25 mM luciferin, 200 &#956;L of 100 mM ATP, and 4 mL of water. This makes enough assay mixture (20 mL) for 100 luciferase assays.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>luminometer (Sirius)</td>
			<td>Berthold</td>
			<td>/</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>4-methylumbelliferyl-&#946;-D-glucuronide (MUG)</td>
			<td>Goldbio</td>
			<td>MUG1</td>
			<td>Dissolve in DMSO to 100 mM.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>sodium azide</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>S8032</td>
			<td>Prepare a 2% stock solution in water and store 1 mL aliquots at -20&#176; C.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>96 well plates (standard)</td>
			<td>Fisher</td>
			<td>12565501</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>GUS assay buffer</td>
			<td>home made</td>
			<td>/</td>
			<td>Combine 2.5 mL of MUG, 5 mL of 1 M sodium phosphate pH 7.2, 400 &#956;L of 0.5 M EDTA, 1 mL of 1 M DTT, 100 &#956;L of 10 mg/ml leupeptin, 20 mL of methanol, and 1 mL of 2% sodium azide. Add water to 100 mL.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>TempPlate sealing film</td>
			<td>USA Scientific</td>
			<td>2921-1000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>96 well plates (black)</td>
			<td>Costar</td>
			<td>3916</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>sodium carbonate</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>S7795</td>
			<td>Prepare a 200 mM solution in water.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>4-methylumbelliferone</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>M1381</td>
			<td>Prepare a 100 &#956;M solution in water. Freeze 1 mL aliquots at -20&#176; C.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>microplate fluouresence reader</td>
			<td>Bio-Tek</td>
			<td>FLX-800</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

measuring gene expression in bombarded barley aleurone layers with increased throughput

Die Aleuronschicht Gerstenkörner ist ein wichtiges Modellsystem für Hormon-regulierten Genexpression in Pflanzen. In Aleuronschicht Zellen Gene benötigt zur Keimung oder frühe Sämling-Entwicklung werden aktiviert, indem Gibberellin (GA), während Gene zugeordnete Stressreaktionen durch Abscisic Säure (ABA) aktiviert werden. Die Mechanismen der GA und ABA Signalisierung können abgefragt werden, durch die Einführung von Reporter Genkonstrukte in Aleuronschicht Zellen über Teilchen-Bombardement, mit den daraus resultierenden transiente Expression mit Enzym-Assays gemessen. Eine verbesserte Protokoll wird berichtet, dass teilweise automatisiert und rationalisiert das Korn Homogenisierung Schritt und die Enzym-Assays, wodurch deutlich mehr Durchsatz als bestehende Methoden. Homogenisierung der Getreide Proben erfolgt über eine automatisierte Gewebe-Homogenisator und GUS (β-Glucuronidase) Assays werden mit Hilfe einer 96-Well-Platte-System durchgeführt. Repräsentative Ergebnisse über das Protokoll legen nahe, dass Phospholipase D Tätigkeit eine wichtige Rolle bei der Aktivierung der HVA1 Genexpression von ABA, durch den Transkriptionsfaktor TaABF1 spielen kann.

Die hier beschriebene Technik kann verwendet werden, jeder Test Genkonstrukt in Aleuronschicht Zellen der Gerstenkörner einzuführen. Dann kann die Ebene des Ausdrucks aus dem Test-gen bequem gemessen (Abbildung 2). Die höheren Durchsatz Protokoll hier beschriebenen stark erhöht die Effizienz der Samen Schleifen und Enzym-Assay-Schritte. Diese Methode wurde zur Beurteilung der Fähigkeit der Transkription Faktor TaABF15,<...

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Measuring Gene Expression in Bombarded Barley Aleurone Layers with Increased Throughput

Eine verbesserte Protokoll ist für die Messung der transiente Genexpression von Reporter Konstrukte in Gerste Aleuronschicht Zellen nach Bombardement Teilchen vorgestellt. Die Kombination von automatisierten Getreide mahlen mit 96-Well-Platte Enzym-Assays bietet hohen Durchsatz für das Verfahren.

Messung der Genexpression in bombardierten Gerste Aleuronschicht Schichten mit erhöhter Durchsatz

The aleurone layer of barley grains is an important model system for hormone-regulated gene expression in plants. In aleurone cells, genes required for ...

