El Sistema Inducible de Raíces Laterales (LRIS) permite la inducción sincrónica de raíces laterales y se presenta para Arabidopsis thaliana y maíz.
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El Sistema Inducible de Raíces Laterales (LRIS) permite la inducción sincrónica de raíces laterales y se presenta para Arabidopsis thaliana y maíz.
El desarrollo lateral de las raíces contribuye significativamente al sistema radicular y, por lo tanto, es crucial para el crecimiento de las plantas. Sin embargo, el estudio de la iniciación lateral de la raíz es tedioso, porque ocurre solo en unas pocas células dentro de la raíz y de manera impredecible. Para sortear este problema, se ha desarrollado un Sistema Inducible de Raíz Lateral (LRIS). Al tratar las plántulas consecutivamente con un inhibidor del transporte de auxinas y una auxina sintética, la iniciación lateral de la raíz altamente controlada ocurre sincrónicamente en la raíz primaria, lo que permite un muestreo abundante de una etapa de desarrollo deseada. El LRIS se desarrolló por primera vez para Arabidopsis thaliana, pero también se puede aplicar a otras plantas. En consecuencia, se ha adaptado para su uso en maíz (Zea mays). Se ofrece una descripción detallada de las diferentes etapas del LRIS en ambas plantas. La combinación de este sistema con la transcriptómica comparativa permitió identificar homólogos funcionales de los genes de iniciación de la raíz lateral de Arabidopsis en otras especies, como se ilustra aquí para la CICLINA B1; 1 (CYCB1; 1) Gen del ciclo celular en el maíz. Por último, se discuten los principios que deben tenerse en cuenta cuando se desarrolla un LRIS para otras especies vegetales.
El sistema radicular es crucial para el crecimiento de las plantas, ya que asegura el anclaje y la absorción de agua y nutrientes del suelo. Debido a la expansión de un sistema de raíces se basa principalmente en la producción de raíces laterales, su iniciación y la formación se han estudiado ampliamente. Raíces laterales se inician en un subconjunto específico de células pericycle, llamadas células fundadoras 1. En la mayoría de las dicotiledóneas, tales como Arabidopsis thaliana, estas células se encuentran en los polos protoxilema 2, mientras que en las monocotiledóneas, tales como maíz, que se encuentran en los polos del floema 3. Células fundadoras están marcados por un aumento de la respuesta auxina 4, seguido por la expresión de genes específicos del ciclo celular (por ejemplo, ciclina B1; 1 / CYCB1; 1), después de lo cual se someten a una primera ronda de divisiones anticlinales asimétricos 5. Después de una serie de divisiones anticlinales y periclinales coordinadas, se forma un primordio raíces laterales que finalmente emerger como un araíces laterales utonomous. La ubicación y el momento de la iniciación de las raíces laterales, sin embargo no son predecibles, ya que estos eventos no son ni abundantes ni sincronizada. Esto impide el uso de enfoques moleculares tales como la transcriptómica para estudiar este proceso.
Para hacer frente a esto, un sistema lateral inducible Root (LRIS) se ha desarrollado 6, 7. En este sistema, las plántulas se tratan primero con N -1-naftilftalámico (NPA), que inhibe el transporte de auxina y la acumulación, en consecuencia, el bloqueo de la iniciación de las raíces laterales 8. Por posteriormente transferir la plántula al medio que contiene la auxina sintética ácido acético 1-naftaleno (NAA), toda la capa periciclo responde a los niveles de auxina elevadas de ese modo masivamente raíz iniciar divisiones celulares laterales inductores 6. Como tal, este sistema conduce a las raíces rápidos, síncronos y extensas iniciaciones laterales, permitiendo una fácil colección de muestras de raíces enriquecidos para una etapa específica en los últimos tiemposdesarrollo de las raíces ral. Posteriormente, estas muestras se pueden utilizar para determinar los perfiles de expresión de todo el genoma durante la formación de raíces laterales. El LRIS ha dado conocimiento ya significativa sobre la iniciación lateral raíces en Arabidopsis y maíz 9-13, pero la necesidad de aplicar este sistema a otras especies de plantas se hace más evidente a medida que más genomas se secuencian y hay un interés creciente para transferir conocimientos a económica importante especies.
