Gen ifadesinin artan işlem hacmi ile alı arpa Aleurone katmanlarında ölçme
Summary
Gelişmiş bir iletişim kuralı muhabir yapıları arpa aleurone hücrelerdeki geçici gen ifadeden sonra partikül bombardımanı ölçümü için sunulmaktadır. Otomatik tahıl 96-şey plaka enzim deneyleri ile bileme yordamı için yüksek üretilen iş sağlar.
Abstract
Arpa taneleri aleurone tabakası bir hormon düzenlenir gen ekspresyonu tesislerinde önemli model sistemidir. Aleurone hücrelerdeki genler çimlenmesi için gerekli ya da stres yanıt ile ilişkili genlerin absisik asit (ABA) tarafından aktif hale gelir iken erken fide geliştirme Giberellin (GA), tarafından aktive. GA ve ABA sinyal verme mekanizmaları muhabir gen yapıları partikül bombardımanı, via aleurone hücreye enzim deneyleri kullanarak ölçülen elde edilen geçici ifadesi ile tanıtımı tarafından sorguya çekilmeyi. Gelişmiş bir iletişim kuralı bu kısmen otomatikleştirir ve tahıl homojenizasyon adım ve enzim deneyleri düzene bildirilmektedir varolan yöntemlerine göre önemli ölçüde daha fazla üretilen iş sağlar. Homojenizasyon tahıl örneklerinden bir otomatik doku homogenizer kullanarak gerçekleştirilir ve GUS (β-glucuronidase) deneyleri bir 96-şey plaka sistemi kullanılarak yapılmaktadır. Temsilcisi sonuçları iletişim kuralını kullanarak fosfolifaz D faaliyet HVA1 gen ekspresyonu ABA tarafından transkripsiyon faktörü TaABF1 aracılığıyla etkinleştirme önemli bir rol oynamaktadır öneririz.
Introduction
Arpa aleurone katman hormon düzenlenir gen ekspresyonu bitkiler1incelenmesi için köklü modeli sistemidir. Özellikle, stres yanıt ile ilişkili genlerin absisik asit (ABA) tarafından aktif hale gelir iken çimlenme veya erken fide gelişimi için gerekli genler bir dizi Giberellin (GA), tarafından etkinleştirilir. GA-aktive bazı genlerin ifade ABA ve ahlak bozukluğu-çok yönlü1tarafından inhibe gibi GA ve yolları sinyal ABA, iç içe geçmiş bulunmaktadır.
GA/ABA sinyal içinde belirli aktörlerin rolü efektör gen yapıları partikül bombardımanı, üzerinde oluşturduğu efekt izin muhabir yapıları, geçici ifade tarafından takip yoluyla getirilmesi olmuştur anlamak için değerli bir strateji aşağı akım gen ekspresyonu belirlenecek. Muhabir gen GUS (β-glucuronidase) veya Luciferase gibi özellikle efektör yapı almış hücrelerde gen ekspresyonu hassas ve nicel ölçüm sağlar. Örneğin, ABA kaynaklı genlerin HVA1 gibi Amy32b gibi GA kaynaklı genlerin ise TaABF1 tarafından indüklenir kodlama transkripsiyon faktörü TaABF15,6 bir efektör yapı getirilmesi kurulan baskı. Partikül bombardımanı deneysel bir strateji olarak GA/ABA sinyal çeşitli yönlerini incelemek için birden fazla Laboratuvarları tarafından kullanılmıştır. Bu iş yol organizatörü öğeleri2 GA kaynaklı ve ABA kaynaklı genlerin3aktivasyonu için önemli tanımlaması ve protein kinaz4 keşfi ve transkripsiyon faktörleri düzenleyen5 Bu genlerin ifade.
