Name: Author Spotlight: Optimized Transformation Protocol for Chlorella vulgaris Using Agrobacterium tumefaciens
Uploaded: 2023-10-27T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Optimized Transformation Protocol for Chlorella vulgaris Using Agrobacterium tumefaciens at JoVE.com

Yazarlar, Hollanda Leiden Üniversitesi Leiden Biyoloji Enstitüsü'nden pCAMBIA1302 vektörünü ve Agrobacterium tumefaciens AGL1'i sağladığı için Prof. Paul Hooykaas'a teşekkür eder. Yazarlar ayrıca floresan dönüştürücülerin yetiştirilmesindeki yardımları için Eva Colic'e teşekkür etmek istiyor. Bu çalışma, Kanada Doğa Bilimleri ve Mühendislik Araştırma Konseyi ve Mitacs Accelerate programı tarafından finanse edildi.

Aksi belirtilmedikçe tüm ortamlar ve çözümler kullanımdan önce otoklavlanmalıdır. Tüm santrifüj tüpleri, pipet uçları vb. kullanımdan önce steril veya otoklavlanmış olmalıdır. Kolay başvuru için, bu protokolde kullanılan medya tarifleri Tablo 1'de listelenmiştir.
1. A. tumefaciens elektrokompetan hücrelerinin hazırlanması
<ol><li>Agrobacterium'u (AGL-1) donmuş bir gliserol stoğundan 25 mL'lik steril çalkalayı...

