Effiziente und schnelle Isolierung von Frühphasen-Embryonen aus<em> Arabidopsis thaliana</em> Seeds
Summary
Wir berichten über eine effiziente und einfache Methode, um Embryonen in frühen Stadien der Entwicklung Isolat aus<em> Arabidopsis thaliana</em> Samen. Bis zu 40 Embryonen in 1 Stunde bis 4 Stunden isoliert werden, abhängig von der Downstream-Anwendungen. Das Verfahren eignet sich für die Transkriptom-, DNA-Methylierung, die Expression des Reportergens, Immunfärbung und Fluoreszenz<em> In situ</em> Hybridisierung analysiert.
Abstract
In Blütenpflanzen, entwickelt der Embryo innerhalb einer nährenden Gewebe – das Endosperm – von den mütterlichen Saatgut Integumente (oder Samenschale) umgeben ist. Als Folge wird die Isolierung von pflanzlichen Embryonen in frühen Stadien (1 Zelle Kugelsternhaufen Stufe) technisch anspruchsvolle aufgrund ihrer relativen Unzugänglichkeit. Effiziente manuelle Zerlegung in frühen Stadien ist stark durch die geringe Größe der jungen Arabidopsis Samen und die Haftfähigkeit des Embryos in die umliegenden Gewebe beeinträchtigt. Hier beschreiben wir eine Methode, die die effiziente Isolierung von jungen Arabidopsis Embryonen ermöglicht, wodurch bis zu 40 Embryonen in 1 Stunde bis 4 Stunden, abhängig von der nachgeschalteten Anwendung. Die Embryonen werden in die Isolation Puffer durch leichtes Quetschen 250-750 Samen mit einer Kunststoff-Stößel in ein Eppendorf-Röhrchen veröffentlicht. Ein Glas entweder mit einem Standard-Labor-Pipette angebracht mikrokapillaren (über einen Gummischlauch) oder eine hydraulisch gesteuerte Mikroinjektor wird verwendet, um Embryonen aus Tröpfchen Ort zu sammelnd auf einer Multi-Well-Folie auf einem invertierten Lichtmikroskops. Die technischen Fähigkeiten erforderlich sind einfach und leicht übertragbar, und die grundlegende Einrichtung erfordert keine teure Ausrüstung. Erhaltene Embryonen sind geeignet für eine Vielzahl von Downstream-Anwendungen wie RT-PCR, RNA-Sequenzierung, DNA-Methylierungsanalyse, Fluoreszenz-in situ-Hybridisierung (FISH), Immunfärbung und Reportergen-Assays.
Introduction
Der Embryo von Blütenpflanzen wird durch das Endosperm, ein Nährgewebe von einer zweiten Düngung Veranstaltung abgeleitet umgeben. Sowohl Embryo und Endosperm durch mehrere Zellschichten der Samenschale umgeben. Gemeinsam bilden diese Gewebe einen Samen, der in der Frucht zu entwickeln. So werden Gewebe-und Zell-spezifische Analysen von Arabidopsis Embryonen stark beeinträchtigt durch ihre Unzugänglichkeit. Dennoch sind Embryonen bei den späten Kugelsternhaufen oder späteren Phasen relativ gut zugänglich manuelle Dissektion mit feinen Wolfram Nadeln unter dem Stereomikroskop, oder durch leichten Druck auf das Saatgut mit einer Pinzette, um sie zu extrahieren. Solche Techniken wurden erfolgreich für Transkriptom oder epigenome Profiling Analysen wie Microarray-Hybridisierung, Bisulfit-Sequenzierung oder RNA-Sequenzierung (zB 1-3) verwendet. Im Gegensatz dazu bleiben Studien von Embryonen bei der Zygote bis Anfang globulären Stadium technisch anspruchsvoll. Bisher haben nur wenige Studien reported Transkriptomanalysen auf junge Embryonen entweder mit Laser-Mikrodissektion (LCM) von embryonalen Geweben von festen Samen Abschnitten 4 oder manuelle Extraktion einzelner Embryonen aus Samen mit feinen Werkzeugen 5. Allerdings ist LCM Ausrüstung nicht allgemein verfügbar und manuelle Extraktion Embryos in frühen Stadien ist zeitaufwendig und erfordern hervorragende Präparation Fähigkeiten, die nicht leicht übertragbar. Neben genomweite Analysen, in situ Genexpressionsanalysen sind auch schwierig, auf junge, whole-mount Embryonen von Arabidopsis durchzuführen. In gewissem Umfang können junge Embryonen auf Objektträgern durch sanften Druck auf die Samen freigesetzt werden und für Reportergen-Assays oder Protein Erkennung durch Immunfärbung (siehe zum Beispiel 6,7). Diese Technik ist jedoch nicht erlaubt High-Throughput-Embryo Isolierung und behindern so quantitative Analysen.
