Summary

Um cromossomo Dropping Ar seco rápido Método de Preparação Adequado para FISH em plantas

Published: December 16, 2015
doi:

Summary

A protocol is described for the preparation of high-quality mitotic plant chromosome spreads by a fast air-dry dropping method suitable for the FISH detection of single and high copy DNA probes.

Abstract

Preparação dos spreads de cromossomos é um pré-requisito para o bom desempenho de hibridização fluorescente in situ (FISH). Preparação de alta qualidade para barrar planta cromossômicas é desafiador devido à parede celular rígida. Um dos métodos aprovados para a preparação dos cromossomas de plantas é uma preparação gota chamada, também conhecido como espalhando-gota ou técnica de secagem ao ar. Aqui, apresentamos um protocolo para a preparação rápida do cromossomo mitótico espalha adequado para a detecção de sondas de DNA FISH individuais e elevado número de cópias. Este método é uma variante melhorada do método de gota, seca ao ar realizada sob uma humidade relativa de 50% -55%. Este protocolo compreende um número reduzido de etapas de lavagem fazendo sua fácil aplicação, eficiente e reprodutível. Óbvios benefícios desta abordagem são bem-propagação, cromossomos metafásicos não danificadas e numerosos que servem como pré-requisito perfeito para análise FISH bem sucedido. Usando este protocolo obtivemos chrom de alta qualidadeosome spreads e resultados PEIXES reprodutíveis para Hordeum vulgare, H. bulbosum, H. marinum, H. murinum, H. pubiflorum e Secale cereale.

Introduction

Hibridização fluorescente in situ (FISH) é uma ferramenta eficaz para o mapeamento físico de sequências de cópia única e de alta no nível cromossômico. Pré-requisito é a preparação dos spreads de cromossomos de alta qualidade. Não existe um protocolo de preparação geral descrito cromossoma que seriam igualmente adequados para células animais e vegetais. Preparação dos cromossomas de plantas é particularmente difícil devido à rígida parede celular e vários consistência citoplasma dentro de espécies diferentes. Um dos métodos mais favoráveis ​​para a preparação dos cromossomas de plantas é uma assim chamada técnica de gota também conhecida como técnica de espalhamento gota e a técnica de secagem ao ar 1,2. Este método foi introduzido pela primeira vez em 1958 por Rothfels e Siminovitch in vitro para células de mamíferos cultivadas 3. Mais tarde, Martin et al. 4 e Kato et al. 5 este método adaptado para plantas.

Mais recentemente, um método chamado '& SteamDrop# 39; foi desenvolvido o qual utilizado vapor de água para a preparação de cromossomas que não se sobrepõem 6. Embora, a influência positiva da alta umidade foi observado anteriormente 7, 'SteamDrop' oferece um fluxo de trabalho controlado de preparações cromossômicas de alta qualidade 6. O tratamento de vapor faz com que o alongamento de cromossomas, provavelmente ligados a algumas modificações de proteínas cromossómicas. A qualidade dos resultando metáfase é muito elevado, apesar de retenção de número suficiente de metaphase completa espalha para experimentos FISH subsequentes exige conhecimentos técnicos.

Aqui é apresentado um protocolo para a preparação dos cromossomas de cereais mitóticas adequados para a detecção de sondas FISH individuais e elevado número de cópias 5,8. Este método é uma variante melhorada do método de gotejamento, seca ao ar descrito por Kato 9 realizada sob uma humidade relativa de 50% -55% (Figura 1). Este protocolo compreende um número reduzidode etapas de lavagem fazendo sua fácil aplicação, eficiente e reprodutível. Usando este protocolo obtivemos os spreads de cromossomos de alta qualidade e os resultados peixe para Hordeum vulgare, H. bulbosum, H. marinum, H. murinum, H. pubiflorum e Secale cereale.

Protocol

1. Preparação Chromosome A germinação das sementes e fixação de pontas de raiz 10-20 germinar sementes de cevada em duas camadas de papel de filtro húmido numa placa de Petri em condições escuras durante 2 dias a 22-24 ° C. Cortar raízes vigorosos com o comprimento de 1-2 cm a partir da semente, utilizando uma lâmina de barbear. Prepare água gelada, colocando uma garrafa de vidro de 500 ml contendo água fria da torneira em esmagado gelo-água. Arejar a água gelada e mergulhe …

Representative Results

Lâminas microscópicas com os diferenciais de mitose em metafase foram preparados pelo método de preparação rápida, seca ao ar de gotejamento cromossoma descrito acima (Supl. Figura 1). Análise dos peixes foi realizada utilizando ambos, seqüências repetitivas e de cópia única. As imagens foram obtidas através de um microscópio de epifluorescência, com um conjunto de filtros que permitem excitação de fluoróforos correspondentes e captada por uma câmara CCD monocromática de alta sensibil…

Discussion

O experimento cromossoma preparação foi levada a cabo usando raízes novas de cereais pertencentes à família das gramíneas (Poaceae). Todas as espécies analisadas têm 14 relativamente longo mitóticas cromossomos metafásicos (11-15 um) no conjunto de genoma diplóide e pertencem a espécies de grande genoma (5,1-7,9 GBP).

