פרוטוקול פשוט מדווח כאן להשגת צמחי P. lanceolata טרנסגניים באמצעות טרנספורמציה בתיווך A. tumefaciens. הגן המדווח GUS (המקודד β-glucuronidase) הופך למונע על-ידי מקדם הביטוי של AtPP2, לשורשי P. lanceolata בני 3 שבועות באמצעות זן A. tumefaciens GV3101 (איור 2). מקדם ספציפי לפלואם נבחר מכיוון שהעניין העיקרי שלנו היה להקים מערכת לגנומיקה פונקציונלית של רקמות כלי הדם של צמחים, במיוחד פלואם. השיטה נבדקה על השורש, העלה ורקמת הפטוטרת בניסוי הראשוני. אף על פי שניתן היה לגרום ליבלות בכל סוגי הרקמות, רק רקמת השורש הפיקה ראשי תיבות של יורים (איור 5A) לאחר חודש אחד ב-SIM; העלה והפטוטרת הפכו חומים ומתו (איור 5B). זה הוביל למסקנה שרקמת השורש היא סוג הרקמה האופטימלי לשימוש בשיטת הטרנספורמציה. השורשים הודגרו בחיידקים מוכנים שהורחפו בתמיסת תרחיף (SS) (טבלה 1) למשך 20 דקות לפחות, ואז הודגרו בטמפרטורת החדר על לוחות SS מוצקים למשך עד 3 ימים בחושך (איור 3E). לאחר מכן הועברו השורשים למדיום האינדוקציה של הנבטה (SIM) ונשמרו תחת אור גידול, בתנאים המצוינים בפרוטוקול (שלב 1.6). איור 1 ואיור 3 מציגים תמונות מייצגות של כל שלב בפרוטוקול לצורך התייחסות.
איור 6 מראה את ההתקדמות של ראשי התיבות של הנבטים שיצאו מרקמה שעברה טרנספורמציה, מהיום הראשון שבו השורשים הונחו על ה-SIM (איור 6A) ועד שהנבטים היו מוכנים להשתרש (איור 6D). לאחר שבוע אחד, רקמת השורש יצרה יבלות (איור 6B), וניתן היה לראות את ההתחלה של ראשי התיבות של הירי (איור 6B1). הנבטים המשיכו להופיע במהלך שבועות 2 ו-3 (איור 6C), ולאחר 4 שבועות, הנבטים היו מוכנים להעברה למדיום השראת השורש (איור 6D).
זיהוי הצמחים הטרנסגניים המשוערים נעשה באמצעות הבדיקה ההיסטוכימית β-glucuronidase (GUS), באמצעות מקטעי עלים שנלקחו לאחר שהנבטים היו באורך של כ-0.5 ס"מ. צמחים טרנסגניים חיוביים הראו את דפוס הצביעה הצפוי ברקמה המקומית של פלואם, כפי שהודגם באיור 4. נבטים חיוביים המוכתמים ב-GUS הועברו למדיום השראת השורש, שבו הם פיתחו מערכות השתרשות חזקות לאחר 4 שבועות (איור 1E). צמחים מושרשים הועברו אז לאדמה. איור 4 מראה את התוצאה של צביעה בצמח צר עלים שעבר טרנספורמציה עם מקדם AtPP2 והגן β-glucuronidase (GUS), יחד עם סוג בר וצמח צר עלים שעברו טרנספורמציה עם מקדם AtPP2 , לשם השוואה. כל הצילומים שיצאו אושרו כטרנסגניים. יעילות הטרנספורמציה נקבעה בממוצע של 20%, עם כשני נבטים שהופיעו על כל 10 שורשים שעברו טרנספורמציה. צמחים טרנסגניים מאושרים הועברו לעציצים גדולים יותר וגודלו במשך 4-8 שבועות עד שהגיעו לשלב הבוגר (איור 1F).

איור 1: ציר הזמן של טרנספורמציית Plantago lanceolata . תמונות מייצגות של כל שלב בפרוטוקול. (A) זרעים לא מונבטים מצופים על צלחת MS. (B) זרעים שנבטו לאחר שבוע, מוכנים להעברה לקופסאות מגנטה. (C) צמחים בקופסאות טרשת נפוצה לאחר 3 שבועות של צמיחה. השורשים ירוקים ובריאים, בשלב האידיאלי לטרנספורמציה. (D) צילומים במדיית אינדוקציה לצילום לאחר 4 שבועות מוכנים להעברה למדיום ההשתרשות. בשלב זה ניתן לבצע צביעה היסטוכימית β-glucuronidase (GUS), אם רלוונטי. (E) צמחים בקופסאות עם אמצעי השראת שורשים, שם נוצרו שורשים לאחר 4 שבועות של צמיחה. (F) צמחים טרנסגניים גדלים באורך מלא לאחר 4 שבועות של צמיחה באדמה. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

