Aquí se describe un método para la extracción, purificación y control de calidad del ADN genómico del patógeno fúngico biotrófico obligado, el mildiú polvoriento, para su uso en la secuenciación del genoma de lectura larga.
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Aquí se describe un método para la extracción, purificación y control de calidad del ADN genómico del patógeno fúngico biotrófico obligado, el mildiú polvoriento, para su uso en la secuenciación del genoma de lectura larga.
Los hongos oídio son un grupo de económicamente importantes patógenos fúngicos de plantas. Se sabe relativamente poco acerca de la biología molecular y la genética de estos patógenos, en parte debido a la falta de recursos genéticos y genómicos bien desarrolladas. Estos organismos tienen, genomas repetitivas grandes, que han hecho la secuenciación del genoma y montaje prohibitivamente difícil. A continuación, describimos métodos para la recogida, extracción, purificación y control de calidad de la evaluación de ADN genómico de alto peso molecular a partir de especies de moho uno pulverulentos, Golovinomyces cichoracearum. El protocolo descrito incluye la rotura mecánica de las esporas, seguido de una extracción de ADN genómico optimizado fenol / cloroformo. Un rendimiento típico fue de 7 g de ADN por cada 150 conidios mg. El ADN genómico que se aísla usando este procedimiento es adecuado para la secuenciación de larga leer (es decir,> 48,5 kpb). medidas de control de calidad para asegurar el tamaño, el rendimiento y pureza del ADN genómico son tambiéndescrito en este método. La secuenciación del ADN genómico de la calidad descrita aquí permitirá que para el montaje y la comparación de varios genomas oídio, que a su vez dará lugar a una mejor comprensión y un mejor control de este patógeno agrícola.
Cenicillas son un grupo de obligado planta de hongos patógenos que biotrófica, tomados en conjunto, son la principal causa de enfermedades de las plantas en todo el mundo 1. Hay más de 900 especies descritas de oídio, que se han agrupado en cinco tribus taxonómicamente dentro de la familia Erisyphaceae 2. Debido tanto a su importancia económica y la relación íntima que desarrollan con sus anfitriones, las enfermedades de moho han sido objeto de investigación para> 100 años. Tras la infección, oídios provocan cambios drásticos en la estructura celular, el metabolismo y la biología molecular de sus anfitriones, en beneficio de este patógeno. Sin embargo, el estudio de oídios es particularmente difícil debido a su estilo de vida obligado, y el crecimiento del hongo en cultivo puro todavía no se ha descrito 3, 4, 5,"xref"> 6, 7, 8. Fiable transformación, estable genética de cenicillas aún no ha logrado también ha sido, a pesar de la transformación transitoria se ha reportado en algunas especies 9, 10.
La secuenciación y ensamblaje de genomas de moho en polvo ha demostrado ser difícil debido a una serie de características de la propia genoma. Genomas de moho en polvo son grandes (120 a 180 Mbp) en relación con otros genomas de hongos, y se componen de 60 - 90% de elementos repetitivos distribuidas uniformemente 11. Estos elementos incluyen repeticiones terminales no largos, así como elementos repetitivos no categorizados. Dos formas especiales de una sola especie oídio, Blumeria graminis f. sp. hordei y f. sp. tritici (Bgh y Bgt, respectivamente), así como el polvo de uva moho Erysiphe necator, tienen abejan secuenciaron, y los proyectos de genomas de varios otros se han completado 12, 13, 14. La naturaleza repetitiva de los genomas ha hecho ensamblaje difícil, y el genoma Bgh terminado fue ensamblado en 6.989 supercontigs con un L50 de 2 Mb 12.
A pesar del gran genoma, los oídios parecen tener un pequeño número de genes de proteínas de codificación, con 5.845 y 6.540 genes predichos en Bgh y Bgt, respectivamente. Los mildius pulverulentos secuenciados también parecen carecer de al menos 99 genes esenciales que son esenciales en otros hongos, que es consistente con la dependencia de los hongos en su planta huésped para la supervivencia 11, 12, 13, 14.
