In diesem Protokoll wir beschreiben Techniken für die richtige Zerlegung von Arabidopsis Blumen und Siliques, einige grundlegende Clearing-Techniken und Färbung Verfahren für ganz-Mount Beobachtungen der reproduktiven Strukturen ausgewählt.
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Methodenartikel
In diesem Protokoll wir beschreiben Techniken für die richtige Zerlegung von Arabidopsis Blumen und Siliques, einige grundlegende Clearing-Techniken und Färbung Verfahren für ganz-Mount Beobachtungen der reproduktiven Strukturen ausgewählt.
Aufgrund seiner gewaltigen Werkzeuge für Molekulare genetische Studien ist Arabidopsis Thaliana eines der prominentesten Modell Arten in Pflanzenbiologie und insbesondere Anlage Reproduktionsbiologie. Allerdings beinhalten Pflanzen-morphologische, anatomische und Ultrastrukturforschung Analysen traditionell zeitraubende einbetten und Verfahren für Hellfeld, Scannen und Elektronenmikroskopie-Schnitt. Jüngste Fortschritte in konfokale Fluoreszenzmikroskopie, State-of-the-Art 3-d-CAD-mikroskopische Analysen und die kontinuierliche Verbesserung der molekularen Techniken auf gering verarbeitete ganze-Mount Proben verwendet werden führte zu einer steigenden Nachfrage nach Entwicklung effizienter und minimale Probe Verarbeitungstechniken. In diesem Protokoll beschreiben wir Techniken für richtig sezieren Arabidopsis Blumen und Siliques, grundlegende Techniken, clearing und einige befleckenden Verfahren zur gesamten-Mount Beobachtungen der reproduktiven Strukturen.
Blumen sind eines der wichtigsten Organe der Angiospermen definieren. Blühende Pflanzen erschienen vor 90 Millionen Jahren1, und so schnell, dass ihre schnelle aussehen als eine "abscheuliche Geheimnis" von Charles Darwin2beschrieben wurde diversifiziert. Die Interessen der Pflanzenforscher Blütenentwicklung sind vielfältig. Einige Forschung konzentriert sich auf das Verständnis des evolutionären Ursprungs der Blume als Ganzes oder die Entwicklung der spezifischen anatomischen, strukturelle und funktionelle Eigenschaften von Blumen3,4,5,6 . Die hohe Varianz in florale Form und Struktur sowie die Modi der sexuelle und asexuelle Reproduktion unter Berufung auf sie, machen der Blume ein hochkomplexes Gebilde. Dies führte zu vielfältigen Bemühungen um die Anatomie und strukturelle Eigenschaften von blütenorganen, mit Licht und Elektronen mikroskopischen Techniken, die in mit genetischen und molekularbiologischen Untersuchungen7 Kombinationzu charakterisieren. Darüber hinaus als Quelle von Früchten und Samen, sind Blumen von größter Bedeutung für die Human-und Tierernährung. Daher hat die Charakterisierung von Blüte und Frucht Entwicklung viele Konsequenzen für angewandte Forschung, einschließlich der Sicherung der Ernährung einer wachsenden Weltbevölkerung und ökologische Erhaltung Strategien im Rahmen einer sich ändernden Umwelt8 , 9 , 10.
