الموصوفة هنا هي طريقة لاستخراج وتنقية ومراقبة جودة الحمض النووي الجيني من العامل الممرض الفطري الغذائي الحيوي الإلزامي ، البياض الدقيقي ، لاستخدامه في تسلسل الجينوم طويل القراءة.
يتطلب اشتراك JoVE لعرض هذا المحتوى. تسجيل الدخول أو ابدأ نسخة تجريبية مجانية
مقالة منهجية
* These authors contributed equally
الموصوفة هنا هي طريقة لاستخراج وتنقية ومراقبة جودة الحمض النووي الجيني من العامل الممرض الفطري الغذائي الحيوي الإلزامي ، البياض الدقيقي ، لاستخدامه في تسلسل الجينوم طويل القراءة.
الفطريات البياض الدقيقي هي مجموعة من مسببات الأمراض الهامة اقتصاديا النبات الفطرية. لا يعرف إلا القليل نسبيا عن علم الأحياء وعلم الوراثة من هذه الجراثيم الجزيئي، ويرجع ذلك جزئيا إلى نقص الموارد الوراثية والجينوم متطورة. هذه الكائنات الحية لديها كبيرة، الجينوم المتكررة، التي جعلت تسلسل الجينوم والتجمع الصعب باهظة. هنا، نحن تصف أساليب لجمع واستخراج وتنقية ومراقبة الجودة تقييم عالية الوزن الجزيئي الجيني DNA من أنواع البياض الدقيقي واحد، Golovinomyces cichoracearum. ويتضمن بروتوكول صفها اضطراب الميكانيكي للجراثيم تليها الأمثل الفينول / الكلوروفورم استخراج الحمض النووي الجيني. وكان العائد نموذجي 7 DNA ميكروغرام لكل 150 غبيرات ملغ. الحمض النووي الجيني أن يتم عزل باستخدام هذا الإجراء هو مناسبة لتسلسل قراءة طويلة (أي> 48.5 KBP). تدابير مراقبة الجودة لضمان حجم، والغلة، ونقاء من الحمض النووي الجيني أيضاووصف في هذا الأسلوب. وتسلسل الحمض النووي الجيني نوعية الموصوفة هنا تسمح لتجميع ومقارنة الجينوم متعددة البياض الدقيقي، والتي بدورها سوف تؤدي إلى فهم أفضل وتحسين السيطرة على هذا الممرض الزراعي.
بياض دقيقي هي مجموعة من إلزام مصنع الفطرية biotrophic مسببات الأمراض التي، عندما تؤخذ معا، هي أكبر سبب للأمراض النبات في جميع أنحاء العالم 1. وهناك أكثر من 900 نوع وصفها البياض الدقيقي، والتي تم تجميعها تصنيفيا إلى خمس قبائل داخل الأسرة Erisyphaceae 2. بسبب على حد سواء لأهميتها الاقتصادية والعلاقة الحميمة أن تتطور مع مضيفيهم، كانت أمراض البياض الدقيقي موضوع البحث ل> 100 سنة. على العدوى، بياض دقيقي تثير تغييرات جذرية في بنية الخلية، والتمثيل الغذائي والبيولوجيا الجزيئية من مضيفيهم، للاستفادة هذا الممرض. ومع ذلك، فإن دراسة بياض دقيقي هي تحديا من نوع خاص أسلوب حياتهم تلزم، ولم يتم بعد وصف نمو الفطريات في ثقافة نقية 3 و 4 و 5 نظرا ل،"XREF"> 6 و 7 و 8. كما لم يتم حتى الآن إنجاز موثوق بها، التحول الجيني مستقر للبياض دقيقي، على الرغم من التحول عابرة وقد ورد في بعض الأنواع 9 و 10.
