Name: 아그로박테리움-형태유전자를 이용한 리칼시트 옥수수 근친선 미성숙 배아 변형 중재 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2020-02-14T13:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 28 s
Description: 학습하세요 아그로박테리움-형태유전자를 이용한 QuickCorn 옥수수 유전자 변형 기술입니다. BABY BOOM과 WUSCEL 유전자를 활용하여 배아 발생을 촉진하고, 캘러스 유도 단계 없이 재배하기 어려운 근친선의 변형 효율을 크게 향상시킵니다.

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우리는 옥수수 미숙한 귀를 제공하는 코르테바 온실 팀, 미디어 제작에 도움을 제공하는 코르테바 미디어 준비 실험실, 아그로 박테리움 건설에 대한 도움을 코르테바에서 닝 왕, 도움을 아이오와 주립 대학에서 Keunsub 리 에게 감사드립니다. 이 프로젝트는 부분적으로 국립 과학 재단 식물 게놈 연구 프로그램 교부금 1725122 및 1917138 K.W.에 의해 지원되었다, 예측 식물 페노믹스 연구 연수생 프로그램 (국립 과학 재단 그랜트 DGE-1545453) J.Z.에, USDA NIFA 해치 프로젝트 #IOW04341 의해, 아이오와 주 기금에 의해, 아이오와 주립 대학.

1. 성장 매체 준비
<ol><li>이 프로토콜에 대한 정확한 성장 배지 레시피는 표 1을참조하십시오.</li>
	<li>1L의 용지를 준비하기 위해 2L 비커를 볶음 판에 놓고 저어 바를 안쪽에 놓습니다.</li>
	<li>900 mL의 증류수로 비커를 채우고 교반판을 켭니다. 교반 막대는 중간 속도로 회전해야 합니다.</li>
	<li>모든 가루 성분의 무게를 측정하고 비커에 녹입니다.</li>
	<li>모든 액체 성분(있는 경우)을 측정하고 비커에 넣습니다.</li>
	<li>증류수를 사용하여 최종 부피를 1L로 가져옵니다.</li>
	<li>pH를 측정하고 레시피 사양에 맞게 조정합니다.</li>
	<li>액체 성장 매체를 공식화하는 경우, 어떤 한천이 추가되지 않습니다. 필터 멸균기를 진공 펌프에 부착하고 필터를 통해 액체 성장 매체를 부어. 펌프를 켜고 모든 액체가 통과될 때까지 기다립니다. 용기에 캡을 놓고 라벨을 부착합니다.</li>
	<li>고체 성장 배지를 공식화하는 경우, pH가 조정 된 후, 병이나 플라스크에 직접 한천을 추가합니다.</li>
	<li>1L 액상 성장 배지를 2L Erlenmeyer 플라스크에 붓거나 1 L 오토클레이브 병 2개(각 500 mL)로 나눕니다. 두 병을 사용하는 경우, 한천을 분할하고 병에 직접 추가합니다.</li>
	<li>스팀이 빠져나오도록 알루미늄 호일 2겹과 같은 통기성 커버로 플라스크를 덮습니다. 병을 사용하는 경우 상단의 나사 뚜껑을 느슨하게 덮습니다.</li>
	<li>121 °C에서 25분 동안 오토클레이브.</li>
	<li>오토클레이브 후, 오토클레이브에서 성장 매체를 제거하고 55-60°C로 냉각시(55°C로 설정된 수조는 이를 더 쉽게 만들 수 있습니다). 플레이트를 붓는 것이 편리할 때까지 성장 배지를 액체 상태로 몇 시간 동안 유지하십시오.</li>
	<li>식힌 후 모든 살균 첨가제를 추가하고(표 1참조) 완전히 섞어줍니다.</li>
	<li>모든 성분이 첨가 된 후, 라미나 흐름 후드에 선택한 용기에 지정된 볼륨을 부어.</li>
