Summary

의 장기, 고해상도 공 촛점 시간 경과 영상<em> Arabidopsis 떡잎</em발아시> 표피

Published: December 31, 2012
doi:

Summary

우리는 stomatal 차별화를 문서화, 개발 며칠 동안 표피의 공 촛점 이미징을위한 식물 cotyledons를 고정하기 위해 챔버 슬라이드 및 미디어를 사용하여 프로토콜을 설명합니다. 형광 태그 단백질은 세포 분열과 세포 형 차별화 중에 가능한 역할의 이해를 증가 표현과 subcellular 지방화에 의해 동적으로 추적 할 수 있습니다.

Abstract

발달 순서를 통해 세포 행동의 생체 역학의 이미징은 조직 패턴의 메커니즘을 이해하기위한 강력한 기술이 될 수 있습니다. 동물의 개발 과정, 주요 세포 증식 및 패터닝 이벤트는 매우 빠르게 발생합니다. 예를 들어, Caenorhabditis의 elegans에서 애벌레의 몸 계획에 필요한 모든 세포 분열은 7 mitotic주기 1, 수정을 한 후 6 시간 이내에 완료되며, Drosophila의 embryogenesis의 16 살 이상 mitoses 미만이 24 시간 2에 발생합니다. 반면, 공장 개발하는 동안 세포 분열은 일반적으로 하루 3,4,5의 순서에 속도가 느린 있습니다. 이 독특한 도전과 세포 분열 및 식물 organogenesis 동안 차별화 이벤트의 동적 동작을 문서화 장기 라이브 영상에 대한 필요성을 부과. Arabidopsis 표피는 조사 신호, 세포의 운명, 그리고 식물의 개발을위한 훌륭한 모델 시스템입니다. 떡잎에서이 조직이 구성되어 공기와 균일하게 분포 stomata 사이 사이 방수 포장 세포, 밸브을 열고 가스 교환 및 물 손실을 제어 할 가깝습니다. 이 stomata의 적절한 간격은 기능에 중요합니다, 그들의 개발은 비대칭 부서 및 조직 표피 (그림 1) 생산하는 세포 분화 단계의 순서를 따릅니다.

이 프로토콜은 개발 며칠 동안 세포와 표피의 단백질의 관찰을 할 수 있습니다. 이 시간 프레임은 줄기 세포 부서 및 stomata와 표피 포장 세포 등의 표피 세포의 분화의 정확한 문서를 수 있습니다. 형광 단백질은 세포 분열과 분화 과정 중에 역학을 평가하기 위해 관심 단백질에 융합 할 수 있습니다. 이 기술은 일에 stomatal – 계보 (Lineage) 세포의 확산 단계에서, 우리는 소설 단백질, 극지 6 현지화를 이해 할 수 있습니다이 비대칭 분열 이벤트 및 부서가 발생 직전 세포 피질의 특성 영역에 움직임을 이전 셀에 표시됩니다 전자 Arabidopsis의 떡잎의 표피. 이미지 등록 및 능률적 인 동영상은 쉽게 시간이 지남에 따라 변경으로 동적 단백질 지역화와 세포 유형을 시각화하는 공개 도메인 소프트웨어를 사용하여 생성 할 수 있습니다.

Protocol

1. 종자 살균 33 % 가정용 표백제, 0.1 % 트리톤 X-100 : 종자 살균 솔루션을 준비합니다. 원하는 형광 기자 구조 (들)과 유전자형 (들) 1.7 ML 튜브 및 살균 솔루션 1 ML을 적용 들고 장소 종자. 15 분에 nutator에 품다. 멸균 후드에 뒤에 종자를두고, 튜브에서 살균 솔루션을 제거 할 pipettor를 사용합니다. 한 ML 멸균 물을 씻어. 네 번 반복합니다. 이일 이상 4 ° C에서 알을 품다. </l…

Representative Results

이 방법으로 수집 된 정보를 시간 점의 집합은 그림 3에 표시됩니다. 셀 멤브레인은 RFP (PM-RB)와 GFP는 30 분 시간 척도에서 (극 :: 극지-GFP)을 기본 발기인에 따라 극 단백질에 6을 융합하고 있습니다으로 분류됩니다, 우리는 단백질 현지화의 변화와 함께 세포 분열을 참조하십시오 을 이전. 비대칭 셀 stomatal 계보 (Lineage) 형태의 부서 줄기 세포과 같은 추가 비대칭 분?…

Discussion

이 시간 경과 공 촛점 기술은 휘황 태그 단백질 표현과 극 및 기타 동적으로 변화하는 단백질의 경우 자신의 기능의 올바른 이해에 매우 중요합니다 Arabidopsis 떡잎의 표피의 개별 셀의 국산화의 길이 방향 연구를 할 수 있습니다. 이전 지속 시간 경과 영상은 Arabidopsis 루트 곰팡이 감염 11 분열 조직의 성장 5,12을 검사하는 데 사용하지만, 자엽의 표피를 추가하면이 기?…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