وقد ثبت أن تسلسل الجينوم وتجميع البياض الدقيقي الصعب يرجع ذلك إلى عدد من الميزات الموجودة في الجينوم نفسه. الجينوم البياض الدقيقي كبيرة (120-180 م ب ب) بالنسبة إلى العوامل الوراثية الفطرية الأخرى، وتتكون من 60-90٪ موزعة بالتساوي العناصر المتكررة 11. وتشمل هذه العناصر يكرر الطرفية غير طويلة، فضلا عن العناصر المتكررة غير مصنف. اثنين speciales formae من نوع البياض الدقيقي واحدة، Blumeria graminis و. س. hordei وو. س. الحنطة (محكمة العدل الاتحادية وبغت، على التوالي)، وكذلك العنب البياض الدقيقي الفقاقة الفتاكة، يكون النحلالتسلسل ن، وقد تم الانتهاء من مشروع الجينوم للعديد من الآخرين 12 و 13 و 14. وقد جعلت الطبيعة التكرارية للجينومات الصعب التجمع، وتجميعها في محكمة العدل الاتحادية الجينوم الانتهاء في 6989 supercontigs مع L50 من 2 ميجا بايت 12.
وعلى الرغم من الجينوم كبير، تظهر بياض دقيقي لديها عدد قليل من البروتين الجينات الترميز، مع 5845 و6540 الجينات وتوقع في محكمة العدل الاتحادية وبغت، على التوالي. يظهر بياض دقيقي متسلسلة أيضا تفتقر إلى لا يقل عن 99 الجينات الأساسية التي لا غنى عنها في الفطريات الأخرى، وهو ما يتسق مع الاعتماد على الفطريات على النبات المضيف من أجل البقاء على قيد الحياة 11، 12، 13، 14.
تسلسل المتكررة قرب تيلومرات، القسيم، RN الريباسيوالمصفوفات والمناطق المخصب في جين قافز الجين يتم تجميعها بشكل سيئ من استراتيجيات التسلسل قراءة قصيرة وغالبا ما تكون ممثلة تمثيلا ناقصا في المجالس الجينوم 15. ويعتقد أن هذه المناطق لتكون مسؤولة عن العديد من الثغرات التي تحدث في تسلسل الجينوم، وهذا ينطبق على بياض دقيقي مع التوسع واسعة من العناصر المتكررة 16. غاية غالبا ما توجد مناطق الجينوم البلاستيكية في تلك المناطق المتكررة 3. وهي بمثابة موقع لإعادة ترتيب الكروموسومات، وغالبا ما ترميز الجينات تحت ضغط انتقائي قوي، مثل الجينات ترميز البروتينات المستجيب والجينات التي تكود إنزيمات الأيض الثانوية. التقدم في جزيء واحد تقنيات التسلسل قراءة طويلة توفر حلا ممكنا لتسلسل عبر المناطق المتكررة من الجينوم 15. على سبيل المثال، Faino وآخرون. (2015) وجدت أن بما في ذلك سلسلة طويلة قراءة التقنيات وم البصريةيسمح apping لهم لإنتاج تسلسل الجينوم الفجوة أقل للسلالتين من نبات فطري الممرض الداليا الكبكوبية، ثلاثة أضعاف نسبة تسلسل الحمض النووي المتكررة في الجينوم، وزيادة عدد من الشروح الجين (وخفض عدد جزئية أو مفقودة شروح الجين ) والجينوم يكشف إعادة ترتيب 17.
لاستخدام هذه التقنيات التسلسل قراءة طويلة، على تركيزات عالية من جودة عالية الحمض النووي الجيني، مع أحجام الحد الأدنى> 20 KBP، وهناك حاجة. نحن هنا وصف الأساليب لدينا لجمع بوغي، وتنقية عالية الوزن الجزيئي الحمض النووي من غبيرات وتقييمنا لمراقبة الجودة باستخدام cichoracearum الأنواع البياض الدقيقي Golovinomyces نمت على الخيار 18. ويستند هذا البروتوكول على بروتوكول المتقدمة في المجموعة مختبر B. كيلر (جامعة زيورخ، سويسرا) 13، 19ويشمل العديد من التعديلات التي أدت إلى زيادة الغلة DNA ونسبة أعلى من DNA> 48.5 KBP في الحجم. ويتضمن البروتوكول أيضا خطوات لمراقبة الجودة بناء على توصيات من وزارة الطاقة الأمريكية المشتركة الجينوم معهد 20 و 21 و 22.
