VIGS Mediada frente Triagem Genética para identificação de genes envolvidos na resistência não hospedeiras

Summary

Induzida por vírus silenciamento de genes é uma ferramenta útil para a identificação de genes envolvidos na resistência de plantas não hospedeiras. Nós demonstramos o uso de bactérias patogênicas que expressam GFPuv em identificar plantas silenciados genes suscetíveis a agentes patogênicos não hospedeiras. Esta abordagem é simples, rápido e facilita a triagem em grande escala e protocolo semelhante pode ser aplicado ao estudo de várias outras interacções planta-microorganismo.

Abstract

Resistência à doença de plantas não hospedeiras contra agentes patogénicos bacterianos é controlada por caminhos de defesa complexos. Compreendendo este mecanismo é importante para o desenvolvimento de plantas resistentes a doenças duráveis ​​contra vasta gama de agentes patogénicos. Induzida por vírus silenciamento gênico (VIGS) baseado frente triagem genética é uma abordagem útil para a identificação de genes de defesa da planta transmitindo resistência não hospedeiras. Tobacco rattle virus (TRV) baseado VIGS VIGS vetor é o vetor mais eficiente até o momento e tem sido utilizado de forma eficiente para silenciar genes alvo endógenos em Nicotiana benthamiana.

Neste artigo, demonstramos uma abordagem de triagem genética para a frente para o silenciamento de clones individuais a partir de uma biblioteca de cDNA em N. benthamiana e avaliar a resposta das plantas silenciados genes de resistência não hospedeiras comprometida contra patógenos não hospedeiras, Pseudomonas syringae pv. tomate T1, P. syringae pv. GlycINEA e X. campestris pv. vesicatoria. Estes patógenos bacterianos são manipuladas para expressar a proteína e as suas colónias GFPuv fluorescente verde pode ser visto a olho nu sob luz UV nas plantas não hospedeiras patogénicos inoculados se o gene alvo silenciada está envolvida na transmissão de resistência não hospedeiras. Isso facilita a identificação mais rápida e confiável de plantas silenciadas genes suscetíveis a agentes patogênicos não hospedeiras. Além disso, informações gene candidato promissor pode ser conhecido por seqüenciamento a inserção de genes de plantas em TRV vetor. Aqui demonstramos a elevada capacidade de transferência genética de frente VIGS mediadas para identificar genes envolvidos na resistência não hospedeiras. Aproximadamente, 100 cDNAs pode ser silenciado individualmente em cerca de duas a três semanas, e a sua relevância não hospedeiras na resistência contra vários agentes patogénicos bacterianos não hospedeiras pode ser estudado em uma semana depois. Neste artigo, vamos enumerar os passos detalhados envolvidos neste rastreio. Frente VIGS mediada genética screening abordagem pode ser estendido, não só para identificação de genes envolvidos na resistência não hospedeiras, mas também para estudar os genes comunicando várias tolerâncias de stress bióticos e abióticos em várias espécies de plantas.

Introduction

Resistência não hospedeiras é a resistência de todas as espécies de plantas contra as corridas de ^1,2 patógeno particular. Isto dá amplo espectro e resistência a doenças em plantas durável ^2,3. No entanto, o seu mecanismo, em particular contra patógenos bacterianos, não é bem compreendido ^4. Triagem para mutantes ou plantas silenciadas que a resistência não hospedeiras compromisso, e alta taxa de transferência de perfis transcrição para a identificação de genes diferencialmente expressos durante a resistência não hospedeiras ^5-9 são duas abordagens principais usadas anteriormente para dissecar a resistência bacteriana não hospedeiras. Como a resistência não hospedeiras é controlada por um mecanismo complexo (s) ⁴ com o envolvimento de vários genes, uma abordagem funcional genómico de alto rendimento para a identificação de genes é essencial para uma melhor compreensão do mecanismo de resistência não hospedeiras (s).

