Aspergillus flavus 성장 및 유전자 변형 옥수수 표현 Lablab purpureus L.에서에서 α-아 밀라 아 제 억제제에서 아플 라 톡 신 생산의 억제

Summary

여기 선물이 분석 Aspergillus flavus 성장과 아플 라 톡 신 생산 옥수수 커널에서 항진균 단백질을 표현 하는 프로토콜.  우리는 감염 및 실시간으로 성숙한 커널에 곰 팡이의 확산을 모니터링 GFP 표현 A. flavus 긴장을 사용 하 여. 분석 결과 신속 하 고 신뢰할 수 있는, 재현.

Abstract

아플 라 톡 신 오염 식품 및 사료 작물은 전세계 주요 도전 이다. Aflatoxins, Aspergillus flavus (A. flavus) 균에 의해 생산은 실질적으로 옥수수와 인간과 동물 건강에 심각한 위협이 포즈 외 땅콩 같은 다른 기름 풍부한 작물 자르기 값을 줄일 수 있는 강력한 발암 물질. 전통적인 번 식, 저항 관련 된 단백질과 RNA 간섭 (RNAi)의 유전자 변형 식을 포함 하 여 다른 접근-호스트 유도 유전자 침묵의 중요 한 A. flavus 기반 유전자 대상, 평가 되 고 증가 하 아플 라 톡 신 취약 작물에 저항입니다. 과거 연구 A. flavus pathogenesis 및 아플 라 톡 신 생산,이 유전자/효소 제안에 α-아 밀라 아 제의 중요 한 역할은 A. flavus 성장과 아플 라 톡 신 생산을 줄이기 위해 잠재적인 대상으로 나타났습니다. 이와 관련, 현재 연구 A. flavus에 대 한 옥수수에 Lablab purpureus L. α-아 밀라 아 제 억제제와 같은 단백질 (AILP)의 (제정 CaMV 35S 발기인 통제) 분리 식 평가에 착수 했다. AILP A. flavus α-아 밀라 제 효소의 경쟁적 억제제 이며 콩 공통 lectin-arcelin-α-아 밀라 아 제 억제 물 단백질 가족에 속하는 36 kDa 단백질 이다. 현재 작업 전에 생체 외에서 연구 A. flavus α-아 밀라 제 활동 및 곰 팡이 성장 억제에 AILP의 역할을 시연 했다. 곰 팡이 성장 및 성숙한 커널에서 아플 라 톡 신 생산 GFP 표현 A. flavus 긴장을 사용 하 여 실시간으로에서 감시 되었다. 이 커널 분석 (KSA) 상영은 매우 간단 합니다을 설정 하 고 germplasm 및 유전자 변형 라인의 평가 대 한 감염 및 측정할 수 있는 확산의 범위에 안정적이 고 재현 가능한 데이터를 제공 합니다. GFP 긴장에서 형광 곰 팡이를 밀접 하 게 연관 된 성장 이며, 확장 하 여, 그것은 아플 라 톡 신 값을 잘 상관.  현재 작업의 목표는 아플 라 톡 신 저항을 증가 하는 옥수수 처럼 상업적으로 중요 한 작물에서이 이전 지식을 구현 했다. 우리의 결과 표현 하는 AILP 유전자 변형 옥수수 알갱이, 차례 차례로, 아플 라 톡 신 레벨 62%-88% 감소에 번역에 A. flavus 성장에 35%-72% 감소를 보여 줍니다.

Introduction

Aspergillus, 강했다 Fusarium, 푸른 곰 팡이, 곰 팡이 속으로 mycotoxin 오염 식품의 중요 한 문제 이며, 사료 작물 재배 전세계^1,2,3. 이러한 phytopathogenic 버섯 중 Aspergillus 자르기 값과 인간과 동물 건강에 가장 불리 한 충격이 있다. Aspergillus flavus (A. flavus)은 옥수수, 면 실 등 땅콩 기름 풍부한 작물을 감염 하 고 수많은 독성 2 차 대사 산물 (SMs) 뿐만 아니라 강력한 발암 물질, aflatoxins, 생성 한 기회주의적 식물 병원 체 이다. 옥수수는 중요 한 음식 및 전세계 재배 작물을 먹이 이며 A. flavus에의해 오염에 매우 쉽습니다. 아플 라 톡 신 오염에의 경제적 영향을 잃고 및 옥수수에 감소 값으로 686.6 백만 달러/년 미국² 예측 변화 글로벌 기후에, aflatoxins의 영향으로 옥수수에 큰 경제적 손실을 초래할 수 있습니다. 평가 높은 1.68 십억 달러/년 가까운 미래². 인간과 가축에 aflatoxins의 불리 한 경제 및 건강 효과 감안할 때, 옥수수에 사전 수확 아플 라 톡 신 제어 식품의 아플 라 톡 신 오염 방지 제품을 공급 하는 가장 효율적인 방법을 수 있습니다.

