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Research Article
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Erratum Notice
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Retraction Notice
The article Assisted Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology. View Retraction Notice
Agrobakterium-vermittelten Transformation mit einem floral-Dip-Methode kann erfolgreich eingesetzt werden, stabilere transgene Linien des Modells Extremophyte Schrenkiella Parvulaerstellen. Wir präsentieren Ihnen ein Protokoll aus, die für Arabidopsis Thaliana, unter Berücksichtigung verschiedener Wachstum Gewohnheiten und physiologischen Eigenschaften der Extremophyte modifiziert.
Schrenkiella Parvula ist eine Extremophyte, die verschiedenen abiotischen Belastungen ausgesetzt, darunter mehrere Ionen-Toxizität betont angepasst. Trotz hoher Qualität genomischer Ressourcen zur Verfügung zu studieren, wie Pflanzen sich an ökologischen anpassen betont seinen Wert als ein Modell der funktionellen Genomik und Werkzeug hat durch das Fehlen eines Systems möglich Transformation beschränkt worden. Wir berichten in diesem Protokoll wie stabile transgenen S. Parvula erzeugt Linien mit einem Agrobakterium-vermittelten floral-Dip Verfahren. Wir modifiziert das Umwandlung Protokoll A. Thaliana , um einzigartige Merkmale von S. Parvula, wie eine unbestimmte blühenden Gewohnheit und eine hohe epikutikulären Wachsgehalt auf den Blättern zu berücksichtigen. Kurz, waren S. Parvula Samen bei 4 ° C für fünf Tage vor der Aussaat stratifiziert. Pflanzen wurden angebaut an eine Photoperiode 14 h Licht und dunkel 10 h und eine 130 µmol m-2s-1 Lichtintensität, bei 22 ° C bis 24 ° C. Acht bis neun Wochen alten Pflanzen mit mehreren Blütenständen wurden für die Transformation ausgewählt. Diese Blütenstände wurden in einer Infiltration-Lösung von Agrobacterium Tumefaciens GV3101 tragen das Plasmid pMP90RK getaucht. Wir führten zwei Runden der Blume mit einem Intervall von drei bis vier Wochen zur Steigerung der Effizienz der Umwandlung eintauchen. Die T1-Samen wurden gesammelt und getrocknet für vier Wochen in einem Behälter mit Trockenmittel, bevor Keimung zum Bildschirm für Kandidaten Linien umgewandelt. Widerstand gegen BASTA diente T1 Pflanzen auf den Bildschirm. Die BASTA-Lösung besprüht wir dreimal mit einem Abstand von drei Tagen ab zwei Wochen alten Pflanzen, Fehlalarme zu reduzieren. Ein BASTA Drop durchgeführt wurde auf die Überlebenden Einzelpflanzen um wahre positive Transformanten zu identifizieren. Die Transformationseffizienz war 0,033 %, 3 – 4 transgene Pflanzen pro 10.000 T1 Samen vermehrt nachgeben.
In diesem Protokoll beschreiben wir das Wachstum und die Schaffung von stabilen transgenen Linien für das Extremophyte Modell Schrenkiella Parvula. Die Verfügbarkeit eines effizienten Transformation-Systems ist ein Markenzeichen von jedem vielseitige genetisches Modell. Pflanzen, die in extremen Umgebungen, bezeichnet als Extremophytes, liefern eine wichtige Ressource für das Verständnis Pflanze Anpassungen an Umweltbelastungen. Schrenkiella parvula (ehemals Thellungiella Parvula und Eutrema Parvulum) ist ein solches Extremophyte-Modell, mit der Erweiterung genomischer Ressourcen1,2,3,4,5. Jedoch wurden Umwandlung Protokolle nicht noch für S. Parvula in veröffentlichten Studien berichtet.
Das Genom von S. Parvula ist das erste veröffentlichte Extremophyte Genom in Brassicaceae (Senf-Kohl-Familie) und zeigt eine umfangreiche allgemeine Genom trägt mit dem nicht-Extremophyte Modell, Arabidopsis Thaliana1. So könnten Vergleichsstudien zwischen A. Thaliana und S. Parvula profitieren aus der Fülle der genetischen Studien auf A. Thaliana zu informativen Hypothesen über wie das Genom S. Parvula reguliert entwickelt und hat anders zur Bewältigung betont extremer Umwelt5,6,7. S. Parvula ist eines der am meisten salztoleranten Arten (basierend auf Boden NaCl LD50) unter bekannten wilden Verwandten von A. Thaliana8. Neben der NaCl-Toleranz S. Parvula überlebt und seines Lebenszyklus in Anwesenheit von mehreren Salzionen in hohen Konzentrationen giftig für die meisten Pflanzen7vervollständigt. In Reaktion auf die abiotischen betont in seinem natürlichen Lebensraum weit verbreitet hat es verschiedene Merkmale entwickelt, unter denen mehrere biochemische oder physiologische Ebene 8,9,10untersucht worden sind, 11.