Blütenentwicklung in Arabidopsis beginnt mit Blume Induktion und die Transformation von der vegetativen Meristem, ein Blütenstand (Gruppe von Blumen) Meristem. Blume Primordia sind seitlich an der Flanke der Blütenstand Meristem11eingeleitet. Die floralen Orgel Primordia schrittweise in konzentrischen Windungen von außen in die Mitte der Blüte zu bilden und schließlich in Kelchblätter, Blütenblätter, Staubblätter und Fruchtblätter7entwickeln. Diese blütenorganen erfüllen unterschiedliche nutritive, Schutz- und funktionale (z.B.Bestäuber Attraktion) Rollen in verschiedenen Pflanzenarten mit den Geschlechtsorganen, die nachhaltige Entwicklung der männlichen und weiblichen Gametophyten, bzw.12 , 13. die Gametophyten wiederum jeweils ein paar männlich (Sperma) unterscheiden und weiblichen Gameten (Ei und zentrale Zelle), die auf einen doppelte Befruchtung an die nächste Generation, die Zygote und primäres Endosperm bilden ein terminal Gewebe unterstützen die Entwicklung des Embryos14,15. Frucht und Samen Entwicklung unterstützen das Wachstum, Reifung und Konservierung des Embryo und schließlich seine Ausbreitung. Umfangreicher Forschung ist durchgeführt worden, zur Charakterisierung von Blume und Embryo Entwicklung in verschiedenen Pflanzenarten, vor allem in der Modell-Spezies Arabidopsis7,16,17.
Frühe mikroskopische Analysen der Blütenentwicklung beruhten auf zeitraubende Probenbearbeitung und Beobachtung, dass Techniken wie Paraffin oder Harz einbetten und -Schnitt, mit Licht oder Elektronenmikroskopie kombiniert. Diese traditionellen mikroskopischen Techniken wurden oft in Kombination mit molekularen genetischen Untersuchungen, wie mikroskopische Analysen von Mutanten, die Lokalisierung der RNA durch in Situ Hybridisierung oder die Immuno-Erkennung von Proteinen verwendet. Jüngste Fortschritte im Weitfeld- und konfokale Fluoreszenzmikroskopie in State-of-the-Art 3-d CAD-Bild-Analysen und die kontinuierliche Verfeinerung der molekularen Methoden, die auf gering verarbeitete ganze-Mount Proben verwendet werden kann führte zu einem Bedarf an Beispiel für effiziente und minimale Verarbeitungstechniken, die Quantitative Analysen bevorzugt zugänglich sind. In den letzten Jahren erhebliche Fortschritte bei der Entwicklung von Clearing-Techniken auf tierische Probe vollständig-hängen. Machen sie der Probe transparent entweder mit wässrigen Harnstoff oder zuckerhaltigen Reagenzien (z. B., Maßstab, SeeDB, KUBISCH)18,19,20, oder selektiv entfernen Lipide (unter Verwendung des Waschmittels SDS) nach Proben einbetten in stabilen Hydrogele; die Entfernung von Lipiden kann entweder durch passive Diffusion (z.B.Klarheit Protokoll21, Pakt-PARS-Felgen22geändert) oder aktiv durch Elektrophorese (ursprüngliche Klarheit Protokoll23 und ACT-PRESTO-24). Ermutigt durch diese schnelle Fortschritte, entstehen einige abgeleiteten Techniken auch für den Einsatz in Anlagen.
In diesem Methodenpapiers konzentrierte sich auf das Modell Arabidopsisbeschreiben wir das Verfahren für die ordnungsgemäße Zerlegung des jungen Siliques, Knospen und Blumen, und die Räumung des gesamten-Mount Proben für unterschiedliche Färbung und Beobachtung Verfahren mit klassische oder eine aktuelle SDS-basierte Clearing-Methode. Beispiele für Stärke, Zellstress und Chromatin zu beflecken. Obwohl diese Verfahren weitere Verbesserungen und Anpassungen bei Verwendung mit anderen Arten benötigen können, hoffen wir, dass sie die Bühne für die weitere Forschung auf diese einfachen, aber wichtigen Methoden festgelegt werden, die der Ausgangspunkt zahlreicher Forschungsprojekte sind.
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1. Blume und Schote Fixierung
2. Präparation unter dem Stereomikroskop
3. Chloral Hydrate-basierte Abrechnung und kombinierte Clearing-Färbung
Hinweis: Beste Ergebnisse für Chloral Hydrate-basierte Clearing werden mit FPA50 befestigt Material erzielt.