Las secuencias repetitivas cerca de telómeros, centrómeros, RN ribosomalA arrays y regiones enriquecidas en elementos de transposición de genes están mal ensambladas a partir de estrategias de secuenciación-leer cortas y son a menudo insuficientemente representadas en asambleas del genoma 15. Se cree que estas regiones para ser responsable de muchos de los huecos que se producen en secuencias del genoma, y esto se aplica a los oídios con su amplia expansión de elementos repetitivos 16. Altamente regiones del genoma de plástico se encuentran a menudo en tales regiones repetitivas 3. Ellos sirven como un sitio de reordenamientos cromosómicos y, a menudo codifican genes bajo fuerte presión selectiva, tales como los genes que codifican las proteínas efectoras y los genes que codifican enzimas del metabolismo secundario. Los avances en una sola molécula de tecnologías de secuenciación de lectura larga proporcionan una solución potencial para la secuenciación a través de las regiones repetitivas de genomas 15. Por ejemplo, FAINO et al. (2015) encontraron que la inclusión de la secuencia larga leer tecnologías y m ópticoapping les permitió producir una secuencia de genoma GAP-menos por dos cepas de la planta de hongos patógenos dalia Verticillium, triplicando la proporción de secuencias repetitivas de ADN en el genoma, aumentando el número de anotaciones de genes (y reducir el número de parcial o falta anotaciones de genes ) y el genoma revelador reordenamientos 17.
Para emplear estas tecnologías de secuenciación de larga leer, altas concentraciones de ADN genómico de alta calidad, con un mínimo de tamaños> 20 kpb, son necesarios. Aquí describimos nuestros métodos para la recolección de conidial, la purificación de ADN de alto peso molecular a partir de conidios y nuestras evaluaciones de control de calidad utilizando las especies de moho en polvo Golovinomyces cichoracearum cultivadas en pepino 18. Este protocolo se basa en un protocolo desarrollado en el grupo de laboratorio B. Keller (Universidad de Zürich, Zürich Suiza) 13, 19e incluye varias modificaciones que condujeron a un aumento de los rendimientos de ADN y una mayor proporción de ADN> 48,5 kpb de tamaño. El protocolo también incluye medidas de control de calidad basado en las recomendaciones del Departamento de Energía de los Estados Unidos Joint Genome Institute 20, 21, 22.
La función de cada reactivo incluido en el tampón de lisis, y la justificación de cada etapa de purificación, son como se describe en Henry (2008) 23. Disponibles protocolos publicados para el aislamiento de ADN genómico de alto peso molecular a partir de tejidos vegetales y microbianas también fueron consultados durante el diseño de este protocolo 24, 25, 26, 27, 28.
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1. Preparación de Fungal materiales
2. Purificación de ADN genómico
3. Control de Calidad
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Un ejemplo representativo de 60 ng de ADN genómico purificado de G. cichoracearum ejecuta en un gel de agarosa usando electroforesis en gel y usando electroforesis en gel de campo pulsado se muestra en las Figuras 1 y 2, respectivamente. preparaciones de ADN genómico que pasan, marginalmente aprobación y rechazo del control de calidad se representan. preparaciones de ADN genómico que pasan completamente el control de calidad son...
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Con el fin de obtener ADN puro, de alto peso molecular genómico de la obligado hongos oidio biotrófico, una versión modificada de los métodos descritos anteriormente se desarrolló 30. El rendimiento promedio utilizando este protocolo optimizado es 7 g de ADN por 150 conidios mg, una duplicación de los rendimientos obtenidos con un protocolo anterior. Además, el tamaño promedio se incrementó de aproximadamente 20 kpb a más de 48,5 kpb. Este protocolo se ha optimizado en el sistema cichoracearu...
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Los autores no tienen nada que revelar.
Este protocolo fue desarrollado en apoyo de un Proyecto Conjunto de Secuenciación del Instituto del Genoma y la Comunidad (#1657). El trabajo fue apoyado en parte por la Fundación Filomatia, la Fundación Nacional de Ciencias (#0929226) y el Instituto de Biociencias Energéticas para S. Somerville; y por la Fundación Nacional Suiza para la Ciencia (#310030_163260) a B. Keller. Nos gustaría agradecer a nuestros colegas, M. Figureroa y M. Miller (Universidad de Minnesota), R. Panstruga (Universidad RWTH de Aquisgrán), C. Pedersen (Universidad de Copenhague), P. Spanu (Imperial College), J. Taneja (Universidad de California Berkeley), M. Wildermuth (Universidad de California Berkeley), R. Wise (Universidad Estatal de Iowa) y S. Xiao (Universidad de Maryland) por su generoso asesoramiento y por ofrecer voluntariamente sus protocolos mientras desarrollábamos el protocolo descrito aquí.