Varolan iletişim kuralları2,3,4,5,6 partikül bombardımanı ve geçici gen ekspresyonu sonraki ölçümü için oldukça emek yoğun, her kümesi, bombardıman olarak vardır güç bela taneleri bir harç ve havan Tokmağı elle homojenize ve enzim deneyleri ayrı ayrı yapılmaktadır. Bu el yazması kısmen otomatikleştirir ve homojenizasyon adım akıcılık, gelişmiş bir iletişim kuralını raporları ve GUS anlamlı olarak daha fazla işlem hacmi, izin vermek için aynı deneyde, test edilecek tedaviler daha çok sayıda izin deneyleri ve/veya Her tedavi daha istatistiksel olarak sağlam sonuçlar elde etmek için daha fazla çoğaltır eklenmesi. Temsilcisi sonuçları muhabir yapıları, HVA1 ve Amy32b de GA, ABA ve diğer düzenleyici molekül transkripsiyon faktörü TaABF1 tarafından düzenlenir, ifade için gösterilir.
Protocol
Representative Results
Discussion
Efektör gen getirilmesi yolu ile partikül bombardımanı oluşturur, geçici muhabir yapıları, deyimden GA/ABA sinyal ve ortaya çıkan hormon düzenlenir gen belirli aktörlerin rolü dissekan için değerli bir stratejidir ifade.
Ancak, bu tür deneyleri arpa aleurone hücreleri2,3,4,5,6 taşımak için varolan çok emek yoğun iletişim kurallarıdı…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Yazarlar Greyson Butler ve Margaret Barrett deneyler, tahıl homojenizasyon tavsiye için Judy taş ve Lynn Hannum tavsiye fluorometry için yürütmek yardım için teşekkür ederiz. Bu eser Ulusal Bilim Vakfı tarafından (IOB 0443676), bir kurumsal geliştirme Ödülü (fikir) üzerinden Ulusal Genel tıbbi Bilimler Enstitüsü Ulusal Sağlık Enstitüleri grant numarası P20GM0103423 altında ve gelen hibe tarafından desteklenmiştir Doğa Bilimleri Colby üniversite bölümü.
Materials
| GeneElute HP plasmid Maxiprep kit | Sigma | NA0310-1KT | |
| UV-vis spectrophotometer | Nanodrop | ND-1000 | |
| Himalaya barley grains | / | / | A variety of hulless barley (store in the dark at 4° C) |
| sodium succinate | Sigma | S2378 | Reagent for Imbibing Solution |
| calcium chloride (dihydrate) | Fisher | C79-500 | Reagent for Imbibing Solution |
| Imbibing Solution | home made | / | 20 mM sodium succinate, 20 mM calcium chloride, pH 5.0. Sterilize by autoclaving before use. |
| chloramphenicol | Sigma | C0378 | Prepare a 10 mg/mL stock solution in 70% ethanol. |
| vermiculite | Fisher | NC0430369 | Used for vermiculite plates. |
| filter paper circles (90 mm) | Whatman | 1001 090 | Used for vermiculite and for pre-bombardment grain preparation |
| Vermiculite Plates | home made | / | Add 50 mL of vermiculite to a glass petri dish. Place a 90 mm paper circle on top of the vermiculite. Autoclave. |
| forceps (fine pointed) | Fisher | 13-812-42 | Used for removing seed coat from barley grains. |
| forceps (ultra fine point) | Fisher | 12-000-122 | Used for removing seed coat from barley grains. |
| gold microcarriers (1.6 μm) | BioRad | 1652264 | |
| macrocarriers | BioRad | 1652335 | |
| calcium chloride (dihydrate) | Fisher | C79-500 | Prepare a 2.5 M stock solution and store 1 mL aliquots at -20° C. |
| spermidine | Sigma | S0266 | Prepare a 100 mM stock solution and store 500 μL aliquots at -20° C (use within 2 months). |
| rupture discs (1550 psi) | BioRad | 1652331 | |
