Name: environmentally induced heritable changes in flax
Uploaded: 2011-01-26T17:00:00
Duration: 8 min 10 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Environmentally Induced Heritable Changes in Flax at JoVE.com

1. Tillväxten av lin i förmå förhållanden. <ol><li> 5 &quot;krukor är fyllda med jord och fastare. </li><li> Tre frön per kruka är planterade ¼ tum djupt och jorden bekräftade över fröna. </li><li> Krukorna sedan vattnas med 100 ml av lämplig näringslösningar <ol><li> Den icke-inducerande kontroll (c) villkor använda en 1 / 10: e styrka Miracle-Gro varje vecka. Den höga näringsämnen skick (NPK-behandling) hade full styrka Miracle Grow används varje vecka. Låg näringsämnen - växter hade bara kranvatten tillämpas inom hela deras tillväxt. (Durrant 1971, Cullis 1980). </li></ol></li><li> Plantorna odlas under naturligt ljus under sommaren. Under vintern de odlas i natrium lampor med en 16 / 8 timmars ljus / mörker-cykel. </li><li> Med en veckas mellanrum blad och meristems samlas in. </li><li> Växtmaterialet är snabb fryst i flytande kväve. </li></ol> Resultat De tre genotyper växa vid olika relativa priser beroende på förhållanden (Figur 1). Därför under kontroll förhållanden Pl linje växer bäst med L är mer kraftfull än S (Figur 1a). Under låga näringsämnen (vatten), växer är bättre än både L och Pl (Figur 1b). Under hög näringsämnen (NPK) L växer bättre än Pl som bara växer något bättre än S (figur 1c). En jämförelse mellan de olika linjerna som odlas under de tre olika behandlingarna visas i figur 1 d - f Pl växer bäst under kontroll förhållanden (figur 1d), L bästa under hög näringsämnen (Figur 1e) och S lika under både högt näringsinnehåll och villkor kontroll (Figur 1f). Dessa data visar att de tre linjerna kan differentieras baserat på deras tillväxt under de tre miljöerna. Att notera är att Pl växer bäst under kontroll förhållanden medan L växer bäst under NPK-villkor (enligt vilka det inducerade). S växer ungefär densamma i alla tre villkor, det vill säga den inte kan dra nytta av förbättrade näringsförhållanden men är bättre på att växa under mycket lågt näringsinnehåll förhållanden. Tillväxten parametrar som är relevanta för differentiering av växterna omfatta anläggningens höjd (och i samband med detta internoden längden, det är avståndet mellan varje blad), bladet storlek och graden av förgrening. För Pl under kontroll förhållanden växten är hög med grenar och bladen är stora och mörkgröna. Under låga näringsämnen växten är mycket kort, är avståndet mellan varje blad också mycket kort och bladen är små och ljusgröna. Bladen på spetsen är mörkare gröna än de längre ner på stammen. Under högt näringsämnen växten ser mycket liknar den under kontroll förhållanden förutom att både huvud-stammen och skotten sidan är kortare än i kontrollgruppen växter. För den stora genotroph växterna ser mycket liknar Pl förutom att den mest kraftfulla tillväxt under hög näringsämnen. Återigen under låga näringsämnen växten är mycket kort och har ljusgröna blad. S genotroph växer lika i alla tre miljöer trots att bladen är ljusare gröna under den låga näringsämnen. Men i den låga näringsförhållanden S genotroph är mycket mer kraftfull än någon av Pl eller L linjer. 2. RNA och DNA extraktioner av lin meristems och blad görs separat. Den Roche totala RNA-prep kit användes för RNA-extraktion och Qiagen DNeasy växt DNA prep kit har använts för DNA-extraktioner. RNA-extraktion <ol><li> 3 meristems plus några omgivande löv flyttas från lager cryovial till Eppendorf-rör och placeras i flytande kväve tills den ska malas. </li><li> Steril sand läggs till rör och vävnad marken med hjälp av en micropestle till böter. </li><li> 400 ul lys / bindningsbuffert från Roche totala RNA-prep kit är till och vävnad är ytterligare marken tills inga klumpar