VIGS mediada por delante de detección genética para la identificación de genes implicados en la resistencia no huésped
Summary
Inducida por el virus de silenciamiento génico es una herramienta útil para la identificación de genes implicados en la resistencia de las plantas hospedantes. Se demuestra el uso de patógenos bacterianos que expresan GFPuv en la identificación de genes silenciados plantas susceptibles a los agentes patógenos no hospedantes. Este método es fácil, rápido y facilita la detección a gran escala y protocolo similar se puede aplicar al estudio de otras interacciones planta-microorganismo.
Abstract
No hospedantes resistencia a las enfermedades de las plantas frente a patógenos bacterianos es controlado por las vías de defensa complejas. La comprensión de este mecanismo es importante para el desarrollo de plantas resistentes a las enfermedades duraderas contra la amplia gama de patógenos. Inducida por el virus de silenciamiento génico (VIGS) basado en la detección genética hacia adelante es un enfoque útil para la identificación de genes que confieren resistencia a la defensa de las plantas no huésped. Virus del cascabel del tabaco (TRV) vector basado en VIGS es el vector más eficiente VIGS hasta la fecha y se ha utilizado de manera eficiente para silenciar genes diana endógenos en Nicotiana benthamiana.
En este manuscrito, se demuestra un método de detección genética adelante para el silenciamiento de clones individuales de una biblioteca de ADNc de N. benthamiana y la evaluación de la respuesta de las plantas silenciadas de genes para la resistencia no huésped frente a patógenos comprometida no hospedantes, Pseudomonas syringae pv. tomate T1, P. syringae pv. glycINEA y X. campestris pv. vesicatoria. Estos patógenos bacterianos están diseñados para expresar proteínas GFPuv y sus colonias fluorescentes verdes se pueden ver a simple vista bajo luz UV en las plantas inoculadas no hospedantes de patógenos si el objetivo de genes silenciados está implicado en la difusión de la resistencia no huésped. Esto facilita la identificación fiable y más rápida de las plantas de genes silenciados no hospedantes susceptibles a los agentes patógenos. Además, la información gen candidato prometedor puede ser conocido por la secuenciación del inserto de genes de plantas en TRV vectorial. Aquí se demuestra la capacidad de alto rendimiento de la genética hacia adelante VIGS mediadas para identificar los genes implicados en la resistencia no hospedante. Aproximadamente, 100 ADNc pueden ser silenciados individualmente en alrededor de dos a tres semanas y su importancia en la resistencia de no huésped frente a varios patógenos bacterianos no hospedantes pueden ser estudiados en una semana a partir de entonces. En este manuscrito, enumeramos los pasos detallados que participan en esta prueba. Adelante VIGS mediada genética Screening enfoque se puede extender no sólo a la identificación de los genes implicados en la resistencia no huésped, sino también para el estudio de los genes que imparten varias tolerancias de estrés biótico y abiótico en varias especies de plantas.
Introduction
Resistencia no hospedantes es la resistencia de todas las especies de plantas contra razas de un patógeno en particular 1,2. Esto imparte amplio espectro y resistencia a las enfermedades en las plantas duradera 2,3. Sin embargo, su mecanismo, en particular contra patógenos bacterianos, no se entiende bien 4. La detección de mutantes o plantas silenciadas que la resistencia de no huésped de compromiso, y de alto rendimiento de perfiles de transcripción para la identificación de genes expresados diferencialmente durante la resistencia no hospedante 5-9 son dos enfoques principales usados anteriormente para la disección de la resistencia no hospedante bacteriana. Debido a que la resistencia no huésped es controlada por un complejo mecanismo (s) 4 con la participación de muchos genes, un enfoque genómico funcional de alto rendimiento para la identificación de genes es esencial para una mejor comprensión del mecanismo de resistencia no hospedante (s).
Inducida por el virus de silenciamiento génico (VIGS) ha sido utilizado con éxito para silenciar vegetal endógenoAhora genes en muchas especies de plantas. 10,11 Nicotiana benthamiana es una de las mejores plantas adecuados para VIGS 10,12 y su proyecto de secuencia del genoma está disponible 13. virus del cascabel del tabaco (TRV) basados en VIGS ha sido ampliamente utilizado como herramienta genética inversa para caracterizar los genes implicados en la resistencia no hospedante 2,4,14. Esto VIGS vectores y derivados ya están disponibles a través del Centro de Recursos Biológicos Arabidopsis (ABRC, http://www.arabidopsis.org/abrc/catalog/individ_cloned_gene_1.html ). VIGS también se ha utilizado como una herramienta genética hacia delante para la identificación de genes implicados en la inmunidad planta de 15-17, especialmente la resistencia no hospedante 6,18. La evaluación de la respuesta hipersensible (HR) mediada por la muerte celular inducida por las plantas contra un patógeno no hospedante específica y la evaluación de la muerte celular inducida por la enfermedad son dos ensayos principales que se utilizan principalmente para IDENTIFICAgen susceptibles g silenciada plantas. Sin embargo, la muerte celular HR se induce sólo contra los agentes patógenos de tipo II no hospedantes y no contra los de tipo I patógenos no hospedantes 2. Por lo tanto, los ensayos de recursos humanos no se pueden usar universalmente para identificar estrategias de resistencia no hospedantes utilizados por las plantas, especialmente contra la amplia gama de agentes patógenos de tipo I no hospedantes. Además, la pérdida parcial de la resistencia no hospedante en una planta silenciada gen no siempre conduce a síntomas de la enfermedad 6 y por lo tanto de puntuación enfermedad no se puede utilizar para la identificación de plantas comprometer la resistencia no hospedante. Por el contrario, la evaluación de la proliferación de patógenos no hospedantes en las plantas silenciadas de genes es un mejor método para el estudio de la pérdida de resistencia en las plantas no huésped de genes silenciados.
En comparación con el ensayo de crecimiento convencional de 6,19, un método más rápido para evaluar el crecimiento bacteriano no hospedante en las plantas silenciadas de genes puede acortar el tiempo requerido para la detección genética hacia adelante. Nos han informado de un método de observación de bacteriasluz de l crecimiento de patógenos en las hojas por simple vista bajo la luz ultravioleta (UV) con bacterias que expresan la proteína verde fluorescente (GFP) 19. En este manuscrito se demuestra la utilidad de GFPuv expresando bacterias patógenas no hospedantes para facilitar la identificación de los genes silenciados plantas que están comprometidos para la resistencia no huésped. Esta metodología es precisa para la identificación de las plantas sensibles y susceptibles de cribado de alto rendimiento.
Protocol
Representative Results
Discussion
Planta de inmunidad limita el crecimiento de patógenos no hospedantes y por lo tanto, poco o nada de fluorescencia verde se emite desde la planta de control de vectores de hojas inoculadas con patógenos no hospedante bajo luz UV de longitud de onda larga (Figura 3D). Sin embargo, cuando un gen implicado en la resistencia de no huésped es silenciada, las plantas de genes silenciados favorecen el crecimiento de la fluorescencia verde y no hospedante patógeno se ve (Figura 3E). Este es…
Divulgaciones
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Este proyecto fue financiado por la Fundación Samuel Roberts Noble. Los autores agradecen a Mss. Janie Gallaway y Colleen Elles para un excelente cuidado de las plantas, y la Sra. Katie Brown para las ilustraciones. También nos gustaría dar las gracias a Mss. Trina Cottrell, Pooja Uppalapati, Moumita Saha, Swetha Vinukonda y el Sr. Isaac Greenhut ayuda técnica durante la creación de este protocolo.
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 |
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