Agrobacterium Tumefaciens und Agrobacterium Rhizogenes-vermittelte Umwandlung der Kartoffel und die Promotoraktivität eines Suberin-Gens durch GUS Staining
Summary
Hier präsentieren wir Ihnen zwei Protokolle, Kartoffelpflanzen zu verwandeln. Die Agrobacterium Tumefaciens Transformation führt zu einer kompletten transgenen Pflanze Agrobacterium Rhizogenes transgenen behaarte Wurzeln in einem Wildtyp-Shooting produziert, die selbst propagiert werden kann. Wir erkennen dann Promotoraktivität von GUS Färbung in den transformierten Wurzeln.
Abstract
Agrobakterium SP. gehört zu den am häufigsten verwendeten Methoden zu transgene Pflanzen zu erhalten, da es die Fähigkeit hat, zu übertragen und eine eigene T-DNA in das pflanzliche Genom zu integrieren. Hier präsentieren wir Ihnen zwei Transformationssysteme zur (Solanum Tuberosum) Kartoffelpflanzen gentechnisch zu verändern. A. Tumefaciens Transformation Blätter sind infiziert, die transformierten Zellen ausgewählt sind und eine neue komplette transformierte Pflanze regeneriert mit Phytohormonen in 18 Wochen. In A. Rhizogenes Verwandlung Stiele sind durch die Injektion von Bakterien mit einer Nadel infiziert, die neue entstandenen transformierten behaarte Wurzeln werden mit einem roten fluoreszierenden Marker erkannt und die nicht-transformierten Wurzeln entfernt werden. In ca. 5-6 Wochen ist die resultierende Anlage eines Verbundes aus einem Wildtyp-Shooting mit voll entwickelten transformierten behaarte Wurzeln. Um die Biomasse zu erhöhen, können die transformierten behaarte Wurzeln herausgeschnitten und selbst propagiert werden. Wir angewendet beide Agrobakterium –vermittelten Umwandlung Methoden um Wurzeln mit dem Ausdruck der GUS Reportergens angetrieben von einem Suberin biosynthetischen gen Förderer zu erhalten. Die GUS-Färbeverfahren wird zur Verfügung gestellt und ermöglicht es die Zelle Lokalisierung der Projektträger Induktion. Bei beiden Methoden zeigten die transformierten Kartoffel Wurzeln GUS Färbung im suberized Endodermis und Exodermis, und darüber hinaus in A. Rhizogenes verwandelt Wurzeln der GUS-Aktivität auch bei der Entstehung von Seitenwurzeln erkannt wurde. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass A. Rhizogenes ist ein schnell alternative Werkzeug, um die Gene zu studieren, die in Wurzeln zum Ausdruck kommen.
Introduction
Abgesehen von wirtschaftlichem Interesse hat die Erzeugung transgener Pflanzen eine eigene Bedeutung in der Forschung, um die ultimative Funktion von Genen zu demonstrieren und Pflanzenphysiologie und Entwicklung besser zu verstehen. Die am weitesten verbreitete Methode, denn Pflanze DNA-Aufnahme Agrobakterium-vermittelten Transformation. Agrobacterium Tumefaciens ist Krone Galls in das infizierte Gewebe viele Pflanzenarten durch die Einwirkung von seiner Tumor-Induktion (Ti) Plasmid zu generieren. Das Plasmid enthält eine T-DNA Region mit einer Reihe von Genen, die in das pflanzliche Genom integriert werden und induzieren Gewebe Entdifferenzierung1,2. Der Austausch dieser Gene innerhalb der T-DNA durch das Transgen ermöglichte die Generation werksbezogen Modifikationen phänotypische Effekte3zu vermeiden. Um das Transgen in die T-DNA Klonen zu erleichtern, hat die T-DNA Region in eine unabhängige Plasmid bezeichnet eine binäre Plasmid, während der Rest der Gene der Ti-Plasmid herausgeschnitten worden gewesen sein (die Virulenz-Gene, die die T-DNA-Transfer und Einfügung Mechanismen erlauben) in einem Plasmid Helfer platziert. Für Pflanzenbiotechnologieforschung, Transformation von A. Tumefaciens hat mehrere Vorteile: es braucht keine teuren Geräte, erzeugen sowohl stabil und transiente Pflanzentransformation und niedrige Zahlen des Gens Kopien integriert sind die Chromosom4. Die Generation der stabile Transformanten erfordert jedoch für die meisten Pflanzen, aber nicht, Arabidopsis Pflanze Regeneration von einem oder wenigen Zellen mit exogenen Phytohormone, macht diesen Prozess mühsam und zeitaufwendig. A. Rhizogenes ist auch in der Lage, das Pflanzengenom ändern Herstellung behaarte Wurzeln oder zufällige Wurzeln an den Standorten der Infektion durch die Expression von Rol (Wurzel Loci) Genen kodiert in den Wurzel-induzierende (Ri) Plasmid5. Obwohl weniger als A. Tumefaciensstudiert, wird A. Rhizogenes auch verwendet, für den Erhalt der transgenen Wurzeln. In diesem Fall enthält die A. Rhizogenes die original T-DNA in das Plasmid Ri und eine binäre Plasmid mit einer zweiten T-DNA tragen das Transgen. Wenn der Infektionsstelle Stängel oder Hypocotyle ist, kann ein zusammengesetztes Werk mit neuen behaarte transgenen Wurzeln aus Wildtyp-Shootings erhalten. Alternativ können behaarte transformierte Wurzeln autonom in Vitro in Medien mit Kohlenstoff Quelle Eingänge wachsen. Die Verwendung von A. Rhizogenes anstelle von A. Tumefaciens , transgene Gewebe zu produzieren ist Relevanz gewinnt, wenn die Wurzel das Zielorgan, ist weil Pflanze Regeneration nicht erforderlich ist und daher es schneller und weniger kostspielig ist. Frühere Studien zeigten diese Methodik für die phänotypische Charakterisierung der Wurzel bestimmter Gene6,7,8,9angeeignet.
