Для просмотра этого контента требуется подписка на Jove Войдите в систему или начните бесплатную пробную версию.
Method Article
Здесь мы представляем два протокола для преобразования растений картофеля. Agrobacterium tumefaciens преобразование приводит к полной трансгенных растений в то время как Agrobacterium rhizogenes производит трансгенных волосатые корни в стрелять дикого типа, который может быть самостоятельной распространенный. Мы затем обнаружить промоутер активность GUS пятнать в преобразованной корни.
Agrobacterium sp. является одним из наиболее широко используемых методов для получения трансгенных растений, поскольку он имеет возможность передачи и интегрировать свой собственный T-ДНК генома растений. Здесь мы представляем два преобразования систем генетически изменить растений картофеля (Solanum tuberosum). В A. tumefaciens трансформации зараженные листья, трансформированных клеток выбираются и новый полный преобразованные завод генерируется с использованием фитогормонов в 18 недель. A. rhizogenes трансформации стебли зараженных инъекционных бактерии с помощью иглы, новых появившихся преобразованные волосатые корни обнаруживаются с помощью маркера красных флуоресцентных и корни-трансформированных удаляются. В 5-6 недель результатом завод представляет собой совокупность дикого типа стрелять с полностью развитой преобразованные волосатые корнями. Для увеличения биомассы, преобразованные волосатые корни можно подакцизным и распространяются самостоятельно. Мы применяли оба методы трансформации Agrobacterium -опосредованной получить корни, выражая GUS Репортер ген обусловлен промоутера суберин биосинтетических генов. GUS пятная процедуру предоставляется и позволяет ячейки локализации промоутер индукции. В обоих методах корни преобразованные картофеля показал, что окрашивание в suberized эндодермы и exodermis и Кроме того, а. rhizogenes преобразован корни активность GUS GUS был также обнаружен в появление боковых корней. Эти результаты показывают, что а. rhizogenes может быть быстро альтернативных инструментом для изучения генов, которые выражаются в корни.
Помимо экономических интересов поколение трансгенных растений имеет свою собственную значимость в исследованиях продемонстрировать конечной функции генов и лучше понять физиологии растений и развития. Наиболее широко используемый метод для растений ДНК вставки Agrobacterium-опосредованной трансформации. Agrobacterium tumefaciens способен генерировать Корона галлов в инфицированных тканях многих видов растений под действием его опухоль заставить плазмида (Ti). Плазмида содержит область T-ДНК с набором генов, которые будут интегрированы в генома растений и побудить ткани дифференцировке1,2. Обмен этих генов в T-ДНК, трансген позволила поколения изменения конкретных растений, избегая Фенотипическая воздействию3. Для облегчения трансген, клонирование в T-ДНК, регионе T-ДНК был вырезан в независимой плазмида, называемый двоичной плазмида, а остальные гены плазмида Ti были (генов вирулентности, которые позволяют механизмы передачи и вставки T-ДНК) помещены в вспомогательный плазмиды. Для исследования в области биотехнологии растений, преобразование A. tumefaciens имеет ряд преимуществ: она не нужны дорогие устройства, способен генерировать как завод стабильного и переходных преобразований, так и небольшого числа генов, копии интегрированы в хромосома4. Однако для большинства растений, но не арабидопсиса, поколение стабильной трансформантов требует регенерации растений из одного или нескольких клеток с помощью экзогенных фитогормонов, делая этот процесс трудоемкий и требует много времени. A. rhizogenes также возможность изменения генома растений, производства волосатые корни или придаточных корней на сайтах инфекции из-за экспрессию генов рол ( локусовкорень), закодированы в плазмиду вызывая корень (Ri)5. Хотя менее изучены чем A. tumefaciens, а. rhizogenes также используется для получения трансгенных корни. В этом случае, а rhizogenes содержит оригинальные T-ДНК в Ри плазмиды и двоичные плазмида с второй T-ДНК, перевозящих трансген. Когда сайт инфекции в стеблях или гипокотиля, композитный растений могут быть получены, с новой волосатые трансгенных корнями, переживших побеги дикого типа. В качестве альтернативы волосатые преобразованные корни могут расти автономно в пробирке в СМИ с входными данными источника углерода. Использование A. rhizogenes вместо A. tumefaciens производить трансгенной ткани приобретает актуальность, когда корень является органом-мишенью, потому что завод регенерации не требуется, и следовательно это быстрее и менее дорогостоящим. Предыдущие исследования показали эту методологию, ассигнованных для фенотипические характеристики корневого конкретные гены6,,78,9.
