분리 된 잎 어설아는 곤충 만두카 sexta를 츄잉에 의해 감염 하는 동안 감자에 유전자 발현 연구를 단순화 하기 위해
Summary
제시 된 방법은 감자의 분리 된 잎에 만두카 sexta 애벌레의 응용 프로그램을 통해 자연 초식 동물 손상된 식물 조직을 만듭니다. 식물 조직은 곤충 허브에 대한 초기 반응에 관여하는 6개의 전사 인자 호몰로그의 발현을 위해 분석된다.
Abstract
곤충 초본의 유전자 발현 연구의 다영양 성질은 많은 수의 생물학적 복제본을 요구하며, 더 간단하고 능률적인 허브 프로토콜에 대한 필요성을 만듭니다. 츄잉 곤충의 교란은 일반적으로 전체 식물 시스템에서 연구된다. 이 전체 유기체 전략이 대중적이지만, 유사한 관찰이 단일 분리 된 잎에서 복제 될 수 있다면 필요하지 않습니다. 가정은 신호 변환에 필요한 기본 요소가 리프 자체 내에 존재한다는 것입니다. 신호 전달에 있는 초기 사건의 경우에, 세포는 섭동으로부터 신호를 수신하고 유전자 발현을 위해 분석되는 이웃 세포에 그 신호를 전송하기 만 하면 됩니다.
제안 된 방법은 단순히 분리의 타이밍을 변경합니다. 전체 식물 실험에서, 애벌레는 결국 식물에서 분리 되고 유전자 발현을 위해 분석되는 단 하나 잎에 수감됩니다. 절제의 순서가 반전되면, 전체 식물 연구에서 마지막에서, 분리 된 연구에서 첫 번째로, 공급 실험이 단순화됩니다.
솔라눔 튜트로섬 var. 케네벡은 간단한 조직 배양 배지에서 절달 전달에 의해 전파되고 원하는 경우 추가 성장을 위해 토양으로 옮겨질 수 있다. 잎은 모 공장에서 절제되어 페트리 접시로 옮겨져 먹이 분석이 M. sexta의애벌레 단계로 수행됩니다. 손상된 잎 조직은 신호 환전에서 비교적 초기 사건의 발현을 위해 분석된다. 유전자 발현 분석은 감염 특이적 Cys2-His2(C2H2) 전사 인자를 확인하, 초기 반응 연구에서 분리된 잎을 사용하는 성공을 확인하였다. 이 방법은 전체 식물 감염보다 수행하기 쉽고 적은 공간을 사용합니다.
Introduction
초초는 식물이 공격을 식별하고 생존을위한 적절한 반응을 탑재 할 수있는 일련의 분자 이벤트를 움직입니다. 식물은 곤충을 먹어도 두 가지 기본 단서를 받습니다. 하나는 조직에 물리적 인 손상에서 다른 하나는 곤충 특정 물질에서. 손상 관련 분자 패턴(DAMPs)은 애벌레 입부분에 의해 생성된 손상에 반응하여 방출되고 호르몬 자스몬산 및 방어 유전자의 전사증가를 초래하는 잘 정의된 상처 반응을 유발한다1. 가장 잘 알려진 DAMPs 중 하나는 체계인이며, 잎이 상처입은 후 더 큰 프로젠틴단백질의 절단에 의해 형성되는 폴리펩티드는 2,3. 자스몬산 상처 반응은 애벌레 타액, 장 내 분당 (역류제) 및 대변 (frass)에서 유래 될 수있는 허브 관련 분자 패턴 (HAMPs)에 의해 더욱 변조된다. 곤충은 이러한 물질을 사용하여 방어 반응을 향상시거나 회피합니다5. 전사 인자는 다운스트림 방어 유전자 6,7,8의조절을 통해 방어 반응에서 호르몬 신호로부터 메시지를 전달한다.
실험실 설정에 사용되는 일부 식물 – 곤충 상호 작용 연구는 곤충에 의해 공급의 자연적인 방법을 근사하는 것을 목표로, 시뮬레이션 유형입니다. 모의 초본은 일반적으로 곤충 마우스 부품의 특정 메커니즘을 모방하는 다양한 도구를 사용하여 식물 조직에 인공 손상을 만들어 Damps의 방출을 유발하고 방어 유전자의 생산을 유발합니다. 경구 분비물 또는 역류제와 같은 다른 곤충 특이적 성분은종종 HAMPs 9,10,11에서기여를 복제하기 위해 첨가된다. 특정 크기와 유형의 상처를 생성하고 정확한 양의 HAMPs를 적용하면 이러한 유형의 연구에 대한 한 가지 장점이 있으며 보다 재현 가능한 결과를 제공할 수 있습니다. 식물 조직에 손상을 달성 하는 자연 초원 연구, 필드 획득 또는 실험실 사육 곤충의 응용 프로그램에 의해 달성 되는, 상처 크기와 HAMP 금액 곤충 행동에 의해 제어 되 고 에 가변성을 추가 하기 때문에 종종 더 도전 데이터. 자연 대 시뮬레이션 방법과 그 장점과 단점은 문헌12,13,14에서잘 논의된다.