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| Nombre | Empresa | Número de catálogo | Comentarios |
|---|---|---|---|
| MM400 Molino de bolas | Retsch | 20.745.0001 | O equivalente molino |
| de bolas 2 mL tubos para molienda de bolas | Sarstedt | 72.694.007 | |
| Bolas de fresado de acero inoxidable de 5/32" | OPS Diagnostics | GBSS 165-5000-01 | |
| Baño de agua de la serie 280 controlado por microprocesador Preajustado a 65 ° C | Thermo Fisher Scientific | 2825 | o equivalente Baño de agua |
| controlado por microprocesador Serie 280 Baño de agua Preestablecido a 37 ° C | Thermo Fisher Scientific | 2825 | O equivalente baño de agua |
| Eppendorf 5417R microcentrífuga refrigerada | Krakeler Scientific | 38-022621807 | O microcentrífuga equivalente |
| Clorformo:IAA (24:1 v/v) | Sigma-Aldrich | C0549 | Peligroso en caso de contacto con la piel o inhalación. Use guantes de nitrilo, gafas protectoras, bata de laboratorio y trabaje con capucha química |
| Fenol:Cloroformo:IAA (25:24:1 v/v) | Thermo Fisher Scientific | 15593031 | Peligroso en caso de contacto con la piel o inhalación. Use guantes de nitrilo, gafas protectoras, bata de laboratorio y trabaje con capucha química |
| 100% Isopropanol | Sigma-Aldrich | ||
| 100% etanol | Sigma-Aldrich | 34923 | Enfriar a -20 ° C |
| Acetato de sodio de uso | Sigma-Aldrich | S2889 | |
| Rnasa, sin dnasa (10 mg/mL) | Thermo Fisher Scientific | EN0531 | |
| Metabisulfito de potasio | Sigma-Aldrich | P2522 | |
| Lauril sacroinato de sodio | Sigma-Aldrich | L9150 | |
| Tris base | Sigma-Aldrich | ||
| Ácido etilendiaminotetraacético (EDTA) | Sigma-Aldrich | EDS | |
| Cloruro de sodio (NaCl) | Sigma-Aldrich | S9888 | |
| Bromuro de cetiltrimetilo amonio (CTAB) | Sigma-Aldrich | H6269 | |
| Uvex by Honeywell Futura Goggles S345C, Uvextreme | Staples | 423263 | O equivalentes |
| Guantes de nitrilo de COBALTO High Five High Five, GRANDES | Neta Scientific | HFG-N193 | O guantes equivalentes |
| GelRed Gel de ácido nucleico Tinción 10,000x en agua | Biotium | 41003 | |
| Bromuro de etidio 10 mg/mL | Biotium | 40042 | Peligroso en caso de contacto con la piel. Use guantes de nitrilo y gafas protectoras |
| Biorreactivo ultrapuro de agarosa | VWR International LLC | JT4063 | |
| GeneRuler 1 kb Plus DNA Ladder | Thermo Fisher Scientific | FERSM1332 | |
| 8 - 48 kb CHEF Estándares de tamaño de ADN | Bio-Rad | 170-3707 | |
| Pippin Prep | Life Technologies Corporation | 4472172 | O equivalente gel de campo de pulso aparatus |
| Papel de filtro cualitativo Whatman, Grado 1 | Sigma-Aldrich | WHA1001042 | o equivalente cámara de crecimiento |
| Percival Cámara de crecimiento | Percival | AR66LXC9 | |
| NanoDrop 8000 Espectrofotómetro UV-Vis | Thermo Fisher Scientific | ND-8000-GL | o equivalente espectrofotómetro |
| Quant-iT PicoGreen dsDNA Kit de ensayo | Thermo Fisher Scientific | P11496 | |
| Tampón TAE (Tris-acetato-EDTA) (50x) | Thermo Fisher Scientific | B49 | Diluir 1/50 con agua antes de usar (hasta 1x) |
| TE Buffer | Thermo Fisher Scientific 12090015 | ||
| Tris-Borato-EDTA, 10x Solución (Electroforesis) | Thermo Fisher Scientific | BP13334 | Diluir 1/10 con agua antes de usar (hasta 1x) |
| Nitrógeno | Nitrógeno líquido (-196 ° C) es un peligro de congelación. También se expandirá rápidamente al calentarse y no debe mantenerse en un recipiente herméticamente cerrado |
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