Produzione rapida del taglio nei funghi via<em> Agrobacterium</em> Trasformazione mediata di componenti di eliminazione OSCAR
Summary
Mutanti di delezione genica generati attraverso la ricombinazione omologa sono il gold standard per gli studi di funzione genica. Viene descritto il metodo OSCAR (costruzione di una fase di Agrobacterium-Recombination-ready-plasmids) per una rapida generazione di costrutti di delezione. La trasformazione fungina mediata da Agrobacterium segue. Infine, viene presentato un metodo di conferma basato su PCR delle delezioni geniche nei trasformanti fungini.
Abstract
Precisa delezione dei geni di interesse, lasciando inalterata il resto del genoma, fornisce il prodotto ideale per determinare la funzione del particolare gene nell'organismo vivente. In questo protocollo viene descritto il metodo OSCAR di costruzione precisa e rapida del plasmide di delezione. OSCAR si basa sul sistema di clonazione in cui viene eseguita una singola reazione di ricombinasi contenente i fianchi 5 'e 3' amplificati PCR amplificati del gene di interesse e due plasmidi, pA-Hyg OSCAR (il vettore marcatore) e pOSCAR (l'assemblea vettore). La conferma del vettore di delezione correttamente assemblato viene eseguita mediante mapping di digestione di restrizione seguita da sequenziamento. Agrobacterium tumefaciens viene quindi usato per mediare l'introduzione del costrutto di delezione in spore fungine (denominato ATMT). Infine, viene descritto un dosaggio PCR per determinare se il complesso di delezione è integrato dalla ricombinazione omologa o non omologa, indicando la delezione genica oRispettivamente integrazione ectopica. Questo approccio è stato utilizzato con successo per la cancellazione di numerosi geni in Verticillium dahliae e in Fusarium verticillioides tra altre specie.
Introduction
La dissezione genetica è una metodologia potente per determinare l'importanza funzionale di individui o combinazioni di geni. Un approccio standard per comprendere il ruolo di geni specifici è la produzione di mutanti singoli di gene inalterati in qualsiasi altro gene. L'approccio più potente e meno potenzialmente confondibile è la delezione completa e precisa di un fotogramma aperto di lettura (GOI ORF) di un interesse senza danno ad alcuna altra funzione genica.
Poiché gli approcci standard di ligation per la generazione del plasmide di eliminazione richiedono più fasi, il razionale per OSCAR 1 è quello di produrre un approccio più rapido in vitro . La figura 1 illustra il processo di assemblaggio nell'approccio OSCAR. Il metodo descritto qui presenta il vantaggio di combinare la rapida costruzione di singoli vettori di delezione dei geni in una singola reazione multipartia in combinazione con la successiva transfo mediata da Agrobacterium tumefaciensRmation (ATMT). OSCAR è molto veloce e si confronta con altre strategie, come l'uso del gruppo Gibson nel lievito 2 . Il metodo OSCAR è stato utilizzato con successo con diverse specie di funghi Ascomycota. Queste specie includono : Fusarium verticillioides (inedito), Verticillium dahliae 3 , Setosphaeria turcica 4 , Metarhizium robertsii 5 , Fusarium oxysporum f. sp. Vasinfectum 6 , Pestalotiopsis microspora 7 , Colletotrichum higginsianum 8 e Dothistroma septosporum 9 e Sarocladium zeae (inedito) .
Questo protocollo fornisce istruzioni passo per passo per il metodo che include il disegno del primer, l'amplificazione del PCR a fianco, la reazione di OSCAR BP, la configurazione della struttura di delezione, la trasformazioneIone di Agrobacterium con il costrutto seguito dal trasferimento basato sul ATMT del costrutto di delezione nelle cellule fungine e infine differenziando i mutanti della delezione fungina da quelli con costrutti di delezione integrati ectopicamente.
