يصف هذا البروتوكول إنشاء تخطيط تعداء عشوائي باستخدام معالج سائل آلي ، وبروتوكول عزل البروتوبلاست لأوراق الذرة المبتذلة ، وإجراء تعداء 96 بئرا باستخدام معالج سائل.
Method Article
يصف هذا البروتوكول إنشاء تخطيط تعداء عشوائي باستخدام معالج سائل آلي ، وبروتوكول عزل البروتوبلاست لأوراق الذرة المبتذلة ، وإجراء تعداء 96 بئرا باستخدام معالج سائل.
شهد مجال التكنولوجيا الحيوية النباتية تطورات ملحوظة في السنوات الأخيرة ، مما أحدث ثورة في القدرة على معالجة النباتات وهندستها لأغراض مختلفة. ومع ذلك ، مع زيادة التنوع في البحث في هذا المجال وتعقيدا بشكل متزايد ، فإن الحاجة إلى حلول فحص عابرة مبكرة وفعالة ويمكن الاعتماد عليها وعالية الإنتاجية لتضييق نطاق الاستراتيجيات التي تمضي قدما في التحول المستقر أصبحت أكثر وضوحا. إحدى الطرق التي عادت إلى الظهور في السنوات الأخيرة هي استخدام البروتوبلاست النباتي ، حيث تتوفر طرق العزل والتعداء في العديد من الأنواع والأنسجة ومراحل النمو. يصف هذا العمل بروتوكولا آليا بسيطا للتحضير العشوائي للبلازميد داخل صفيحة مكونة من 96 بئرا ، وطريقة لعزل بروتوبلاست أوراق الذرة المبطلة ، وإجراء التعداء الآلي. يمثل اعتماد الحلول الآلية في التكنولوجيا الحيوية النباتية ، والتي تتمثل في بروتوكولات مناولة السوائل الجديدة هذه لتعداء البروتوبلاست النباتي ، تقدما كبيرا على الطرق اليدوية. من خلال الاستفادة من الأتمتة ، يمكن للباحثين التغلب بسهولة على قيود الأساليب التقليدية ، وتعزيز الكفاءة ، وتسريع التقدم العلمي.
يعد تعداء البروتوبلاست النباتي ، وهو إدخال مادة وراثية غريبة في الخلايا النباتية الخالية من جدران الخلايا ، تقنية محورية ، وفي نصف القرن الماضي ، تشمل العديد من الأنواع لدعم أبحاث التكنولوجيا الحيوية النباتية. ومع ذلك ، فإن استخدام هذه الطرق يمكن أن يكون مؤلما ومحدودا في النطاق ، حتى مع إنتاج ملايين البروتوبلاست في كل عزلة. غالبا ما تكون الطرق التقليدية لتعداء البروتوبلاست النباتي شاقة وتستغرق وقتا طويلا وعرضة للتباين ومتطلبة تقنيا ، مما يؤدي إلى أنظمة متخصصة ذات قابلية منخفضة للتكاثر1. ومع ذلك ، فإن الإمكانات التي أدخلتها الحلول الآلية في السنوات الأخيرة تسلط الضوء على إمكانية بث حياة جديدة في هذه التقنية الشابة البالغة من العمر 60 عاما 2,3. مع إمكانية أتمتة الخطوات الحاسمة والمتكررة مثل تحضير المواد ، وحضانة بولي إيثيلين جلايكول (PEG) ، وتوزيع كاشف التعدي اللاحق ، يمكن للباحثين تقليل متطلبات المناولة المادية والمصادر المحتملة الأخرى للخطأ البشريبشكل كبير 4. علاوة على ذلك ، يضمن التحكم الدقيق والتوحيد الذي توفره أنظمة معالجة السوائل الآلية نتائج تعداء متسقة وقابلة للتكرار.
في حين أن عزل البروتوبلاست هو عملية دقيقة تتضمن التقطيع والهضم والحضانة والترشيح والطرد المركزي ، فإن جزء التعدي من هذه البروتوكولات مصمم خصيصا لمعالجات السوائل الآلية. يتم إجراء معظم بروتوكولات تعداء البروتوبلاست بوساطة PEG ، وخلط البروتوبلاست المعزول في وجود PEG والحمض النووي البلازميد المنقى لمدة محددة بتركيز دقيق (يعتمد على الأنواع والأنسجة) يسمح لهذه الخلايا بأخذ الحمض النووي البلازميد5. يتبع هذا التعدي سلسلة من خطوات الغسيل ، وتبلغ ذروتها في حضانةليلية 6. بعد فترة الحضانة ، إذا تم تصميم كل شيء وتسليمه بشكل صحيح ، فإن التجربة تؤدي إلى التعبير عن المكون محل الاهتمام و / أو إمكانية تقييم المكونات التنظيمية المختلفة7. عادة ما يتم التعامل مع جميع خطوات الشفط والاستغناء والتحريض / الخلط المرتبطة بهذا الإجراء بواسطة ماصة يدوية. يعد تنفيذ مثل هذا البروتوكول يدويا ، تفاعلا فرديا واحدا في كل مرة ، أمرا شاقا ويقدم تباينا غير ضروري بين العينات مع الحد أيضا من السعة التي يمكن تقييمها في أي وقت. كانت البروتوكولات الآلية للتلاعب بخلايا الثدييات أو الحشرات والتخليق الكيميائي في صناعة الأدوية قيد التنفيذ لعدة سنوات4،8،9. يتزايد استخدام البروتوبلاست والبروتوكولات التي تنطوي على مناولة السوائل الآلية للمواد النباتية10،11،12،13.