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Research

JoVE Journal

Genetics

6.4K Aufrufe.  Colby College. Eine verbesserte Protokoll ist für die Messung der transiente Genexpression von Reporter Konstrukte in Gerste Aleuronschicht Zellen nach Bombardement Teilchen vorgestellt. Die Kombination von automatisierten Getreide mahlen mit 96-Well-Platte Enzym-Assays bietet hohen Durchsatz für das Verfahren.

Serie: Measuring Gene Expression in Bombarded Barley Aleurone Layers with Increased Throughput

Parallel Measurement of Circadian Clock Gene Expression and Hormone Secretion in Human Primary Cell Cultures

Circadian clocks are functional in all light-sensitive organisms, allowing for an adaptation to the external world by anticipating daily environmental changes. Considerable progress in our understanding of the tight connection between the circadian clock and most aspects of physiology has been made in the field over the last decade. However, unraveling the molecular basis that underlies the function of the circadian oscillator in humans stays of highest technical challenge. Here, we provide a detailed description of an experimental approach for long-term (2-5 days) bioluminescence recording and outflow medium collection in cultured human primary cells. For this purpose, we have transduced primary cells with a lentiviral luciferase reporter that is under control of a core clock gene promoter, which allows for the parallel assessment of hormone secretion and circadian bioluminescence. Furthermore, we describe the conditions for disrupting the circadian clock in primary human cells by transfecting siRNA targeting CLOCK. Our results on the circadian regulation of insulin secretion by human pancreatic islets, and myokine secretion by human skeletal muscle cells, are presented here to illustrate the application of this methodology. These settings can be used to study the molecular makeup of human peripheral clocks and to analyze their functional impact on primary cells under physiological or pathophysiological conditions.

Here, we describe settings to monitor in parallel circadian bioluminescence and the secretory activity of human islet cells and primary myotubes. For this, we employed lentiviral gene delivery of a luciferase core clock reporter, followed by in vitro synchronization and collection of outflow medium by continuous cell perifusion.

Parallel Messung von Circadian Clock Genexpression und Hormon-Sekretion in primären humanen Zellkulturen

Circadian clocks are functional in all light-sensitive organisms, allowing for an adaptation to the external world by anticipating daily environmental ...

Forschung

Genetik

Perturbations of Circulating miRNAs in Irritable Bowel Syndrome Detected Using a Multiplexed High-throughput Gene Expression Platform

The gene expression platform assay allows for robust and highly reproducible quantification of the expression of up to 800 transcripts (mRNA or miRNAs) in a single reaction. The miRNA assay counts transcripts by directly imaging and digitally counting miRNA molecules that are labeled with color-coded fluorescent barcoded probe sets (a reporter probe and a capture probe). Barcodes are hybridized directly to mature miRNAs that have been elongated by ligating a unique oligonucleotide tag (miRtag) to the 3&#39; end. Reverse transcription and amplification of the transcripts are not required. Reporter probes contain a sequence of six color positions populated using a combination of four fluorescent colors. The four colors over six positions are used to construct a gene-specific color barcode sequence. Post-hybridization processing is automated on a robotic prep station. After hybridization, the excess probes are washed away, and the tripartite structures (capture probe-miRNA-reporter probe) are fixed to a streptavidin-coated slide via the biotin-labeled capture probe. Imaging and barcode counting is done using a digital analyzer. The immobilized barcoded miRNAs are visualized and imaged using a microscope and camera, and the unique barcodes are decoded and counted. Data quality control (QC), normalization, and analysis are facilitated by a custom-designed data processing and analysis software that accompanies the assay software. The assay demonstrates high linearity over a broad range of expression, as well as high sensitivity. Sample and assay preparation does not involve enzymatic reactions, reverse transcription, or amplification; has few steps; and is largely automated, reducing investigator effects and resulting in high consistency and technical reproducibility. Here, we describe the application of this technology to identifying circulating miRNA perturbations in irritable bowel syndrome.

We describe the use of a multiplexed high-throughput gene expression platform that quantitates gene expression by barcoding and counting molecules in biological substrates without the need for amplification. We used the platform to quantitate microRNA (miRNA) expression in whole blood in subjects with and without irritable bowel syndrome.