지난 몇 십년에 광범위 하 게 사용 된 옥수수의 아플 라 톡 신 저항에 대 한 주요 사전 수확 제어 접근 시간⁴의 상당한 금액을 요구 하는 번 식 통해 주로 이다. 최근, biocontrol 대규모 필드 응용 프로그램^5,6에서 아플 라 톡 신 감소에서 약간의 성공을 했다. Biocontrol, 게다가 최첨단 분자 도구 ‘ 호스트 유도 유전자 침묵 ‘ RNAi 통해 (HIGS) 등의 응용 프로그램 및 저항 관련 단백질의 유전자 변형 식 몇 가지 성공을 했다 A. flavus 성장과 아플 라 톡 신에의 감소에 작은 규모의 실험실 및 현장 연구에 있는 생산. 이러한 접근은 현재 미래 조작 위한 새로운 잠재적인 A. flavus 유전자 표적 식별 이외에 최적화 되 고 있습니다.

유전자 유전자 변형 제어 전략의 잠재적인 대상으로 mycotoxin 생산에 직접 관련 되는, 게다가 곰 팡이 amylases 성공적인 pathogenesis 및 mycotoxin 생산 초기 단계를 유지 하는 중요 한 역할을 재생 표시 되었습니다. 호스트 공장 감염. 몇 가지 예로 Pythium pleroticum (생강 rhizome 부패의 인과 대리인), Fusarium solani (콜리플라워 윌 트의 인과 대리인), 긍정적인 상관 관계 pathogenicity와 α-아 밀라 제 식 및 활동 사이 ^{를 관찰 했다 7,8}. 유전자 녹아웃 또는 최저의 방법을 통해 α-아 밀라 제 활동의 금지는 곰 팡이 성장과 독 소 생산을 부정적인 영향을 줍니다. A. flavus 의 α-아 밀라 제 녹아웃 돌연변이 aflatoxins 전 기판 또는 degermed 옥수수 커널⁹에 성장 될 때 생산 하지 못했습니다. 마찬가지로, Fusarium verticillioides 에 α-아 밀라 제 녹아웃 스트레인 옥수수 커널¹⁰의 감염 시 fumonisin B₁ (mycotoxin)을 생산 하지 못했습니다. 더 최근의 연구에서 길버트 외. (2018) 시연 HIGS 통해 A. flavus α-아 밀라 제 식의 아래로 RNAi 기반 노크 크게 감소 옥수수 커널 감염^{11 시 A. flavus 성장과 아플 라 톡 신 생산} .

또한 α-아 밀라 제 활동의 특정 억제제는 α-아 밀라 제 식의 다운 레 귤 레이 션으로 비슷한 결과 생산 했습니다. 곰 팡이 저항에는 α-아 밀라 아 제 억제제의 역할에 첫 번째 보고서는 분리와 옥수수 라인 저항 A. flavus¹²에서 14 kDa 트립 신-α-아 밀라 아 제 억제제의 특성에서 왔다. 더 Lablab purpureus L.¹³, 히 아 신 스 콩의 씨앗에서 Fakhoury 및 Woloshuk 36 kDa α-아 밀라 아 제 억제제와 같은 단백질 (AILP)의 식별에 의해 식물 종의 수백의 상영. Lectin-arcelin-α-아 밀라 아 제 억제 물 가족에 속하는 AILP 닮은 lectins의 펩 티 드 순서 일반적인 콩^14,15보고. 순화 AILP 포유류 trypsin 및 A. flavus 성장 및 conidial 발 아¹³의 중요 한 금지를 보여주었다 생체 외에서 특성 추가 금지 행위를 발생 하지 않습니다. 제시 하는 보고서 여기 명확 하 게 쇼 α-아 밀라 제 역할을 할 수 제한 하는 병원 체 또는 전 분 (α-아 밀라 제 활동)을 통해 동원 및 중 에너지 원으로 녹는 설탕의 수집에 의존 하는 해충을 제어 방식에서 대상 들 호스트 식물 병원 성 상호 작용입니다.