إن اعتماد بروتوكولات معالجة السوائل الآلية لتعداء البروتوبلاست النباتي يحمل وعدا كبيرا للتطبيقات البحثية. يمكن للباحثين استكشاف مكتبات وراثية أكبر ، وفحص وظائف جينية محددة بوتيرة متسارعة ، والتحقيق في التفاعلات الجينية المعقدة المتعلقة بإجهاد النبات بشكل أكثر شمولا14. تتيح قابلية التوسع للأساليب الآلية التي تستخدم كبسولات ذات 96 بئرا جنبا إلى جنب مع فحص التألق إجراء تجارب عالية الإنتاجية وتسمح للعلماء بتوليد البيانات والرؤى بسرعة التي يمكن أن تغذي التقدم في التكنولوجيا الحيويةالنباتية 11. ومع ذلك ، مع هذه الزيادة في الإنتاجية ، مما يؤدي إلى توليد مئات ، إن لم يكن الآلاف من نقاط البيانات ، يجب أن يكون هناك مراقبة جودة إضافية تفسر أي مصادر خطأ قد تربك النتائج15. أحد العناصر التي تم تحديدها كعامل مساهم في العديد من التخصصات العلمية هو تأثير الحافة. ستقترح بعض استراتيجيات التخفيف أفضل صفيحة لاستخدامها أو ملء المساحة بين الآبار أو الآبار الخارجية بالمياه لمكافحة هذه الظاهرة16،17. ومع ذلك ، فإن هذه الاستراتيجيات تضيف الوقت ، وإذا لم يكن هناك شيء معين يمكن التخلص منه متاحا ، فإن الخيار الوحيد هو القبول بأقل أو تأجيله. بدلا من ذلك ، فإن النظر إلى الاستراتيجيات التي تأخذ في الحسبان هذا التأثير عبر مخطط الحظر لا يضحي بالإنتاجية أو يؤخر التنفيذ.
يسعى بروتوكول البروتوبلاست لأوراق الذرة المسبب وطريقتيه الآليتين الموضحين في الشكل 1 إلى معالجة التباين المتأصل في تجارب البروتوبلاست عن طريق أتمتة أجزاء متعددة من طريقة البروتوبلاست المتعارف عليها ، وتخصيص مادة البلازميد للوعاء المستخدم في التعدي ، والتعداء نفسها. يتم توضيح هذه الطرق لمنصة بروتوبلاست أوراق الذرة المبطلة لأنها منصة بروتوبلاست جيدة التميز وبسيطة وفعالة. يمكن الوصول إلى جميع الخطوات المفصلة على الفور من خلال بروتوكولات نقل البروتوبلاست ، والتي تستخدم حلول مؤقتة مماثلة أو نفسها. ومع ذلك ، يجب مراعاة اهتمام خاص للخصائص الفريدة لأنسجة وأنواع مصدر البروتوبلاست قبل اعتماد هذه التقنيات. تعمل هذه التحسينات من خلال الأتمتة على تبسيط إعداد المواد للتجارب الفردية وتحسين الإنتاجية بشكل كبير ، من التعداء المتسلسل واحدا تلو الآخر إلى 96 تعداء يتم التعامل معها في وقت واحد. سيظهر هذا العمل أيضا مبررا لاستخدام الكتل العشوائية غير المكتملة لحساب التحيز الموضعي للوحة.
1. إنشاء لوحة الإرسال
2. عزل البروتوبلاست من أوراق الذرة المسخنة
3. تعداء البروتوبلاست الآلي
ملاحظة: تتم إدارة الخطوات من 3.6 إلى 3.15 بالكامل بواسطة معالج السوائل الآلي، باستثناء توقفي المستخدم مؤقتا عند الخطوتين 3.10 و3.13، اللتين تتطلبان الطرد المركزي اليدوي. يمكن العثور على لقطات الشاشة ذات الصلة التي تتبع هذا البروتوكول الآلي في الملحق ، الشكل التكميلي 1 ، الشكل التكميلي 3 ، الشكل التكميلي 4 ، والشكل التكميلي 5.