Seit 2010 über 400 Peer-getestet-Publikationen, die als ein Zielarten S. Parvula verwendet oder im Vergleich mit anderen Pflanzengenomen verwendet. Jedoch konnte ein klare Engpass identifiziert werden, mit einem genaueren Blick der welche Art von Studien sind durchgeführt worden. Die meisten dieser Berichte die mögliche Verwendung von S. Parvula in zukünftigen Studien zu diskutieren oder in vergleichende genomische oder Phylogenomic Studien verwenden. Aufgrund des Fehlens eines Proof-of-Concept-Transformation-Protokolls eingerichtet für S. Parvula, es nicht in funktionelle Genomik Studien, trotz des Habens eines der höchsten Qualität Pflanzengenomen bisher verfügbaren verwendet wurde (> 5 Mb Contig N50) montiert und kommentiert in Chromosom-Ebene Pseudomolecules1.
Floral-Dip Transformationsmethode Agrobakterium-vermittelten geworden die meisten allgemein verwendeten Methode zum Erstellen von Trasngenic Linien in A. Thalianaund eine reproduzierbare System Transformation entwickelte sich ein kritischer Faktor für seinen Erfolg als eine genetischen Modell12,13. Nicht alle Brassicaceae Arten ist jedoch nachweislich erfolgreich umgewandelt werden mit der floral-Dip-Methode für A. Thalianaentwickelt. Speziell, wurde die Brassicaceae Lineage II-Arten, die S. Parvula gehören widerspenstigen bis floral-Dip nach Umwandlung Methoden14,15.
Die unbestimmten Blüte Wuchsform von S. Parvula, kombiniert mit seiner schmalen Blatt Morphologie machte es schwierig, die standard Agrobakterium-vermittelten floral-Dip Transformationsmethode zu verabschieden. In dieser Studie berichten wir über das geänderte Protokoll, die, das wir für reproduzierbare Transformation von S. Parvulaentwickelt haben.
1. Pflanzenwachstum
(2) Klonen das Gen/genomische Element von Interesse in einen Vektor Pflanzentransformation
3. Umwandlung der Vektor konstruieren für Pflanzentransformation in Agrobacterium tumefaciens
4. Agrobakterium-vermittelte Umwandlung von S. parvula
5. Post-Transformation Pflanzenpflege und die zweite Verwandlung
6. Auswahl der positiven Transformanten
Wir entwickelt eine Umwandlung Protokoll, die Ernte T0 Samen innerhalb von 150 Tagen kann, mit einer floralen-Dip-Methode aus, die für A. Thalianamodifiziert. Abbildung 1 zeigt eine Zusammenfassung der Chronik und S. Parvula Pflanzen, die die optimale Bühne für die Ausführung der Transformation durch blumig-Dip darstellen. Wir 70 –80 S. Parvula Blumenpflanzen in mehrere Blütenstände bei 60 bis 80 Tage nach der Keimung als der Zielphase für Transformation ausgewählt. Einige wenige der bereits bestehenden offenen oder befruchteten Blüten und Siliques zu diesem Zeitpunkt wurden vor dem Eindringen von A. Tumefaciens durch die floral-Dip-Methode entfernt. Infektion mit A. Tumefaciens führte zu Abtreibung von ein paar Blumen (Abbildung 2, Klammer (a)). Siliques voll entwickelt, nachdem die floral-Dip dürften die transformierte Samen (Abbildung 2, Halterung (b)) enthalten. Auch nach der Transformation S. Parvula weiterhin neue Blütenstände und Blüten zu entwickeln, solange die Pflanzen gesund (Abbildung 2, weiße Pfeile) gehalten wurden. Aufgrund dieser unbestimmten blühenden Gewohnheit kann eine zweite Runde der Transformation durchgeführt werden, wenn die Pflanze nicht Anzeichen von Stress oder Seneszenz aufweist. Abbildung 2 A und 2 b zeigen Beispiele von S. Parvula Pflanzen nach der ersten und zweiten Runde der Transformation, jeweils 25 Tage getrennt voneinander. In der zweiten Transformation sollte bestehender Siliques nicht gelöscht werden, da diese transgenen Saatguts enthalten können. Zudem können A. Tumefaciens angewendet werden durch die Infiltration Lösung (Tabelle 1) pipettieren auf neu entstehende Blütentrauben, statt eintauchen die gesamte schießen in die Lösung, um den Schaden zu minimieren, Siliques vom ersten Diese Transformation.