Protocol
Representative Results
Discussion
La costruzione di una fase di Agrobacterium -ready-plasmids-ready-plasmid (OSCAR) è stata impiegata con successo con un numero sempre crescente di funghi Ascomycota. Il metodo dovrebbe anche essere facilmente applicabile al Basidiomycota e alle specie di altri phyla fungine (con opportuni promotori che guidano i geni marcatori selectable), assumendo la trasformazione mediata da Agrobacterium e la ricombinazione omologa. Varianti di contrassegno aggiuntivi sono stati generati per diversificare le scelt…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Gli autori ringraziano i seguenti studenti universitari e scuole superiori per il loro lavoro per generare mutanti OSCAR nei verticillioidi di Fusarium : Anjellica Miller, Athar Naseer, Xiu Lin, Katelyn Woodburry, Chelsea Patterson, Kathleen Robertson, Krystina Bradley, Ashton Rogers, Alexis McKensie, Manny Hernandez Cookie, Jake Goodman, Sampriti De, Oge Okoye, Alyssa Beckstead, Garrett Hibbs, Nick Goldstein, Caroline Twum, Ashley Crepsac, Jeff Delong, Christian King, Gi Jeong, Maria Belding, Christy Burre, Chris Benson, Louis Stokes, Hannah Itell, Jane Hulse, Jasim Mohammed, James Loggins, Kelli Russell, Gre'Nisha Jones, Kristin Sheaffer, Mariam Hammady, Ava Wilson, Katrina Bazemore, Toney Harper, Karlin McGhee, Mohmed Momin, Rima Momin , Thi Ngoc Le e Angel Pham.
Materials
| FungiDB | Database/ http://fungidb.org/fungidb/ | ||
| IDT PrimerQuest | IDT | Primer design online software/ http://www.idtdna.com/Primerquest/Home/Index | |
| Microsoft Word | Sequence file manipulation | ||
| Low Na LB Spec 100 medium | E. coli transformant selection, composition: 1% tryptone, 0.05% NaCl, 0.5% yeast extract, 1.5 % agar if for solid medium | ||
| Co-cultivation medium | ATMT transformation induction (Reference 12) | ||
| Aspergillus minimal medium with Hygromycin | Fungal transformant selection | ||
| PDA medium | Acumedia | 7149A | Single spore slant tubes |
| PDA-Hyg-Kan medium | Fungal ransformant isolation, PDA containing 150 μg/ml hygromycin B and 100 μg/ml Kanamycin; | ||
| Glass beads | Genlantis | C400100 | Plate spreading |
| Nitrocellulose filters (47mm) | Fisher | 09-719-555 | Co-culturing for ATMT |
| Various centifuge tubes | multiple preps | ||
| Petri plates (various) | Culturing of bacteria and Fungi | ||
| pA-Hyg OSCAR | Addgene | 29640 | Selectable marker vector |
| pOSCAR | Addgene | 29639 | Assembly vector |
| DH5a One Shot Competent E. coli cells | Life Technologies | 12297-016 | BP reaction transformation |
| ccdB survival E. coli cells | Life Technologies | A10460 | Maintenance of pOSCAR |
| Wooden transfer sticks | Colony streaking | ||
| Toothpicks | Colony picking | ||
| Microcentrifuge | Pelleting Bacteria etc | ||
| Preparative centrifuge | Fungal spore collection | ||
| Dissecting microscope | Single spore isolation | ||
| Automated Cell Counter | Spore suspension calculation | ||
| Compound microscope | Hemocytometer cell counting | ||
| QIAquick PCR Purification Kit | Qiagen | 28104 | PCR gene flank produict purification |
| TaKaRa LA Taq | Takara Bio USA | RR002A | Hi Fidelity taq polymerase for OSCAR flank generation |
| Hygromycin B | InvivoGen | ant-hg-5 | |
| Spectinomycin | Sigma | 22189-32-8 | |
| Cefotaxim | TCI America | C2224 | |
| Moxalactam | Sigma-Aldrich | 43963 | |
| GelRed | Phenix Research Products | RGB-4103 | Post staining agarose gels |
| Qiagen QIAquick PCR Purification Kit (Cat. No. 28104) | |||
| (OneShot_ Mach1TM T1R or One Shot_ OmniMAX™ 2 T1R from Invitrogen) | Thermo Fisher Scientific | C862003 | |
| Gateway BP Clonase II Enzyme mix | Thermo Fisher Scientific | 11789020 | Used to assemble deletion construct in pOSAR |
| PrimerQuest tool | IDT | Used in step 1.4; available on http://www.idtdna.com/Primerquest/Home/Index |
Referências
- Paz, Z., García-Pedrajas, M. D., Andrews, D. L., Klosterman, S. J., Baeza-Montañez, L., Gold, S. E. One step construction of Agrobacterium-Recombination-ready-plasmids (OSCAR), an efficient and robust tool for ATMT based gene deletion construction in fungi. Fungal Genet Biol. 48 (7), 677-684 (2011).
