Quantification de l’endogène auxine et cytokinine durant la Culture entre-nœud d’ipéca
Summary
Des pousses adventives peuvent être induites sur les segments internodales d’ipéca sans traitement phytohormone. Pour évaluer la dynamique phytohormone au cours de la formation de pousses adventives, nous avons mesuré endogène auxine et cytokinine dans des segments internodales par LC-MS/MS.
Abstract
La formation de pousses adventives est une technique importante pour la propagation des cultures d’importance économique et à la régénération de plantes transgéniques. Phytohormone traitement est nécessaire à l’induction des pousses adventives dans la plupart des espèces. Si des pousses adventives peuvent être induites sont déterminée par l’équilibre entre auxine et cytokinine (CK) niveaux. Beaucoup d’efforts va dans la détermination des concentrations optimales et des combinaisons de phytohormones dans chaque tissu utilisé comme explants et dans chacune des espèces végétales. Dans ipecac, toutefois, des pousses adventives peuvent être induites sur internodales segments dans le milieu de culture sans traitement phytohormone. Cela permet la plasticité inhérente d’ipéca pour la différenciation des cellules doit être évaluée. Pour induire des pousses adventives en ipecac, nous cultivées internodales segments à 24 ° C sous 15 µmol m−2 s−1 de lumière dans un cycle de sombre lumière/10 h de 14 h sur un milieu B5 sans phytohormone solidifié avec gomme Gellane 0,2 % pendant 5 semaines. Pour étudier la dynamique phytohormone au cours de la formation de pousses adventives, nous avons mesuré l’acide indole 3-acétique endogène et CKs dans les segments par spectrométrie de masse en tandem par chromatographie liquide LC-MS/MS. Cette méthode permet l’analyse de l’acide indole 3-acétique endogène et CKs niveaux de manière simple. Il peut être appliqué afin d’étudier la dynamique de l’auxine endogène et CK pendant l’organogenèse chez d’autres espèces végétales.
Introduction
Gottlieb Haberlandt (1854-1945) a proposé le concept de « totipotence », par quelles plantes cellules peuvent diviser, différencier et régénérer des plantes entières même après leur différenciation préalable en types spécifiques de cellules de plantes matures1. En culture de tissus, si la régénération des plantes peut être induite ou non dépend de la combinaison et la concentration des phytohormones exogènes appliquées dans le milieu de croissance. Skoog et Miller ont constaté que des pousses adventives peuvent être induites de tabac cals sur milieu de culture contenant un taux élevé de CKs d’auxines, tandis que des racines adventives pouvaient être induites sur un milieu contenant un faible ratio2. Depuis cette conclusion, culture de tissus a été largement utilisée pour la propagation des cultures d’importance économique et pour la régénération des plantes transgéniques3. Des pousses adventives peuvent être induites de tissus autres que le méristème apical, tels que des feuilles, des racines et des entre-noeuds. Phytohormone traitement est nécessaire à l’induction des pousses adventives dans la plupart des espèces végétales. Toutefois, les combinaisons et les concentrations optimales diffèrent par espèce et entre les tissus utilisés comme explants. Ainsi, beaucoup d’efforts va en déterminer les concentrations optimales et les combinaisons de phytohormones pour des expériences.
Carapichea ipecacuanha (Brot.) L. Andersson (ipéca) est une plante médicinale qui contient des alcaloïdes tels qu’émétine et Céphéline, surtout dans les racines4. Extraits de racines sont utilisées comme expectorant, émétique et un amoebicide5. Bien que l’ipéca pousse naturellement dans les forêts tropicales du Brésil, il est réticent à mettre les graines dans la culture, et le taux de germination diminue pendant le stockage de semences au Japon, avec son de climat plus froid6. Au lieu de cela, il est propagé par culture de tissus, dans laquelle adventives tirer formation sur entre-noeuds est la plus efficace méthode de7,,8. Fait intéressant, les pousses adventives peuvent être induites chez cette espèce sans phytohormone traitement8.