Картофеля (Solanum tuberosum) является четвертым наиболее важных сельскохозяйственных культур в мире согласно данным Продовольственной и сельскохозяйственной Организации Объединенных Наций (ФАО), поскольку клубень имеет питания актуальность для потребления человеком за то, что является хорошим источником витаминов и минералов. По этой причине картофель был помещен в центре внимания сельскохозяйственной биотехнологии и также считается хорошим биологической модели для генетических и развития исследований в10,11. Значительный вклад в понимание молекулярных механизмов базовой suberized тканей через характеристика генов, участвующих в суберин и воск биосинтез12,13,14 трансформации картофеля ,,1516,17, суберин мономера транспорт18 и транскрипции правила19. Суберин feruloyl трансферазы генов, FHT, является одним из этих характеризуется биосинтетических генов; его Даунрегуляция порождает сильное ухудшение Перидерма защиты, которая коррелируется с сильным снижением ferulate эфиры суберин и воски в клубни картофеля14. Одновременно в корни и семена Arabidopsis, нокаут своего предполагаемого orthologue (ASFT/RWP1) также продемонстрировал свою роль в производить алкиловые ferulates в суберин20,21. В картофеля линии репортер transcriptional FHT и антитела FHT показал соответственно что промоутер активность и белка расположены в exodermis, эндодермы, phellogen производные и раненых тканей15.
В этой работе мы подробно протокол с помощью A. rhizogenes для производства трансгенных волосатые корней, которые поддерживаются в дикого типа стрелять, генерации растений композитный картофеля или вырезан самостоятельно выращивать в пробирке. Мы также предоставляем протокол, используя A. tumefaciens для получения полного трансгенные картофель растений. В качестве тематического исследования а. rhizogenes и A. tumefaciens преобразована с же бинарный вектор используются для получения корни с FHT промоутер вождения ГАС репортер экспрессии генов. Результаты сообщили и сравнить.
A. rhizogenes протокол преобразования был адаптирован и изменения из рога et al.7 и тестирование генотипа был S. tuberosum ssp. tuberosum (cv. Дезирэ). A. tumefaciens преобразования протокола был адаптирован и изменения Банерджи et al.22 и генотипов испытания были S. tuberosum ssp. tuberosum (cv. Дезирэ) и S. tuberosum ssp. andigena. Основные этапы обеих процедур резюмируются в Рисунок 1 и 2, соответственно.
Примечание: На всех этапах процедуры, выполнение переводов в vitro сделать это быстро и когда это возможно, поддерживать пластин или горшки закрыты, таким образом минимизируя завод воздействия воздуха, чтобы избежать загрязнения и увядания. Не указано иное, все растение инкубаций были сделаны в шкафах в условиях 12 h 24 ° C свет/12 h 20 ° C темной и 67 мкмоль m-1 s-1. Иное, выполняют все бактерии манипуляции и в vitro растений трансферы в асептических условиях ламинарных капюшоном. Все рецепты СМИ для посева и в пробирке растительных культур приведены в Таблице S1.
ОСТОРОЖНОСТЬЮ: Хранение всех генетически модифицированных бактерий и растений для выделенных контейнер для отходов.