알파-아 밀레이 스 A. flavus pathogenicity^9,,1011, 그리고 강력한 안티-A. flavus 에이전트 (α-아 밀라 제 억제/antigrowth)¹³, AILP의 중요성을 감안할 때 중요 한 것으로 알려져 있다 Lablab AILP 을 표현 하는 유전자 변형 옥수수 식물 생성 제정 CaMV 35S 발기인에서 유전자. 목표는 옥수수에이 α-아 밀라 아 제 억제 물의 분리 표현식이 A. flavus pathogenesis 및 아플 라 톡 신 생산 옥수수 커널 감염에 대 한 효과 조사 했다. 우리의 결과 AILP를 크게 표현 하는 유전자 변형 옥수수 커널 커널 감염 시 A. flavus 성장과 아플 라 톡 신 생산 감소를 보여 줍니다.

Protocol

1. 플라스 미드 구조와 옥수수 변환 PCR 증폭 Lablab AILP 5′-TATCTAGAACTAGTGATTACCATGGCTCC-3 ‘와 5′-ATACTGCAGGATTGCATGCAGAGTAGTACTG-3’ 뇌관을 사용 하 여 삽입. PCR 조건 포함 30 98 ° C에 초기 변성 단계 s (1 단계), 뒤에 98 ° C 10에서 변성 s (2 단계), 55 ° C 30에서 어 닐 링 s (3 단계), 신장 20 72 ° C에서 s (4 단계), 4 단계로 2 단계 31 주기 그리고 내가 및 Pst최종 신장 5 분 수정된 pCAMBIA 1300으로 PCR 제품 벡터 <e…

Representative Results

옥수수 변환 및 유전자 변형 식물의 분자 검사 옥수수이 II 라인의 미 성숙한 배아 최종 공장 대상 벡터 CaMV 35S 의 통제 Lablab purpureus AILP 유전자 표현 포함 Agrobacterium tumefaciens EHA101 긴장을 사용 하 여 변형 되었다 발기인입니다. 5 독립적으로 변형 된 옥수수 라인 후속 연구에 대 한 t 6 세대…

Discussion

병원 균과 해충 농업 작물에서 수확량 손실 글로벌 문제²⁰이다. 현재, 합성 살 균 제와 살충제의 응용 프로그램 제어 식물 병원 균과 해충에 대 한 주된 수단 이지만 이러한 바이오 식품 및 사료의 잔류 독성²¹인간과 동물 건강 심각한 위협을 제기할 수 있다. 식품 및 사료 작물 옥수수의 경제 중요성, 고려에 감소 또는 아플 라 톡 신 오염 제거 가장 중요<sup class="x…

Materials

Agar	Caisson
Amazing Marine Goop	Eclectic Products
C1000 Touch CFX96 Real-Time System	Bio-Rad
Corning Falcon Tissue Culture Dishes, 60 mm	Fisher Scientific	08-772F
Eppendorf 5424 Microcentrifuge	Fisher Scientific
Erlenmeyer flask with stopper, 50 mL	Ace Glass	6999-10
Ethanol
FluoroQuant Afla	Romer Labs	COKFA1010
Fluted Qualitative Filter Paper Circles, 15 cm	Fisher Scientific	09-790-14E
Force Air Oven	VWR
FQ-Reader	Romer Labs	EQFFM3010
Geno/Grinder 2010	OPS Diagnostics	SP 2010-115
Innova 44 Incubator Shaker	Brunswick Scientific
iScript cDNA Synthesis Kit	Bio-Rad	1708890
liquid Nitrogen
Low Form Griffin Beakers, 100 mL	DKW Life Sciences	14000-100
Methanol
Methylene Chloride
Nexttec 1-step DNA Isolation Kit for Plants	Nexttec	47N
Nikon Eclipse E600 microscope with Nikon DS-Qi1 camera	Nikon
Nikon SMZ25 stereomicroscope with C-HGFI Episcopic Illuminator and Andor Zyla 4.2 sCMOS camera	Nikon
Nunc Square BioAssay Dishes	ThermoFisher Scientific	240835
Phire Plant Direct PCR Kit	ThermoFisher Scientific	F130WH
Polycarbonate Vials, 15 ml	OPS Diagnostics	PCRV 15-100-23
Potato Dextrose Broth
Snap Cap, 22 mm	DKW Life Sciences	242612
Sodium Phosphate dibasic heptahydrate	Sigma-Aldrich
Sodium Phosphate monobasic	Sigma-Aldrich
Spectrum Plant Total RNA Kit	Sigma-Aldrich	STRN50
Stainless Steel Grinding Balls, 3/8''	OPS Diagnostics	GBSS 375-1000-02
Stir Plate
Synergy 4 Fluorometer	Biotek
T100 Thermal Cycler	Bio-Rad
Triton X-100	Sigma-Aldrich	T-9284
V8 juice	Campbell's
Whatman Qualitative Grade Plain Sheets, Grade 3	Fisher Scientific	09-820P
Wrist-Action Shaker	Burrell Scientific