March 9th, 2018
本文描述的协议是一种测量马铃薯块茎内 endoreduplication 的方法 (马铃薯)。它包括质壁分离和原生质体提取步骤, 以减少下游流细胞分析中的噪声和碎片。
本实验的总体目标是评估马铃薯块茎内的内重复水平。这种方法可以帮助回答有关马铃薯块茎形态的关键问题,例如块茎组织经历内复制的发育阶段。该技术的主要优点是,与典型的流式细胞术制备相比,它提供了更清晰的结果。
演示该程序的是 Parker Laimbeer。我实验室的一名研究生。根据文本方案制备溶液和缓冲液后,将马铃薯块茎浸入 71% 乙醇中至少 5 分钟,对马铃薯块茎进行表面消毒。
从乙醇中取出植物材料,让它们风干。为每个样品准备并标记无菌 50 毫升锥形管,并将 15 毫升过滤灭菌血浆溶解孵育液或 PIS 分装到每个样品中。使用消毒的手术刀或软木塞钻孔样本大约一立方厘米对组织进行消毒。
使用消毒手术刀将组织粗切成大约 3 立方毫米的小块。并将组织转移到含有 PIS 的锥形管中。然后将组织在 4 摄氏度下孵育过夜。
为了生成马铃薯原生质体,首先制备并过滤适量的酶溶液或 ES,其中含有 0.71 摩尔甘露醇、3 毫摩尔氯化钙、1 毫摩尔磷酸二钾。1 毫摩尔氯化镁、4% Onozuka R-10 纤维素酶、0.8% Macerozyme R-10、1% 半纤维素酶和 10 毫摩尔 MES 缓冲液,pH 5.8。使用血清移液管,从试管中的样品中吸出 PIS。
向每个样品中加入 10 毫升 ES,并将试管倒置 2 至 3 次。然后将样品在 29% 摄氏度和 180 RPM 下孵育过夜。第 3 天,要收获和洗涤原生质体,请从摇床中取出样品,让它们静置约 10 分钟。
用血清移液管吸出尽可能多的 ES 溶液,注意避开消化的组织。然后使用微量移液器,在以一定角度握住试管的同时,再次去除任何剩余的 ES 溶液,避开消化的组织。尽可能多地去除原生质体洗涤液以避免损坏细胞核至关重要。
以一定角度握住管子可能有助于在离开原生质体的同时去除溶液。向每个样品中加入 15 毫升 PWS。并轻轻倒置试管 2 到 3 次。
让原生质体静置 10 分钟。然后使用血清移液管去除 PWS。以及一个微量移液器,用于去除任何残留的液体。
将样品保存在冰上,向每管中加入 1.5 毫升冰冷的 FCB。短暂摇晃或涡旋每个样品以打碎聚集的组织。重要的是要打碎块茎组织团块,以便 FCB 可以完全渗透细胞并释放细胞核。
如果要从此步骤开始添加对照,请使用剃须刀片在 1.5 毫升冰冷的 FCB 中将一小片叶子切碎。对照样品应与实验样品具有相同的特性,最好是相同的基因型。将 1.5 毫升微量离心管插入 2 毫升微量离心管中,切掉尖端,并将 106 微米金属网熔化到底部。
然后将 1 毫升 FCB 组织悬浮液通过过滤器。向每个样品中加入 250 μL RNA 溶液。然后倒置试管并在室温下孵育 30 分钟。
向每个样品中加入 125 微升先前制备的碘化丙啶或 PI 溶液。将试管倒置并在冰上孵育 30 分钟。尽快使用样品,并在 2 小时内使用 2 个样品,避免降解。
使用前向散射与侧向散射和 PI 与侧向散射的对数刻度创建两个点图。此外,在 x 轴上创建一个带有 PI 的直方图。需要对数刻度以确保所有事件都在刻度内,因为细胞核的荧光可能有很大差异。
从样品基因型中加载一管已知的对照样品,例如体外叶组织。并调整电压,使所有事件都按比例进行。记下对照样品中 2C 峰的通道。
实验样品的 2C 峰应落在同一位置。加载实验块茎样品,并再次确保所有事件都按比例进行。如果需要调整,请重复对照样品的电压调整,以确定 2C 峰值的通道。
使用侧向散射与 PI 图手动设门原生质体细胞核。然后将 PI 直方图设置为仅显示门控原生质体细胞核区域。从每个样本中收集所需数量的事件。
研究人员经常使用 10, 000 个门控事件进行流式细胞术。然而,这里将 2000 个事件用于块茎原生质体样品,以容纳更多样品和低浓度样品。原生质体的产生对于从马铃薯块茎获得可重复的流式细胞术结果是必要的。
其一般形态显示在此处。髓和髓周薄壁组织之间的分离用黑线表示。将薄壁组织与皮层分开的维管环用黑色箭头表示。
分离的原生质体应该是球形和对称的,质膜完整。注意叶和块茎原生质体之间的大小差异以及组织内大小的差异,这可能表明不同程度的内复制。此图显示了流式细胞术散点图和直方图中可能遇到的结果变化。
完整细胞核在峰之间显示出清晰的分离,以量化细胞的相对丰度,而峰整合样品则显示出偏移的宽碱基和重叠碱基。在相应的散点图中,黑框表示直方图的核事件门控,事件的聚类反映在直方图峰值的宽度上。该实验分析了内重复水平或 EI 证实了先前的结果,即髓组织表现出比皮层组织更高的 EI。
令人惊讶的是,薄壁组织的轮廓与皮层相似,也与髓组织显着不同。在尝试此程序时,重要的是要记住在前两次孵育中保持样品无菌,并在原生质体裂解后尽可能多地将样品保持在冰上。遵循此程序,可以执行其他方法,如基因作,以回答其他问题,例如哪些基因影响块茎内重复水平。
观看本视频后,您应该对如何从马铃薯块茎中提取原生质体并准备进行流式细胞术以研究其内重复水平有很好的了解。不要忘记,使用碘化丙啶可能非常危险,因此在执行此程序时应始终采取预防措施,例如适当的个人防护装备。
本协议概述了一种使用流式细胞术测量马铃薯块茎(Solanum tuberosum)内重复的方法。它包括质壁分离和原生质体提取步骤,以提高分析清晰度。
Assessing endoreduplication in plant tissues provides insights into cellular specialization and developmental programming relevant to crop improvement strategies. This flow cytometry-based method enables quantitative evaluation of nuclear DNA content in tuber protoplasts, supporting target validation in agricultural biotech pipelines. By reducing debris interference from traditional nuclear isolation, the technique improves data reliability for mechanistic studies linking ploidy to starch accumulation and tuber yield traits.
The method fits within early discovery workflows where ploidy assessment informs target selection for crop trait enhancement, particularly in starch-producing organs.