	<li>성장 배지는 원하는 페트리 접시에 수동으로 부어질 수 있거나 액체 디스펜싱 장치를 사용하여 할 수 있다. 수동으로 부을 때, 취급의 용이성을 위해 더 작은 멸균 비커 (500 mL)에 오토 클레이브 매체의 큰 볼륨을 전송하는 것이 좋습니다.</li>
	<li>성장 매체가 식고 굳어지도록 하십시오.</li>
	<li>성장 매체는 일단 고체가 되면 사용할 수 있으며, 뚜껑이 있는 플레이트의 스택으로서 멸균 유동 후드에서 밤새 약간 건조한 후 다음날 사용하는 것이 가장 좋습니다. 하룻밤 건조 후, 플라스틱 슬리브로 접시를 전송, 느슨한 끝에 접어, 테이프의 작은 비트와 장소에 보관. 이것은 과도한 건조를 방지합니다. 배지는 시원하고 어둡고 깨끗한 환경(4-16°C)에 최대 1개월 동안 보관할 수 있습니다.</li>
</ol>2. 기증자 식물을 재배하고 미숙한 귀를 수확
<ol><li>토양이 없는 기판을 함유한 1.5갤런(5.9L) 냄비의 온실에서 공개적으로 이용 가능한 옥수수 근친교(즉, B73, Mo17 또는 W22)를 재배합니다. 낮에는 평균 기온이 25.5°C, 밤에는 20°C인 16/8(주/야간) 포토 기간을 사용하십시오.</li>
	<li>식물은 필요에 따라 물을 주며, 제어 방출 비료 (15-9-12의 N-P-K)로 비료를 시비하며, 이는 토양 혼합물에 통합되거나 식재 후 표면에 첨가 될 수 있습니다.</li>
	<li>그것은 일반적으로 귀가 나오기 위하여 종자 발아 후에 대략 70-90 일이 걸립니다. 귀 싹이 나오면, 통제되지 않는 수분이 발생하지 않도록 촬영 백으로 덮습니다.</li>
	<li>실크가 나타난 후 약 2-3 일 후 꽃가루가 다음 날 사용할 수 있다면 70 % 에탄올로 살균 된 가위를 사용하여 실크를 잘라냅니다. 실크를 자르고 껍질 잎 의 끝 아래 약 2.5 cm 껍질을 자르고 실크가 나옵니다. 수분은 다음 날 수행 할 수 있습니다. 각 귀 사이에 가위를 다시 살균해야합니다.</li>
	<li>술에서 아나더가 나오면 술가방과 미끄럼 방지 용지 클립을 줄기 주위의 가방 바닥에 덮습니다.</li>
	<li>다음날 아침, 식물을 부드럽게 구부리고 가방을 두드려 꽃가루가 방출될 수 있도록 합니다.</li>
	<li>술 봉투를 제거하고 꽃가루가 빠져나가는 것을 방지하기 위해 가방 의 상단을 접습니다. 그것은 일반적으로 가방 술 을 사용 하기 전에 1 일 (죽은 꽃가루와 창 고 anthers의 축적을 피하기 위해) 사용 될 것 이다. 신선한 꽃가루는 술에서 약 3-5 일 동안 수집 될 수 있습니다. 술의 기지에 있는 내부 꽃에서 anthers가 나올 때, 그 술은 아마 다음날 실행 가능한 꽃가루를 생성하지 않을 것입니다.</li>
	<li>같은 식물 (자기)에서 꽃가루를 사용하거나 같은 근친 (시빙)의 다른 식물에서.</li>
	<li>이어백을 제거하거나 가방 의 끝을 잘라 실크를 노출 한 다음 술 봉지에서 꽃가루를 실크에 빠르게 부어 넣습니다.</li>
	<li>태슬 백으로 귀를 즉시 덮고 줄기 주위에 가방의 베이스를 고정하여 고정하십시오. 그것은 물리적으로 교차 수분을 방지 하는 데 도움이 수 분 동안 다른 유전자형의 꽃 식물에서 식물을 격리 하는 데 도움이 될 수 있습니다. 미숙한 귀가 수확 할 준비가 될 때까지 술 가방을 귀에 둡니다.</li>