Die Transformationseffizienz ist 0,033 %, 3 – 4 transgene Pflanzen pro 10.000 T1 Samen vermehrt über das aktuelle Protokoll nachgeben. Diese Schätzung basiert auf ~ 50.000 T1 Samen während zehn unabhängige Transformation Versuche getestet. Während der Wirkungsgrad geringer als die von Arabidopsis Thalianaist, ist es vergleichbar mit der Transformation von einer anderen Extremophyte Pflanze Eutrema Salsugenium24 und einige der Arabidopsis Thaliana Ökotypen25. Die Transformationseffizienz kann weiter optimiert werden, durch die Verwendung alternativer Agrobacterium Stämme und Modifikationen von Tensid und Infiltration Lösungen. Die mehrere BASTA Spray- and -Drop-Tests (Stufen 6.3 und 6.4) werden kritisch zu wahre positiven Transformanten erkennen und reduzieren Sie die Anzahl der Proben mit der PCR-Bestätigung in Schritt 6.5 (Abb. 4A). Eine weitere Bestätigung der Transformation kann mit einem Reporter-gen-Expression, überprüft werden, wenn die geklonte Sequenz ein Reportergen (Abbildung 4B enthält).

Abbildung 1 : Chronik der S. Parvula Transformation. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.

Abbildung 2: S. Parvula Pflanzen nach der Transformation von floral-DIP Pflanzen wurden fotografiert 10 Tage nach der ersten floral-Tauchen am Tag 60 (A) und 25 Tage nach der zweiten Runde der floral-Dip bei Tag 85 (B). Infiltration mit Agrobacterium kann Schote Entwicklung von Blumen abbrechen, wie in Klammern ein. Siliques voll entwickelt, nachdem floral-Dip dürften die transformierte Samen (Klammern b) enthalten. Weiße Pfeile zeigen, dass Blüten und Blütenstände nach jeder Transformation neu entstanden. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.

Abbildung 3 : Auswahl des S. Parvula Transformanten basierend auf BASTA Widerstand. (A) T1 Sämlinge vor der BASTA-Spray. (B) rote Kreis zeigt ein Kandidat Transformant überleben die Erstrunden-Auswahl durch das BASTA-Spray. (C) die Zweitrunden-Auswahl von BASTA Falltest. Ein Beispiel für Fehlalarme (Oberseite) und wahre transgener Pflanzen (untere Leiste) werden angezeigt. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.

Abbildung 4 : Bestätigung der S. Parvula Transformation. (A) PCR Verstärkung des Bar -Gens aus genomischer DNA aus S. Parvula Pflanzen extrahiert. Bahn 1 und 13: Größe Markierungen; Bahn 2: negative Kontrolle; Bahn 3-5: Wildtyp S. Parvula ; Lane 6-10: transgene S. Parvula Kandidaten; Lane 11, 12: Vektor-Kontrolle. Die Bahnen 7, 8 und 9 sind beispielhaft positive Transformanten. (B) Beispiel für GUS -Reporter-gen-Expression in eine Positive S. Parvula Transformant. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.
| Medien / Lösung | Reagenz | Betrag |
| Luria-Bertani (LB) Bakterienwachstum Medien | NaCl Tryptone Hefeextrakt Agar (für Platten) DdH2O |
10 g 10 g 5 g 20 g 955 mL |
| Agrobakterium Infiltration Lösung | MS-Salz (1/4 X) B5-Vitaminen (1 X) Saccharose (5%w/v) MES N6- Benzylaminopurine (BA) Silwet L-77 (0.05%v/v) pH |
2,16 g 1 mL 50 g 0,5 g 10 ΜL 500 ΜL 5.7 |
Tabelle 1: Zusammensetzung des Bakterienwachstums Medien und Agrobakterium Infiltration Lösung.