4. Alexander Färbung und der Herr 4½ Räumung der Antheren kombiniert
Hinweis: Das ursprüngliche Alexander-Protokoll basiert auf Freigabe Pollenkörner auf der Folie vor Verschmutzung. Eine effiziente und informativer, Alexander Färbung und clearing-Verfahren ist die Färbung der Reife Pollenkörner im Reifen aber nicht aufspringende Antheren geändert.
5. entfernen die Exine aus Pollenkörner
Hinweis: Wir empfehlen Carnoy Fixativ für DAPI-Färbung.
(6) Sodium Dodecyl Sulfat (SDS) löschen
Hinweis: Je nach floralen Organ analysiert werden, und auf der Forscher Fähigkeiten, sehr weich und kleine Exemplare zu zergliedern, die SDS-Behandlung kann erfolgen entweder vor (für erfahrene Forscher) oder nach der Dissektion Schritt (für weniger erfahrene Forscher) auf Methanol Essigsäure Säure Material fixiert.
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Arabidopsis gehört zur Familie Brassicacea, Lager Blütenstände mit bisexuell Blumen in einer doldentraube (Abbildung 1). Jede Blume hat vier Kelchblätter, vier Blütenblätter, sechs staubblätter (vier lange und zwei kurze) und ein syncarpous Gynoeceum, bestehend aus zwei Geburt an geschmolzenen Fruchtblätter (Abb. 1F-H) in vier konzentrische Umgänge25,2...
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Die Existenz von vielen Blütenknospen innerhalb einer einzigen Blütenstand der Arabidopsis, überspannt alle Blume Entwicklungsstadien, bietet eine einzigartige Gelegenheit für Studien, die darauf abzielen, einen Effekt der Behandlung oder eine Entwicklungsstörung Funktion charakterisieren gleichzeitig über die verschiedenen Phasen der Blütenentwicklung. Ein guter Bezugspunkt zwischen verschiedenen Einzelpflanzen ist die Eröffnung der ersten Blüte der wichtigsten Blütenstand. Pflanzen werden behandelt, so dass Bl...
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Die Autoren haben nichts preisgeben.
Diese Arbeit wurde unterstützt von der Universität Zürich, ein IEF Marie Curie Grant (keine zu gewähren. TransEpigen-254797, A.H.), ein Advanced Grant des Europäischen Forschungsrates (keine zu gewähren. Medea-250358, UG), und ein Projekt Forschung und Technologieentwicklung (Grant MecanX, UG) von SystemsX.ch, die Schweizer Initiative in Systembiologie.
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| Name | Unternehmen | Katalognummer | Kommentare |
|---|---|---|---|
| Reagenzien und Materialien | |||
| Ethanol | Scharlau | ET00102500 | |
| Essigsäure | Applichem | A3686,2500 | 100% Molekularbiologie |
| Gletscheressigsäure | Sigma-Aldrich | 320099 | |
| Molekularbiologie Methanol | Scharlau | ME03062500 | |
| Formaldehydlösung | Sigma-Aldrich | F1635 | |
| Propionsäure | Sigma-Aldrich | 81910-250 ml | |
| Chloralhydrat | Sigma-Aldrich | 15307 | |
| Glycerin | Roth | 3783.1 | |
| Gummi arabicum | Fluka | 51198 | |
| Milchsäure | Fluka | 69773 | |
| Phenol | Sigma-Aldrich | 77607-250ML | Wir haben flüssiges Phenol verwendet (verwenden Sie die Dichte, um das erforderliche Volumen für Ihre Lösung zu finden) |
| Nelkenöl | Sigma-Aldrich | C8392-100ML | |
| Xylol | Roth | 4436.1 | |
