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アイスキャップの方法は1つがそれぞれの苗から96ウェルプレートおよび非破壊的収穫根の組織で植物を育てることができます。このルートの組織から抽出したDNAは、遺伝子型の反応に使用することができます。我々は、アイスキャップがうまく機能することを発見したシロイヌナズナ、トマト、そして稲の苗。
それは植物の多数の遺伝子型を必要とするプロジェクトを開発するための植物科学者のために一般的になりつつある。あらゆるジェノタイピングプロジェクトの最初のステップは、個々の植物から組織サンプルを収集することです。このタスクの伝統的なアプローチは、一度に1台ずつの植物をサンプリングすることです。個人の遺伝子型の数百または数千に1つの願いは、しかし、タイピングパイプラインの重要なボトルネックで、この戦略の結果を使用している場合。ここでは説明しているアイスキャップ法は、ある科学者が一日の1,2で数千本の苗木から組織を収集できるようにすることで、この課題へのハイスループットなソリューションを提供します。スループットのこのレベルは、組織はむしろ、一度に1台ずつではなく、96枚ごとの植物から収穫されているという事実によって実現されています。
アイスキャップ方式では、苗の成長、組織の収穫、およびDNAの抽出を行うための統合プラットフォームを提供します。アイスキャップのための基礎はseedliの成長です。96ウェルプレートの積層ペアのNGS。アッパープレートのウェルは、個々の苗が発芽する寒天の増殖培地のプラグが含まれています。ルーツは、寒天培地を下に成長する穴に通し、上部プレートを終了し、水を含む下側プレートに渡します。アッパープレートの苗は、室温でままDNA抽出のために組織を回収するために、ルートの組織を含む下側プレート内の水が急速に凍結されています。アッパープレートを氷と96実行可能な苗とワンプレートで凍結96ルートの組織サンプルを一つのプレートをもたらして、離れて下側プレートから剥離される。それがルートの組織をキャプチャするために氷を使用するための手法は、"アイスキャップ"という名前です。苗を含む96ウェルプレートは、ホイルで包み、低温に転送できます。このプロセスは、苗のさらなる成長を中断しますが、彼らの生存率には影響しません。遺伝子型の解析が完了したら、目的の遺伝子型を持つ苗木を96ウェルpから転送することができますさらなる伝播のための土壌に遅れて。我々はシロイヌナズナ 、トマト、そして米の苗を使ってアイスキャップ方式の有用性を実証している。我々は、メソッドはまた、96ウェルプレートのウェルに収まるほどの小さな種子を持つ植物の他の種にも適用する必要があることを期待しています。
1。寒天の増殖培地でアイスキャップの苗のプレートを準備
溶融成長培地(0.5Xムラシゲとスクーグ(MS)基底塩の混合物、2mMのMorpholinoethanesulfonic酸(MES)、0.6%の寒天(w / v)の、pHは5.7)MicroFillのマイクロディスペンサーを用いてオートクレーブ苗プレートに分注しています。メディアの1リットルは、18苗のプレートごとに必要とされる。
2。アイスキャップの苗木のプレートと発芽苗に種をまく
我々は以前にシードローディング装置(2)を使用して苗のプレートにシロイヌナズナの種子を分配するための半自動化された方法を記載している。このデバイスは、種子の一部のバッチのために有用であるが、我々は、 シロイヌナズナの種子の異なるバッチで表示される種子の大きさにばらつきがこのデバイスの一般的なユーティリティを制限することを見出した。私たちは、BU、シード調剤の代替自動化された方法を開発中です現時点で我々は、苗のプレートに種子を分配するための最も効果的な戦略は以下のように手でこの手順を実行することをtを発見した。
3。アイスキャップの泉へ苗木のプレートを転送する
苗のプレートは、4日間の光の下でされた後、アイスキャップの噴水に苗木のプレートを転送する。 シロイヌナズナの場合、苗は通常10〜14日間アイスキャップの噴水に残されます。
4。収穫根の組織
ルートの組織は、ルートのプレートに水を凍結し、ルートのプレートから離れて苗板を剥離することによって収穫される。
5。ダークで低温で苗のプレートを保存する
組織の収穫に続いて、苗のプレートは、遺伝子型の解析が実行されている間苗の生存を維持する低温で暗所に保存することができます。苗は生存率に影響を与えることなく、数週間のために、これらの温度で保存することができます。
6。 DNA抽出
PCR反応に適したDNAを容易にルートの組織サンプルから抽出することができます。 シロイヌナズナの根の組織サンプルから回収した全DNAの収量は約です。平均2 400ngの。
7。土壌に望ましい遺伝子型を持つ苗木を転送する
遺伝子型の解析が完了すると、目的の遺伝子型を持つ苗木は苗木から転送することができます土壌へのプレート。
8。代表的な結果:
アイスキャップのシステムを用いて成長シロイヌナズナ実生の例を図4Aに示されています。これらの苗は、写真が撮られた時に二週間アイスキャップの噴水になって、組織の収穫の準備ができていたていた。これらの同じ苗から根の組織を図4Bに示されています。 シロイヌナズナの根の組織の一つのサンプルから抽出したDNAの総量は、700 ngの2から100 ngの範囲で、典型的です。この利回りの計算は、原油の根のエキスの一部分の使用に基づいています。のでCAだけ。原油根エキスの10%は、通常、DNAの抽出プロセスに使用される、それは粗抽出物の多くを保持することにより、下流の分析のためにかなり多くのゲノムDNAを得ることができる。アイスを使用して得られたゲノムDNAの合計量キャップの手順は、PCR反応2の数百を実行するのに十分です。
図1:アイスキャップのプロセスのフローチャート。苗は発芽する寒天の成長培地を含有するA)苗プレート。ルーツは、寒天を貫通し、プレートの底に向かって伸びる。プレートのウェルの底の穴は、接着フィルムで密閉されています。 B)苗のプレートは、水と金属球を含むルートのプレートの上に積み重ねている。ルーツは、苗のプレートのウェルの底に穴を終了し、ルートのプレートのウェルに成長する。 C)木製串は、積み重ねアイスキャップのプレートはドライアイス/エタノール浴中のサーモブロックに配置されている日を前に苗のプレートとルートのプレートの間に挿入されています。ルートのプレートに水が固体凍結されるとD)、苗のプレートは、96組織サンプルでルートプレートをもたらして、ルートのプレートから剥離され96実行可能な苗とし、苗のプレート。木製の串は、このステップの間に2つのプレートの分離を促進する。
図2:苗プレートとルートのプレートの写真。 A)苗のプレートと別に見られるルートのプレート。 B)苗のプレートには、ルートのプレートの上に積み重ね。 DNA抽出に使用する鋼球は、ルートのプレートのウェル中に見ることができます。ゴムバンドは2つのプレートを保護するために使用されます。
図3:アイスキャップの泉。アイスキャップの泉は、ルートのプレートのウェルの頂部の正確な高さで一定の水位を維持するために使用されます。この連続的な給水システムは、ルートのプレートのウェル内の水が蒸発や蒸散による枯渇しないようにします。 A)自家製のラックそれは、スタックアイスキャッププレートが座っているクッキーシートをサポートしています。 B)正確に均一な水の深さが噴水の表面を横切って達成されるようにクッキーシートのレベルを調整するための手段を提供する1"ナットの1つのクローズアップビューを。C)この画像は、のすべてが表示されます。部品は、アイスキャップの泉。D)組み立てアイスキャップの泉のホームメイドのラックを構築する必要がありました。水中噴水ポンプは絶えず下池から自家製の上にかかってクッキーシートに水を移動ラック。バネクランプは、クッキーシートの端にホースを接続するために使用されます。
図4:アイスキャップのプロセスを用いて成長シロイヌナズナ実生。 A)トップビューには、苗のプレートの2つのウェルに見下ろして。各ウェルには、 シロイヌナズナ実生が含まれています。ルートのプレートの2つのウェルのB)は側面図。ルーツは、ツイスト見ることができます。井戸の内面の周り。この写真の苗は、CAのためにアイスキャップの泉にされていた。二週間と組織の収穫が正常に行われる成長段階にある。
ここで紹介するアイスキャップ法は一日で、個々の植物の数百、または数千、から組織サンプルを収集し、効率的にタイピング反応で使用するために、これらのサンプルからゲノムDNAを抽出するためにある科学者が可能になります。個々の科学者を短期間で苗木の遺伝子型の数千に能力を与えることによって、アイスキャップ方式では、そうでない場合は実行するために実用的ではないと遺伝学的実験の数を容易にする可能性を秘めています。いくつかの例を以下に用意されています。
iTILLINGの背後にある考え方は、伝統的な耕作のプロジェクト用に作成された耐久性のある変異体の集団とは対照的に立っている一時的な変異個体を、生成することです。 iTILLINGの場合は、筋肉隆々 M2集団から種子は、50から100アイスキャップのブロックに播種し、そしてDNAはアイスキャップ法を用いて抽出されます。 シロイヌナズナ実生は、4に配置されている° C変異のスクリーニングは、アイスキャップのDNAを使用して実行している間プレップ。トマトの苗を12℃で保存されます。苗運搬所望の変異が特定されたら、彼らはアイスキャッププレートから回収し、土壌に転送されます。 iTILLINGは、画面全体の研究コミュニティのための長期的な変異体集団を提供することを意図されていません。その代わり、iTILLINGはどのによって戦略を提供します。ある科学者は、効率的、かつ比較的低コストで、迅速に遺伝子の一握りの突然変異のためのカスタム変異個体を選別できます。
我々はシロイヌナズナ 、トマト、そして米を栽培し、ジェノタイピングのための効果的な方法であることがアイスキャップを発見した。我々は、植物の他の種がまたアイスキャップに従順であることを期待しています。アイスキャップに収容することができる、様々な種の1つの制限は、種子の大きさです。 96ウェルプレートのウェルに収まるほどの小さな種子を持つ唯一の植物は、その現在の構成でアイスキャップと互換性があります。
利害の衝突は宣言されません。