전사 인자와 같은 초기 신호 이벤트를 연구하려면 잎의 일정 비율이 비교적 짧은 시간 내에 소비되어야하므로 유충은 분석을 위해 잎이 얼어 붙을 때까지 즉시 츄를 시작하고 소비를 유지해야합니다. M. sexta는 애벌레 단계의 많은 동안 여러 solanaceous 식물에 탐욕스러운 피더, 시간의 상대적으로 짧은 금액에 최대 피해를 부여에 이상적 만들기15. 이는 곤충이 잎표면(16,17)에접촉한 직후식물반응이 거의즉시 발생하기 때문에 조기 시그널링 이벤트를 연구할 때 편리하다. 일반적으로 사용되는 클립 케이지 의 봉쇄 방법은 여러 케이지가 애벌레의 제거 또는 추가를 허용하기 위해 실험 전반에 걸쳐 지속적인 조정을 필요로하기 때문에 서투른 증명한다. 잎은 또한 동시에 여러 곤충 먹이를 지원하기에 충분히 크고 강한해야합니다. 감자 식물의 이러한 유형은 먹이를 관찰하기 위해 많은 양의 공간이 필요합니다. 애벌레는 종종 잎 표면의 밑면으로 옮겨지며 먹이 관찰을 매우 어렵게 만듭니다. 이러한 실험을 수행 하기 위해 전체 식물을 사용 하 여 명확 하 게 성가신.
현재 연구는 전체 식물보다는 페트리 접시에 고립 된 분리 된 잎을 사용하여 허브를 연구하는 전체 식물 접근 방식을 간소화하고 단순화합니다. 본 연구에서 프로토콜의 적용은 M. sexta 애벌레에 의한 초식성 손상 후 감자 잎에서 초기에 유도된 C2H2 전사 인자의 군의 관찰에 제한된다.
Protocol
Representative Results
Discussion
기존의 전체 식물 약초 방법론의 사용은이 특정 연구의 목표를 달성하기 위해 불필요합니다 (즉, 감염에 대한 반응을위한 후보 유전자세트를 스크리브). 분리 된 잎 정제의 명백한 장점은 허브 분석 을 수행하는 데 걸리는 시간을 단축하는 것입니다. 클립 케이지가있는 전체 식물의 다루기 힘든 특성이 제거되고 2 주 어린 식물이 잎을 수확하는 데 사용할 수 있기 때문에 더 빨리 수행됩니다. 또한 …
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
저자는 이 연구에 사용된 곤충을 제공하고 애벌레 준비에 있는 그들의 전문지식에 대한 밥 패러와 알렉시스 공원에 감사하고 싶습니다. 원고의 비판적 검토에 대한 마이클 블랙번과 Saikat 고쉬에 추가 감사.
이 출판물의 상품명 또는 상업용 제품에 대한 언급은 특정 정보를 제공하기 위한 목적으로만 사용되며 미국 농무부의 추천 또는 보증을 의미하지 않습니다.
USDA는 평등한 기회 제공자 이자 고용주입니다.
Materials
| agar substitute | PhytoTechnology Laboratories | G3251 | product is Gelzan |
| containment vessel (6,12 or 24 well dish) | Fisher Scientific | 08-772-49, 08-772-50, 08-72-51 | many other companies sell these products |
| manduca eggs | Carolina Biological Supply Company | 143880 | 30-50 eggs |
| manduca eggs | Great Lakes Hornworm | NA | 50, 100, 250 or 500 eggs |
| manduca larvae | Carolina Biological Supply Company | call for specific larval instar requests | any instar |
| manduca larvae | Great Lakes Hornworm | call for specific larval instar requests | any instar |
| microcentrifuge tubes, 1.7 ml | Thomas Scientific | 1158R22 | these have been tested in liquid N2 and will not explode |
| Murashige & Skoog (MS) Basal Medium w/Vitamins | PhytoTechnology Laboratories | M519 | used to make propagation medium |
| nutrient agar mix | PhytoTechnology Laboratories | M5825 | product is Murashige & Skoog Basal Medium with vitamins, sucrose, and Gelzan |
| paper filter discs | Fisher Scientific | 09-805A | Whatman circles-purchase to fit in petri dish |
| petri dish, 60X15 mm or 100X15 mm | Fisher Scientific | FB0875713A or FB0875712 | purchase size appropriate for leaf size |
| potato tubers | any | B size (not organic) | suggest Maine Farmer’s Exchange |
| pots, 10" | Griffin Greenhouse Supplies, Inc. | 41PT1000CN2 | |
| preservative/biocide | Plant Cell Technology | NA | product is PPM (Plant Preservative Mixture) |
| seed potatoes for explant source | any | B size (not organic) | suggest Maine Farmer’s Exchange |
| slow release fertilizer (14-14-14 ) | any | NA | Osmocote is a popular brand name |
| soft touch forceps | BioQuip | 4750 | |
| soil mix | Griffin Greenhouse Supplies, Inc. | 65-51121 | product is Sunshine LC1 mix |
| sterile culture vessel | PhytoTechnology Laboratories | C2100 | Magenta-type vessel, PTL-100 |
| sterile culture vessel | Fisher Scientific | ICN2672206 | product is MP Biomedicals Plantcon |
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