Stable Gene Integration in Chlorella vulgaris Using Agrobacterium tumefaciens

<ol>
	<li>Smith, E. F., Townsend, C. O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+plant+tumor+of+bacterial+origin.">A plant tumor of bacterial origin.</a> Science. 25 (643), 671-673 (1907).</li><li>Chilton, M. 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=Stable+incorporation+of+plasmid+DNA+into+higher+plant+cells:+The+molecular+basis+of+tumorigenesis.">Stable incorporation of plasmid DNA into higher plant cells: The molecular basis of tumorigenesis.</a> Cell. 11 (2), 263-271 (1977).</li><li>De Cleene, M., De Ley, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+host+range+of+crown+gall.">The host range of crown gall.</a> The Botanical Review. 42, 389-466 (1976).</li><li>Hooykaas, P. J., Schilperoort, R. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Agrobacterium+and+plant+genetic+engineering.">Agrobacterium and plant genetic engineering.</a> Plant Molecular Biology. 19, 15-38 (1992).</li><li>Bundock, P., den Dulk-Ras, A., Beijersbergen, A., Hooykaas, P. J. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Transkingdom+T-DNA+transfer+from+Agrobacterium+tumefaciens+to+Saccharomyces+cerevisiae.">Transkingdom T-DNA transfer from Agrobacterium tumefaciens to Saccharomyces cerevisiae.</a> The European Molecular Biology Organization. 14 (13), 3206-3214 (1995).</li><li>Piers, K. L., Heath, J. D., Liang, X., Stephens, K. M., Nester, E. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Agrobacteriumtumefaciens-mediated+transformation+of+yeast.">Agrobacteriumtumefaciens-mediated transformation of yeast.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 93 (4), 1613-1618 (1996).</li><li>Kumar, S. V., Misquitta, R. W., Reddy, V. S., Rao, B. J., Rajam, M. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Genetic+transformation+of+the+green+alga-Chlamydomonas+reinhardtii+by+Agrobacteriumtumefaciens.">Genetic transformation of the green alga-Chlamydomonas reinhardtii by Agrobacteriumtumefaciens.</a> Plant Science. 166 (3), 731-738 (2004).</li><li>de Groot, M. J., Bundock, P., Hooykaas, P. J., Beijersbergen, A. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Agrobacteriumtumefaciens-mediated+transformation+of+filamentous+fungi.">Agrobacteriumtumefaciens-mediated transformation of filamentous fungi.</a> Nature Biotechnology. 16 (9), 839-842 (1998).</li><li>Hajdukiewicz, P., Svab, Z., Maliga, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+small,+versatile+pPZP+family+of+Agrobacterium+binary+vectors+for+plant+transformation.">The small, versatile pPZP family of Agrobacterium binary vectors for plant transformation.</a> Plant Molecular Biology. 25 (6), 989-994 (1994).</li><li>Dehghani, J., Adibkia, K., Movafeghi, A., Pourseif, M. M., Omidi, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Designing+a+new+generation+of+expression+toolkits+for+engineering+of+green+microalgae;+robust+production+of+human+interleukin-2.">Designing a new generation of expression toolkits for engineering of green microalgae; robust production of human interleukin-2.</a> BioImpacts. 10 (4), 259-268 (2020).</li><li>Berndt, A. J., Smalley, T. N., Ren, B., Simkovsky, R., Badary, A., Sproles, A. E., Fields, F. J., Torres-Tiji, Y., Heredia, V., Mayfield, S. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Recombinant+production+of+a+functional+SARS-CoV-2+spike+receptor+binding+domain+in+the+green+algae+Chlamydomonas+reinhardtii.">Recombinant production of a functional SARS-CoV-2 spike receptor binding domain in the green algae Chlamydomonas reinhardtii.</a> PLoS One. 16, 0257089 (2021).</li><li>Li, A., Huang, R., Wang, C., Hu, Q., Li, H., Li, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Expression+of+anti-lipopolysaccharide+factor+isoform+3+in+Chlamydomonas+reinhardtii+showing+high+antimicrobial+activity.">Expression of anti-lipopolysaccharide factor isoform 3 in Chlamydomonas reinhardtii showing high antimicrobial activity.</a> Marine Drugs. 19 (5), 239 (2021).</li><li>Xue, B., Dong, C. M., Hu, H. H., Dong, B., Fan, Z. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chlamydomonas+reinhardtii-expressed+multimer+of+ToAMP4+inhibits+the+growth+of+bacteria+of+both+Gram-positive+and+Gram-negative.">Chlamydomonas reinhardtii-expressed multimer of ToAMP4 inhibits the growth of bacteria of both Gram-positive and Gram-negative.</a> Process Biochemistry. 91, 311-318 (2020).</li><li>Khan, M. I., Shin, J. H., Kim, J. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+promising+future+of+microalgae:+current+status,+challenges,+and+optimization+of+a+sustainable+and+renewable+industry+for+biofuels,+feed,+and+other+products.">The promising future of microalgae: current status, challenges, and optimization of a sustainable and renewable industry for biofuels, feed, and other products.</a> Microbial Cell Factories. 17, 36 (2018).</li><li>Cha, T. S., Yee, W., Aziz, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Assessment+of+factors+affecting+Agrobacterium-mediated+genetic+transformation+of+the+unicellular+green+alga,+Chlorella+vulgaris.">Assessment of factors affecting Agrobacterium-mediated genetic transformation of the unicellular green alga, Chlorella vulgaris.</a> World Journal of Microbiology and Biotechnology. 28, 1771-1779 (2012).</li><li>Lee, P. Y., Costumbrado, J., Hsu, C. Y., Kim, Y. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Agarose+gel+electrophoresis+for+the+separation+of+DNA+fragments.">Agarose gel electrophoresis for the separation of DNA fragments.</a> Journal of Visualized Experiments. (62), e3923 (2012).</li><li>Bio-Rad Laboratories Inc. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Guide+to+Polyacrylamide+Gel+Electrophoresis+and+Detection.+Bulletin+6040,+Rev+C.">A Guide to Polyacrylamide Gel Electrophoresis and Detection. Bulletin 6040, Rev C.</a> Bio-Rad Laboratories Inc. Accessed. , (2023).</li><li>NEBExpress Ni Resin Gravity Flow Typical Protocol. New England Biolabs Inc Available from: <a target="_blank" href="https://international.neb.com/protocols/2019/09/10/nebexpress-ni-resin-gravity-flow-typical-protocol">https://international.neb.com/protocols/2019/09/10/nebexpress-ni-resin-gravity-flow-typical-protocol</a> (2023)</li><li>Ward, V. C. A., Rehmann, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fast+media+optimization+for+mixotrophic+cultivation+of+Chlorella+vulgaris.">Fast media optimization for mixotrophic cultivation of Chlorella vulgaris.</a> Scientific Reports. 9, 19262 (2019).</li><li>Morton, E. R., Fuqua, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Laboratory+maintenance+of+Agrobacterium.">Laboratory maintenance of Agrobacterium.</a> Current Protocols in Microbiology. , (2012).</li><li>Haddadi, F., Abd Aziz, M., Abdullah, S. N., Tan, S. G., Kamaladini, H. <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+Agrobacterium-mediated+transformation+of+strawberry+cv.+Camarosa+by+a+dual+plasmid+system.">An efficient Agrobacterium-mediated transformation of strawberry cv. Camarosa by a dual plasmid system.</a> Molecules. 20 (3), 3647-3666 (2015).</li><li>Wang, X., Ryu, D., Houtkooper, R. H., Auwerx, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Antibiotic+use+and+abuse:+a+threat+to+mitochondria+and+chloroplasts+with+impact+on+research,+health,+and+environment.">Antibiotic use and abuse: a threat to mitochondria and chloroplasts with impact on research, health, and environment.</a> Bioessays. 37 (10), 1045-1053 (2015).</li><li>Gelvin, S. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Plant+DNA+repair+and+Agrobacterium+T-DNA+integration.">Plant DNA repair and Agrobacterium T-DNA integration.</a> International Journal of Molecular Sciences. 22 (16), 8458 (2021).</li></ol>