الحصول على بيانات الرصد التي تدعم أن تأثيرات الحواف قد تؤثر على قياسات الاستجابة؛ تم إجراء دراسة تجريبية لتأكيد هذه الشكوك. في هذه الدراسة ، تم تطبيق الطرق المذكورة أعلاه على ثلاث ألواح مكررة مكونة من 96 بئرا بمستوى معالجة واحد فقط. تم نقل جميع البروتوبلاستات باستخدام pSYN1125019 ، وهو بلازميد يعبر بشكل أساسي عن ZsGreen ، بهدف إظهار وجود اختلافات منهجية في مستوى الاستجابة للوحدات الموجودة على حافة اللوحة مقارنة بالصف الثاني ، والمناطق المركزية من اللوحة. يتم تعريف الآبار ال 36 الموجودة على الحافة الخارجية للوحة على أنها الكتلة 1 ، والبئر ال 28 في الصف الثاني من الحافة على أنها الكتلة 2 ، والبئر ال 32 المركزية على أنها بلوك 3 - انظر الشكل 2 أ اللوحة اليمنى السفلية. يمكن أن يستوعب هذا الترتيب 28 مستوى علاجا كتصميم كتلة كاملة عشوائية (RCBD) أو 32 مستوى معالجة كتصميم كتلة عشوائية غير مكتملة (RIBD). في الشكل 2 أ ، لكل تكرار (مندوب) ، تم تطبيع نقاط البيانات الأولية لكل بئر بالمتوسط من تلك اللوحة المعنية. في جميع التكرارات الثلاثة للتجربة ، تكون الاستجابات على حافة اللوحة ، في المتوسط ، أكبر بمقدار 1-1.5 مرة من الحد الأدنى. يصور الشكل 2 ب وسائل الكتلة كنسبة مئوية من متوسط اللوحة الكلي لكل تكرار. يوضح الجدول 2 جداول ANOVA أحادية الاتجاه من تركيب نموذج خطي مع كتلة كتأثير ثابت. لأسباب تتعلق بالتوزيع العشوائي المقيد الذي ينطوي عليه تصميمات الكتل ، يعتبر الاستدلال القائم على اختبار الفرضية لعامل الحجب تقريبيا في أحسن الأحوال وغير صالح في أسوأ الأحوال. ومع ذلك ، فإن ملاءمة نموذج بعامل حظر ثابت مفيد لتقييم ما إذا كان مخطط الحجب مفيدا. يمثل Mn_Sq (الكتلة) متوسط الانحراف التربيعي لوسائل الكتلة حول المتوسط الكلي. يمثل Mn_Sq (الخطأ) متوسط الانحراف التربيعي للملاحظات الفردية حول مجموعتهم ، في هذه الحالة ، المتوسط الكلي نظرا لعدم وجود عامل معالجة في النموذج. عندما يكون Mn Sq (كتلة) أكبر من Mn Sq (خطأ) ، أي أن نسبة F أكبر من واحد ، فقد تم تقليل حجم متوسط الخطأ التربيعي بشكل فعال بالنسبة إلى التصميم العشوائي بالكامل (CRD) ، وبالتالي زيادة القوة الإحصائية لمقارنة المعالجات ذات الاهتمام وتقليل عرض فترات الثقة التي تقدر تباينات العلاج. يوضح الشكل 2 ب نسب F تتجاوز بكثير واحدة ، وتميل الاستجابة المقاسة إلى الانخفاض أثناء تحركها نحو المركز على جميع الألواح الثلاثة المتماثلة. في جميع التكرارات الثلاثة ، لوحظت فواصل ثقة بنسبة 95٪ عند المستوى 0.05 لكتلة واحدة على الأقل لا تغطي متوسط اللوحة المرصودة. لذلك ، يمكن استنتاج أن مخطط الحظر يزيد بشكل كبير من دقة هذه التقديرات. بالإضافة إلى الدقة الأقل ، قد يؤدي الفشل في حساب تباين الإزعاج المكاني إلى نتائج زائفة بسبب إمكانية الخلط بين تأثيرات العلاج وتأثير الحافة.