وظيفة كل كاشف المدرجة في تحلل العازلة، والأساس المنطقي لكل خطوة التنقية، وكما هو موضح في هنري (2008) 23. تم التشاور البروتوكولات المنشورة المتاحة لعزل عالية الوزن الجزيئي الجيني DNA من الأنسجة النباتية والجراثيم أيضا خلال تصميم هذا البروتوكول 24، 25، 26، 27، 28.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
1. إعداد الفطرية المواد
2. الجينوم DNA تنقية
3. مراقبة الجودة
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
cichoracearum تشغيل مثال ممثل 60ng الحمض النووي الجيني النقي من G. على هلام الاغاروز باستخدام هلام الكهربائي واستخدام حقل نابض هلام الكهربائي وترد في أرقام 1 و 2 على التوالي. وتمثل الاستعدادات DNA الجينومية أن تمر، هامشي تمر وتفشل مراقبة الجودة. الاستعدادات DNA الجينومية التي تمر بالكامل مراقبة الجودة مثالية لتسلسل باستخدام نهج تسلسل الجينوم قراءة منذ فترة طويلة. الاستعدادات التي ...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
من أجل الحصول على النقي، وارتفاع الوزن الجزيئي الجيني DNA من تلزم biotrophic فطريات البياض الدقيقي، وقد تم تطوير نسخة معدلة من الأساليب المذكورة سابقا 30. ومتوسط العائد باستخدام هذا البروتوكول الأمثل هو 7 DNA ميكروغرام لكل 150 ملغ غبيرات، مضاعفة الغلة التي تم الحصول عليها مع بروتوكول مسبق. كما ارتفع متوسط حجم من حوالي 20 KBP إلى أكثر من 48.5 KBP. وكان محسن هذا البروتوكول في النظام cichoracearum G. cucumber-. من أجل الحصول على أفضل جودة وأعلى نق...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
ليس لدى المؤلفين ما يكشفون عنه.
تم تطوير هذا البروتوكول لدعم مشروع تسلسل مشترك بين معهد الجينوم والمجتمع (# 1657). تم دعم العمل جزئيا من قبل مؤسسة فيلوماتيا والمؤسسة الوطنية للعلوم (# 0929226) ومعهد العلوم الحيوية للطاقة إلى S. Somerville. ومن قبل المؤسسة الوطنية السويسرية للعلوم (# 310030_163260) إلى ب. كيلر. نود أن نشكر زملائنا ، M. Figureroa و M. Miller (جامعة مينيسوتا) ، R. Panstruga (جامعة RWTH Aachen) ، C. Pedersen (جامعة كوبنهاغن) ، P. Spanu (إمبريال كوليدج) ، J. Taneja (جامعة كاليفورنيا بيركلي) ، M. Wildermuth (جامعة كاليفورنيا بيركلي) ، R. Wise (جامعة ولاية أيوا) و S. Xiao (جامعة ماريلاند) على نصائحهم السخية والتطوع ببروتوكولاتهم أثناء قيامنا بتطوير البروتوكول الموضح هنا.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| MM400 مطحنة الكرة | Retsch | 20.745.0001 | أو ما يعادلها من مطحنة الكرة |
| 2 مل أنابيب لطحن الكرة | Sarstedt & nbsp ؛ | 72.694.007 | |
| 5/32 "كرات طحن الفولاذ المقاوم للصدأ OPS | Diagnostics | GBSS 165-5000-01 | |
| المعالجات الدقيقة التي يتم التحكم فيها 280 سلسلة حمام مائي مسبقا إلى 65 درجة ؛ ج | Thermo Fisher Scientific | 2825 | أو ما يعادله حمام مائي |
| يتم التحكم فيه 280 سلسلة حمام مائي مضبوطة مسبقا إلى 37 درجة ؛ C | Thermo Fisher Scientific | 2825 | أو ما يعادلها حمام مائي |