Die Kartoffel (Solanum Tuberosum) ist die viertwichtigste Kulturpflanze der Welt laut der Ernährungs- und Landwirtschaftsorganisation der Vereinten Nationen (FAO) seit die Knolle ernährungsphysiologische Bedeutung für den menschlichen Verzehr als eine gute Quelle für Vitamine und Mineralien. Aus diesem Grund Kartoffel im Rampenlicht der landwirtschaftlichen Biotechnologie gelegt und gilt auch als ein gutes biologisches Modell für genetische und Entwicklungsbiologie10,11Studien. Kartoffel-Transformation trug wesentlich zum Verständnis der molekularen Mechanismen zugrunde liegenden suberized Gewebe durch die Charakterisierung von Genen beteiligt Suberin und Wachs Biosynthese12,13,14 ,15,16,17, Suberin Monomer Transport18 und Transkription Verordnung19. Das Suberin-Feruloyl-Transferase-gen, FHT, ist eines dieser charakterisiert biosynthetischen Gene; die Herunterregulierung gibt Anlass zu einer starken Beeinträchtigung des Schutzes Periderm, die mit einem starken Rückgang der ferulate Ester von Suberin und Wachse in Kartoffel Knollen14korreliert ist. Begleitend in Wurzeln und Samen von Arabidopsis zeigte der Ko von seiner vermeintlichen orthologs (ASFT/RWP1) auch seine Rolle in der Herstellung von Alkyl Ferulates Suberin20,21. In der Kartoffel zeigte die FHT transkriptionelle Reporter-Linie und der FHT-Antikörper bzw., dass die Promotoraktivität und das Protein in der Exodermis, die Endodermis der Phellogen-Derivate und verletzte Gewebe15befinden.
In dieser Arbeit zeigen wir ein Protokoll mit A. Rhizogenes transgenen behaarte Wurzeln produzieren, die in einem Wild-Typ-Shooting gepflegt sind, generiert composite Kartoffelpflanzen oder herausgeschnitten, um autonom in Vitrowachsen. Wir bieten auch das Protokoll mit A. Tumefaciens , um komplette transgenen Kartoffelpflanzen zu erhalten. Als Fallstudie werden A. Rhizogenes und A. Tumefaciens verwandelt mit der gleichen binären Vektor verwendet, um die Wurzeln mit dem FHT -Promotor fahren GUS -Reporter-gen-Expression zu erhalten. Die Ergebnisse sind gemeldet und verglichen.