この作品は、国立科学財団(助成番号MCB - 0447750)からの助成金によって賄われていた。
Name | Company | Catalog Number | Comments |
試薬の名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント(省略可能) |
GenoGrinder | スペックス/ CertiPrep、メタチェン、ニュージャージー州 | 2000ジェノ/グラインダー | DNA抽出のためにルートのプレートを振るための機械 |
ABgeneサーモシーラー | ABgene米国 | AB - 0384 | 組織破壊する前にルートのプレートに使用される手動のヒートシール機 |
スイングプレートキャリアを装備した遠心する | ベックマンコールター | アレグラ25R | スイングプレートキャリアを持つ任意の遠心は適して |
MicroFillマイクロプレートディスペンサー | BioTekの www.biotek.com | AF1000A | マイクロプレートを埋めるための自動化された液体ディスペンサー |
Bialettiブランド17x11インチ商用大型クッキーシート | ターゲットデパート | www.bialetti.com | この特定のクッキーシートは、アイスキャップのための理想的な深さを持っています |
カスタムはメタルラックメイド | ハードウェアストア | 完全な説明のテキストを参照してください。 | |
33リットルのプラスチックの収納ボックス | ターゲットデパート | Steriliteブランド | アイスキャップの泉のため。 17x11インチのクッキーシートを保持するのに十分な大きさのプラスチック収納ボックス |
時間噴水ポンプあたり30ガロン | デイトナ | 104506 | ガーデン用品店で入手可能な小型の水中噴水ポンプ |
噴水ポンプ用ホース | あらゆるラボ供給会社 | 噴水のポンプと互換性のあるホース | |
プラスチック製のクランプ | ハードウェアストア | クッキーにホースを保持するクランプシートの | |
ファルコンマイクロテスト平底96ウェルのポリスチレンプレートから透明なプラスチックの蓋 | BDファルコン www.bdbiosciences.com | 351172 | アイスキャップの苗木のプレートをカバーするための透明なプラスチックの蓋 |
3M細孔サージカルテープ | フィッシャーサイエンティフィック | 19-027-761 | |
3/32-inch直径のステンレス鋼ボール | ハートフォードテクノロジーズ、ロッキーヒル、コネチカット州 | 034から006 - 1K | 収穫後の根の組織を妨害するために使用 |
3インチの弾性ヘアバンド | 地元の食料品店 | 苗のプレートにルートのプレートを固定するために使用 | |
直径4mmの木製串 | 地元の食料品店 | これらの串は、通常、kabobsを準備するために使用されます。 | |
フィッシャーサイエンティフィックヌンクブランド、フリットなし1 mLをフィルタープレート | フィッシャーサイエンティフィック | 278012 | 96ウェル底部の穴と苗のプレート。 |
Fisherbrand 96ウェルトール-チムニーPCRプレート | フィッシャーサイエンティフィック | 14-230-242 | 96ウェルルートプレート |
寒天 - 細胞培養テスト済み | シグマアルドリッチ | A1296 | |
4 Morpholinoethanesulfonic酸(MES) | シグマアルドリッチ | M2933 | |
ムラシゲとスクーグ(MS)基底塩の混合物 | シグマアルドリッチ | M - 5524 | |
イージーピールのヒートシールホイル | ABgene米国 | AB - 0745 | 組織破壊する前にルートのプレートをシールするためのヒートシールフィルム |
ダックのブランドエクストラワイド梱包形態テープ、3.00"X 54.6ヤード | オフィスマックス www.officemax.com | 項目なし。 21242139 | 接着テープストレージのためのDNA抽出を含むシーリングマイクロプレート用 |
シーリングローラー | Bio - Rad社 | MSR - 0001 | 手は、マイクロプレートの上に粘着シールテープを押圧するための転造工具を開催 |
96ウェル金属サーマルブロック | コール - パーマー | 36400〜66 | 組織の収穫のためのルートのプレートを凍結するために使用 |
ワットマンろ紙 | ワットマンインターナショナル | 1002 090 | 表面殺菌の種子のために使用 |
使い捨てパスツールピペット | フィッシャーサイエンティフィック | 13から678 - 6A | 5 ¾苗プレートに種を転送するために使用される"使い捨てパスツールピペット |
パイレックスグラタン皿(20センチ× 30センチ) | ターゲットデパート | ドライアイス/エタノール浴を構築するために使用。 |
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