Die Autoren haben nichts preisgeben.
Agrobakterium-vermittelten Transformation mit einem floral-Dip-Methode kann erfolgreich eingesetzt werden, stabilere transgene Linien des Modells Extremophyte Schrenkiella Parvulaerstellen. Wir präsentieren Ihnen ein Protokoll aus, die für Arabidopsis Thaliana, unter Berücksichtigung verschiedener Wachstum Gewohnheiten und physiologischen Eigenschaften der Extremophyte modifiziert.
Diese Arbeit wurde durch den National Science Foundation Award MCB 1616827 unterstützt.
| Agar | VWR International, Radnor, PA | 90000-762 | Bacto Agar Soltungsmittel, BD Diagnostics |
| B5 Vitamine | Sigma-Aldrich, St. Louis, MO | G1019 | Gamborg' s Vitaminlösung |
| Trockenmittel | W A Hammond Drierit, Xenia, OH | 22005 | Anzeige von DRIERIT 6 mesh |
| Zielvektor für die Pflanzenumwandlung | TAIR | Vektor:6531113857 | pKGWFS7 |
| Elektroporationsküvette | USA Scientific | 9104-5050 | Elektroporationsküvette, runder Deckel, 0,2 cm Spalt |
| Elektroporator | BIO-RAD Laboratories, Hercules, CA | 1652100 | MicroPulser Elektroporator |
| Düngerperlen | Osmocote Garden, Marysville, OH | N/A | Osmocote Smart-Release Pflanzennahrung Blume & |
| Extraktionskit für pflanzliches Gel | iNtRON Biotechnology, Boston, MA | 17289 | MEGAquick-spin DNA-Aufreinigungskit für Gesamtfragmente |
| Gentamicin | Sigma-Aldrich, St. Louis, MO | G1914-5G | Gentamicinsulfat |
| Glufosinat-Ammonium (11,3%) Herbizid (BASTA) | Bayer Environmental Science, Montvale, NJ | N/A | FINALE Herbizid |
| Kanamycin | VWR International, Radnor, PA | 200004-444 | Kanamycin-Monosulfat |
| MES | Bioworld, Dublin, OH | 41320024-2 | MES, Freies saures |
| MS-Salz | MP Biomedicals, Santa Anna, Kalifornien | 092621822 | Hoaglands modifiziertes Basalsalzgemisch |
| N6-Benzylaminopurin (BA) | Sigma-Aldrich, St. Louis, MO | B3274 | 6-Benzylaminopurin-Lösung |
| NaCl | Sigma-Alrich | S7653 | Natriumchlorid |
| Nichtionisches Detergens | Sigma-Aldrich, St. Louis, MO | 9005-64-5 | TWEEN 20 |
| Plasmid-Isolationskit | Zymo Research, Irvine, CA | D4036 | Zyppy Plasmid-Kits |
| Rekombinase-Enzym-Mix-Kit | Life Technology | 11791-020 | Gateway LR Clonase II Enzym-Mix |
| Rifampicin | Sigma-Aldrich, St. Louis, MO | R3501-1G | Rifampicin, Pulver, ≥ 97% (HPLC) |
| Schüttel-Inkubator | ThermoFisher Scientific, Waltham, MA | SHKE4450 | MaxQ 4450 Tisch-Orbitalschüttler |
| Erdmischung | Sun Gro | SUN239223328CFLP | Sun Gro Metro-Mix 360 Grower Mix |
| Spectinomycin | VWR International, Radnor, PA | IC15206705 | |
| Sterile konische 50-ml-Röhrchen | USA Scientific, Ocala, FL | 1500-1811 | 50 mL konische Schraubverschlussröhrchen, Copolymer, Racks, sterile |
| Saccharose | VWR International, Radnor, PA | 57-50-1 | Saccharose, ACS |
| Tensidlösung | Lehle seeds, Round Rock, TX | VIS-02 | Silwet L-77 |
| Topoisomerase-basiertes Klonierungskit | Life Technologies, Carlsbad, CA | K240020 | pENTR/D-TOPO Klonierungskit, mit One Shot TOP10 chemisch kompetent E. coli |
| Trypton | VWR International, Radnor, PA | 90000-282 | BD Bacto Trypton, BD Biosciences |
| Hefeextrakt | VWR International, Radnor, PA | 90000-722 | BD Bacto Hefe Extrakt, BD Biosciences |