Aquí, se dan los protocolos detallados de la Arabidopsis y LRISs maíz. A continuación, se proporciona un ejemplo de la utilización del sistema, ilustrando cómo se pueden usar los datos obtenidos de la transcriptómica LRIS maíz para identificar homólogos funcionales que tienen una función conservada durante la iniciación de raíces laterales a través de diferentes especies de plantas. Por último, las directrices para optimizar la LRIS para se proponen otras especies de plantas.
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1. Arabidopsis Protocolo LRIS
Nota: El texto se refiere a "pequeños" o "grandes" experimentos a escala. Experimentos a pequeña escala, tales como el análisis de línea de marcador y la tinción histológica 6, 14, requieren sólo unas pocas muestras. Experimentos a gran escala, tales como cuantitativa en tiempo real QRT-PCR, micro-arrays 9-11 o de secuenciación de RNA, requieren una mayor cantidad de muestras. Como tal, una cantidad de ~ 1000 plántulas por muestra fue utilizado por Vanneste et al. 11 para realizar microarray experimento después de la disección segmento de raíz.
DÍA 1
2. LRIS Protocolo Maíz
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Aplicación del LRIS a Realizar Transcriptómica comparativos del lateral Proceso Raíz Iniciación
Una aplicación de la LRIS es la comparación y correlación de los perfiles de expresión génica durante la formación de raíces laterales en diferentes especies. Transcriptómica comparativos acerca a crear la posibilidad de identificar los genes ortólogos involucrados en el proceso de desarrollo de las raíces laterales...
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En el protocolo de Arabidopsis LRIS, es importante sólo para transferir las plántulas que han crecido totalmente en contacto con el medio de crecimiento que contiene NPA. Esto asegura que la iniciación de la raíz lateral está bloqueado en toda la longitud de la raíz. A fin de evitar herir las plántulas durante la transferencia, los brazos de las pinzas curvas pueden ser conectados en virtud de los cotiledones de la plántula. Tras la transferencia, asegúrese de que las raíces de las plántulas están en suficiente...
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Los autores no tienen nada que revelar.
Los autores agradecen a Davy Opdenacker por su asistencia técnica y fotografía. Agradecemos enormemente a la Dra. Annick Bleys por sus útiles sugerencias para mejorar el manuscrito. Este trabajo ha sido financiado por el Programa Interuniversitario de Polos de Atracción IUAP P7/29 'MARS' de la Oficina Federal de Política Científica de Bélgica, por la beca FWO G027313N y por la Agencia para la Innovación por la Ciencia y la Tecnología, IWT (IR).
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| Nombre | Empresa | Número de catálogo | Comentarios |
|---|---|---|---|
| ARABIDOPSIS LRIS | |||
| Seeds | |||
| Arabidopsis | seeds Col-0 ecotype | ||
| Esterilización por gas de semillas | |||
| microtubos de centrífuga 1,5 ml | SIGMA-ALDRICH | 0030 125.215 | Eppendorf microtubos 3810X, PCR clean |
| micro-centrífuga tubos 2 ml | SIGMA-ALDRICH | 0030 120.094 | Eppendorf Safe-Lock tubos de microcentrífuga |