Störeinflüsse von Zirkulierende miRNAs in Irritable Bowel Syndrome erkannt einen Multiplexed Hochdurchsatz-Gene Expression-Plattform

The gene expression platform assay allows for robust and highly reproducible quantification of the expression of up to 800 transcripts (mRNA or miRNAs) in ...

Rearing and Double-stranded RNA-mediated Gene Knockdown in the Hide Beetle, Dermestes maculatus

Advances in genomics have raised the possibility of probing biodiversity at an unprecedented scale. However, sequence alone will not be informative without tools to study gene function. The development and sharing of detailed protocols for the establishment of new model systems in laboratories, and for tools to carry out functional studies, is thus crucial for leveraging the power of genomics. Coleoptera (beetles) are the largest clade of insects and occupy virtually all types of habitats on the planet. In addition to providing ideal models for fundamental research, studies of beetles can have impacts on pest control as they are often pests of households, agriculture, and food industries. Detailed protocols for rearing and maintenance of D. maculatus laboratory colonies and for carrying out dsRNA-mediated interference in D. maculatus are presented. Both embryonic and parental RNAi procedures-including apparatus set up, preparation, injection, and post-injection recovery-are described. Methods are also presented for analyzing embryonic phenotypes, including viability, patterning defects in hatched larvae, and cuticle preparations for unhatched larvae. These assays, together with in situ hybridization and immunostaining for molecular markers, make D. maculatus an accessible model system for basic and applied research. They further provide useful information for establishing procedures in other emerging insect model systems.

Rearing and Double-stranded RNA-mediated Gene Knockdown in the Hide Beetle, Dermestes maculatus

Here, we present protocols for rearing an intermediate-germ beetle, Dermestes maculatus (D. maculatus) in the lab. We also share protocols for embryonic and parental RNAi and methods for analyzing embryonic phenotypes to study gene function in this species.

Zucht- und RNA-vermittelte Gene Knockdown in der ausblenden Doppelstrang-Käfer,<em&gt; Dermestes maculatus</em

Advances in genomics have raised the possibility of probing biodiversity at an unprecedented scale. However, sequence alone will not be informative ...

Single-cell Gene Expression Profiling Using FACS and qPCR with Internal Standards

Gene expression measurements from bulk populations of cells can obscure the considerable transcriptomic variation of individual cells within those populations. Single-cell gene expression measurements can help assess the role of noise in gene expression, identify correlations in the expression of pairs of genes, and reveal subpopulations of cells that respond differently to a stimulus. Here, we describe a procedure to measure the expression of up to 96 genes in single mammalian cells isolated from a population growing in tissue culture. Cells are sorted into lysis buffer by fluorescence-activated cell sorting (FACS), and the mRNA species of interest are reverse-transcribed and amplified. Gene expression is then measured using a microfluidic real-time PCR machine, which performs up to 96 qPCR assays on up to 96 samples at a time. We also describe the generation and use of PCR amplicon standards to enable the estimation of the absolute number of each transcript. Compared with other methods of measuring gene expression in single cells, this approach allows for the quantification of more distinct transcripts than RNA FISH at a lower cost than RNA-Seq.

We describe a method to sort single mammalian cells and to quantify the expression of up to 96 target genes of interest in each cell. This method includes the use of internal qPCR standards to enable the estimation of absolute transcript counts.

Einzellige Genexpressionsprofile mittels FACS und qPCR mit internen Standards

Gene expression measurements from bulk populations of cells can obscure the considerable transcriptomic variation of individual cells within those ...

Studying Cell Cycle-regulated Gene Expression by Two Complementary Cell Synchronization Protocols