1. Agrobacterium культур, используемых для преобразования
Примечание: Штамм, используемый для преобразования A. rhizogenes был C58C1:Pri15837 (любезно предоставлены доктором Инге Broer) и что для A. tumefaciens был GV2260 (любезно предоставлены доктором Salomé Прат). A. rhizogenes был преобразован с бинарный вектор PK7GWIWG2_II-RedRoot (VIB-кафедра биологии растений в Гент Universiteit; http://gateway.psb.ugent.be), содержащий T-ДНК перевозящих преобразования маркера для мониторинга волосатые корень формирование. Для сравнения преобразованных корни, а. rhizogenes и A. tumefaciens, оба были преобразованы с бинарный вектор pKGWFS7, который содержит T-ДНК, перевозящих FHT промоутер, вождение репортер гена β-glucoronidase (GUS) и канамицин сопротивления ген как выбирается маркер15.
2. растительный материал для преобразования
3. завод преобразования с помощью A. rhizogenes (рис. 1)
Примечание: Эта процедура позволяет получать преобразованные волосатые корней. Чтобы вычислить выражение трансген, отрицательный контроль необходим. Подготовить отрицательный контроль, следуйте процедуре, с помощью штамма A. rhizogenes непреобразованной или преобразованы с пустой вектор, который включает преобразования маркера гена.
Рисунок 1: Временная шкала для получения картофельного трансгенных волосатые корни, с использованием а. rhizogenes. Показаны совокупные недель для достижения каждого этапа процесса трансформации и последующие шаги расти волосатые корни. Представитель изображения различных этапов изображены: начало процесса с использованием 3-недели старый в vitro растений (A), затем инфекции растений путем инъекций A. rhizogenes (B), формирование пролиферативных ткани (C, стрелки) с возникающих волосатые корни (D) и развитых волосатые корни, выражая красной флуоресцентной преобразования маркера DsRed (E). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.
4. завод преобразования с помощью A. tumefaciens (рис. 2)
Примечание: Эта процедура позволяет получать трансформированных растений. Чтобы оценить эффект трансген, отрицательный контроль необходим. Одним из вариантов является следовать процедуре, с помощью A. tumefaciens преобразована с пустой вектор. В качестве альтернативы можно использовать растения дикого типа.
Рисунок 2: Сроки для получения картофеля преобразован растений с использованием A. tumefaciens. Показаны совокупные недель для достижения каждого этапа процесса трансформации и последующие шаги для выращивания растений. Представитель изображения различных этапов изображены: начало процесса с использованием листья от 3 - неделя старый в vitro растений (A), передача раненых и зараженные листья в CIM СМИ (B), листья при передаче СИМ СМИ (C), Визуализация каллуса вокруг раненых области после 2-3 недели в СМИ (D) SIM, формирование стрелять после 9-11 недель в SIM СМИ (E) и побеги после перевода мг СМИ (F). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.
5. гидропонные культуры
6. ГАС гистохимические Репортер ген пробирного
Примечание: В нашем случае ГУС был проведен анализ с корнями 2-3 недель, выращенных в гидропоники или в пробирке.
Таблица 1: GUS окрашивание решения рецепт.
Agrobacterium rhizogenes -опосредованной трансформации картофеля
В этой рукописи представлена пошаговая процедура для получения преобразованного корень с A. rhizogenes . На рисунке 1 представлен обзор проце...
В картофеля наиболее распространенной системой для получения стабильной полный трансгенных растений использует преобразование Agrobacterium tumefaciens штаммов, которые требуют органогенеза с помощью экзогенных фитогормонов. Хотя у Agrobacterium на основе протоколов имеет потенциал, чтобы ...
Авторы не имеют никаких конфликтов интересов раскрыть.
