Une méthode Simple pour l’isolement de protoplastes de soja et Application aux Analyses d’Expression génétique transitoire
Summary
Nous avons développé un protocole simple et efficace pour la préparation de grandes quantités de protoplastes de soja afin d’étudier les mécanismes réglementaires et signalisation complexes dans des cellules vivantes.
Abstract
Soja (Glycine max (L.) Merr.) est une espèce de culture importante et est devenu un modèle de légumineuses pour l’étude des voies génétiques et biochimiques. Par conséquent, il est important de mettre en place un système d’expression de gène transitoire efficace chez le soja. Nous rapportons ici un protocole simple pour la préparation des protoplastes de soja et sa demande d’analyses fonctionnelles en régime transitoire. Nous avons constaté que les jeunes feuilles unifoliées de semis de soya résulte en grande quantité des protoplastes de haute qualité. En optimisant une méthode de transformation PEG-calcium-négociée, nous avons atteint l’efficacité de transformation élevés à l’aide de protoplastes unifoliées soja. Ce système fournit un modèle efficace et polyvalent pour l’examen des mécanismes de réglementation et signalisation complexes dans les cellules de soja direct et peut aider à mieux comprendre divers processus cellulaires, physiologiques et du développement des légumineuses.
Introduction
Les protoplastes sont des cellules végétales qui ont enlevé les parois cellulaires. Qu’ils conservent la plupart des fonctions et activités des cellules végétales, les protoplastes sont un système de bon modèle d’observer et d’évaluer les divers événements cellulaires et sont des outils précieux pour étudier l’hybridation somatique1 et2de la régénération des plantes. Protoplastes ont été également largement utilisés pour usine de transformation3,4,5, puisque les parois cellulaires bloquerait sinon le passage de l’ADN dans la cellule. Les protoplastes possèdent certaines des réponses physiologiques et des processus cellulaires des plantes intactes, offrant ainsi une valeur fondamentale dans la recherche fondamentale pour étudier les protéines subcellulaire localisation6,7,8, interactions de protéine-protéine9,10et promoteur activité11,12,13 en vivent les cellules.
L’isolement de protoplastes végétaux a été pour la première fois en 196014 et les protocoles d’isolement et de transformation des protoplastes ont été développés et optimisés. Une procédure normalisée d’isolement de protoplastes implique le découpage des feuilles et la digestion enzymatique des parois cellulaires, suivi par séparation des protoplastes libérés de débris tissulaires non digérés. Stratégies de transformation comprend électroporation15,16, microinjection17,18et à base de polyéthylène glycol (PEG)4,5,19 méthodes. Un large éventail d’espèces ont été signalées avec succès pour l’isolement de protoplastes, y compris les agrumes20, Brassica21, Solanaceae22 et autres plantes ornementales familles23,24. Tandis que les types de tissus différents sont utilisés dans diverses espèces, un système d’expression transitoire dans Arabidopsis protoplast de mésophylle (TEAMP) isolé des feuilles de la plante modèle Arabidopsis thaliana a été bien établi25 et largement adopté pour diverses applications.
Soja (Glycine max (L.) Merr.) est l’une des plus importantes protéines et huile cultures26. À la différence des Arabidopsis et le riz, obtention de plants de soja transgénique est connu pour être plutôt difficile et faible efficacité. Agrobacterium tumefaciens-médiation infiltration a été populairement utilisée pour des études d’expression génétique transitoire dans les cellules épidermiques en tabac27 et semis dans Arabidopsis28,29, alors que Agrobacterium rhizogenes a été utilisé pour la transformation des racines velues en soja30. Les silencieux approches gène induite par le virus ont été utilisés pour downregulation de cible gènes31,32 et transitoires expression33 de façon systémique. Protoplastes fournissent une alternative utile et polyvalente à ces approches. Les protoplastes peuvent provenir de matériaux hors sol de soja et permettent l’expression du transgène rapide et synchronisée. Cependant, depuis l’isolement succès initial des protoplastes de soja dans les 198334, on a signalé limitée sur l’application des protoplastes de soja35,36,37, 38, principalement en raison des rendements relativement bas de protoplastes de soja.
Nous décrivons ici un protocole simple et efficace pour l’isolement de protoplastes de soja et son application pour des études d’expression génétique transitoire. À l’aide de jeunes feuilles unifoliées de semis de soya, nous avons pu obtenir de grandes quantités de protoplastes vitales en quelques heures. En outre, nous avons optimisé une méthode de transformation PEG-calcium-négociée qui est simple et bon marché pour livrer l’ADN dans des protoplastes de soja à haut rendement.
Protocol
Representative Results
Discussion
Ce protocole pour l’isolement de protoplastes de soja et de l’application aux études d’expression transitoire a été testé et fonctionne très bien dans notre laboratoire. Les procédures sont simples et faciles et nécessitent des équipements ordinaires et coût minimum. Notre protocole génère de grandes quantités de protoplastes uniforme et de grande qualité par rapport aux méthodes rapportées antérieurement34,35,36…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Ce travail a été soutenu par le programme de recherche de génome de plante de la National Science Foundation (NSF-PGRP-IOS-1339388).
Materials
| MES | Sigma Aldrich | M8250-100G | |
| Cellulase CELF | Worthington Biological Corporation | LS002611 | |
| Pectolyase Y-23 | BioWorld | 9033-35-6 | |
| CELLULASE "ONOZUKA" R-10 | yakult | 10g | |
| MACEROZYME R-10 | yakult | 10g | |
| Mannitol | ICN Biomedicals | 152540 | |
| CaCl2 | Fisher | C79-500g | |
| BSA | NEB | R3535S | |
| DTT | Sigma Aldrich | D5545-5G | |
| NaCl | Sigma Aldrich | S7653-1kg | |
| KCl | Fisher | P217-500g | |
| MgCl2 | Sigma Aldrich | M8266-100g | |
| PEG4000 | Fluka | 81240 | |
| nylon mesh | carolina | 652222N | |
| Tissue Culture Plates | USA Scientific | CC7682-7506 | |
| Razor Blades | Fisher | 12-640 | |
| hemacytometer | hausserscientific | 1483 | |
| QIAprep Spin Miniprep Kit | Qiagen | 27104 | |
| EZNA plasmid miniprep kit | Omega | D6942-01 | |
| GeneJET Plasmid Miniprep Kit | Thermo Scientific | K0502 | |
| Centrifuge 5810 | eppendorf | 5811000827 | |
| Centrifuge 5424 | eppendorf | 22620401 | |
| Jencons Powerpette Plus Pipet Controller | Jencons | 14526-202 | |
| Zeiss 710 Confocal Microscope | Zeiss | N/A | |
| Nonstick, RNase-free Microfuge Tubes, 1.5 mL | Ambion | AM12450 | |
| 15 mL Centrifuge Tubes | Denville | C1018-P | |
| 50 mL Centrifuge Tubes | Denville | C1060-P | |
| Newborn Calf Serum | Thermo Scientific | 16010159 | |
| Soil | Ingram's Nursery | ||
| perlite | Vigoro | 100521091 | |
| Torpedo Sand | JKS Ventures | ||
| LB Broth, Lennox (Powder) | Fisher | BP1427-500 |
References
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