Lateral Root Inducible System(LRIS)は、側根の同期誘導を可能にし、シロイヌナズナとトウモロコシに提供されます。
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Lateral Root Inducible System(LRIS)は、側根の同期誘導を可能にし、シロイヌナズナとトウモロコシに提供されます。
側根の発達は根系に大きく寄与するため、植物の成長にとって非常に重要です。しかし、側根の開始の研究は、根内の数個の細胞でのみ予測不可能な方法で発生するため、退屈です。この問題を回避するために、側根誘導システム(LRIS)が開発されました。オーキシン輸送阻害剤と合成オーキシンで苗木を連続的に処理することにより、高度に制御された側根の開始が一次根で同期して起こり、目的の発育段階の豊富なサンプリングが可能になります。LRISは最初にシロイヌナズナ用に開発されましたが、他の植物にも適用できます。したがって、トウモロコシ(Zea mays)での使用に適応されています。両プラントのLRISのさまざまなステップの詳細な概要が示されています。このシステムと比較トランスクリプトミクスとの組み合わせにより、CYCLIN B1に示されているように、他の種におけるシロイヌナズナ側根開始遺伝子の機能的相同体を同定することが可能になりました。1 (CYCB1;1)トウモロコシの細胞周期遺伝子。最後に、LRISを他の植物種用に開発する際に考慮する必要がある原則について説明します。
それが土壌から、足場と水と栄養素の摂取を保証するため、根系は、植物の成長のために重要です。根系の拡大は主に側根の生産に依存しているため、その開始及び形成が広く研究されています。側根は、創業者セル 1と呼ばれる、鞘細胞の特定のサブセットに開始されます。トウモロコシなどの単子葉植物に、それらは師部の極3に見られるのに対し、このようなシロイヌナズナなどのほとんどの双子葉植物では、これらの細胞は、原生木部の極2に配置されています。創始細胞は、特定の細胞周期遺伝子の発現に続いて増加オーキシン応答4、でマークされている(例えば、 サイクリンB1; 1 / CYCB1; 1)、その後、彼らは非対称背斜部門5の第1ラウンドを受けます。協調背斜と周縁部門の一連の後、側根の原基は、最終的にAと出てくるように形成されていますutonomous側根。これらのイベントが豊富でも同期でもないので、側根開始の位置とタイミングは、しかし、予測可能ではありません。これは、このプロセスを研究するためのトランスクリプトミクス、分子的アプローチの使用を妨げます。
これに対処するには、側根誘導系(LRISは)7,6を開発してきた。このシステムでは、苗を最初に結果的に側根の開始を阻止する、オーキシン輸送と蓄積を阻害するN -1-ナフチルフタラミン酸(NPA)で処理されています8。その後、合成オーキシン1-ナフタレン酢酸(NAA)を含む培地に苗を転送することによって、全体の鞘層が、それによって大量の細胞分裂6を開始する側根を誘導上昇オーキシンレベルに応答します。このように、このシステムは、後半の特定の段階について濃縮根サンプルの容易な収集を可能にする、高速同期と豊富側根のイニシエーションにつながりますRALルート開発。その後、これらのサンプルは、側根形成の間のゲノムワイドな発現プロファイルを決定するために用いることができます。 LRISは、側根のシロイヌナズナの開始とトウモロコシ9-13について、すでにかなりの知識が得られましたが、より多くのゲノムが配列決定されており、経済的な重要に知識を伝達する関心の高まりがあるとして、他の植物種にこのシステムを適用する必要性がより明らかになり、種。
ここでは、 シロイヌナズナやトウモロコシLRISsの詳細なプロトコルが与えられています。次に、システムの使用例は、トウモロコシLRISから得られたトランスクリプトミクスデータが異なる植物種間側根開始時に保存された機能を持つ機能的ホモログを同定するために使用することができる方法を示すことによって、提供されます。最後に、他の植物種のためLRISを最適化するためのガイドラインが提案されています。
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1. シロイヌナズナ LRISプロトコル
注:テキストは、「小」または「大」規模の実験を指します。そのようなマーカーのライン分析および組織学的染色6、14のような小さな規模の実験では、わずか数のサンプルを必要とします。そのような定量的リアルタイム定量RT-PCR、マイクロアレイ9-11またはRNA配列決定のような大規模な実験は、サンプルのより大きな量を必要とします。このように、サンプル当たり〜1000年苗の量は、ルートセグメントの解剖後にマイクロアレイ実験を行うためにVanneste ら 11で使用されていました。