איור 2: דיאגרמה של פלסמיד וקטורי בינארי pBI101 + β-glucuronidase (GUS) עם המקדם הספציפי לפלואם שהוכנס AtPP2. לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

איור 3: שלבי טרנספורמציה. תמונות מייצגות של כל שלב בטרנספורמציה. (A) הפרדת שורשים מנבטים במהלך הטרנספורמציה. (B) השריית שורשים בתרחיף חיידקים/SS. (C) ייבוש שורשים על מגבות נייר לסילוק עודפי חיידקים. (D) שורשים מצופים במדיום של תרבות משותפת. (E) לוחות SS עטופים ברדיד אלומיניום. הצמחים הודגרו במשך 2-3 ימים לפני שהועברו למדיום הירי. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

איור 4: צביעת GUS. תוצאות צביעה של β-glucuronidase (GUS) של מקטעי עלים צרים. (A) סוג פראי. (B) פלנטיין צר עלים שעבר טרנספורמציה עם הפלסמיד שמכיל את מקדם AtPP2 (וקטור ריק). (C) צמח צר עלים שעבר טרנספורמציה עם הפלסמיד שמכיל את מקדם AtPP2 ואת הגן β-glucuronidase (GUS). כל עלה הוכתם באמצעות פרוטוקול הצביעה ההיסטוכימי GUS, ולאחר מכן צולם במצלמה מיקרוסקופית. בתמונות (B) ו-(C) אין דפוס צביעה עקב היעדר הגן GUS. התמונה הימנית מראה דפוס כתמים כחול ברור בוורידים, המאשר כי הצמחים הם טרנסגניים. אורכו של המוט 1 מ"מ, כאשר אורכו של כל קטע עלה הוא כ-1 ס"מ. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

איור 5: השוואת יעילות הטרנספורמציה של סוגי רקמות שונים לאחר דגירה של > חודש על מדיית צילום . (A) רקמות שורש לאחר יותר מחודש אחד של גדילה. שורשים חוו יבלות מורחבות, וראשי תיבות של יורים צצו. יבלות שלא עברו טרנספורמציה החלו למות בתגובה לברירה אנטיביוטית. (B) רקמות עלים ופטוטרות לאחר יותר מחודש אחד של צמיחה. רקמות חוו התרחבות מסוימת של יבלות אך מתו במהרה בתגובה לאנטיביוטיקה. מאף אחת מהרקמות, לא יצאו נבטים. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

איור 6: הופעה של יבלות ויורה על רקמה שעברה טרנספורמציה. תמונות מייצגות של רקמות שהונחו על מדיום הירי לאחר אורכים שונים של דגירה. (A) רקמות שורש מיד לאחר הציפוי על מדיום הצילום. (B) רקמות שורש לאחר שבוע על מדיום צילום. ניתן להבחין בהתפשטות יבלות, ו-(B1) ראשי התיבות הראשונים של הירי החלו להופיע. (C) רקמות שורש לאחר 3 שבועות על מדיום צילום. ראשי תיבות נוספים של צילומים צצו. (ג1) הצילומים שיצאו מראשוני הירי B1. (D) רקמות שורש לאחר 4 שבועות של דגירה. רקמה שלא עברה טרנספורמציה החלה להפוך לשחורה/חומה ולמות, ונבטים מתפתחים ממשיכים לגדול. בשלב זה, יורה מוכנים לעבור למדיום ההשתרשות. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.
טבלה 1: מתכונים להכנת מדיה. תיאור כיצד להכין מדיומים לטרנספורמציה. כמות הויטמינים שנוספו מחושבת על בסיס ריכוז תמיסת המלאי שצוין. ראו טבלה 2 להכנת תמיסת מלאי ויטמינים. עבור כל המדיומים, הוסף ריאגנטים ל- 900 מ"ל של H2O מזוקק כפול, pH לרמה שצוינה, ולאחר מכן הוסף מים לנפח סופי של 1,000 מ"ל. * = להוסיף לאחר עיקור. ** = pH עם 1 M KOH. = pH עם 1 M NaOH. אנא לחץ כאן כדי להוריד טבלה זו.
טבלה 2: מלאי ויטמינים למדיומים של Plantago . כל הוויטמינים חייבים להיות מסוננים, מעוקרים ומסומנים במדויק לפני האחסון. היכן שצוין, יש להמיס את האבקות תחילה ב-1 N NaOH, ולאחר מכן להשלים את הנפח הרצוי עם H2O מזוקק כפול. אנא לחץ כאן כדי להוריד טבלה זו.