- Gibson, D. G., Young, L., Chuang, R. Y., Venter, J. C., Hutchison, C. A., Smith, H. O. Enzymatic assembly of DNA molecules up to several hundred kilobases. Nat Methods. 6 (5), 343-345 (2009).
- Klosterman, S. J., et al. Comparative genomics yields insights into niche adaptation of plant vascular wilt pathogens. PLoS Pathog. 7 (7), (2011).
- Xue, C., Wu, D., Condon, B. J., Bi, Q., Wang, W., Turgeon, B. G. Efficient gene knockout in the maize pathogen Setosphaeria turcica using Agrobacterium tumefaciens-mediated transformation. Phytopathology. 103 (6), 641-647 (2013).
- Xu, C., et al. A high-throughput gene disruption methodology for the entomopathogenic fungus Metarhizium robertsii. PloS One. 9 (9), (2014).
- Crutcher, F. K., Liu, J., Puckhaber, L. S., Stipanovic, R. D., Bell, A. A., Nichols, R. L. FUBT, a putative MFS transporter, promotes secretion of fusaric acid in the cotton pathogen Fusarium oxysporum f. sp. vasinfectum. Microbiology. 161, 875-883 (2015).
- Yu, X., Wang, Y., Pan, J., Wei, D., Zhu, X. High frequency of homologous gene disruption by single-stranded DNA in the taxol-producing fungus Pestalotiopsis microspora. Ann Microbiol. 65 (4), 2151-2160 (2015).
- Korn, M., Schmidpeter, J., Dahl, M., Müller, S., Voll, L. M., Koch, C. A Genetic Screen for Pathogenicity Genes in the Hemibiotrophic Fungus Colletotrichum higginsianum Identifies the Plasma Membrane Proton Pump Pma2 Required for Host Penetration. PloS One. 10 (5), e0125960 (2015).
- Chettri, P. . Regulation of dothistromin toxin biosynthesis by the pine needle pathogen Dothistroma septosporum: a thesis presented in the partial fulfilment of the requirements for the degree of Doctor of Philosophy (PhD) in Genetics at Massey University, Manawatu, New Zealand . , (2014).
- Chen Zhou, ., Yujun Yang, ., Jong, A. Y. Mini-prep in ten minutes. Biotechniques. 8 (2), 172 (1990).
- Sanger, F., Nicklen, S., Coulson, A. R. DNA sequencing with chain-terminating inhibitors. P Natl Acad SciUSA. 74 (12), 5463-5467 (1977).
- Khang, C. H., Park, S. Y., Rho, H. S., Lee, Y. H., Kang, S., Wang, K. a. n. Filamentous fungi (Magnaporthe grisea and Fusarium oxysporum). Agrobacterium Protocols. 2, 403-420 (2007).
- Zhang, Y. J., Zhang, S., Liu, X. Z., Wang Wen, H. A., M, A simple method of genomic DNA extraction suitable for analysis of bulk fungal strains. Lett Appl Microbiol. 51 (1), 114-118 (2010).
- Pluthero, F. G. Rapid purification of high-activity Taq DNA polymerase. Nucleic Acids Res. 21 (20), 4850-4851 (1993).
- McCluskey, K. Boosting Research and Industry by Providing Extensive Resources for Fungal Research. Gene Expression Systems in Fungi: Advancements and Applications. , 361-384 (2016).