Des pousses adventives sont forment sur l’épiderme dans la région apicale des segments internodales sans obtention, mais pas dans la région basale9. Cette différence indique les polarités de tissus dans les segments internodales, qui est probablement en vertu du règlement phytohormonal. Le système de culture d’ipéca permet une occasion unique d’analyser les changements dans les niveaux endogènes phytohormone au cours de la formation de pousses adventives. Ici, nous présentons notre méthode pour l’analyse des niveaux endogènes d’une auxine (acide indole 3-acétique (AIA)) et quatre CKs (isopentényl adénine (iP), isopentényl adénine riboside (iPR), trans-zéatine (tZ) et trans-zéatine riboside (tZR)) dans les segments internodales grâce à l’utilisation de CL-SM/SM.
Protocol
Representative Results
Discussion
Pour identifier la distribution des phytohormones impliqués dans l’organogenèse, c’est important d’utiliser des matières végétales dans lesquelles organogenèse peut être observé sur un milieu sans phytohormone, parce que quand les phytohormones sont appliqués exogène d’explants pour induire tiges ou racines, ils affectent l’explant entier, rendant difficile d’évaluer la plasticité inhérente des plantes dans la différenciation cellulaire et l’organogénèse. Des pousses adventives peuvent être…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Nous sommes reconnaissants à M. Akira Murakami, du département de Biosciences appliquées, Université de Toyo et M. Koudai Taniguchi de l’Agricultural Technology Center de Gunma pour leur assistance technique. Nous sommes également reconnaissants au professeur Shosaku Kashiwada et Dr Uma Maheswari Rajagopalan, Université Toyo pour leurs suggestions. Cette étude a été financée en partie par le centre de recherche pour la vie et Sciences de l’environnement, l’Université Toyo.
Materials
| [2H5]indole-3-acetic acid | Olchemlm Ltd | 031 1531 | Internal standard for LC-MS/MS |
| [2H5]trans-zeatin | Olchemlm Ltd | 030 0301 | Internal standard for LC-MS/MS |
| [2H5]trans-zeatin riboside | Olchemlm Ltd | 030 0311 | Internal standard for LC-MS/MS |
| [2H6]N6-isopentenyl adenine | Olchemlm Ltd | 030 0161 | Internal standard for LC-MS/MS |
| [2H6]N6-isopentenyl adenosine | Olchemlm Ltd | 030 0171 | Internal standard for LC-MS/MS |
| indole-3-acetic acid | Wako | 098 00181 | standard for LC-MS/MS |
| trans-zeatin | SIGMA-ALDRICH | Z0876 5MG | standard for LC-MS/MS |
| trans-zeatin riboside | Wako | 262 01081 | standard for LC-MS/MS |
| N6-isopentenyl adenine | SIGMA-ALDRICH | D7674 1G | standard for LC-MS/MS |
| N6-isopentenyl adenosine | ACROS ORGANICS | 22648 1000 | standard for LC-MS/MS |
| acetonitrile hypergrade for LC-MS LiChrosolv | MERCK | 1.00029.1000 | solvent for LC-MS/MS |
| Water for chromatography LiChrosolv | MERCK | 1.15333.1000 | solvent for LC-MS/MS |
| HPLC | SHIMADZU | Prominence | |
| MS | Sciex | 3200QTRAP | |
| Oasis HLB 30 mg/1 cc | Waters | WAT094225 | cartridge column |
| Oasis MCX 30 mg/1 cc | Waters | 186000252 | cartridge column |
| screw neck total recovery vial | Waters | 186002805 | |
| blue, 12 x 32mm screw neck cap and PTFE/silicone septum | Waters | 186000274 | |
| Acquity UPLC BEH C18, 2.1×100 mm | Waters | 186002350 | UPLC column |
| Proshell 120 EC-C18, 2.1×50 mm | Agilent | 699775-902 | UPLC column |
| Digital microscope | Leica | DHS1000 | |
| TissueLyser II | QIAGEN | 85300 | |
| Surgical blade | Feather | No. 22 | |
| Scalpel handle | Feather | No. 4 | |
| Savant SpeedVac/Refregerated vapor trap | Thermo Fisher Scientific | SPD111/RVT4104 | vacuum concentrartor |
| Disposable glass tobe (13×100 mm) | IWAKI | 9832-1310 | |
| Sterile petri dish | INA OPTICA | I-90-20 |
References
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