syns. </li><li> Provet är vortexed i 15 sek för att underlätta lys och sedan snurrade i 1 min vid 13 tusen varv för att samla sand och eventuellt skräp. </li><li> Supernatanten läggs att snurra kolumnen och resten av RNA-prep kit anvisningar följs enligt anvisningarna. </li></ol> DNAse behandling <ol><li> 1 / 10 RNA provvolym 10X DNAse buffert tillsätts. </li><li> 30 enheter av DNAse tillsätts och reaktion är inkuberas vid 37 ° C i 30 min och 70 ° C i 5 min. </li></ol> Omvänd transkription <ol><li> Applied Biosystems RNA till cDNA sats används enligt anvisningarna, reaktion inkuberas vid 37 ° C i 1 timme och 95 ° C i 5 minuter. </li></ol> Den cDNA används sedan i PCR eller realtids-PCR qPCR qPCR utfördes med hjälp av ett ABI Steg ett system. Alla analyser utfördes i tre exemplar på varje körning. Den aktin gen användes som en kopia nummer kontrollden bästa tillgängliga hushållning genen. <ol><li> Lämplig grundfärg paret inkom i varje rör i 1μl. </li><li> Den cDNA späddes till rätt koncentration och 9μl tillsätts varje rör </li><li> 10μl av 2x Ström SYBR Grön PCR mastermix (ABI) och lades till varje rör </li><li> Programmet förstärkning programmet: <ul><li> 10 minuter vid 95 ° C </li><li> 40 cykler av 15sec vid 95 ° C, 1 min vid 60 ° C </li></ul> Termisk denaturering steg för att kontrollera förstärkningen specificitet </li><li> Den relativa uttrycket nivåerna bestäms av värdet av 2 (CTunknown - CTactin). </li></ol> DNA-preparation <ol><li> Buffert AP1 från Qiagen DNeasy växt DNA prep kit läggs till 6 blad med steril sand i ett mikrofugrör. Vävnaden är marken micropestle tills inga klumpar syns. </li><li> Satsen anvisningar följs enligt anvisningarna. </li></ol> Resultat PCR-amplifiering av DNA isolerat från bladen i olika positioner längs stjälken visar att uppkomsten av LIS-1 inträffar medan plantorna växer i förmå förhållanden (4). Den qPCR Resultaten visar att förekomsten av LIS-1 (eller andra genomiska förändringar i samband med framkallande) påverkar uttrycket av gener i omedelbar närhet av LIS-1 (Figur 2). De sex gener som visas i figur 2 är alla differentiellt uttryckta i PL och S med fyra som har högre uttryck i PL (utan LIS-1) och två som har högre uttryck i S (som har LIS-1). Panel 1 och 2 är de två generna närmast insättningspunkten i LIS-1. Uttrycket av dessa gener finns i den stora genotroph (som har haft inducerade förändringar men har inte LIS-1) och uttryck under olika odlingsbetingelser kommer att behövas för att fastställa eventuella orsakssamband mellan LIS-1 och de förändringar som uttryck. <img src="/files/ftp_upload/2332/2332fig1.jpg" alt="Figur 1" /> Figur 1. Pl, L och S vuxit under tre olika näringsämnen regimer. Paneler en - kontroll, b - låg näringsämnen och c - NPK. d - Pl, e - S, F - L. Paneler d - f från vänster till höger: låg näringsämnen, kontroll och NPK. D - Pl, e - L, F - S. <img src="/files/ftp_upload/2332/2332fig2tmb.jpg" alt="Figur 2 tummen" /> Figur 2. Gene expression runt den punkt i införandet av LIS-1. Gene 1 (hämmare av tillväxt) omedelbart 5 &quot;att LIs1 och genen 2 (Kip-relaterade cyklin-beroende kinas hämmare id 3&quot; av LIS-1. Andra gener är alla i samma schavotten (~ 500KB) byggs från kompletta lin arvsmassa. Vänligen <a href="http://www.jove.com/files/ftp_upload/2332/2332fig2.jpg">klicka här för att se en större bild</a> . <img src="/files/ftp_upload/2332/2332fig3.jpg" alt="Figur 3" /> Figur 3. PCR-förstärkningar av DNA extraherat från enskilda blad av växter av Stormont Cirrus odlas under lågt näringsinnehåll förhållanden. PCR-produkterna separeras på en 2% agaros-TBE gel. Den uninserted webbplats visas i panelen en, är de två ändarna av infogas plats som visas i paneler b och c. Leaf prover från 1 till 6 var isolerade med en veckas mellanrum med prov 1 är den tidigast efter sådd.