على الرغم من أن هناك تاريخا طويلا من بروتوكولات عزل وتعداء البروتوبلاست من الذرة المائية التي يعود تاريخها إلى أوائل التسعينيات ، إلا أن هذا البروتوكول يقدم بعض التعديلات الإضافية على الإجراء التقليدي لتسهيل عزل البروتوبلاست القابل للتكرار بشكل أفضل لأغراض تعداء البروتوبلاستعالي الإنتاجية 20. تقلل خطوات تعقيم سطح أنسجة البذور والأوراق قبل الهضم من التلوث الفطري دون الحاجة إلى وسائط معقمة. سيساعد استخدام التربة أيضا في الحفاظ على انخفاض التكاليف بالنسبة لاستخدام وسائط النمو المتخصصة أو شراء حاويات معقمة تستخدم لمرة واحدة. يمكن توسيع نطاق البروتوكول في مراحل عديدة لاستيعاب مستويات مختلفة من الإنتاجية. ينتج عن ما يقرب من 2 جم من أنسجة الأوراق الأولى ما بين 5 × 106 - 10 × 106 بروتوبلاست. نظرا لأن 5 × 106 بروتوبلاست مطلوبة لكل تعداء للوحة 96 بئرا ، فإن بروتوكول العزل ، كما هو مكتوب ، يمكن أن يستوعب 2 تشغيل من بروتوكول التعداد. يستخدم هذا البروتوكول أيضا MMg كمحلول غسيل بدلا من محلول W5 الأساسي. تم اشتقاق هذا في الأصل من منشورات نبات الأرابيدوبسيس الجذر البروتوبلاست كوسيلة لتقليل عدد المحاليل العازلة المستخدمة في أي خطوة معينة من إجراء تعداء البروتوبلاست21. ومع ذلك ، فقد تم استخدامه أيضا في بروتوبلاست أوراق الذرة المصابة خلال عام 202222. سيكون المزيد من التحسين في عزل وتعدي أي بروتوكول بروتوبلاست هو تبسيط وتقليل المحاليل العازلة. كما هو الحال حاليا ، ينتقل هذا البروتوكول بين المخزن المؤقت للهضم الأساسي ، والمخزن المؤقت W5 ، والمخزن المؤقت MMg ، والمخزن المؤقت ل WI. سيكون تبسيط الحلول مفيدا جدا لتحسين قابلية استنساخ تجارب البروتوبلاست وتقليل التباين من شخص لآخر أو من دفعة إلى دفعة بين التجارب. من الملاحظ أن آخر حداثة في البروتوكول هي عدم وجود إزالة كاملة لحلول المخزن المؤقت بعد تعداء PEG. السبب في أن الأتمتة ممكنة هو أن الذرة البروتوبلاستية الموضحة هنا وغيرها من الذرة التي اختبرناها ، هو أنها تبدو متسامحة مع التخفيف كوسيلة لإخماد التفاعل بدلا من الإزالة الكاملة للمحاليل العازلة المختلفة11. يشير إنتاج المراسل ، كما هو موضح في التحكم في تعداء GFP المستخدم هنا ، إلى أن البروتوبلاست يمكن أن يتحمل ما يصل إلى 5٪ PEG دون أي تأثير سلبي على شدة التألق (الشكل التكميلي 6). هذه القيمة أكثر من ضعف تركيز PEG المتوقع عند الانتهاء من البروتوكول الموصوف هنا.

الشكل 1: تخطيطي توضيحي لإجراء عزل البروتوبلاست وتعداده. يشار إلى الخطوات التي تم فيها إدخال الأتمتة بالخطوط الحمراء المتقطعة والمربعات الزرقاء المصاحبة. تتوافق الأرقام المحاطة بدائرة حمراء مع الطرق الثلاث الموصوفة. تم إنشاؤه باستخدام BioRender.com. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل 2: تأثير الحافة وتأثير التخفيف من تخطيطات التكرار. (أ) الخرائط الطبوغرافية التي توضح تغيير الطية في شدة التألق لألواح 96 بئرا المنقولة باستخدام pSYN11250 بالنسبة لمتوسط اللوحة ل 3 تجارب مكررة مستقلة (Rep). يظهر متوسط هذه التجارب أيضا مع مخطط الحجب ، المشار إليه بالخطوط المنقطة الملونة المختلفة الموضوعة في الأعلى. (ب) مخططات شريطية توضح وسائل الكتلة كنسبة مئوية من متوسط اللوحة الإجمالي للألواح المكررة 1 و 2 و 3 من اليسار إلى اليمين. تمثل الدوائر شبه الشفافة نقاط البيانات الأولية بعد قسمتها على متوسط اللوحة. أشرطة الخطأ هي فواصل ثقة بنسبة 95٪ عند المستوى 0.05 ، مع إشارة الشرطة المركزية إلى المتوسط. تشير الألوان البني والذهبي والرمادي إلى الحافة والصف الثاني والجزء الداخلي من اللوحة ، على التوالي. يمثل الخط الأحمر المتقطع عند 100٪ متوسط اللوحة الإجمالي. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
| مخزن مؤقت | الكاشف |
| هضم | 1.5٪ السليلوز روبية |
| 0.3٪ كبير الإنزيم | |
| 0.6 م مانيتول | |
| 10 ملي متر MES (درجة الحموضة 5.7) | |
| 1 ملي كلوريدالتيجيد 2 | |
| 0.1٪ (وزن / حجم) BSA | |
| 0.5 نانومتر β-Mercaptoethanol أو 0.5 mM DTT | |
| م.إم جي | 0.6 م مانيتول |
| 15 ملي ملغم كلوريد2 | |
| 4 ملي ميغابايت MES ، درجة الحموضة 5.7 | |
| W5 | 154 ملي كلوريد الصوديوم |
| 125 ملي CaCl2 | |
| 5 ملي KCl | |
| 2 ملي ميغابايت MES ، درجة الحموضة 5.7 | |
| اي | 0.6 م مانيتول |
| 4 ملي ميغابايت MES ، درجة الحموضة 5.7 | |
| 4 ملي كيلوسيل | |
| الوتد | 30٪ PEG (وزن / حجم) |
| 0.6 م مانيتول | |
| 100 ملي كلوريدالمكالس 2 |
الجدول 1: حلول عازلة لعزل ونقل بروتوبلاست الذرة المبطلة.