Protocol
Representative Results
Discussion
In Kartoffel benutzt die häufigste System stabilere komplette transgene Pflanzen erhalten die Transformation durch Agrobacterium Tumefaciens Stämme, die Organogenese mit exogenen Phytohormone erfordern. Obwohl die Agrobacterium basierte Protokolle hat das Potenzial, T-DNA-Vektor Sequenz25zu integrieren, steht diese Methode immer noch die einfachste und weniger teuer Kartoffelpflanzen zu verwandeln. In letzten Jahren das Interesse an A. Rhizogenes-vermittelten Transform…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Diese Arbeit wurde von dem Ministerio de Innovación y Ciencia (AGL2009-13745, FPI Grant, PB), Ministerio de Economía y Competitividad und FEDER Mittel (AGL2012-36725, AGL2015-67495-C2-1-R) und der Universität Girona (Promotionsstipendium an SF und Grant unterstützt. SING11/1). Die Autoren sind dankbar, dass Dr. Inge Broer (Institut für Landnutzung, Universität Rostock, Rostock, Deutschland) und Dr. Salomé Prat (Centro Nacional de Biotecnología, Madrid, Spanien) für die Bereitstellung der A. Rhizogenes und A. Tumefaciens Belastung, bzw., und Dr. Marçal Soler und Dr. Anna Plasencia für die Hilfe und Unterstützung bei der Einleitung von A. Rhizogenes Transformation Experimente (Toulouse III Universität Paul Sabatier-CNRS, Plant Research Laboratory (LRSV), Kastagnetten eine (Frankreich). Die Autoren danken Sara Gómez (Departament de Biologia, UdG, Girona) für ihre wertvolle Unterstützung bei der Durchführung der Laborarbeit und die Betreuung der Pflanzen, und Ferran Fontdecaba und Carla Sánchez, die unterstützt mit einige der Experimente, während sie dabei waren Ihre endgültige Diplomarbeiten.
Materials
|
Acetone |
Panreac |
1.310.071.21 |
|
|
Acetosyringone |
Acros |
115540050 |
|
|
Aquarium pump |
Prodac |
MP350 |
|
|
Autoclave |
Ragpa Strelimatic |
||
|
Bacteriological agar |
Lab Conda |
1800 |
|
|
BAP |
Duchefa |
B0904 |
|
|
Beef extract |
Lab Conda |
1700 |
|
|
Plant growing cabinet |
Nuaire |
||
|
Carbenicillin |
Duchefa |
C0109 |
|
|
Cefotaxime sodium |
Duchefa |
C0111 |
|
|
DMSO |
Merck |
1029310161 |
|
|
Ecotron infors |
HT |
29378 |
|
|
Ethanol |
Merck |
1,009,831,011 |
|
|
Falcon tube |
Control tecnica |
CFT011500 |
|
|
Ferricyanate |
Sigma |
101001081 |
|
|
Ferrocyanate |
Sigma |
100979088 |
|
|
Flask (8.06 cm diameter and 11.3 cm height) and plastic lid for in vitro culture |
Apiglass |
ref16 |
|
|
GA3 |
Sigma |
G7645 |
|
|
Gamborg B5 media |
Duchefa |
G0210 |
|
|
Gelrite |
Duchefa |
G1101 |
|
|
Glucosa |
Sigma |
G5767 |
|
|
Kanamycin |
Sigma |
K1377 |
|
|
Leukopor tape |
BSN Leukopor |
BDF47467 |
|
|
Lupe |
Wild-Heerbrugg |
M420 |
|
|
Magnetic shaker |
Agimatic |
7000243 |
|
|
MES hydrate |
Sigma |
M2933-25G |
|
|
MgSO4 |
Panreac |
131404 |
|
|
Microscope |
Olympus |
||
|
Minufugue centrifugue 5415R |
Eppendorf |
||
|
Murashige and Skoog media |
Duchefa |
M0254.0050 |
|
|
Na2HPO4 |
Panreac |
131679 |
|
|
NAA |
Duchefa |
N0903 |
|
|
NaCl |
Panreac |
131659 |
|
|
NaH2PO4 |
Sigma |
58282 |
|
|
NightSea Stereo |
SFA Moonting Adapter |
||
|
Parafilm |
Anorsa |
PRFL-001-001 |
|
|
Peptone |
Lab Conda |
1616 |
|
|
Petri dishes (90 x 14) |
Anorsa |
200200 |
|
|
pHmetre |
Crison |
||
|
Phytotron |
Inkoa |
RFTI-R5485 |
|
|
Plant Agar |
Duchefa |
P1001 |
|
|
Refrigeratot |
Liebherr Medline |
||
|
Rifampicin |
Duchefa |
R0146 |
|
|
Spectinomycin |
Sigma |
59007 |
|
|
Spectrophotometer |
Shimadzu |
||
|
Square plates (120 x 120) |
Deltalab |
200204 |
|
|
Streptomycin |
Sigma |
S6501 |
|
|
Sucrose |
Panreac |
131621 |
|
|
Surgical blades |
Swann-Morton |
201 |
|
|
Surgical needle |
NIPRO |
015/0204 |
|
|
Triptone |
Lab Conda |
1612 |
|
|
Triton |
Serva |
37240 |
|
|
Unimax 1010 shaker |
Heidolph |
||
|
Vacuum |
Dinko |
||
|
x-GlcA (5-Bromo-4-chloro-3-indoxyl-beta-D-glucuronic acid, sodium salt anhydrous) |
Biosynth |
B-7398 |
|
|
Yeast extract |
Lab Conda |
1702.00 |
|
|
Zeatin riboside |
Sigma |
1001042850 |
Referências
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