<ol>
	<li>Durrant, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+environmental+induction+of+heritablel+change+in+Linum.">The environmental induction of heritablel change in Linum.</a> Heredity. 17, 27-61 (1962).</li><li>Cullis, C. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Molecular+aspects+of+the+environmental+induction+of+heritable+changes+in+flax.">Molecular aspects of the environmental induction of heritable changes in flax.</a> Heredity. 38, 129-154 (1977).</li><li>Chen, Y., Schneeberger, R. G., Cullis, C. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+site-specific+insertion+sequence+in+flax+genotrophs+induced+by+the+environment.+New+Phytol.">A site-specific insertion sequence in flax genotrophs induced by the environment. New Phytol.</a> , 167-171 (2005).</li><li>Chen, Y., Lowenfeld, R., Cullis, C. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+environmentally+induced+adaptive+(?)+insertion+event+in+flax.">An environmentally induced adaptive (?) insertion event in flax.</a> Int. J. Genet. Mol. Biol. 1, 38-47 (2009).</li></ol>

Lin verkar ha en i sig instabil arvsmassa. Ett antal kommersiella sorter spånadslin snabbt bli icke-enhetlig när den odlas i ett par generationer. Samma observationer verkar inte vara fallet för de sorter oljelin. Därför tycks det finnas ett samband mellan valet för fiber kvalitet och arvsmassan instabilitet. Den miljömässigt inducerade ärftliga förändringar i lin ursprungligen identifieras genom undersökningen av agronomiska observationer av tillväxten av fibern grödan. Dessa repeterbara observationer av specifika fenotypiska och genetiska variationer väcker frågan om hur miljöbelastning kan påverka svit av genomiska omdisponeringar som kan uppstå. De upprepade utseende LIS-1 som svar på särskilda miljöer är förenligt med denna mutation är direkt eller indirekt vald. Tillväxten av de linjer som orsakas av olika behandlingar visar också en förbättrad prestanda inom ramen för de relevanta förmå villkoren. De förändringar i uttryck också associerade med förekomst av LIS-1 igen indikerar att denna insättning påverkar anläggningens prestanda. Den videopresentation är ett forum för att observera anläggningen fenotypiska förändringar på ett sätt omöjligt att förmedla genom traditionell tryckt material.

<ul><li> Lin frön av den ursprungliga Stormont Cirrus mängd betecknas Pl och genotrophs L och S. </li><li> 5 &quot;krukor </li><li> krukväxtjord </li><li> Miracle-Gro </li><li> växthuseffekten </li><li> Högtrycksnatrium lampor </li><li> Flytande kväve </li><li> Murbruk och pestles </li><li> Micropestles och rör mikrofugrör </li><li> Termocykler </li><li> Agarosgelelektrofores utrustning </li><li> Digital bildbehandling installation </li><li> StepOne qPCR modul </li><li> Qiagen DNeasy Plantera DNA prep kit </li><li> Applied Biosystems RNA till cDNA kit </li><li> Roche totala RNA prep kit </li></ul>

environmentally induced heritable changes in flax

Vissa linsorter svara på näringsämnen stressen genom att ändra deras genom och dessa ändringar kan ärvas genom många generationer. Också förknippade med dessa genetiska förändringar är ärftliga fenotypiska varianter 1,2. Linet olika Stormont Cirrus (Pl) när den odlas under tre olika näringsförhållanden kan endera kvarstå inducerbara (under kontroll förhållanden), eller bli stabilt ändrats till antingen stora eller små genotroph av tillväxt under hög eller låg näringsförhållan respektive. Linjerna till följd av den inledande tillväxten under varje av dessa tillstånd tycks växa bättre när den odlas på samma villkor i kommande generationer, framför allt Pl linjen växer bäst under kontroll behandling tyder på att växterna växer under både höga och låga näringsämnen är under stress. En av de genetiska förändringar som är förknippade med induktion av ärftliga förändringar är uppkomsten av en insättning element (LIS-1) 3, 4, medan plantorna växer under näringsämne stress. Med hänsyn till detta införandet händelse, lin olika Stormont Cirrus (Pl) när den odlas under tre olika näringsförhållanden kan antingen vara oförändrad (under kontroll förhållanden), har införandet förekommer i alla växter (under lågt näringsämnen) och har den här överförda till nästa generation, eller har införandet (eller delar av den) verkar dock inte överföras genom generationerna (under högt näringsämnen) 4. Frekvensen av uppkomsten av denna insättning visar att det är under positiv selektion, vilket också är i linje med tillväxten svar i kommande generationer. Blad eller meristems skördas vid olika stadier av tillväxt används för DNA och RNA isolering. RNA används för att identifiera variation i uttryck i samband med olika tillväxt-miljöer och / eller t han närvaro / frånvaro av LIS-1. De isolerade DNA används för att identifiera de anläggningar där införandet har skett.