| ácido clorhídrico | Merck KGaA | 1.003.171.000 | 37% (humeante) para análisis EMSURE ACS,ISO,Reag. Desecador de vidrio Ph Eu |
| SIGMA-ALDRICH | |||
| Vaso de precipitado | |||
| de microcentrífuga de plástico caja o soporte | |||
| Esterilización con lejía de semillas | |||
| Chem-Lab nv | CL00.0505.1000 | Etanol, abs. 100% a.r. diluido al 70% | |
| hipoclorito de sodio (NaOCl) | Carl Roth | 9062.3 | 12% |
| Tween 20 | SIGMA-ALDRICH | P1379 | |
| estéril | |||
| medio de crecimiento | |||
| Skoog | DUCHEFA Biochemie B.V. | M0221-0050 | |
| mio-inositol | SIGMA-ALDRICH | I5125-100G | |
| Ácido 2-(N-morfolino)etanosulfónico (MES) | DUCHEFA Biochemie B.V. | M1503.0100 | |
| sacarosa | VWR, Internation LLC | 27483.294 | D(+)-sacarosa Ph. Eur. |
| KOH | Merck KGaA | 1050211000 | pellets para análisis (máx. 0,002% Na) EMSURE ACS,ISO,Reag. Ph Eur |
| Cultivo de tejidos vegetales Agar | LabM Limited | MC029 | |
| Químicos de inducción de raíces laterales | |||
| N-1-naftilftalámico (NPA) | DUCHEFA Biochemie B.V. | Nº N0926.0250 | 10 y micro; M (Arabidopsis) |
| Ácido acético 1-naftaleno (NAA) | DUCHEFA Biochemie B.V. | Nº N0903.0050 | 10 y micro; M (Arabidopsis) |
| dimetilsulfóxido (DMSO) | SIGMA-ALDRICH | 494429-1L | |
| Fabricación de una malla para transferencia | |||
| m | |||
| Manipulación de plántulas y | |||
| placa de Petri cuadradas | fuertes GOSSELIN | BP124-05 | 12 x 12 cm |
| 50 ml Tubos DURAN | SIGMA-ALDRICH | CLS430304 | Corning Tubos de centrífuga de 50 ml |
| drigalski | Carl Roth | K732.1 | |
| pipeta | |||
| cortada puntas de pipeta | Daslab | 162001X | Universal 200, corte 5 mm de punta antes de esterilizar en autoclave |
| cinta transpirable | Pinzas 3M Deutschland GmbH | n.º de cat. 1530-1 | |
| Fiers nv/sa | K342.1; K344.1 | Pinzas Dumont tipo a nr 5; Pinzas Dumont tipo e nr 7 | |
| condiciones de crecimiento | |||
| crecimiento | fuerte 21 ° C, luz continua | ||
| Materiales | Empresa | >Catálogo | Comentarios |
| MAÍZ LRIS | |||
| Semillas | |||
| Granos de | B-73 | ||
| Esterilización con lejía de granos< / agitador magnético > | |||
| vidrio | |||
| Fiers nv/sa | C267.1 | ||
| hipoclorito de sodio (NaOCl) | Carl Roth | 9062.3 | 12% |
| agua estéril | |||
| productos químicos de inducción de raíces laterales | |||
| N-1-naftilftalámico (NPA) | DUCHEFA Biochemie B.V. | Nº N0926.0250 | 50 y micro; M (raíz primaria de maíz), 25 y micro; M (raíz adventicia de maíz) |
| Ácido acético 1-naftaleno (NAA) | DUCHEFA Biochemie B.V. | Nº N0903.0050 | 50 y micro; M (maíz) |
| dimetilsulfóxido (DMSO) | SIGMA-ALDRICH | 494429-1L | |
| Manipulación de plántulas y mano de papel fuerte Kimberly-Clark | |||
| la hoja (24 x 46 cm) | |||
| Papel de germinación de semillas | Anchor Paper Company | 10 X 15 38# Papel de germinación de semillas | |
| pinzas | Fiers nv/sa | K342.1; K344.1 | Pinzas Dumont tipo a nr 5; Pinzas Dumont tipo e nr 7 |
| tubos de 250 ml (centrífuga) | SCHOTT DURAN | 2160136 | aprox. 5,6 cm de diámetro y 14,7 cm de altura |
| Tubos de 700 ml | DURAN GROUP 213994609 | cilindros, tubo de pie redondo, D 60 x 250 | |
| rack | para tubos de maíz, hecho en casa | ||
| estéril | |||
| crecimiento fuerte | |||
| crecimiento | fuerte 27 ° C, luz continua, 70% de humedad relativa |
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