מושרה לסביבה תורשתי שינויים פשתן
January 26th, 2011
גידול כמה סוגים פשתן תחת תוצאות מתח מזין וריאציה גנומית בתוך משנה של הגנום ושונות פנוטיפי. הכניסה מורכבים באתר מסוים מזוהה עם צמיחה תחת משטרי תזונה שונים עם שינויים בביטוי הגנים סביב באתר זה.
המטרה הכוללת של הליך זה היא להדגים שיטה לגידול זן פשתן הניתן להשראה בתנאים הגורמים לשונות גנומית תורשתית. יתר על כן, עוקבים אחר שינויים גנומיים וצמיחת הצמחים המושרים בדורות הבאים נצפית בסביבות השונות. כדי להשיג זאת, מגדלים פשתן במגוון תנאים מעוררים.
רקמת גזע העלים והמאריס נאספת בזמנים שונים במהלך גידול הצמחים בסביבות השונות. לאחר מכן, DNA ו-RNA מבודדים מדגימות הרקמה. השלב האחרון של ההליך הוא ביצוע PCR באמצעות דגימות ה-DNA ו-Q-R-T-P-C-R באמצעות ה-RNA המבודד כדי לזהות שינויים גנומיים ושינויים בביטוי גנים הנובעים מגידול בתנאי סביבה שונים.
בסופו של דבר, ניתן להשיג תוצאות כדי להראות את התגובה הגנומית לתנאי גידול עם הופעת אלמנט החדרה אחד של LIS בנקודה מסוימת בגנום והבדלי ביטוי הקשורים לנוכחות של אותו אלמנט כפי שמוצג על ידי PCR ו-R-T-P-C-R המבוצע עם חומצת גרעין מבודדת מרקמות של צמחים מטופלים. היי, אני כריס קול מהמחלקה לביולוגיה באוניברסיטת קייס ווסטרן ריזרב. אני קורי ג'ונסון ממעבדת קול.
ואני טיפאני מוס, גם היא ממעבדת החיסול. ואני מרשל לוקאס. תואר ראשון בתוכנית קיץ למחקר לתואר ראשון במעבדת קול.
אנו משתמשים בהליך זה במעבדה שלנו כדי לחקור שינויים בגנום ובביטוי הגנים הנובעים משינויים בסביבת הגידול. אז בואו נתחיל. כדי לגדל פשתן בתנאים מעוררים, התחל במילוי עציצים של חמישה אינץ 'באדמה ומיצוק.
הצמח הבא, שלושה זרעי פשתן לעציץ, בעומק של רבע סנטימטר. ואז מהאדמה מעל הזרעים לתנאי הבקרה הלא מעוררים. השקה את הצמחים ב -100 מיליליטר של תמיסת גידול נס אחת בעוצמה עשירית.
טפל בצמחים בתנאי תזונה גבוהים עם 100 מיליליטר חוזק מלא. נס גדל. לבסוף הגש מועמדות.
רק מי ברז לצמחים דלי התזונה. גדל את הצמחים באור טבעי במהלך הקיץ כשהצמחים גדלים. השקה את כל הצמחים על ידי מערכת ריסוס אוטומטית פעמיים ביום למשך חמש דקות.
החל את תנאי הגידול על הצמחים פעם בשבוע. אוספים את העלים לגבעולי מארי במרווחים שבועיים. שישה עלים נאספים למיצוי DNA, ושלושה גבעולי me נדרשים למיצוי RNA לאחר האיסוף, מניחים את החומר הצמחי בבקבוקון קריו, מקפיאים אותו במהירות בחנקן נוזלי ומאחסנים את הדגימות במינוס 80 מעלות צלזיוס עד למיצוי
שלושת הגנוטיפים גדלים בשיעורים יחסיים שונים בהתאם לתנאים. בתנאי בקרה, זן הפשתן המולד סוער או קו PL צומח בצורה הטובה ביותר. מספר קווים נגזרו מהורה זה כאשר זן גדול או L היה נמרץ יותר מהזן הקטן או S.
עם זאת, תחת חומרים מזינים נמוכים S גדל טוב יותר מ-L או pl. ובתנאים תזונתיים גבוהים, L גדל טוב יותר מ-PL, שגדל רק מעט טוב יותר מ-S.השוואה בין כל אחד מהקווים הגדלים בשלושת הטיפולים השונים מגלה ש-PL גדל בצורה הטובה ביותר בתנאי בקרה. L גדל בצורה הטובה ביותר בתנאים של חומרים מזינים גבוהים, ו-S גדל באופן דומה גם בתנאי תזונה גבוהים וגם בתנאי בקרה.
נתונים אלה מראים שניתן להבדיל בין שלושת הקווים על סמך צמיחתם בשלוש הסביבות. בעוד ש-PL ו-L גדלים טוב יותר בסביבות ספציפיות, S גדל בערך אותו הדבר בכל שלושת התנאים. S אינו מסוגל לנצל תנאי תזונה משופרים, אך הוא מסוגל לגדול טוב יותר בתנאי תזונה נמוכים מאוד.