Watch this Scientific Journal Video about Environmentally Induced Heritable Changes in Flax at JoVE.com

Environmentally Induced Heritable Changes in Flax

Växande några linsorter i näringsämne stressen resulterar i genetisk variation inom en delmängd av genomet och fenotypisk variation. En komplex insättning på en viss plats är förknippad med tillväxt under olika näringsämnen regimer och med förändringar i genuttryck runt denna webbplats.

Miljömässigt Inducerad Heritable Förändringar i Lin

Some flax varieties respond to nutrient stress by modifying their genome and these modifications can be inherited through many generations. Also ...

Research

JoVE Journal

Biology

A Behavioral Assay to Measure Responsiveness of Zebrafish to Changes in Light Intensities 

Ett beteende analys för att mäta lyhördhet Zebrafish till förändringar i ljusintensiteter

The optokinetic reflex (OKR) is a basic visual reflex exhibited by most vertebrates and plays an important role in stabilizing the eye relative to the ...

Single Molecule Methods for Monitoring Changes in Bilayer Elastic Properties

Enda molekyl Metoder för att följa förändringar i tvåskiktsmembran elastiska egenskaper

Membrane protein function is regulated by the cell membrane lipid composition.  This regulation is due to a combination of specific lipid-protein ...

Changes in Mammary Gland Morphology and Breast Cancer Risk in Rats

Förändringar i bröstkörtlarna Morfologi och bröstcancerrisk hos råttor

Studies in rodent models of breast cancer show that exposures to dietary/hormonal factors during the in utero and pubertal periods, when the mammary gland ...

Monitoring Dynamic Changes In Mitochondrial Calcium Levels During Apoptosis Using A Genetically Encoded Calcium Sensor

Övervakning dynamiska förändringar i mitokondriernas kalciumnivåer under apoptos Använda en genetiskt kodade Kalcium Sensor

Dynamic changes in intracellular calcium concentration in response to various stimuli regulates many cellular processes such as proliferation, ...

Monitoring Equilibrium Changes in RNA Structure by 'Peroxidative' and 'Oxidative' Hydroxyl Radical Footprinting

Övervakning Jämvikt Förändringar i RNA-struktur med &quot;Peroxidative&quot; och &quot;oxidativ&quot; hydroxylradikaler footprints

RNA molecules play an essential role in biology. In addition to transmitting genetic information, RNA can fold into unique tertiary structures fulfilling ...

Reprogramming Human Somatic Cells into Induced Pluripotent Stem Cells (iPSCs) Using Retroviral Vector with GFP

Reprogramming Human Somatic Cells into Induced Pluripotent Stem Cells iPSCs Using Retroviral Vector with GFP

Omprogrammering Mänskliga somatiska celler in i inducerade pluripotenta stamceller (iPSCs) Använda retroviral vektor med GFP

Human embryonic stem cells (hESCs) are pluripotent and an invaluable cellular sources for in vitro disease modeling and regenerative medicine1. It has ...

Combined Immunofluorescence and DNA FISH on 3D-preserved Interphase Nuclei to Study Changes in 3D Nuclear Organization

Kombinerad Immunfluorescens och DNA FISH på 3D bevarade interfaskärnorna att studera förändringar i 3D Nuclear organisation

Fluorescent in situ hybridization using DNA probes  on 3-dimensionally preserved nuclei followed by 3D confocal microscopy (3D DNA  FISH) represents the ...

Efficient Generation Human Induced Pluripotent Stem Cells from Human Somatic Cells with Sendai-virus

Effektiv Generation Human inducerade pluripotenta stamceller från mänskliga somatiska celler med Sendai-virus

A few years ago, the establishment of human induced pluripotent stem cells (iPSCs) ushered in a new era in biomedicine. Potential uses of human iPSCs ...

Measuring Glutathione-induced Feeding Response in Hydra

Mätning Glutation-inducerad Foder Response i Hydra

Hydra is among the most primitive organisms possessing a nervous system and chemosensation for detecting reduced glutathione (GSH) for capturing the prey. ...

Floral-Dip Transformation of Flax (Linum usitatissimum) to Generate Transgenic Progenies with a High Transformation Rate

Floral-Dip Transformation of Flax Linum usitatissimum to Generate Transgenic Progenies with a High Transformation Rate

Blommor-Dip Omvandling av lin (<em&gt; Linum usitatissimum</em&gt;) För att generera transgena avkommor med en hög Transformation Rate

Agrobacterium-mediated plant transformation via floral-dip is a widely used technique in the field of plant transformation and has been reported to be ...