Deshalb entwickelten wir eine effiziente und schnelle Protokollfür frühe Embryo isoliert von Arabidopsis Samen, die einfach zu installieren, leicht übertragbar und eignet sich für eine Vielzahl von nachgelagerten Anwendungen. Das Grundprinzip besteht darin, vorsichtig zerdrücken Samen – seziert von jungen Schoten in ein Eppendorf-Röhrchen mit einem Kunststoff-Stößel in einer geeigneten Isolierung Puffer. Der Extrakt wird in Tröpfchen auf einer Multi-Well-Objektträger aufgebracht und auf das Vorhandensein des freigesetzten Embryonen bei der gewünschten Stufe gescreent unter Verwendung eines invertierten Mikroskops. Die Embryonen werden gesammelt mit einem Glas zu einem Mikroinjektor oder einem Standard-Labor-Pipette angebracht mikrokapillaren. Für molekulare Anwendungen werden Embryonen zweimal durch wiederholte Freisetzung in Tropfen neue Isolierung Puffer vor der Übertragung auf den Zielpuffer in einem minimalen Volumen gewaschen. Für zytologische Anwendungen (Reporter-Assays, Immunfärbung FISH), können Waschschritte verzichtet werden.
Das Verfahren bietet mehrere Vorteile: (i) es ergibt 25-40 Embryonen in ~ 45 min für die zytologische Appfentlichungen oder in 3-4 Stunden für die molekulare Anwendungen (einschließlich der Waschschritte), (ii) es ermöglicht Isolierung spezifischer embryonalen Stadien, (iii) es ist leicht auf andere Personen übertragbar und Labors aufgrund seiner einfachen Setup, (iv) es erfordert erschwinglichen Geräten für die Grundeinstellungen, die zugänglich für Upgrades ist, und (v) wurde erfolgreich für verschiedene nachgelagerte Anwendungen wie RNA-Sequenzierung 8, Gen-spezifischen DNA-Methylierung Analyse 9, Reporter-Assays (10 und Raissig et al. verwendet, in prep.) und FISH (J. Jaenisch, U. Grossniklaus, C. Baroux unveröffentlicht, siehe Abbildung 5).
Protocol
Representative Results
Discussion
Wir entwickelten einen Embryo Isolation Protokoll, das eine schnelle, effektive ist, und kann leicht an andere Labors übertragen werden.
Die beschriebenen Geräte besteht hier aus einem inversen Mikroskop, einem Mikromanipulator, Glas-Mikrokapillaren ein vertikaler Faden Abzieher und Mikroinjektor (Abbildung 3A). Das Setup ist ähnlich dem für Einzeltier Zellisolation für Transkriptom-Analysen 17 beschrieben. Wir haben auch erfolgreich mit einem Basis-Setup, wo…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Wir möchten Tal Nawy und Martin Bayer für ihre Beratung auf den Embryo Isolierung danken. MTR, VG, UG und CB entwickelt der Embryo Isolierung Ausrüstung. MTR, VG und CB entwickelt der Embryo Isolation Protokoll. MTR, VG und CB etablierte das Protokoll, die Embryonen isoliert und erzeugten Embryo-cDNA durchgeführt VG die PCR, MTR die GUS-Färbung, JJ die FISH Experimente. MTR, VG, CG und UG schrieb das Manuskript. Diese Arbeit wurde von der Universität Zürich, ein Stipendium der Roche Research Foundation (MTR) und Zuschüsse aus dem Schweizerischen Nationalfonds (UG und CB) finanziert.
Materials
| Name of the Reagent | Company | Catalogue Number | Comments (optional) |
| REAGENTS | |||
| Sigmacote | SIGMA | SL2-100 ml | |
| RNAse OUT | Invitrogen (life technologies) | 10777-019 | |
| First- strand buffer | Invitrogen (life technologies) | 18064-022 | contained in Superscript II package |
| DTT | Invitrogen (life technologies) | 18064-022 | contained in Superscript II package |
| Bovine serum albumin (BSA) 100x =10 mg/ml | New England Biolabs Inc. | Different suppliers will also work | |
| Thin wall Capillaries 1.0 mm | World Precision Instruments | TW100F-4 | |
| DNA LoBind tube 0.5 ml | Vaudaux-Eppendorf | 0030108.035 | |
| CellTricsΔ 30 μm | PARTEC | 04-0042-2316 | |
| 5wells 10 mm diameter slides | Electron Microscopy Sciences | 63421-10 | |
| Formaldehyde Solution | Sigma-Aldrich | F1635 | |
| Superfrost Plus slide | Thermo Fisher | J1800AMNZ | Menzel-Gläser |
| Tris | Amaresco | 0497 | |
| EDTA | Applichem | A2937 | |
| Glycin | Fluka | 50050 | |
| SDS pellets | Roth | CN30.3 | |
| Micro Pestle | VWR | 431-0094 | |
| Microfine insulin syringes | BD | U-100 | |
| DEPC | Sigma-Aldrich | D5758 | |
| Ethanol | Schaurlau | ET00102500 | |
| Forceps N5 | Dumont | 0108-5 | |
| Bioanalyzer Pico Chip | Agilent Technologies | 5067-1513 | |
| EQUIPMENT | |||
| Inverted microscope | Nikon TMS (Japan), | ||
| Micromanipulator | Leitz | Leica | |
| Micomanipulator Post mount LH1 probe | Leica microsystems | 39430101 | Different brand will also do the work |
| Vertical filament puller | Sutter instrument | P-20 model | Other model are also suitable |
| Cell Tram vario | Vaudaux-Eppendorf | 5176.000.033 | |
| Bioanalyzer | Agilent Technologies | 2100 | |
| Qubit Fluorometer | Invitrogen (life technologies |
References
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