The gene expression program of the cell cycle represents a critical step for understanding cell cycle-dependent processes and their role in diseases such as cancer. Cell cycle-regulated gene expression analysis depends on cell synchronization into specific phases. Here we describe a method utilizing two complementary synchronization protocols that is commonly used for studying periodic variation of gene expression during the cell cycle. Both procedures are based on transiently blocking the cell cycle in one defined point. The synchronization protocol by hydroxyurea (HU) treatment leads to cellular arrest in late G1/early S phase, and release from HU-mediated arrest provides a cellular population uniformly progressing through S and G2/M. The synchronization protocol by thymidine and nocodazole (Thy-Noc) treatment blocks cells in early mitosis, and release from Thy-Noc mediated arrest provides a synchronized cellular population suitable for G1 phase and S phase-entry studies. Application of both procedures requires monitoring of the cell cycle distribution profiles, which is typically performed after propidium iodide (PI) staining of the cells and flow cytometry-mediated analysis of DNA content. We show that the combined use of two synchronization protocols is a robust approach to clearly determine the transcriptional profiles of genes that are differentially regulated in the cell cycle (i.e. E2F1 and E2F7), and consequently to have a better understanding of their role in cell cycle processes. Furthermore, we show that this approach is useful for the study of mechanisms underlying drug-based therapies (i.e. mitomycin C, an anticancer agent), because it allows to discriminate genes that are responsive to the genotoxic agent from those solely affected by cell cycle perturbations imposed by the agent.

We report two cell synchronization protocols that provide a context for studying events related to specific phases of the cell cycle. We show that this approach is useful for analyzing the regulation of specific genes in an unperturbed cell cycle or upon exposure to agents affecting the cell cycle.

Das Studium der Zellzyklus-regulierten Genexpression durch zwei komplementäre Zellsynchronisationsprotokolle

The gene expression program of the cell cycle represents a critical step for understanding cell cycle-dependent processes and their role in diseases such ...

Sample Preparation and Analysis of RNASeq-based Gene Expression Data from Zebrafish

The analysis of global gene expression changes is a valuable tool for identifying novel pathways underlying observed phenotypes. The zebrafish is an excellent model for rapid assessment of whole transcriptome from whole animal or individual cell populations due to the ease of isolation of RNA from large numbers of animals. Here a protocol for global gene expression analysis in zebrafish embryos using RNA sequencing (RNASeq) is presented. We describe preparation of RNA from whole embryos or from cell populations obtained using cell sorting in transgenic animals. We also describe an approach for analysis of RNASeq data to identify enriched pathways and Gene Ontology (GO) terms in global gene expression data sets. Finally, we provide a protocol for validation of gene expression changes using quantitative reverse transcriptase PCR (qRT-PCR). These protocols can be used for comparative analysis of control and experimental sets of zebrafish to identify novel gene expression changes, and provide molecular insight into phenotypes of interest.

This protocol presents an approach for whole transcriptome analysis from zebrafish embryos, larvae, or sorted cells. We include isolation of RNA, pathway analysis of RNASeq data, and qRT-PCR-based validation of gene expression changes.

Probenvorbereitung und Analyse der RNASeq-basierte Genexpressionsdaten von Zebrafisch

The analysis of global gene expression changes is a valuable tool for identifying novel pathways underlying observed phenotypes. The zebrafish is an ...

Generation of a Gene-disrupted Streptococcus mutans Strain Without Gene Cloning

Typical methods for the elucidation of the function of a particular gene involve comparative phenotypic analyses of the wild-type strain and a strain in which the gene of interest has been disrupted. A gene-disruption DNA construct containing a suitable antibiotic resistance marker gene is useful for the generation of gene-disrupted strains in bacteria. However, conventional construction methods, which require gene cloning steps, involve complex and time-consuming protocols. Here, a relatively facile, rapid, and cost-effective method for targeted gene disruption in Streptococcus mutans is described. The method utilizes a 2-step fusion polymerase chain reaction (PCR) to generate the disruption construct and electroporation for genetic transformation. This method does not require an enzymatic reaction, other than PCR, and additionally offers greater flexibility in terms of the design of the disruption construct. Employment of electroporation facilitates the preparation of competent cells and improves the transformation efficiency. The present method may be adapted for the generation of gene-disrupted strains of various species.

Generation of a Gene-disrupted Streptococcus mutans Strain Without Gene Cloning

We describe a facile, rapid, and relatively inexpensive method for the generation of gene-disrupted Streptococcus mutans strains; this technique may be adapted for the generation of gene-disrupted strains of various species.

Generation von einem Gen gestört Streptococcus Mutans Belastung ohne Gene Klonen

Typical methods for the elucidation of the function of a particular gene involve comparative phenotypic analyses of the wild-type strain and a strain in ...