| Jod | Fluka | 57665 | |
| Kaliumiodid | Merck | 5043 | |
| Malachitgrün | Fluka | 63160 | |
| Fuchsinsäure | Fluka | 84600 | |
| Orange G | Sigma | 7252 | |
| Natriumdodecylsulfat | Sigma-Aldrich | L3771 | |
| Natriumhydroxid | Sigma-Aldrich | 71690 | |
| Natriumdihydrogenphosphat | Applichem | A1047,1000 | |
| Natriumphosphat zweibasisch | Sigma-Aldrich | S9763-1KG | |
| Kaliumphosphat | Sigma-Aldrich | 04347 | |
| EDTA | Applichem | A2937,1000 | |
| Calcofluor | Sigma | F6259 | Fluoreszierender Aufheller 28 |
| Auramine | Chroma | 10120 | |
| DAPI | Sigma | D9542 | giftig |
| Triton-X-100 | Sigma | T8787 | |
| Anilinblau | Merck | 1275 | |
| MS medium | Carolina | 19-57030 | |
| Nährstoffreiches Substrat | Einheitserde | ED73 | |
| Uhrmacherglas | Keine Marke | ||
| 15 ml Falcon Zentrifugenröhrchen | VWR | 62406-200 | |
| Dumond Pinzette | Actimed | 0208-5SPSF-PS | |
| Pinzette | DUMONT BIOLOGY | 0108-5 | |
| Spritze | BD | BD Plastipak 300013 | 1 ml |
| Präparationsnadel | BD | BD Microlance 304000 | |
| Objektträger | Thermo Scientific | 10143562CE | Schnittkanten |
| Deckgläser | Thermo Scientific | DV40008 | |
| Feuchtbox | Eine Plastikbox mit feuchtem Papiertuch und Schiebestützen inside | ||
| Name | Unternehmen | Katalognummer | <>Kommentare |
| Lösungen< | |||
| strong>Fixatives | |||
| Carnoy (Farmer) | Absolutes Ethanol : Eisessig, 3:1 (ml:ml) | ||
| Methanol/Essigsäure-Fixiermittel | 50 % (v/v) Methanol, 10 % (v/v) Eisessig in deionisiertem Wasser | ||
| FPA50-Fixiermittel | Formalin, Propionsäure, 50 % Ethanol; 5:5:90 (ml:ml:ml) | ||
| Reinigungslösungen | |||
| Chloralhydrat/Glycerin | Chloralhydrat : Glycerin : Wasser, 8:1:2 (g:ml:ml). Kann für alle Entwicklungsstadien der Blüte und für die silique-Entwicklung mit DIC-Mikroskopie verwendet werden. Das beste Fixiermittel ist das auf Formalin basierende FPA50 | ||
| Modified Hoyer | Gum arabicum 7,5 g, Chloralhydrat 100 g, Glycerin 5 ml, Wasser 30 ml. Kann für alle Entwicklungsstadien der Blüte und für die silique-Entwicklung mit DIC-Mikroskopie verwendet werden. Das beste Fixiermittel ist das auf Formalin basierende FPA50 | ||
| Herr's 4½ Reinigungsflüssigkeit | Milchsäure, Chloralhydrat, Phenolkristalle, Nelkenöl, Xylol; 2:2:2:2:1, nach Gewicht. Kann für alle Entwicklungsstadien der Blüten (insbesondere für die Staubblattentwicklung) und für die Siliqueentwicklung mit DIC-Mikroskopie verwendet werden. Das beste Fixiermittel ist die auf Formalin basierende FPA50 | ||
| SDS/NaOH-Lösung | Verdünnen Sie das SDS und die NaOH-Stammlösung auf 1% SDS / 0,2 N NaOH (10-fache Verdünnung). Für alle Stadien der Blüten- und Silique-Entwicklung. Das beste Fixiermittel ist das Methan/Essigsäure-Fixiermittel; Die beiden anderen Fixiermittel können ebenfalls verwendet werden. Kann mit Calcofluor-, Auramin-, DAPI- und Anilinblau-Färbelösung kombiniert werden. | ||
| SDS-Stammlösung | 10 % (w/v) Natriumdodecylsulfat. 10 g Natriumdodecylsulfat in 80 ml deionisiertem Wasser auflösen und mit entionisiertem Wasser auf 100 ml auffüllen. | ||