Comprimento de raízes germinadas não era mais do que 2 cm, para se obter um máximo de tecido meristemático. Sincronização de células em divisão foi atingido…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

We gratefully thank the DFG for financial support (HO 1779/21-1) as well as Katrin Kumke and Dr. Veit Schubert (IPK, Gatersleben) for technical advice.

Materials

Hot Plate MEDAX GmbH 12603
Cellulase R10 Duchefa C8001
Cellulase  CalBioChem 219466
Pectolyase Sigma P3026
Cytohelicase Sigma C8274
Texas Red-12-dUTP Invitrogen C3176 direct fluorochrome 
Fluor488-5-dUTP Invitrogen C11397 direct fluorochrome 
Fluorecsence microscope Olympus BX61 BX61
CCD camera Orca ER, Hamamatsu C10600
4’,6-diamidino-2-phenylindole (DAPI)  Vector Laboratories H-1200 fluorecsent dye

References

  1. Geber, G., Schweizer, D. Cytochemical heterochromatin differentiation in Sinapis alba (Cruciferae) using a simple air-drying technique for producing chromosome spreads. Pl Syst Evol. 158 (2-4), 97-106 (1988).
  2. Andras, S. C., et al. A drop-spreading technique to produce cytoplasm-free mitotic preparations from plants with small chromosomes. Chromosome Res. 7 (8), 641-647 (1999).
  3. Rothfels, K. H., Siminovitch, L. An air-drying technique for flattening chromosomes in mammalian cells grown in vitro. Stain Technology. 33 (2), 73-77 (1958).
  4. Martin, R., Busch, W., Herrmann, R. G., Wanner, G. Efficient preparation of plant chromosomes for high-resolution scanning electron microscopy. Chromosome Res. 2 (5), 411-415 (1994).
  5. Kato, A., Albert, P. S., Vega, J. M., Birchler, J. A. Sensitive fluorescence in situ hybridization signal detection in maize using directly labeled probes produced by high concentration DNA polymerase nick translation. Biotech. Histochem. 81 (2-3), 71-78 (2006).
  6. Kirov, I., Divashuk, M., Van Laere, K., Soloviev, A., Khrustaleva, L. An easy ‘SteamDrop’ method for high quality plant chromosome preparation. Mol. Cytogenet. 7, 21 (2014).
  7. Spurbeck, J. L., Zinsmeister, A. R., Meyer, K. J., Jalal, S. M. Dynamics of chromosome spreading. Am J Med Genet. 61 (4), 387-393 (1996).
  8. Ma, L., et al. Synteny between Brachypodium distachyon and Hordeum vulgare as revealed by FISH. Chromosome Res. 18 (7), 841-850 (2010).
  9. Kato, A., Lamb, J. C., Birchler, J. A. Chromosome painting using repetitive DNA sequences as probes for somatic chromosome identification in maize. Proc. Natl. Acad. Sci. U S A. 101 (37), 13554-13559 (2004).
  10. Pan, W. H., Houben, A., Schlegel, R. Highly effective cell synchronization in plant-roots by hydroxyurea and amiprophos-methyl or colchicine. Genome. 36 (2), 387-390 (1993).
  11. Kim, J. S., et al. Integrated karyotyping of sorghum by in situ hybridization of landed BACs. Genome. 45 (2), 402-412 (2002).
  12. Lapitan, N. L. V., Brown, S. E., Kennard, W., Stephens, J. L., Knudson, D. L. FISH physical mapping with barley BAC clones. Plant J. 11 (1), 149-156 (1997).
  13. Aliyeva-Schnorr, L., et al. Cytogenetic mapping with centromeric BAC contigs shows that this recombination-poor region comprises more than half of barley chromosome 3H. Plant J. 84, 385-394 (2015).
check_url/53470?article_type=t

Play Video

Cite This Article
Aliyeva-Schnorr, L., Ma, L., Houben, A. A Fast Air-dry Dropping Chromosome Preparation Method Suitable for FISH in Plants. J. Vis. Exp. (106), e53470, doi:10.3791/53470 (2015).

View Video