Dönüşümün verimliliği birkaç farklı parametre ile ilişkilidir. AMT için kullanılan A. tumefaciens suşlarının seçimi çok önemlidir. AGL-1, keşfedilen en invaziv suşlardan biridir ve bu nedenle AMT bitkisinde rutin olarak kullanılmıştır. İndüksiyon ortamının glikoz (15-20 mM) ile desteklenmesi de AMT verimliliği için önemlidir. C. vulgaris'in hem fototrofik hem de heterotrofik koşullarda büyüyebileceği göz önüne alındığında, kontaminasyonu önlemek için glikoz vey...

Gram negatif toprak kaynaklı bir bakteri olan Agrobacterium tumefaciens, benzersiz bir krallıklar arası gen aktarım yeteneğine sahiptir ve ona "doğal genetik mühendisi" unvanını kazandırır1. Bu bakteri, DNA'YI (T-DNA) tümöre neden olan bir plazmitten (Ti-Plazmit) bir Tip IV salgılama sistemi yoluyla konakçı hücrelere aktarabilir, bu da T-DNA'nın konakçı genomu 1,2,3,4 içinde entegrasyonu ve ekspresyonu ile sonuçlanır. Doğal ortamda, bu süreç bitkilerde tümör oluşumuna yol açar, genellikle taç safra hastalığı olarak bilinir. Bununla birlikte, Agrobacterium, T-DNA'yı laboratuvar koşullarında maya, mantarlar, algler, deniz kestanesi embriyoları ve hatta insan hücreleri dahil olmak üzere çeşitli diğer organizmalara da aktarabilir 5,6,7,8.
Bu doğal sistemden yararlanan Agrobacterium tumefaciens aracılı transformasyon (AMT), Ti-plazmidin T-DNA bölgesini değiştirerek ilgilenilen gen(ler)in bir konakçı hücrenin nükleer genomuna rastgele entegrasyonunu sağlar. Bu amaçla, yaygın olarak kullanılan bir AMT bitki ekspresyon vektörü pCAMBIA13029'dur. Araştırmacılar, istenen vektörü daha sonra ilgilenilen konakçıya aktarmak için A. tumefaciens'e aktarmadan önce E. coli'de basit klonlama iş akışlarını kullanabilirler.
Yeşil mikroalgler, kara bitkileriyle birçok benzerliği paylaşan, ancak genetik modifikasyona karşı oldukça inatçı olan ökaryotlardır. Bununla birlikte, genetik dönüşüm, mikroalglerin hem temel hem de biyoteknolojik araştırmalarında çok önemli bir rol oynamaktadır. Çeşitli mikroalg türlerinde, özellikle Chlamydomonas reinhardtii, AMT yoluyla genetik dönüşüm, insan interlökin-2 (hIL-2), şiddetli akut solunum sendromu koronavirüs 2 reseptör bağlama alanı (SARS-CoV-2 RBD) ve iki antimikrobiyal peptit (AMP) gibi transgenleri başarıyla tanıttı10,11,12,13. Bunlar arasında, daha az titiz ve hızlı büyüyen bir yeşil alg türü olan Chlorella vulgaris, karbonhidratların, proteinlerin, nutrasötiklerin, pigmentlerin ve diğer yüksek değerli bileşiklerin sürdürülebilir üretimi için önemli bir potansiyele sahiptir14. Bununla birlikte, C. vulgaris'in transgenik suşlarını oluşturmak için güvenilir araçların bulunmaması, ticari ilerlemesini engellemektedir. C. vulgaris15'te AMT'yi kullanan sınırlı sayıda yayınlanmış çalışma olduğundan ve bitki ve mikroalg yetiştiriciliği arasındaki önemli farklılıklar göz önüne alındığında, AMT protokolünü optimize etmek gerekli hale gelir.
Bu çalışmada araştırmacılar, Karnabahar Mozaik Virüsü (CamV) 35S promotörün akış aşağısına yeşil floresan proteini (mGFP5) yerleştirdiler ve protein ekspresyonu için bir raportör gen olarak kullanmak için bir histidin etiketi eklediler. Dönüştürücüler, Higromisin B kullanılarak seçildi ve yirmiden fazla nesil boyunca alt kültürlemeden sonra, dönüşüm sabit kaldı. Bu çalışmada kullanılan pCAMBIA1302 plazmidi, ilgilenilen herhangi bir geni içerecek şekilde kolayca uyarlanabilir. Ayrıca, sunulan yöntem ve malzemeler, aktif bir CamV35S promotörü olan diğer yeşil alg türleri için ayarlanabilir, çünkü bu promotör Higromisin seçimi için kullanılır.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>1 Kb Plus DNA ladder</td>
			<td>FroggaBio</td>
			<td>DM015</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Acetosyringone</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>D26665G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Agrobacterium tumefaciens</td>
			<td>Gold Biotechnologies</td>
			<td>Strain: AGL-1; Gift from Prof. Paul Hooykaas</td>
			<td>Genotype: C58 RecA (RifR/CarbR) pTiBo542DT-DNA</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Biotin</td>
			<td>Enzo Life Sciences</td>
			<td>89151-400</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CaCl2&#183;2H2O</td>
			<td>VWR</td>
			<td>BDH9224-1KG</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cefotaxime</td>
			<td>AK Scientific</td>
			<td>J90010</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Chlorella vulgaris</td>
			<td>University of Texas at Austin Culture Collection of Algae</td>
			<td>Strain: UTEX 395</td>