	<li>수분 후 9-12 일, 배아 크기에 대한 스크린 귀. 수분 봉투를 줄기 위로 밀어 귀를 노출시다. 껍질을 부드럽게 당겨 귀 둘레의 약 1/3에서 4분의 1, 귀 아래 거리의 약 1/3에 커널을 노출시십시오. 팁 근처의 커널은 평균 배아 크기를 나타내지 않습니다.</li>
	<li>메스를 사용하여 크기와 색상의 다른 커널의 대부분과 유사한 단일 커널의 캡을 잘라내도록 합니다.</li>
	<li>4.6단계에서 설명한 대로 주걱(눈금자)을 사용하여 배아를 제거합니다. 주걱 또는 디지털 캘리퍼스에 내장 된 눈금자를 사용하여 배아의 길이를 측정합니다. 배아가 1.5-2.0 mm 사이인 경우 귀를 수확하십시오. ~1.3 mm인 경우, 귀는 나중에 수확 할 준비가되어 있으며 약 7-8 시간에서 다시 확인할 수 있습니다.</li>
</ol>3. 감염에 대한 아그로박테리움 현탁액 문화 를 준비
참고: PHP81430(도1)및 PHP7153912를 함유하는 아그로박테리움 균주 LBA4404(Thy-)는 -80°C에서 글리세롤 스톡으로 저장된다. 이러한 재료는 재료 이전 계약을 통해 코르테바 농업 과학에서 얻을 수 있습니다. LBA4404(Thy-)는 성장 매체에 공급되는 티미딘을 필요로 하는 보조영양균입니다. auxotroph 아그로 긴장의 1 차적인 유틸리티는 생물 봉쇄 목적을 위한 것입니다. 그것은 농업 과성장을 감소의 추가 혜택. 보조 영양 아그로 균주는 보충 티미딘없이 성장하지 않습니다. 그럼에도 불구 하 고, 티미딘 수 (아마도) 문화에서 죽어가는 식물 조직에 의해 공급 될 수 있습니다. 따라서, 보조영양 아그로를 완전히 제어하기 위해 배지에 항생제를 제공할 필요성이 여전히 존재한다. 그러나, 티미딘의 부재에 있는 auxotrophic 긴장의 손상된 성장 때문에 통제하기 쉬울 것입니다.
<ol><li>감염 일자 4 일 전에, 50 mg / L 티미딘, 50 mg / L 젠타미신, 50 mg / L spectinomycin(표 1)로YP 플레이트에 박테리아를 줄무늬로 글리세롤 스톡에서 "어머니"접시를 시작합니다. "어머니" 플레이트를 20°C 인큐베이터에서 3일 동안 배양하였다.</li>
	<li>감염 실험 하루 전에, "어머니"플레이트에서 1 ~ 5 개의 식민지를 선택하고 "어머니"플레이트에서 박테리아를 새로운 YP 판으로 줄무늬 (티미딘, 겐타마이신 및 스펙티노마이신과 함께)로 줄무늬를 사용하여 "작업"플레이트를 준비하십시오. 표 1).</li>
	<li>순차적 사분면에서 매일 "작업"플레이트를 행진하고 연속적으로 희석 된 사분면을 형성하기 위해 반복, 연속 줄무늬 영역을 통해 루프 1을 실행합니다. 27°C 인큐베이터에서 하룻밤 동안 "작업" 플레이트를 배양한다.</li>
	<li>배아 해부(4.8단계)를 완료한 후, 순환 또는 이와 유사한 도구를 사용하여 세균 성장이 식민지의 얇은 줄무늬로 보이는 "작업" 플레이트 영역에서 아그로박테리움을 수집합니다. 참고 : 세균 성장의 조밀 한 잔디와 접시의 영역을 피하십시오. Agrobacterium 성장 가능성이 이미 조밀 한 지역에서 감소 하기 시작 했다, 눈에 보이는 식민지와 지역에서 박테리아는 감염에 대 한 적절 한 성장 단계에 있는 동안.</li>
	<li>수집된 박테리아를 700A 액상 배지의 10 mL을 함유하는 50 mL 튜브에 중단한다(표1). 소용돌이는 박테리아 배양을 완전히 중단한다.</li>
	<li>550 nm의 파장에서 광학 밀도를 측정합니다. OD가 0.35-0.45 사이가 될 때까지 볼륨을 조정하고 0.4는 최적의 값입니다. 참고: OD가 0.45보다 높으면 700A 액체 배지를 더 추가합니다. OD가 0.35보다 낮으면, 현탁액 배양액에서 더 많은 아그로 콜로니를 접종한다.</li>