| NaOH-Stammlösung | 2 N NaOH-Lösung: 4 g NaOH in 40 ml entionisiertem Wasser auflösen und mit entionisiertem Wasser auf 100 ml auffüllen | ||
| Kombinierte Reinigungs- und Färbelösungen | |||
| Herr's IKI-4½ | Zu einem Standard 4½ (9 g insgesamt) fügen Sie hinzu: 100 mg Jod, 500 mg Kaliumjodid. Diese Reinigungslösung kann für alle Entwicklungsstadien der Blüten und für die Silique-Entwicklung verwendet werden, entweder zur Erhöhung des Kontrasts oder zur Charakterisierung der Stärkedynamik. Verwenden Sie FPA50 für die Strukturanalyse und Carnoy's Fixativ für die quantitative Stärkeanalyse. | ||
| Alexander-Färbung | Ethanol 95% 10ml, Malachitgrün (1% in 95% EtOH) 1 ml, Fuchsinsäure (1% in ddH2O) 5ml, orange G (1% in ddH2O) 0,5ml, Phenol 5g, Chloralhydrat 5g, Eisessig 2ml, Glycerin 25ml . Diese Reinigung/Färbung allein oder in Kombination mit Herr's 4½ Die Lösung kann verwendet werden, um Pollenaborte bei Blüten mit reifen und dreizelligen Pollenkörnern zu bewerten. Es wird auf frisch geharvtem, nicht fixiertem Material verwendet. | ||
| FärbelösungenCalcofluor-Lösung | |||
| Calcofluor 0,007% in Wasser (g:ml). Ursprünglich als optischer Aufheller verwendet. Kann zum Färben von Cellulose, carboxylierten Polysacchariden und Callose in Zellwänden verwendet werden. Wird häufig verwendet, um das Intine des Pollenkorns zu färben. Alle drei Fixiermittel können mit dieser Lösung verwendet werden. | |||
| Auramin Lösung | Auramin 0,01% in Wasser (g:ml). Dieser lipophile Fluoreszenzfarbstoff kann unter anderem zum Färben von Nagelhaut, Cutin und Exin verwendet werden. Alle drei Fixiermittel können mit dieser Lösung verwendet werden | ||
| Calcofluor-Auramin Mischung | Auramin Lösung : Calcofluor Lösung, 3:1. Kann für eine kombinierte Färbung durch beide Lösungen verwendet werden. Andere Anteile können unter Beibehaltung eines geringeren Anteils von Calcofluor im Vergleich zu Auramin bestimmt werden. | ||
| DAPI-Lösung | DAPI 0,4 μg/ml, 0,1 M Natriumphosphatpuffer (pH 7), 0,1 % Triton-X-100, 1 mM EDTA. Diese Lösung kann zur Färbung von Chromosomenausbreitungen während der männlichen und weiblichen Meiose und von Zellkernen beliebiger Gewebe verwendet werden. Wird häufig zur Untersuchung der Entwicklung von Pollenkörnern verwendet. Carnoy und Methanol/Essigsäure sind die besten Fixiermittel für diese Lösung. Fixiermittel auf Formaldehydbasis wie FPA50 können die Färbung beeinträchtigen. Anregung im UV und maximale Emission um 461 nm. | ||
| Natriumphosphatpuffer (0,1 M) | Protonenrezeptor: 0,2 M Na2HPO4, Protonendonor: 0,2 M NaH2PO4, Verhältnis Protonendonor / Protonenrezeptor: 1,364 ( für einen pH 7) | ||
| Anilinblaulösung | 0,1% (w/v) Anilinblau, 108 mM K3PO4 (pH 11), 2% Glycerin. Diese Lösung kann zum Färben von Callose und Cellulose in vielen Entwicklungsstadien verwendet werden (z. B. Calloseablagerung in männlichen und weiblichen Teraden, Callose-Pfropfen in Pollenschläuchen). Anregung im UV und maximale Emission um 455. Es kann auch bei 514 nm angeregt werden, wobei die Emission im roten Bereich für die Färbung des Zellinhalts erfolgt. |
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