| Eppendorf 5417R جهاز طرد مركزي دقيق | مبرد Krakeler Scientific | 38-022621807 | أو ما يعادلها من أجهزة الطرد المركزي |
| الدقيقة Chlorform: IAA (24: 1 v / v) | Sigma-Aldrich ؛ | C0549 | خطير في حالة ملامسة الجلد أو استنشاقه. ارتد قفازات النتريل والنظارات الواقية ومعطف المختبر واعمل في غطاء المحرك الكيميائي |
| الفينول: الكلوروفورم: IAA (25:24: 1 v / v) | 15593031 Thermo Fisher Scientific | خطير في حالة ملامسة الجلد أو استنشاقه. ارتداء قفازات النتريل والنظارات الواقية ومعطف المختبر والعمل في غطاء المحرك الكيميائي | |
| 100٪ الأيزوبروبانول | سيجما ألدريتش & nbsp ؛ | W292907 | |
| 100٪ إيثانول | سيجما ألدريتش ؛ | 34923 | البرد إلى -20 درجة ؛ C الاستخدام المسبق |
| أسيتات الصوديوم | سيجما-ألدريتش | S2889 | |
| رناز ، خالي من الدناس (10 مجم / مل) ثيرمو | فيشر العلمي | EN0531 | |
| ميتابيسلفيت البوتاسيوم | سيجما ألدريتش ؛ | P2522 | |
| الصوديوم لوريل ساكروينات | سيجما ألدريتش ؛ | L9150 | |
| قاعدة تريس | سيجما ألدريتش ؛ | 10708976001 | |
| حمض الإيثيلين ديامين تترا أسيتيك (EDTA) | سيجما ألدريتش ؛ | EDS | |
| كلوريد الصوديوم (NaCl) | سيجما-ألدريتش ؛ | S9888 | |
| سيتيل تريميثيل بروميد الأمونيوم (CTAB) | سيجما ألدريتش ؛ | H6269 | |
| Uvex من Honeywell Futura Goggles S345C ، Uvextreme | Staples | 423263 | أو ما يعادلها من |
| نظارات High Five COBALT Nitrile ، LARGE | Neta Scientific | HFG-N193 | أو ما يعادلها |
| حمض نووي أحمر صبغة 10،000x في الماء | Biotium | 41003 | |
| Ethidium Bromide 10 مجم / مل | Biotium | 40042 | خطير في حالة ملامسة الجلد. ارتد قفازات النتريل والنظارات الواقية |
| Agarose Ultrapure Bioreagent | VWR International LLC | JT4063 | |
| GeneRuler 1 kb Plus DNA Ladder | Thermo Fisher Scientific | FERSM1332 | |
| 8 - 48 kb معايير حجم الحمض النووي CHEF | Bio-Rad | 170-3707 | |
| Pippin Prep | Life Technologies Corporation | 4472172 | أو ما يعادلها من هلام مجال النبض aparatus |
| ورق الترشيح النوعي Whatman ، الصف 1 | Sigma-Aldrich ؛ | WHA1001042 | أو ما يعادلها من غرفة النمو |
| Percival Growth | Percival | AR66LXC9 | |
| NanoDrop 8000 UV-Vis مقياس الطيف | الحراري فيشر العلمي | ND-8000-GL | أو ما يعادله مقياس الطيف |
| الضوئي Quant-iT PicoGreen dsDNA Assay Kit | Thermo Fisher Scientific | P11496 | |
| TAE Buffer (Tris-acetate-EDTA) (50x) | Thermo Fisher Scientific | B49 | تمييع 1/50 بالماء قبل الاستخدام (إلى 1x) |
| TE Buffer | Thermo Fisher Scientific | 12090015 | |
| Tris-Borate-EDTA ، محلول 10x (الرحلان الكهربائي) BP13334 | Thermo Fisher Scientific | يخفف 1/10 بالماء قبل الاستخدام (إلى 1x) | |
| نيتروجين | سائل نيتروجين سائل (-196 درجة ؛ ج) هو خطر التجمد. سوف يتوسع أيضا بسرعة عند الاحترار ويجب ألا يحفظ في حاوية مغلقة بإحكام |
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.