I protocolli tradizionali per la trasformazione del mais seguono il paradigma di isolare gli embrioni zigiti immaturi per produrre tessuto callo sogengenico transgenico, che viene rigenerato in piante fertili4,6. Mentre questo è efficace, protocolli callus-based possono richiedere molto tempo, e spesso ci vogliono fino a 3 mesi per il processo di coltura dei tessuti per produrre piante. Ciò che rende significativo il metodo qui presentato è che è senza callus, efficiente, veloce e consente la rigenerazione delle piante T0 in circa la metà dei tempi. Sembra anche essere meno dipendente dal genotipo e può quindi essere efficace per la maggior parte degli inbred disponibili pubblicamente8,11.
Mentre tutti i passaggi devono essere seguiti in modo efficace, una corretta preparazione dei media di crescita è imperativa. I componenti dei mezzi di crescita devono essere aggiunti nelle fasi corrette, sia pre che post-autoclave, per garantire che il materiale vegetale riceva la corretta concentrazione di sostanze chimiche. Questo garantirà che composti sensibili come antibiotici non si rompono. È inoltre importante che il materiale vegetale sia collocato sul mezzo di crescita corretto in ogni fase, come indicato nel protocollo. Non mettere materiale sul mezzo di crescita corretto può causare la morte materiale. Inoltre, si dovrebbe evitare di mettere troppi embrioni o di sviluppare tessuti su lastre. Mentre il posizionamento di pezzi di tessuto il doppio può risparmiare il costo di sostanze chimiche e piatti Petri (e anche lo spazio di incubatrice), la crescita del tessuto in piastre sovraffollate può essere seriamente inibita. Durante l'esecuzione dell'infezione, dovrebbe essere assicurato che la densità ottica della sospensione Agrobacterium sia appropriata. Se la densità delle sospensioni batteriche è troppo bassa, potrebbe non verificarsi un'infezione corretta.
La qualità dei materiali di partenza è essenziale per il successo nei protocolli di trasformazione. Le orecchie utilizzate per la dissezione dell'embrione devono essere sane, il che significa che la pianta che le produce è sana. Devono anche possedere un set di semi adeguato ed essere privi di parassiti e malattie. Inoltre, il vecchio Agrobacterium non deve essere utilizzato. Il piatto "madre" non dovrebbe essere più di 2 settimane. Dopo questo punto, una nuova piastra "madre" dovrebbe essere striata per iniziare nuovi esperimenti.
Sebbene questo metodo sia meno dipendente dal genotipo, non si può presumere che tutte le righe avranno lo stesso successo. Ci possono ancora essere variazioni tra le linee e differenze di successo in base al costrutto utilizzato. La variabilità da orecchio a orecchio è inevitabile anche quando si lavora con embrioni immaturi, quindi idealmente gli esperimenti dovrebbero usare più orecchie per spiegare questo. In questo lavoro, W22 inbred ha ottenuto il meglio, con una frequenza di trasformazione di oltre il 14%, seguita da B73 e Mo17 (4% ciascuno). Lowe et al.8 ha riferito utilizzando il protocollo QuickCorn per la trasformazione B73 e Mo17. In questo lavoro, le frequenze di trasformazione variavano dal 9%-50% per B73 e dal 15%-35% per Mo17.
Una possibilità per le frequenze di trasformazione più basse per B73 e Mo17 osservate in questo lavoro può essere attribuita alla fluttuazione stagionale della qualità dell'orecchio. Un'altra differenza tra questo lavoro e quello di Lowe et al.8 è che qui sono stati utilizzati diversi costrutti vettoriali. Nel lavoro di Lowe, i geni morfogenici non sono stati rimossi dalle piante trasformate, ma piuttosto silenziati in modo equisì nelle fasi successive. In questo lavoro, i geni morfogenici sono stati rimossi 8 giorni dopo l'infezione. È possibile che B73 e Mo17 possano aver bisogno di una presenza più lunga di Bbm/Wus2 per lo sviluppo di embrioni somatici.
Utilizzando questo metodo, c'è la possibilità di ottenere piante di fuga non transgeniche, inserimenti multimeerici e transgeni non espatriati. Queste piante non avranno un fenotipo notevolmente diverso, quindi è necessario il rilevamento da parte della PCR per determinare se una pianta è transgenica. Per raggiungere questo obiettivo, possono essere impiegati primer PCR all'interno della regione eccitata e primer che fiancheggiano la regione eccitata. Molteplici trasformazioni indipendenti possono anche produrre piante dallo stesso embrione immaturo, rendendo difficile la determinazione del tasso totale di recupero dei trasformativi indipendenti. Il nostro standard è stato quello di calcolare un tasso di trasformazione basato sul campionamento di una pianta da ogni embrione immaturo che produceva piante e dividendolo per il numero di embrioni infetti. Questo metodo sottovaluta quasi certamente il numero effettivo di eventi indipendenti recuperati come piantine. La discriminazione tra eventi indipendenti dello stesso embrione richiede il sequenziamento delle regioni di confine intorno ai transgeni, e questo sarà proibitivo e dispendioso in termini di tempo per la maggior parte delle applicazioni; però, ci possono essere casi in cui questi dati sono utili.
Questo metodo di trasformazione della coltura tissutale si è dimostrato molto efficace, ma i problemi possono ancora verificarsi. Se il materiale vegetale non risponde, è possibile che ci sia un problema con la particolare linea inbred, suggerendo che variabili come la composizione dei media di crescita e i tempi di subcultura richiedano regolazioni. Un'altra variabile è la progettazione corretta del vettore e la costruzione accurata del vettore, se il vettore originale viene modificato. Ci possono essere anche problemi con la sensibilità imazapyr, come alcune linee sono più sensibili di altri, e la concentrazione di imazapyr potrebbe essere necessario essere regolato per raggiungere le piante trasformate con successo.
Negli ultimi 30 anni, la cultura dei tessuti di mais e i protocolli di trasformazione sono cambiati e progrediti; e si ritiene che questo protocollo abbreviato favorirà questa progressione. Questo metodo è efficace per le impostazioni accademiche perché richiede meno tempo rispetto ai metodi tradizionali. Inoltre, non richiede operatori altamente qualificati, il che lo rende più suscettibile alla distribuzione diffusa rispetto ai metodi tradizionali. In futuro, questo metodo può essere combinato con nuove tecnologie come l'ingegneria genomica.