| مندوب | مصدر | مدافع | مجموع متر مربع | مينيسوتا مربع | قيمة F | العلاقات العامة (>ف) |
| النسخ المتماثل 1 | حجز | 2 | 0.26 | 0.13 | 10.64 | <0.001 |
| المتبقيه | 93 | 1.135 | 0.012 | |||
| النسخ المتماثل 2 | حجز | 2 | 0.507 | 0.25 | 21.41 | <0.001 |
| المتبقيه | 93 | 1.102 | 0.012 | |||
| النسخ المتماثل 3 | حجز | 2 | 0.179 | 0.09 | 4.48 | 0.014 |
| المتبقيه | 93 | 1.861 | 0.02 |
الجدول 2: جدول ANOVA أحادي الاتجاه للتكرارات الثلاثة لتجربة تعداء pSYN11250 ذات 96 بئرا. لكل لوحة مكررة: يشير عمود المصدر إلى مصدر التباين ، ويشير Df إلى درجات الحرية ، ويشير Sum Sq إلى مجموع المربعات ، ويشير Mn Sq إلى متوسط المربعات (Sum Sq / Df) ، وتشير قيمة F إلى نسبة Mn_Sq (كتلة) إلى Mn_Sq (خطأ) ، وتشير Pr (>F) إلى القيمة p لاختبار F العالمي.
الشكل التكميلي 1: لقطات شاشة للوحة معلومات البرنامج. فئات الاختيار التي تتعلق بعمل طريقة جديدة بالإضافة إلى تخطيطات سطح السفينة لبروتوكولات التوزيع العشوائي والنقل. الرجاء النقر هنا لتنزيل هذا الملف.
الشكل التكميلي 2: الخطوات الرئيسية في إعداد بروتوكول إنشاء لوحة التعديد. لقطات الشاشة التي تم التقاطها أثناء إنشاء بروتوكول إنشاء لوحة التعداد. يتوافق رقم وعنوان كل لوحة مع الخطوات الواردة في البروتوكول. الرجاء النقر هنا لتنزيل هذا الملف.
الشكل التكميلي 3: لقطات شاشة لمعالجة أدوات المختبر وتحميل الأطراف لإنشاء بروتوكول التعداد. تمثل هذه الخطوات التي تحدث عدة مرات في جميع أنحاء البروتوكول ، لذا لتجنب تكرار الإشارة ، يتم عرض الخطوات التمثيلية هنا. الرجاء النقر هنا لتنزيل هذا الملف.
الشكل التكميلي 4: خلط الحمض النووي للخلية من خلال إيقاف المستخدم مؤقتا 1. لقطات شاشة تم التقاطها أثناء إنشاء بروتوكول التعداد. يتوافق رقم وعنوان كل لوحة مع الخطوات داخل نص البروتوكول. الرجاء النقر هنا لتنزيل هذا الملف.
الشكل التكميلي 5: إزالة المواد الطفية بعد إيقاف المستخدم المؤقت 1 من خلال نقل العينات إلى صفيحة دقيقة. لقطات شاشة تم التقاطها أثناء إنشاء بروتوكول التعداد. يتوافق رقم وعنوان كل لوحة مع الخطوات داخل نص البروتوكول. الرجاء النقر هنا لتنزيل هذا الملف.