우리는 극지 :: 극지-eGFP 건설에 대한 시간 경과 프로토콜과 린 Pillitteri 개발에 도움을 아만다 Rychel 감사드립니다. 우리는 또한 PM-RB 구조로 제공 ABRC에 감사하고 있습니다. 이 프로토콜은 일본 과학 기술 청에서 프레스토 수상의 지원을 통해 개발되었습니다. 극지에 관한 연구는 워싱턴 왕실 연구 기금 (RRF-4098)와 국립 과학 재단 (National Science Foundation) (MCB-0855659)의 대학에 의해 지원되었다. 키 관리 프로토콜은 NSF 대학원 연구원 (DGE-0718124)이며, KUT는 HHMI – GBMF 수사관입니다.

Materials

Name of reagent Company Catalog Number Comments
Bacto Agar BD 214010
One-chamber slide Nunc (Thermo Scientific) 155360 Or two-chamber (155379)
Laser scanning confocal microscope Zeiss LSM700 Zen 2009 software
20x objective lens Zeiss 420650-9901 NA 0.8, Plan-APOCHROMAT
Dissecting microscope Benz (National) 431TBL Illuminates from below
#5 forceps, biology tip Roboz Surgical Instrument RS-4978 Very fine tips are critical

References

  1. Sulston, J. E., Schierenberg, E., White, J. G., Thomson, J. N. The Embryonic Cell Lineage of the Nematode Caenorhabditis elegans. Developmental Biology. 100, 64 (1983).
  2. Foe, V., Odell, G., Edgar, B. A., Bate, M., Martinez Arias, A. Chapter 3 Mitosis and Morphogenesis: Point and Counterpoint. Development of Drosophila melanogaster. , (1993).
  3. Vincent, C. A., Carpenter, R., Coen, E. S. Cell Lineage Patterns and Homeotic Gene Activity During Antirrhinum Flower Development. Current Biology. 5, 1449 (1995).
  4. Beemster, G. T. S., De Vusser, K., De Tavernier, E., De Bock, K., Inzé, D. . Variation in Growth Rate between Arabidopsis Ecotypes Is Correlated with Cell Division and A-Type Cyclin-Dependent Kinase Activity. Plant Physiology. 129 (2), 854 (2002).
  5. Grandjean, O., Vernoux, T., Laufs, P., Belcram, K., Mizukami, Y., Traas, J. In Vivo Analysis of Cell Division, Cell Growth, and Differentiation at the Shoot Apical Meristem in Arabidopsis. Plant Cell. 16 (1), 74 (2004).
  6. Pillitteri, L. J., Peterson, K. M., Horst, R. J., Torii, K. U. Molecular Profiling of Stomatal Meristemoids Reveals New Component of Asymmetric Cell Division and Commonalities among Stem Cell Populations in Arabidopsis. Plant Cell. 23 (9), 3260 (2011).
  7. Abramoff, M. D., Magalhaes, P. J., Ram, S. J. Image Processing with ImageJ. Biophotonics International. 11 (7), 36 (2004).
  8. Arganda-Carreras, I., Sorzano, S. &. #. 2. 2. 5. ;. n. c. h. e. z., Marabini, C. O., Carazo, R., de Solorzano, J. M. O. r. t. i. z. -., C, J., Kybic, Consistent and Elastic Registration of Histological Sections Using Vector-Spline Regularization. Computer Vision Approaches to Medical Image Analysis, ser. Lecture Notes in Computer Science. 4241, 85-95 (2006).
  9. Peterson, K. M., Rychel, A. L., Torii, K. U. Out of the Mouths of Plants: The Molecular Basis of the Evolution and Diversity of Stomatal Development. Plant Cell. 22 (2), 296 (2010).
  10. Czymmek, K. J., Fogg, M., Powell, D. H., Sweigard, J., Park, S. -. Y., Kang, S. In vivo Time-lapse Documentation Using Confocal and Multi-Photon Microscopy Reveals the Mechanisms of Invasion into the Arabidopsis Root Vascular System by Fusarium oxysporum. Fungal Genetics and Biology. 44 (10), 1011 (2007).
  11. Campilho, A., Garcia, B., Toorn, H. V., Wijk, H. V., Campilho, A., Scheres, B. Time-Lapse Analysis of Stem-cell Divisions in the Arabidopsis thaliana Root Meristem. Plant Journal. 48, 619 (2006).
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Cite This Article
Peterson, K. M., Torii, K. U. Long-term, High-resolution Confocal Time Lapse Imaging of Arabidopsis Cotyledon Epidermis during Germination. J. Vis. Exp. (70), e4426, doi:10.3791/4426 (2012).

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