Эта работа была поддержана Ministerio de Innovación y науки (AGL2009-13745, ИПИ Грант для PB), y Ministerio де Economía развитию и ФЕДЕР финансирования (AGL2012-36725, AGL2015-67495-C2-1-R) и Жиронского университета (доктор Грант SF, и Грант SING11/1). Авторы благодарны доктором Инге Broer (Институт землепользования, университета г. Росток, Росток, Германия) и доктор Salomé Прат (Centro Nacional де биотехнология, Мадрид, Испания) для обеспечения а. rhizogenes и A. tumefaciens деформации, соответственно и доктор Marçal Солер и д-р Анна Plasencia за помощь и поддержку, полученную в инициировании трансформации экспериментов A. rhizogenes (Университет Тулуза III Поль Сабатье — CNRS, завод лабораторных исследований (LRSV), Castanet Толозан, Франция). Авторы благодарят Сара Гомес (Кафедра де Biologia, UdG, Жирона) за ее ценную помощь в проведении лабораторных работ и забота о растений и Ferran Fontdecaba и Карла Санчес, который помогал с некоторыми из экспериментов, в то время как они делают свои окончательные дипломных проектов.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Acetone | Panreac | 1.310.071.21 | |
Acetosyringone | Acros | 115540050 | |
Aquarium pump | Prodac | MP350 | |
Autoclave | Ragpa Strelimatic | ||
Bacteriological agar | Lab Conda | 1800 | |
BAP | Duchefa | B0904 | |
Beef extract | Lab Conda | 1700 | |
Plant growing cabinet | Nuaire | ||
Carbenicillin | Duchefa | C0109 | |
Cefotaxime sodium | Duchefa | C0111 | |
DMSO | Merck | 1029310161 | |
Ecotron infors | HT | 29378 | |
Ethanol | Merck | 1,009,831,011 | |
Falcon tube | Control tecnica | CFT011500 | |
Ferricyanate | Sigma | 101001081 | |
Ferrocyanate | Sigma | 100979088 | |
Flask (8.06 cm diameter and 11.3 cm height) and plastic lid for in vitro culture | Apiglass | ref16 | |
GA3 | Sigma | G7645 | |
Gamborg B5 media | Duchefa | G0210 | |
Gelrite | Duchefa | G1101 | |
Glucosa | Sigma | G5767 | |
Kanamycin | Sigma | K1377 | |
Leukopor tape | BSN Leukopor | BDF47467 | |
Lupe | Wild-Heerbrugg | M420 | |
Magnetic shaker | Agimatic | 7000243 | |
MES hydrate | Sigma | M2933-25G | |
MgSO4 | Panreac | 131404 | |
Microscope | Olympus | ||
Minufugue centrifugue 5415R | Eppendorf | ||
Murashige and Skoog media | Duchefa | M0254.0050 | |
Na2HPO4 | Panreac | 131679 | |
NAA | Duchefa | N0903 | |
NaCl | Panreac | 131659 | |
NaH2PO4 | Sigma | 58282 | |
NightSea Stereo | SFA Moonting Adapter | ||
Parafilm | Anorsa | PRFL-001-001 | |
Peptone | Lab Conda | 1616 | |
Petri dishes (90 x 14) | Anorsa | 200200 | |
pHmetre | Crison | ||
Phytotron | Inkoa | RFTI-R5485 | |
Plant Agar | Duchefa | P1001 | |
Refrigeratot | Liebherr Medline | ||
Rifampicin | Duchefa | R0146 | |
Spectinomycin | Sigma | 59007 | |
Spectrophotometer | Shimadzu | ||
Square plates (120 x 120) | Deltalab | 200204 | |
Streptomycin | Sigma | S6501 | |
Sucrose | Panreac | 131621 | |
Surgical blades | Swann-Morton | 201 | |
Surgical needle | NIPRO | 015/0204 | |
Triptone | Lab Conda | 1612 | |
Triton | Serva | 37240 | |
Unimax 1010 shaker | Heidolph | ||
Vacuum | Dinko | ||
x-GlcA (5-Bromo-4-chloro-3-indoxyl-beta-D-glucuronic acid, sodium salt anhydrous) | Biosynth | B-7398 | |
Yeast extract | Lab Conda | 1702.00 | |
Zeatin riboside | Sigma | 1001042850 |
Запросить разрешение на использование текста или рисунков этого JoVE статьи
Запросить разрешениеThis article has been published
Video Coming Soon
Авторские права © 2025 MyJoVE Corporation. Все права защищены