الشكل التكميلي 6: ZsGreen منقول من أوراق الذرة المتبادلة البروتوبلاست المعالجة بتركيزات مختلفة من PEG في المسار الزمني للمخزن المؤقت WI. يوضح الرسم البياني الشريطي شدة التألق النسبية للبروتوبلاست بعد معالجة PEG في 24 و 48 و 72 ساعة مع القياس بواسطة قارئ صفيحة دقيقة. شريط الخطأ = SD ، n = 4. الرجاء النقر هنا لتنزيل هذا الملف.
تصف هذه المخطوطة بروتوكولا لأتمتة إنشاء لوحة تعداء وعزل بروتوبلاست أوراق الذرة الممتدة مع تعداء آلي. من أجل الإكمال الناجح لجزء إنشاء لوحة الإرسال من البروتوكول ، فإنه يتطلب روبوتا آليا لمعالجة السوائل مزود بجراب من 8 قنوات. بالنسبة لبروتوكول التعداء ، يوصى باستخدام جراب 96 بئرا لتعداء الألواح الكاملة والموحدة المكونة من 96 بئرا. يمكن إكمال طريقة التعدي باستخدام جراب من 8 قنوات ، ولكن يجب إيلاء اعتبار خاص لمقدار الوقت الذي تستغرقه خطوات الشفط والاستغناء ، بالإضافة إلى الوقت الذي يمكن أن يعزى إلى تغيير الأطراف بين الأعمدة. تم توثيق الاختلافات في مدة حضانة PEG جيدا ليكون لها تأثير كبير على كفاءة التعدي والتعبير عنه ، وبالتالي ، يجب مراعاة اهتمام خاص لهذه العوامل المساهمة لمنع التباين في معالجةالعينة 13. قبل بدء بروتوكول معالج السوائل ، من المهم مراعاة خطوات البروتوكول وما إذا كان يمكن إكمال أنشطة معينة في وقت واحد. يستخدم هذا البروتوكول جهازا يقوم بتحميل النصائح على جراب 96 بئرا من موضع واحد على سطح السفينة. يشتمل معالج السائل لهذا البروتوكول على وظيفة حيث يقوم الروبوت بتبديل مربعات الإكرامية أثناء فترات الحضانة أو أثناء خطوات إيقاف المستخدم مؤقتا لتجنب إضافة وقت إضافي إلى البروتوكول. عند اتخاذ قرار شراء معالج سائل ، فكر في الوظائف ووسائل الراحة المحتملة الموفرة للوقت.
بينما تم تطوير هذا البروتوكول لاستخدام أجهزة Beckman Coulter NXp و Biomek FX ، يمكن تكييف هذا البروتوكول مع أي جهاز مناولة سوائل مماثل. تمتلك جميع معالجات السوائل بعض الوسائل للإشارة إلى كيفية نقل الأحجام من موقع إلى آخر ومقدارها. بالنسبة لهذا البروتوكول، استخدمت هذه الأجهزة أمر سطر النقل من الملف. إذا تم تعريف أدوات المختبر بشكل صحيح ، فيمكن للمستخدم الانتقال من أو إلى أي سفينة. في ظروف استثنائية ، مثل إذا كانت رفوف الأنبوب أو المحولات غير متوفرة تجاريا ، يمكن استخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد هذه الموصلات. بالنسبة لبروتوكولات تعداء البروتوبلاست النموذجية ، فإن 20 ميكروغرام من الحمض النووي بتركيز 1 ميكروغرام / ميكرولتر هو حجم قياسي للمواد للعديد من منصات البروتوبلاست13. أثناء إنشاء لوحة الإرسال ، كإجراء احترازي إضافي ، استخدم أطراف مرشح 0.2 - 20 ميكرولتر لتقليل أي مخاطر تلوث بسبب البلازميد الهباء الجوي أثناء النقل. تؤدي إزالة المكون البشري للتحضير إلى تقليل التباين بمرور الوقت وتحسين قابلية استنساخ هذه التجارب عالية الإنتاجية. أيضا ، يمكن تحضير الأطباق في وقت مبكر. سيخفف هذا المستحضر من إجهاد عالم التعدي في يوم التجربة. ومع ذلك ، من المهم تجنب تخزين هذه الألواح من الحمض النووي البلازميد عند 4 درجات مئوية لفترات طويلة من الزمن حيث قد تتبخر العينات. يجب تخزين العينات في ثلاجة -20 درجة مئوية ويمكن بعد ذلك إذابة الثلج في الثلاجة 4 درجات مئوية قبل التعداد. بمجرد برمجة بروتوكول إنشاء لوحة الإرسال هذا ، يجب أن يكون قابلا للتكرار بسهولة عن طريق توفير .csv نقل جديد من ملف واحتلال نفس مواقع سطح السفينة للعينات وأدوات المختبر والكواشف.