			<td>Wildtype strain</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CoCl2&#183;6H2O</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>C8661-25G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CuSO4&#183;5H2O</td>
			<td>EMD Millipore</td>
			<td>CX2185-1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>FeCl3&#183;6H2O</td>
			<td>VWR</td>
			<td>BDH9234-500G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Gene Pulser Xcell Electroporator</td>
			<td>Bio-Rad</td>
			<td>1652662</td>
			<td>Main unit equipped with PC module.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>GeneJET Plant Genome Purification Kit</td>
			<td>Thermo Scientific</td>
			<td>K0791</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glacial acetic acid</td>
			<td>VWR</td>
			<td>CABDH3093-2.2P</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glycerol</td>
			<td>BioBasic</td>
			<td>GB0232</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>HEPES Buffer</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>H-3375</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hygromycin B</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>AAJ6068103</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>K2HPO4</td>
			<td>VWR</td>
			<td>BDH9266-500G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Kanamycin</td>
			<td>Gold Biotechnologies</td>
			<td>K-250-25</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>KH2PO4</td>
			<td>VWR</td>
			<td>BDH9268-500G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MgSO4&#183;7H2O</td>
			<td>VWR</td>
			<td>97062-134</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MnCl2&#183;4H2O</td>
			<td>JT Baker</td>
			<td>BAKR2540-01</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Na2CO3</td>
			<td>VWR</td>
			<td>BDH7971-1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Na2EDTA&#183;2H2O</td>
			<td>JT Baker</td>
			<td>8993-01</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Na2MoO4&#183;2H2O</td>
			<td>JT Baker</td>
			<td>BAKR3764-01</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NaCl</td>
			<td>VWR</td>
			<td>BDH7257-7</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NaH2PO4 H2O</td>
			<td>Millipore Sigma</td>
			<td>CA80058-650</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NaNO3&#160;</td>
			<td>VWR</td>
			<td>BDH4574-500G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NEBExpress Ni Resin</td>
			<td>NewEngland BioLabs</td>
			<td>NEB #S1427</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NH4Cl</td>
			<td>VWR</td>
			<td>BDH9208-500G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>pCAMBIA1302</td>
			<td>Leiden University</td>
			<td>Gift from Prof. Paul Hooykaas</td>
			<td>pBR322, KanR, pVS1, T-DNA(CaMV 35S/HygR/CaMV polyA, CaMV 35S promoter/mgpf5-6xhis/NOS terminator)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Polypropylene Columns (5 mL)</td>
			<td>QIAGEN</td>
			<td>34964</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Precision Plus Protein Unstained Protein Standards, Strep-tagged recombinant, 1 mL</td>
			<td>Bio-Rad</td>
			<td>1610363</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Rifampicin</td>
			<td>Millipore Sigma</td>
			<td>R3501-1G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SunBlaster LED Strip Light 48 Inch&#160;</td>
			<td>SunBlaster</td>
			<td>210000000906</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Synergy 4 Microplate UV/Vis spectrometer&#160;</td>
			<td>BioTEK</td>
			<td>S4MLFPTA</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tetracycline</td>
			<td>Thermo Scientific Chemicals</td>
			<td>CAAAJ61714-14</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>TGX Stain-Free FastCast Acrylamide Kit, 12%</td>
			<td>Bio-Rad</td>
			<td>1610185</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Thiamine</td>
			<td>TCI America</td>
			<td>T0181-100G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tris Base</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>BP152-500</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tryptone</td>
			<td>BioBasic</td>
			<td>TG217(G211)</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vitamin B12 (cyanocobalamin)</td>
			<td>Enzo Life Sciences</td>
			<td>89151-436</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Yeast Extract</td>
			<td>BioBasic</td>
			<td>G0961</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ZnSO4&#183;7H2O</td>
			<td>JT Baker</td>
			<td>4382-01</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