למיצוי DNA הוסף חיץ, AP אחד מצמח Qiagen, DNEZ, ערכת הכנת DNA לשישה עלים עם חול סטרילי בצינור מיקרו פוגה, טוחנים את הרקמה עם עלי מיקרו עד שלא נראים גושים. המשך במיצוי על ידי ביצוע הוראות הערכה לפי ההוראות כדי להתחיל בהעברת מיצוי RNA, שלושה גבעולי מאריס בתוספת כמה עלים מסביב מבקבוקון קריו אחסון לצינור מיקרו פוגה. מוסיפים חול סטרילי לצינור וטוחנים את הרקמה בעזרת עלי מיקרו עד לטחינה דקה.
מערבל את הדגימה למשך 15 שניות כדי לסייע לליזה, ואז סובב במשך דקה אחת ב-13,000 סל"ד כדי לאסוף חול וכל פסולת. הוסף את ה- SNAT לעמודת הסיבוב והמשך בהכנת RNA לפי הוראות היצרן. לאחר חילוץ ה-RNA מהרקמה, העבירו 10 XDNA buffer בעשירית מנפח דגימת ה-RNA לתגובה.
וב-30 יחידות של D Ns, דגרו את התגובה ב-37 מעלות צלזיוס למשך 30 דקות, ולאחר מכן 70 מעלות צלזיוס למשך חמש דקות. בצע שעתוק הפוך באמצעות ערכת ה-RNA ל-CD NA של הביו-סיסטמס המיושמת. לפי הוראות היצרנים ו-S, יש לדגור את התגובה ב-37 מעלות צלזיוס למשך שעה, ולאחר מכן ב-95 מעלות צלזיוס למשך חמש דקות.
לבסוף, הפעל חמישה מיקרוליטרים של ה-CDNA על ג'ל AROS של 1.5% כדי לקבוע את התפוקה. לאחר הכנת תקליטור הפשתן NA, הוא משמש ל-QPCR. בצע QPCR באמצעות מערכת A BI Step one.
בצע את כל הבדיקות בשלוש פעמים עבור כל ריצה, והשתמש ב-Gene Acton של משק הבית כבקרת מספר עותק כדי להכין את התגובות ל-QPCR. הוסף מיקרוליטר אחד מזוג הפריימר המתאים לכל צינור. מדללים את ה- CD NA לריכוז המתאים ומוסיפים תשעה מיקרוליטר לכל צינור.
לבסוף, הוסף 10 מיקרוליטר מתערובת המאסטר PCR הירוקה x cyberg לכל צינור. לאחר מכן, הגדר את תוכנית ההגברה לאחר ההגברה. חשב את רמות הביטוי היחסיות ממספר המחזור לסף, אשר נקבע על ידי פרמטרי ברירת המחדל בתוכנת השלב הראשון ומאושר על ידי בדיקת עקומות ההגברה.
הגברת PCR מה-DNA, מבודדת מעלים במיקומים שונים לאורך הגבעול מדגימה את המראה של עותק יחיד של 5.7 קילו-בסיס, מקטע DNA המכונה רצף החדרת קו, או LIS אחד כאשר הצמחים גדלים בתנאים מעוררים. LIS אחד מופיע כאשר PL גדל בתנאים הגורמים לחומרים מזינים נמוכים ובסופו של דבר הופך להומוזיגוטי. הנה. דגימות עלים אחת עד שש בודדו במרווחי זמן שבועיים, כאשר דגימה אחת הייתה המוקדמת ביותר לאחר שתפירת DNA חולצה מהדגימות.
הגברת PCR מגלה את נוכחותם של שני הסופיים של LAS אחד בכל הדגימות מלבד הראשונה. זה תואם את היעלמותו של אתר ה-unins שהוכנס ואין עדות לכך בדף החמישי QPCR. התוצאות מראות כי נוכחותם של שינויים גנומיים מסוג LAS אחד או אחר הקשורים לאינדוקציה משפיעה על ביטוי הגנים בסביבה הקרובה של S אחד.
ששת הגנים המוצגים כאן מתבטאים כולם באופן דיפרנציאלי ב-PL ו-S לארבעה מהגנים יש ביטוי גבוה יותר ב-PL, שאין לו LIS אחד. לעומת זאת, לשניים יש ביטוי גבוה יותר ב-S, שיש לו LIS אחד, זה עתה הראינו לכם כיצד לגדל קווי פשתן הניתנים להשראה. אז הגנום משתנה בתגובה לסביבת הגידול ולמאפייני הצמיחה של הדורות הבאים.