بالنسبة لإجراء التعدين الآلي (الخطوة 3) ، يتم إعداد فائض من محلول PEG لضمان الشفط المتساوي للسائل اللزج من الحوض الصغير ، وعادة ما يكون فائضا بمقدار 40 مل لحساب الحجم الميت. يمكن أن يؤدي استخدام الكمية المطلوبة بالضبط للتعداء إلى سحب الهواء إلى الماصات وشفط الأحجام غير المتساوية من PEG عبر رأس 96 قناة. بينما يمكن أيضا تحضير هذا المحلول في وقت مبكر ، يوصى بإعداده في يوم التعداد. يمكن تعقيم محلول PEG باستخدام مرشح حقنة ، ولكن بسبب اللزوجة قد يكون صعبا. يعد استخدام وحدة التصفية الفراغية أسرع ويمكن أن يخفف من أي إحباط أو ألم مرتبط بهذا النشاط. مثل محلول PEG ، يتم أيضا توفير فائض من محاليل المخزن المؤقت للتعداء الأخرى (W5 ، WI) لضمان سحب العينة المتساوي عبر رأس 96 قناة. يمكن تحضير حلول المخزن المؤقت (W5 و WI) في وقت مبكر بكميات كبيرة لاستخدامها في عمليات معالجة السوائل المستقبلية. في حين أن الكواشف ليست مكلفة ، إلا أن هناك قدرا كبيرا من التضحية بالمحلول العازلة. مع تزايد عدد عمليات التشغيل يوميا ، قد يكون من الأفضل استخدام بدائل للخزان من شأنها تقليل الفائض الذي يتم التخلص منه في نهاية التشغيل. أثناء تشغيل بروتوكول معالج السائل ، يمكن إضافة W5 و WI إلى أحواض كل منهما قبل بدء البروتوكول ، أو أثناء الحضانة لمدة 15 دقيقة ، أو أثناء خطوات إيقاف المستخدم مؤقتا في البروتوكول. كن حذرا عند إضافة مخازن مؤقتة خلال فترة الحضانة بسبب ميزات الأمان مثل الستارة الخفيفة. تأكد من مسح أي رسائل تحذير من البرنامج لمنع أي انقطاع غير مقصود للبروتوكول.
يعكس هذا البروتوكول تحسينا موثوقا به وقابلا للتكرار وقابلا للتطبيق على نطاق واسع على البروتوكولات الآلية الموثقة مسبقا للتعامل مع protoplast12،13. هذه الطريقة قابلة للتكيف مع الذخيرة التي لا نهاية لها على ما يبدو من بروتوكولات البروتوبلاست حيث يعتمد العديد منها على نفس السلسلة من خطوات معالجة المخزن المؤقت. يقلل التخفيف من تأثير الحافة من خلال RICBD أثناء إنشاء لوحة التعداء الآلي في نفس الوقت من مقدار الجهد والتباين مع تطبيق تصحيح ذي دلالة إحصائية لتأثير الحافة. إن تعداء الكبسولة المكونة من 96 بئرا للبروتوبلاست يلغي إمكانية حدوث أي اختلاف مرتبط بوقت حضانة PEG ، مما يؤدي إلى إجراء التفاعل داخل جميع الآبار البالغ عددها 96 بئرا في وقت واحد. في حين أن البروتوكول كان يهدف إلى تحقيق الأتمتة الكاملة لخطوات التعدي ، فإن توقف المستخدم مؤقتا سيتطلب تدخلا ماديا من قبل عالم التعدي. في السنوات الأخيرة ، كان هناك العديد من التطورات في أجهزة الطرد المركزي المتسامحة مع عدم التوازن والمتوافقة مع الأتمتة. باستخدام هذه المعدات ، سيكون من الممكن أتمتة الطريقة بأكملها دون تدخل المستخدم. بدلا من ذلك ، تجنبت البروتوكولات الأخرى الطرد المركزي من خلال السماح للبروتوبلاست بالاستقرار في قاع البئر بعد التعدي12،13. ومع ذلك ، فإن هذا سيضيف وقتا إضافيا لإجراء التعدي وزيادة الوقت في الحضانة في المخزن المؤقت W5 قبل الحضانة الليلية في WI.
في أماكن عديدة في طريقة التعدي ، يصف التعامل مع الأحجام التي تتجاوز 200 ميكرولتر حيث يجب أن تتم معالجة السائل باستخدام عمليات نقل متعددة. اعتمادا على عمر وطراز معالج السوائل ، يمكن ويجب القيام بهذه الخطوة كحجم واحد. بالنسبة لمعالجات السوائل القديمة ، مثل النموذج الموضح هنا ، فإن أكثر ما يمكن استنزاقه باستخدام رأس 96 بئرا هو 200 ميكرولتر. ومن التحسينات الواضحة التي أدخلت على الطريقة من حيث الكفاءة والدقة على حد سواء تقليل عدد عمليات النقل للتقليل إلى أدنى حد من أي خطر محتمل للانسكاب أو التنقيط أو التلوث. تم تحديد اعتبارات أخرى لتحسين بروتوكولات مناولة السوائل في استعراضات هذه التقنيات واستخدامها في مجال التكنولوجياالحيوية 23.