| stopping screens | BioRad | 1652336 | |
| macrocarrier holders | BioRad | 1652322 | |
| Biolistic particle delivery system | BioRad | PDS-1000/He | |
| sodium phosphate monobasic monohydrate | Sigma | S9638 | Reagent for 1M sodium phosphate pH 7.2 |
| sodium phosphate dibasic | Sigma | S9763 | Reagent for 1M sodium phosphate pH 7.2 |
| 1M sodium phosphate pH 7.2 | home made | / | Combine 6.9 g of sodium phosphate monobasic monohydrate with 7.1 g of sodium phosphate dibasic. Add water to 100 mL. Add NaOH to get pH 7.2. |
| dithiothrietol (DTT) | Sigma | 43819 | Dissolve in water to 1 M. Store at -20° in 1 mL aliquots. |
| leupeptin | Sigma | L2884 | Dissolve in water to 10 mg/mL. Store at -20° C. |
| glycerol | Sigma | G5516 | Prepare a 50% solution in water. |
| Grinding Buffer | home made | / | Combine 10 mL of 1 M sodium phosphate pH 7.2, 500 μL of 1 M DTT, 100 μL of 10 mg/mL leupeptin, and 40 mL of 50% glycerol. Add water to 100 mL. |
| stainlesss steel beads (5 mm) | Qiagen | 69989 | |
| 2.0 mL tubes | Eppendorf | 22363352 | This specific model of tube is recommended for use with the homogenizer. |
| bead homogenizer (TissueLyser) | Qiagen | 85210 | |
| 12mm x 75 mm glass test tubes | Fisher | ||
| luciferin | Goldbio | LUCK-100 | Prepare a 25 mM stock solution and store 1 mL aliquots at -20° C. |
| ATP | Sigma | A7699 | Prepare a 100 mM stock solution and store 250 μL aliquots at -20° C. |
| Tris base | Sigma | T1503 | Reagent for 1M Tris sulfate pH 7.7. |
| sulfuric acid | Sigma | 258105 | Reagent for 1M Tris sulfate pH 7.7. |
| 1M Tris sulfate pH 7.7 | home made | / | Dissolve 12.1 g Tris base in 100 mL of water. Adjust pH to 7.7 with sulfuric acid. |
| magnesium chloride | Sigma | M9397 | Dissolve in water to 2 M. |
| Luciferase Assay Buffer (LAB) | home made | / | Combine 3 mL of 1 M Tris sulfate pH 7.7, 500 μL of 2 M magnesium chloride, 1 mL of 1 M DTT, and 200 μL of 0.5 M EDTA. Add water to 50 mL. |
| Luciferase Assay Mixture | home made | / | Combine 15 mL of LAB, 800 μL of 25 mM luciferin, 200 μL of 100 mM ATP, and 4 mL of water. This makes enough assay mixture (20 mL) for 100 luciferase assays. |
| luminometer (Sirius) | Berthold | / | |
| 4-methylumbelliferyl-β-D-glucuronide (MUG) | Goldbio | MUG1 | Dissolve in DMSO to 100 mM. |
| sodium azide | Sigma | S8032 | Prepare a 2% stock solution in water and store 1 mL aliquots at -20° C. |
| 96 well plates (standard) | Fisher | 12565501 | |
| GUS assay buffer | home made | / | Combine 2.5 mL of MUG, 5 mL of 1 M sodium phosphate pH 7.2, 400 μL of 0.5 M EDTA, 1 mL of 1 M DTT, 100 μL of 10 mg/ml leupeptin, 20 mL of methanol, and 1 mL of 2% sodium azide. Add water to 100 mL. |
| TempPlate sealing film | USA Scientific | 2921-1000 | |
| 96 well plates (black) | Costar | 3916 | |
| sodium carbonate | Sigma | S7795 | Prepare a 200 mM solution in water. |
| 4-methylumbelliferone | Sigma | M1381 | Prepare a 100 μM solution in water. Freeze 1 mL aliquots at -20° C. |
| microplate fluouresence reader | Bio-Tek | FLX-800 |
References
- Chen, K., An, Y. Q. C. Transcriptional responses to gibberellin and abscisic acid in barley aleurone. J. Integ. Plant Biol. 48, 591-612 (2006).