בעת ביצוע הליך זה, חשוב לזכור כי יש לשכפל את תנאי הגידול לצורך אינדוקציה ניתנת לשחזור של שינויים. אז זהו. אני יודע שרבים מכם סקפטיים לגבי התופעה הזו, אבל עכשיו אתם יכולים לשחזר את התצפיות בעצמכם.
תודה על הצפייה ובהצלחה בניסויים שלך.
סקירה כללית
מחקר זה מדגים שיטה לגידול זני פשתן תחת לחץ תזונתי כדי לגרום לשונות גנומית. המחקר מדגיש את הקשר בין שינויים גנומיים ספציפיים ותגובות פנוטיפיות בצמחי פשתן.
מרכיבי מחקר מרכזיים
תחום המדע
- גנטיקה צמחית
- שונות גנומית
- ניתוח פנוטיפי
רקע
- זני פשתן מפגינים תגובות גדילה שונות בתנאי תזונה משתנים.
- שונות גנומית יכולה להוביל לשינויים פנוטיפיים בצמחים.
- הבנת שונויות אלו יכולה להעיד על שיטות חקלאיות.
- המחקר מתמקד בתפקידו של גורם ההכנסה LIS one בהתאמת גדילה.
מטרת המחקר
- לחקור את ההשפעות של לחץ תזונתי על השונות הגנומית של הפשתן.
- לנטר שינויים גנומיים וביטוי גנים לאורך הדורות.
- לזהות אלמנטים גנומיים ספציפיים הקשורים לגדילה בתנאים שונים.
שיטות שנעשה בהן שימוש
- גידול פשתן בתנאי תזונה מבוקרים.
- איסוף דגימות רקמות עלים וגבעולים לניתוח.
- בידוד DNA ו-RNA מרקמות צמחים.
- ביצוע PCR ו-Q-R-T-P-C-R להערכת שינויים גנומיים וביטוייים.
תוצאות עיקריות
- שונות גנומית נצפתה בזני פשתן בתנאי תזונה שונים.
- גורם ההכנסה LIS one זוהה כגורם מרכזי בהתאמת גדילה.
- שורות פשתן שונות הראו שיעורי גדילה משתנים בהתאם לזמינות חומרי התזונה.
- תגובות פנוטיפיות נקשרו לשינויים גנומיים ספציפיים.
מסקנות
- לחץ תזונתי יכול לגרום לשונות גנומית משמעותית בפשתן.
- הבנת שונויות אלו יכולה לשפר את עמידות היבול.
- הממצאים תורמים לידע הרחב יותר על מנגנוני הסתגלות צמחית.
שאלות נפוצות
Executive Industry Relevance
Environmentally induced heritable genomic changes in flax provide a model for understanding how stress conditions can drive stable, inheritable phenotypic and molecular variation. This system enables the interrogation of stress-responsive genomic elements and their transmission, informing predictive confidence in trait stability across generations. Such insights are strategically relevant for early discovery and translational research pipelines focused on adaptive mechanisms and epigenetic inheritance.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Enables interrogation of stress-induced genomic elements for functional target validation.
- Supports mechanistic de-risking by linking environmental triggers to heritable genomic changes.
- Facilitates predictive confidence in trait inheritance and stability across generations.
Screening & Assay Development
- Provides a validated system for monitoring genomic and expression changes under defined conditions.
- Enables reproducible detection of insertion events and associated gene expression via PCR and QRT-PCR.
- Supports assay standardization for quantifying heritable molecular responses to environmental stress.
Translational & Preclinical Research
- Offers a model for studying the continuity of stress-induced genomic changes from discovery through preclinical validation.
- Aligns with translational biomarker strategies by linking molecular events to phenotypic outcomes.
- Informs risk-adjusted advancement decisions based on heritable trait predictability.
Pipeline & Workflow Integration
This method positions within the discovery-to-preclinical continuum, enabling hypothesis testing on environmental induction, mechanistic de-risking, and trait transmission.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing on the induction and inheritance of genomic changes under stress.
- Screening: Delivers reproducible, quantitative PCR-based outputs for insertion detection and gene expression profiling.
- Analytics: Provides measurable readouts for comparing genotypes and environmental responses.
- Translational Research: Bridges discovery findings to preclinical models of heritable adaptation.
- Enterprise Reuse: Establishes a reusable platform for studying environmentally induced heritable changes in other systems.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence in the stability and inheritance of stress-induced genomic changes.
- Operational Value: Standardizes protocols for reproducible induction and detection of genomic events.
- Strategic Value: Enables informed go/no-go decisions based on heritable trait predictability.
- Portfolio Impact: Supports risk-adjusted prioritization of adaptive trait programs.
Implementation Considerations
- Requires expertise in plant molecular biology and nucleic acid analysis.
- Needs access to PCR, QRT-PCR, and sample storage infrastructure.
- Demands rigorous replication of growth conditions for reproducibility.
- May require adaptation for use in other plant or model systems.
- Dependent on the ability to monitor both genomic and expression changes in parallel.