يتم توظيف جميع المؤلفين من قبل شركة Syngenta ، وهي شركة دولية للتكنولوجيا الحيوية الزراعية ، تستخدم بشكل روتيني تقنية التحويل لتوليد منتجات السمات المعدلة وراثيا (GM).
يود المؤلفون أن يشكروا العديد من العلماء في Syngenta الذين يدعمون هذا العمل وفريقنا يوميا. يجب منح تقدير خاص للعائلة والأصدقاء الذين يعد دعمهم غير المرئي في كثير من الأحيان أمرا بالغ الأهمية لاستمرار نجاح فريق الفحص العابر.
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
|---|---|---|---|
| (2)&بيتا;-mercaptoethanol | Sigma | M6250 | |
| 2- (N-Morpholino) حمض الإيثان سلفونيك (MES) أحادي الهيدرات | Sigma | 69892 | |
| 50 مل أنابيب الطرد المركزي مع غطاء مسطح معقم | فيشر | 22-010-064 | |
| 96 Well Optical Btm Plt PolymerBase أسود مع غطاء ثقافة خلية معقمة PS .4 مل بئر | فيشر | 12-566-70 | |
| نصائح روبوتية Axygen Biomek FX / NX ، غير معقمة ، واسعة التجويف | فيشر | 14-222-096 | |
| Axygen Robotic Tips 30uL مرشح ، معقم ، أرفف | فيشر | 14-222-103 | |
| Bel-Art SP Scienceware Lab Companion Round Style فراغ المجففات | فيشر | 08-648-10 | |
| Bemis 2 IN. X 250 قدم مختبر لفة Parafilm ؛ | فيشر | 13-374-16 | |
| Biomek FXP | Beckman Coulter | 902508 | |
| كلوريد الكالسيوم ثنائي هيدرات | Sigma | C5080 | |
| Chemglass Life Sciences مقياس الدم القابل للتصرف | فيشر | 50-131-1352 | |
| كلوركس مبيض مبيد للجراثيم ، فيشر المركز | NC1871274 | ||
| كورنينج شريط ختم الألومنيوم Microplate ؛ | فيشر | 07-200-684 | |
| كتل فحص كورنينج 96 بئر ، 2 مل ، 96 بئر قياسي | فيشر | 07-200-701 | |
| DL-Dithiothreitol (DTT) | Sigma | 10197777001 | |
| D-Mannitol & nbsp ؛ | Sigma | M9546 | |
| Fisherbrand 60 مل حقنة بلاستيكية | فيشر | 14-955-461 | |
| مصفاة خلية معقمة من فيشربراند 40um | فيشر | 22-363-547 | |
| أطباق فيشربراند بتري بغطاء شفاف ، قابلة للتكديس ، 100 مم × 25 مم ، علبة 325 | فيشر | FB0875711 | |
| كلوريد المغنيسيوم سداسي هيدرات | سيجما | M2670 | |
| وحدة تصفية مدفوعة بالحقنة Millex معقمة 33 مم PES .22um | وحدة تصفية مدفوعة | SLGPR33RS | |
| Millex معقمة 33 مم PVDF.45um | فيشر | SLHAR33SS | |
| MillliporeSigma Steriflip وحدات تصفية فراغ معقمة يمكن التخلص منها 50 مل PES | فيشر | SCGP00525 | |
| بولي (إيثيلين جلايكول) 4000 & nbsp ؛ | سيجما | 81240 | |
| ريدي-إيرث التوصيل & مزيج الشتلات | وايت كوارلز | GP92747 | |
| شفرات حلاقة أحادية الحافة للخدمة العادية من الصلب الخلفي .009RD | فيشر | 12-640 | |
| منتجات الأبحاث الدولية شركة Cellulase RS | Fisher | 50-213-232 | |
| Research Products International Corp Macerozyme R-10 | Fisher | 50-213-444 | |
| كلوريد الصوديوم | Sigma | S7653 | |
| درج إدراج - 36 خلية - 6x6 متداخلة | Hummert | 11635000 | |
| Tween-20 | Sigma | P1379 | |
| VACUUBRAND ME1 ، 100-120 فولت ، 50/60 هرتز ، قابس أمريكي | VWR | 97058-164 |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request Permission