- Lanahan, M. B., Ho, T. H. D., Rogers, S. W., Rogers, J. C. A gibberellin response complex in cereal alpha-amylase gene promoters. Plant Cell. 4, 203-211 (1992).
- Shen, Q., Zhang, P., Ho, T. H. D. Modular nature of abscisic acid (ABA) response complexes; composite promoter units that are necessary and sufficient for ABA induction of gene expression. Plant Cell. 8, 1107-1119 (1996).
- Gómez-Cadenas, A., Zentella, R., Walker-Simmons, M. K., Ho, T. H. D. Gibberellin/abscisic acid antagonism in barley aleurone cells: site of action of the protein kinase PKABA1 in relation to gibberellin signaling molecules. Plant Cell. 13, 667-679 (2001).
- Johnson, R. R., Shin, M., Shen, J. Q. The wheat PKABA1-interacting factor TaABF1 mediates both abscisic acid-suppressed and abscisic acid-induced gene expression in bombarded aleurone cells. Plant Mol. Biol. 68, 93-103 (2008).
- Harris, L. J., Martinez, S. A., Keyser, B. R., Dyer, W. E., Johnson, R. R. Functional analysis of TaABF1 during abscisic acid and gibberellin signaling in aleurone cells of cereal grains. Seed Science Res. 23, 89-98 (2013).
- Shen, Q., Casaretto, J., Zhang, P., Ho, T. H. D. Functional definition of ABA-response complexes: the promoter units necessary and sufficient for ABA induction of gene expression in barley (Hordeum vulgare). Plant Mol. Biol. 54, 111-124 (2004).
- Ritchie, S., Gilroy, S. Abscisic acid signal transduction in the barley aleurone is mediated by phospholipase D activity. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 95, 2697-2702 (1998).
- Takemiya, A., Shimazaki, K. Phosphatidic acid inhibits blue light-induced stomatal opening via inhibition of protein phosphatase 1. Plant Physiol. 153, 1555-1562 (2010).
- Zou, X., Seeman, J. R., Neuman, D., Shen, Q. J. A WRKY gene from creosote bush encodes an activator of the abscisic acid signaling pathway. J. Biol. Chem. 279, 55770-55779 (2004).
- Ishibashi, Y., et al. Reactive oxygen species are involved in gibberellin/abscisic acid signaling in barley aleurone cells. Plant Physiol. 158, 1705-1714 (2012).
- Piskurewicz, U., et al. The gibberellic acid signaling repressor RGL2 inhibits Arabidopsis seed germination by stimulating abscisic acid synthesis and ABI5 activity. Plant Cell. 20, 2729-2745 (2008).
- Hong, J. Y., et al. Phosphorylation-mediated regulation of a rice ABA responsive element binding factor. Phytochemistry. 72, 27-36 (2011).
- Lopez-Molina, L., Mongrand, S., McLachlin, D. T., Chait, B. T., Chua, N. H. ABI5 acts downstream of ABI3 to execute an ABA-dependent growth arrest during germination. Plant J. 32, 317-328 (2002).
- Zhou, X., et al. SOS2-LIKE PROTEIN KINASE5, an SNF1-RELATED PROTEIN KINASE3-Type protein kinase, is important for abscisic acid responses in Arabidopsis through phosphorylation of ABSCISIC ACID-INSESENSITIVE5. Plant Physiol. 168, 659-676 (2015).
- Zong, W., et al. Feedback regulation of ABA signaling and biosynthesis by a bZIP transcription factor targets drought-resistance-related genes. Plant Physiol. 171, 2810-2825 (2016).