agrobacterium tumefaciens-mediated genetic engineering of green microalgae, chlorella vulgaris

Agrobacterium tumefaciens aracılı transformasyon (AMT), bitki genomlarını manipüle etmek için yaygın olarak kullanılan bir araç olarak hizmet eder. Bununla birlikte, A. tumefaciens , çeşitli türlere gen aktarımı için kapasite sergiler. Çok sayıda mikroalg türü, ilgilenilen genleri nükleer genomlarına güvenilir bir şekilde entegre etmek için köklü yöntemlerden yoksundur. Mikroalg biyoteknolojisinin potansiyel faydalarından yararlanmak için basit ve verimli genom manipülasyon araçları çok önemlidir. Burada, endüstriyel mikroalg türleri Chlorella vulgaris için, raportör yeşil floresan proteini (mGFP5) ve Higromisin B için antibiyotik direnç belirteci kullanılarak optimize edilmiş bir AMT protokolü sunulmuştur. mGFP5'in ekspresyonu, on nesilden fazla alt kültürlemeden sonra floresan yoluyla ölçülür ve bu da T-DNA kasetinin kararlı dönüşümünü gösterir. Bu protokol, ticari olarak temin edilebilen pCAMBIA1302 bitki ekspresyon vektörünü kullanarak, iki haftadan kısa bir sürede çoklu transgenik C. vulgaris kolonilerinin güvenilir bir şekilde oluşturulmasına izin verir.

Agrobacterium tumefaciens, a gram-negative soil-borne bacterium, possesses a unique interkingdom gene transfer ability, earning it the title &#34;natural genetic engineer&#34;1. This bacterium can transfer DNA (T-DNA) from a tumor-inducing plasmid (Ti-Plasmid) into host cells through a Type IV secretion system, resulting in the integration and expression of the T-DNA within the host genome1,2,3,4. In the natural setting, this process leads to tumor formation in plants, commonly known as crown gall disease. However, Agrobacterium can also transfer T-DNA into various other organisms, including yeast, fungi, algae, sea urchin embryos, and even human cells under laboratory conditions5,6,7,8.
Exploiting this natural system, Agrobacterium tumefaciens-mediated transformation (AMT) enables the random integration of gene(s) of interest into a host cell&#39;s nuclear genome by modifying the T-DNA region of the Ti-plasmid. For this purpose, a widely used AMT plant expression vector is pCAMBIA13029. Researchers can employ simple cloning workflows in E. coli before transferring the desired vector into A. tumefaciens for subsequent transfer to the host of interest.
Green microalgae are eukaryotes that share many similarities with land plants but are highly recalcitrant to genetic modification. However, genetic transformation plays a crucial role in both fundamental and biotechnological research of microalgae. In several microalgae species, particularly Chlamydomonas reinhardtii, genetic transformation via AMT has successfully introduced transgenes such as human interleukin-2 (hIL-2), the severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 receptor-binding domain (SARS-CoV-2 RBD), and two antimicrobial peptides (AMPs)10,11,12,13. Among these, Chlorella vulgaris, a less fastidious and fast-growing green algae species, holds significant potential for the sustainable production of carbohydrates, proteins, nutraceuticals, pigments, and other high-value compounds14. However, the lack of reliable tools for creating transgenic strains of C. vulgaris hampers its commercial progress. Since there have been only a limited number of published works utilizing AMT in C. vulgaris15, and given the considerable differences between plant and microalgae cultivation, optimizing the AMT protocol becomes essential.
In this study, researchers inserted green fluorescent protein (mGFP5) downstream of the Cauliflower Mosaic Virus (CamV) 35S promoter and added a histidine tag to use it as a reporter gene for protein expression. Transformants were selected using Hygromycin B, and after subculturing for over twenty generations, the transformation remained stable. The pCAMBIA1302 plasmid employed in this work can be readily adapted to contain any gene of interest. Furthermore, the method and materials presented can be adjusted for other green algae species with an active CamV35S promoter, as this promoter is used for Hygromycin selection.