1日目
2. LRISトウモロコシプロトコル
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LRISの適用は、側根開始プロセスの比較トランスクリプトを実行します
LRISの1つの用途は、異なる種における側根形成の間の比較遺伝子発現プロファイルの相関関係です。比較トランスクリプトミクスは、異なる種における側根の開発プロセスに関与オルソロガス遺伝子を特定する可能性を作成して近づきます。既に形成されているルートの軸に含まれる細胞のサブセットから新しい器官の形成で構成されて側根の開始は、その根本アーキテクチャを制御するために、被子植物で共有される主要なメカニズムです。したがって、それは共通の祖先に存在する既存経路から進化し、進化を通して保存されていた可能性が非常に高いです。実際、側根開始の共通電位レギュレータは異なる種で発見されています 17、18。
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シロイヌナズナ LRISプロトコルでは、それが唯一の完全NPAを含む成長培地と接触して成長した実生を転送することが重要です。これは、側根の開始は全体の根の長さの上にブロックされることを保証します。転送中の小植物を傷つけないようにするために、湾曲した鉗子のアームは、苗の子葉の下に引っ掛けることができます。転送時には、苗の根はNAAを含む寒天培地と十分に接触していることを確認してください。これは、小さな距離で寒天表面上でルートをスキミングすることにより達成することができます。これは、総根長にわたって側根開始の効率的な同期誘導を保証します。根は、負にその成長と側根の誘導に影響を与えることなく、光に曝露成長させることができます。
トウモロコシLRISプロトコルでは、カーネルの幼根は、Dが成長するルートを確保するためにダウンして、紙に向いていることが重要ですownwards、正しい側16に紙に付着します。 NPA処理の3日後、苗は小さなシュート、プライマリルートおよび種子根16をカーネルから浮上している必要があります。プライマリ...
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著者らは、開示することは何もありません。
著者は、技術支援と写真撮影のためにDavy Opdenackerに感謝します。原稿を改善するための有益な提案をくださったAnnick Bleys博士に大いに感謝します。この研究は、ベルギー連邦科学政策局のInteruniversity Attraction Poles Programme IUAP P7/29 'MARS'、FWO助成金G027313N、およびIWT(IR)によるイノベーション庁から資金提供を受けました。
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| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| <強い>シロイヌナズナの LRIS | |||
| <強い>種子 | |||
| シロイヌナズナの種子 | Col-0 エコタイプ | ||
| <強い>ガス滅菌 種子の | |||
| マイクロ遠心分離管 1.5 ml | SIGMA-ALDRICH | 0030 125.215 | エッペンドルフマイクロチューブ 3810X, PCR クリーン |
| マイクロ遠心チューブ 2 ml | SIGMA-ALDRICH | 0030 120.094 | エッペンドルフ セーフロック マイクロ遠心チューブ |
| 塩酸 | メルク KGaA | 1,003,171,000 | 37% (発煙) 分析用 EMSURE ACS,ISO,Reag.Ph Eu |
| ガラスデシケーター | SIGMA-ALDRICH | パイレックス | |
| ガラスビーカー | |||
| プラスチックマイクロ遠心チューブ ボックスまたはホルダー | |||
| Bleach Sterilization of seeds | |||
| ethanol | Chem-Lab nv | CL00.0505.1000 | エタノール、abs. 100% a.r. 70% |
| に希釈次亜塩素酸ナトリウム (NaOCl) | Carl Roth | 9062.3 | 12% |
| Tween 20 | SIGMA-ALDRICH | P1379 | |
| 滅菌水 | |||
| 成長培地 | |||
| Murashige and Skoog salt mixture | DUCHEFA Biochemie B.V. | M0221-0050 | |