An Optogenetic Method to Control and Analyze Gene Expression Patterns in Cell-to-cell Interactions

Cells should respond properly to temporally changing environments, which are influenced by various factors from surrounding cells. The Notch signaling pathway is one of such essential molecular machinery for cell-to-cell communications, which plays key roles in normal development of embryos. This pathway involves a cell-to-cell transfer of oscillatory information with ultradian rhythms, but despite the progress in molecular biology techniques, it has been challenging to elucidate the impact of multicellular interactions on oscillatory gene dynamics. Here, we present a protocol that permits optogenetic control and live monitoring of gene expression patterns in a precise temporal manner. This method successfully revealed that intracellular and intercellular periodic inputs of Notch signaling entrain intrinsic oscillations by frequency tuning and phase shifting at the single-cell resolution. This approach is applicable to the analysis of the dynamic features of various signaling pathways, providing a unique platform to test a functional significance of dynamic gene expression programs in multicellular systems.

Here, we present a protocol to analyze cell-to-cell transfer of oscillatory information by optogenetic control and live monitoring of gene expression. This approach provides a unique platform to test a functional significance of dynamic gene expression programs in multicellular systems.

Eine optogenetische Methode zu kontrollieren und analysieren gen Expressionsmuster in Zell-Zell-Interaktionen

Cells should respond properly to temporally changing environments, which are influenced by various factors from surrounding cells. The Notch signaling ...

An Ecdysone Receptor-based Singular Gene Switch for Deliberate Expression of Transgene with Robustness, Reversibility, and Negligible Leakiness

Precise control of transgene expression is desirable in biological and clinical studies. However, because the binary feature of currently employed gene switches requires the transfer of two therapeutic expression units concurrently into a single cell, the practical application of the system for gene therapy is limited. To simplify the transgene expression system, we generated a gene switch designated as pEUI(+) encompassing a complete set of transgene expression modules in a single vector. Comprising of the GAL4 DNA-binding domain and modified EcR (GvEcR), a minimal VP16 activation domain fused with a GAL4 DNA-binding domain, as well as a modified Drosophila ecdysone receptor (EcR), the newly developed singular gene switch is highly responsive to the administration of a chemical inducer in a time- and dosage-dependent manner. The pEUI(+) vector is a potentially powerful tool for improving the control of transgene expression in both biological research and pre-clinical studies. Here, we present a detailed protocol for modulation of a transient and stable transgene expression using pEUI(+) vector by the treatment of tebufenozide (Teb). Additionally, we share important guidelines for the use of Teb as a chemical inducer.

Here, we present a protocol for the modulation of transgene expression using pEUI(+) singular gene switch by tebufenozide treatment.

Ein Ecdyson Rezeptor-basierte singuläre Genschalter für bewusste Expression des Transgens mit Robustheit, Reversibilität und vernachlässigbar Undichtigkeit

Precise control of transgene expression is desirable in biological and clinical studies. However, because the binary feature of currently employed gene ...

Exploring the Root Microbiome: Extracting Bacterial Community Data from the Soil, Rhizosphere, and Root Endosphere

The intimate interaction between plant host and associated microorganisms is crucial in determining plant fitness, and can foster improved tolerance to abiotic stresses and diseases. As the plant microbiome can be highly complex, low-cost, high-throughput methods such as amplicon-based sequencing of the 16S rRNA gene are often preferred for characterizing its microbial composition and diversity. However, the selection of appropriate methodology when conducting such experiments is critical for reducing biases that can make analysis and comparisons between samples and studies difficult. This protocol describes in detail a standardized methodology for the collection and extraction of DNA from soil, rhizosphere, and root samples. Additionally, we highlight a well-established 16S rRNA amplicon sequencing pipeline that allows for the exploration of the composition of bacterial communities in these samples, and can easily be adapted for other marker genes. This pipeline has been validated for a variety of plant species, including sorghum, maize, wheat, strawberry, and agave, and can help overcome issues associated with the contamination from plant organelles.

Here, we describe a protocol to obtain amplicon sequence data of soil, rhizosphere, and root endosphere microbiomes. This information can be used to investigate the composition and diversity of plant-associated microbial communities, and is suitable for the use with a wide range of plant species.

Die Wurzel Mikrobiom zu erkunden: Extrahieren von Bakteriengemeinschaft Daten aus dem Boden, die Rhizosphäre und die Wurzel Endosphere

The intimate interaction between plant host and associated microorganisms is crucial in determining plant fitness, and can foster improved tolerance to ...