Author Spotlight: Optimized Transformation Protocol for Chlorella vulgaris Using Agrobacterium tumefaciens 

Yeşil Mikroalglerin Agrobacterium tumefaciens Aracılı Genetik Mühendisliği ( Chlorella vulgaris)

The scope of the research focused on the development and optimization of a protocol for the transformation of chlorella vulgaris. We aimed to create a stable transgenic strains of chlorella vulgaris using agrobacterium tumefaciens and a specific plasmid, pCAMBIA1302, that allowed them to insert gene of interest and the potential for bio technological applications. Metabolic engineering and synthetic biology, microscopy and imaging, CRISPR-Cas9 gene editing, bioinformatics, computational modeling, remote sensing and satellite imaging, nanotechnology, bioprocessing, and downstream processing.This study introduces an optimized agrobacterium tumefaciens media transformation protocol for the microalgae chlorella vulgaris using a specific plasmid and marker. It lays groundwork for enhancing microalgae by technology, overcoming previous limitations in reliable transformation tools for C.vulgaris.

Yukarıdaki yöntemi kullanarak başarılı bir dönüşüm göstermek için, C. vulgaris , pCAMBIA1302 plazmidi içeren AGL-1 ile veya plazmid olmadan (vahşi tip ve Higromisin B ve sefotaksim ile desteklenmiş TAP agar üzerine kaplanmıştır) birlikte kültürlenmiştir (Şekil 1A). En soldaki plaka, Higromisin B / sefotaksim plakaları üzerinde büyüyebilen dönüştürülmüş kolonileri gösterir ve orta plaka, vahşi tip AGL-1'in Higromisin B / sefotaksim plakaları üzeri...

Watch this Scientific Journal Video about Optimized Transformation Protocol for Chlorella vulgaris Using Agrobacterium tumefaciens at JoVE.com

Bu protokol, ilgilenilen gen(ler)i yeşil mikroalgler Chlorella vulgaris'in nükleer genomuna entegre etmek için Agrobacterium tumefaciens aracılı dönüşümün (AMT) kullanımını ana hatlarıyla belirtir ve kararlı dönüştürücülerin üretimine yol açar.

Agrobacterium tumefaciens-mediated transformation (AMT) serves as a widely employed tool for manipulating plant genomes. However, A. tumefaciens exhibit ...

Araştırmanın kapsamı, chlorella vulgaris'in dönüşümü için bir protokolün geliştirilmesi ve optimizasyonuna odaklandı. Agrobacterium tumefaciens ve spesifik bir plazmid olan pCAMBIA1302'yi kullanarak, ilgilenilen geni ve biyoteknolojik uygulama potansiyelini eklemelerine izin veren stabil bir transgenik chlorella vulgaris suşları oluşturmayı amaçladık. Metabolik mühendislik ve sentetik biyoloji, mikroskopi ve görüntüleme, CRISPR-Cas9 gen düzenleme, biyoinformatik, hesaplamalı modelleme, uzaktan algılama ve uydu görüntüleme, nanoteknoloji, biyoişleme ve aşağı akış işleme.Bu çalışma, spesifik bir plazmit ve işaretleyici kullanarak mikroalgler chlorella vulgaris için optimize edilmiş bir agrobacterium tumefaciens ortam dönüşüm protokolünü tanıtmaktadır. Mikroalgleri teknoloji ile geliştirmek için zemin hazırlar ve C.vulgaris için güvenilir dönüşüm araçlarındaki önceki sınırlamaların üstesinden gelir.