| ミオイノシトール | SIGMA-ALDRICH | I5125-100G | |
| 2-(N-モルフォリノ)エタンスルホン酸 (MES) | DUCHEFA Biochemie B.V. | M1503.0100 | |
| ショ糖 | VWR、国際LLC | 27483.294 | D(+)-スクロースPh。 |
| KOH | Merck KGaA | 分析用1050211000ペレット(最大 0.002% Na) EMSURE ACS、ISO、Reag.Ph Eur | |
| 植物組織培養 寒天 | LabM Limited | MC029 | |
| 側根誘導薬品 | |||
| N-1-ナフチルフタラム酸 (NPA) | DUCHEFA Biochemie B.V. | 番号 N0926.0250 | 10 &M (シロイヌナズナ |
| 1-ナフタレン酢酸 (NAA) | DUCHEFA Biochemie B.V. | 番号 N0903.0050 | 10 µM (シロイヌナズナ) |
| ジメチルスルホキシド (DMSO) | SIGMA-ALDRICH | 494429-1L | |
| 転写用メッシュの作成 | |||
| ナイロンメッシュ | Prosep byba | 合成ナイロンメッシュ 20 µm | |
| 播種および苗の取り扱い | |||
| 正方形のペトリ皿プレート | GOSSELIN | BP124-05 | 12 x 12 cm |
| 50 ml デュランチューブ | SIGMA-ALDRICH | CLS430304 | Corning 50 mlの遠心分離管 |
| drigalski | Carl Roth | K732.1 | |
| ピペット | |||
| カット ピペットのヒント | Daslab | 162001X | ユニバーサル 200、オートクレーブ前に5 mmの先端をカット |
| 通気性テープ | 3M Deutschland GmbH | カタログ番号 1530-1 | |
| ピンセット | Fiers nv/sa | K342.1;K344.1 | デュモンピンセットタイプanr5;デュモンピンセットタイプenr7 |
| growth条件 | |||
| growthルーム | 21°C、連続光 | ||
| <強い>材料 | <強い>会社 | <強い>カタログ | <強い>コメント |
| <強い>トウモロコシLRIS | |||
| <強い>種子 | |||
| トウモロコシカーネル | B-73 | ||
| <ストロング>クラックの漂白滅菌 | |||
| ガラスビーカー | |||
| マグネチックスターラー | Fiers nv/sa | C267.1 | |
| 次亜塩素酸ナトリウム (NaOCl) | Carl Roth | 9062.3 | 12% |
| 滅菌水 | |||
| <強力>側根誘導化学薬品 | |||
| N-1-ナフチルフタラム酸 (NPA) | DUCHEFA Biochemie B.V. | 番号 N0926.0250 | 50 & マイクロ;M(トウモロコシ一次根)、25µM(トウモロコシ不定根) |
| 1-ナフタレン酢酸(NAA) | DUCHEFA Biochemie B.V. | 番号 N0903.0050 | 50 µM (トウモロコシ) |
| ジメチルスルホキシド (DMSO) | SIGMA-ALDRICH | 494429-1L | |
| Sowing and Seedling Handling | |||
| ペーパーハンドタオル | Kimberly-Clark Professional* | 6681 | SCOTT Hand Towels - Roll / White; sheet size (24 x 46 cm) |
| seed germination paper | Anchor Paper Company | 10 X 15 38# seed germination paper | |
| ピンセット | Fiers NV / SA | K342.1;K344.1 | デュモンピンセットタイプanr5;デュモンピンセット タイプe nr 7 |
| 250 ml(遠心分離機)チューブ | SCHOTT DURAN | 2160136 | 直径約5.6 cm、高さ14.7 cm |
| 700 mlチューブ | DURAN GROUP | 213994609 | シリンダー、丸足チューブ、D 60 x 250 |
| ラック | 、トウモロコシチューブ用、自家製 | ||
| 滅菌水 | |||
| 成長条件 | |||
| growthキャビネット | 27&°;C、連続光、相対湿度70% |
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