Induzida por vírus silenciamento do gene (VIGS) tem sido utilizada com sucesso para silenciar planta endógenogenes em muitas espécies de plantas ^10,11. Nicotiana benthamiana é uma das melhores plantas adequadas para VIGS ^10,12 e seu projecto de seqüência do genoma já está disponível ^13. vírus chocalho do Tabaco (TRV) baseados VIGS tem sido amplamente utilizado como ferramenta genética reversa para caracterizar genes envolvidos na resistência não hospedeiras ^2,4,14. Este VIGS vetores e derivados estão agora disponíveis através Arabidopsis Biological Resource Center (ABRC, http://www.arabidopsis.org/abrc/catalog/individ_cloned_gene_1.html ). VIGS também tem sido usada como ferramenta genética para a frente para a identificação de genes envolvidos na imunidade ^15-17 planta, especialmente resistência não hospedeiras ^6,18. Avaliação da resposta de hipersensibilidade (HR) mediada por morte celular induzida por plantas não hospedeiras contra um agente patogénico específico e avaliando a morte celular induzida pela doença são dois importantes ensaios utilizados principalmente para IDENTIFICARgene silenciado plantas susceptíveis g. No entanto, a morte celular HR é induzida apenas contra tipo II patógenos não hospedeiras e não contra os do tipo I não hospedeiras patógenos ^2. Assim, ensaios de RH não pode ser universalmente utilizado para identificar estratégias de resistência não hospedeiras utilizadas pelas plantas, especialmente contra ampla gama de tipo I não hospedeiras patógenos. Além disso, a perda parcial da resistência não hospedeiras em um gene da planta silenciada nem sempre conduz a sintomas da doença e, consequentemente, ⁶ marcar a doença não pode ser utilizado para a identificação de plantas não hospedeiras comprometer a resistência. Em contrário, a avaliação do crescimento de agentes patogénicos em plantas não hospedeiras silenciados genes é um método melhor para estudar a perda de resistência nas plantas não hospedeiras de genes silenciados.

Comparado ao ensaio de crescimento convencional ^6,19, um método mais rápido para avaliar o crescimento bacteriano nas plantas não hospedeiras de genes silenciados pode encurtar o tempo necessário para a frente de triagem genética. Nós relatamos anteriormente um método para observar bactériasl crescimento do patógeno em folhas por olho nu sob luz ultravioleta (UV) utilizando bactérias expressando a proteína fluorescente verde (GFP) ^19. Neste artigo, procuramos demonstrar a utilidade de GFPuv expressar patógenos bacterianos não hospedeiras para facilitar a identificação de plantas silenciadas genéticas que são comprometidos pela resistência não hospedeiras. Esta metodologia é preciso para identificação de plantas suscetíveis e passíveis de triagem em alta velocidade.

Protocol

1. Crescimento da planta e Target Gene Silenciando Condições de crescimento da planta: Semear N. sementes benthamiana em solo-less mistura envasamento, Metro-Mix 350 e germinar as sementes em uma câmara de crescimento. Qualquer outro solo ou o solo menos meio também pode ser usado em vez de Metro-Mix. Transplante de três semanas de idade plântulas em vasos individuais e elas crescem numa estufa mantida a 21 ± 2 ° C, juntamente com outras condições de crescimento,…

Representative Results

Principal objetivo deste estudo é demonstrar um método para a identificação fácil e precisa de gene silenciado N. benthamiana plantas que estão comprometidos para a resistência não hospedeiras. Existem quatro principais etapas desta metodologia. O primeiro passo é o silêncio individualmente grande número de genes usando TRV-VIGS. Nós tínhamos cerca de 5000 genes silenciados 6,18 ao longo de um período de cerca de 1,5 anos, usando o protocolo ilustrado na Figura 1. Algum…

Discussion

Imunidade da planta limita o crescimento de patógenos não hospedeiras e, portanto, pouca ou nenhuma fluorescência verde é emitido a partir de plantas controle do vetor folhas inoculadas com patógeno não hospedeiras sob luz UV de comprimento de onda longo (Figura 3D). No entanto, quando um gene envolvido na resistência não hospedeiras é silenciada, as plantas de genes silenciados favorecer o crescimento do patógeno e fluorescência verde é visto não hospedeiras (Figura 3E). E…

Materials

Name of the reagent/equipment	Company	Catalogue number	Comments (optional)
96-well U-bottom plates	Becton Dickinson Labware (Franklin Lakes, NJ, USA)	35-3077
96-pin replicator stainless steel	Nalge Nunc International (Naperville, IL, USA)	250520
High Intensity UV Inspection Lamps, Model B-100ap	Thomas scientific (Swedesboro, NJ, USA)	6283K50	Manufacturer ID 95-0127-01
Stuart SC6 colony counter	Bibby Scientific Limited, Staffordshire, UK	SC6PLUS
Soil-less potting mixture, Metro-Mix 350	SUNGRO Horticulture Distribution, Inc., (Bellevue, WA, USA)
Primers: attB1 (GGGGACAAGTTTGTACAAAAAAGCAGGCT) attB2 (GGGGACCACTTTGTACAAGAAAGCTGGGT)	Integrated DNA Technologies, Inc (Coralville, IA, USA)	Custom synthesized
MES, Monohydrate	VWR international (Radnor, PA, USA)	CAS No. 145224-94-8
Acetosyringone (Dimethoxy-4′-hydroxyacetophenone)	Sigma Aldrich (St. Louis, MO, USA)	D134406
Vac-In-Stuff (Silwet L-77)	Lehle Seeds (Round Rock, TX, USA)	VIS-30