</ol>4. 배아 해부, 감염 및 공동 재배
<ol><li>변환 실험에 적합한 귀를 선택하십시오. 이들은 좋은 종자 세트가 있어야하고 1.5-2.0 mm의 크기 범위배아가 있어야합니다. 그들은 일반적으로 수분 후 9-12 일 사이에 수확됩니다. 수확된 귀는 4°C에서 1-4일 동안 신선하게 사용하거나 보관할 수 있지만, 반응의 질은 첫날 이후 장기간 보관시 점진적으로 저하될 수 있습니다.</li>
	<li>껍질과 실크를 제거합니다. 손잡이를 받침대 또는 귀 상단에 삽입합니다. 손잡이는 집게, 스크루 드라이버 등 한 쌍의 손잡이일 수 있습니다.</li>
	<li>큰 용기에 귀를 놓습니다 (예 : 손잡이가 위쪽으로 2 L 비커를 넣고 용기를 소독 용액으로 채웁니다. 소독용액은 상업용 표백제 20%의 1.8L(1.65% 하이포아염소산나트륨)과 계면활성제 트웬 20방울의 몇 방울이다.</li>
	<li>층류 벤치 내부의 귀를 살균합니다. 20 분 후, 표백제를 비우고 충분한 양의 멸균 증류수를 사용하여 귀를 3 x (각 5 분)로 헹구고. 물을 제거하고 귀가 몇 분 동안 건조되도록 하십시오. 참고 : 귀가 20 분 동안 표백제 용액에 완전히 잠긴 것이 중요합니다.</li>
	<li>700A 액체 배지로 채워진 2 mL 마이크로 원심 분리튜브를 준비합니다. 이 튜브는 미성숙한 배아를 수집하는 데 사용됩니다.</li>
	<li>귀를 가지고 멸균 메스를 사용하여, 내유를 노출커널 크라운의 상단 1-2mm를 제거합니다. 미성숙한 zygotic 배아를 제거하기 위해 마이크로 주걱을 사용 (IZE). IZE는 커널, 귀 끝을 향한 측면, 그리고 코브에 부착된 근처에 있습니다. 주걱을 사용하여 배아에서 가장 먼 주피의 배유에 삽입 한 다음 부드럽게 위쪽으로 비틀어 배아를 제거하고 배아를 제거 할 수 있습니다(그림 2).</li>
	<li>주걱을 사용하여, 700A 액체 배지를 포함하는 관으로 배아를 전달한다. 최대 100개의 배아가 수집될 때까지 계속 하십시오. 다음 단계로 진행하기 전에 여러 튜브가 충질될 수 있습니다(~100배아/튜브). 이 시점에서, 아그로박테리움 현탁액을 준비해야 한다(3.5단계 참조).</li>
	<li>1 mL 파이펫으로 배아 관에서 700A 액체 배지를 제거합니다. 신선한 700A 배지를 추가하여 배아를 씻은 다음 해당 매체도 제거합니다.</li>
	<li>아그로박테리움 서스펜션 1mL을 낮은 설정(3/10)에 넣고 30초 또는 12x-15x를 섞어 넣습니다. 이 튜브가 5분 동안 벤치에 수평으로 놓이도록 합니다.</li>
	<li>5분 후, 배아 및 아그로박테리움 현탁액의 전체 튜브를 562V 공동 재배 배지의 플레이트상에 옮김(표1)으로옮니다. 이것은 벤치에 플레이트를 놓고 튜브 내용물판을 플레이트에 신속하게 부어 서 얻을 수 있습니다. 플레이트를 부드럽게 소용돌이쳐 배아를 분배하고 1 mL 파이펫을 사용하여 아그로박테리움 현탁액을 제거합니다.</li>
	<li>배아가 위쪽을 향한 스큐럼(둥근) 면과 함께 놓여 있는지 확인합니다. 필요한 경우 돋보기 또는 해부 범위를 사용하십시오. 플라스틱 상자 (19cm x 28cm x 5.1 cm)에 접시를 놓고 어둠 속에서 21 °C에서 밤새 16-18 h의 판을 배양하십시오. 파라핀 필름이나 통풍구 테이프를 사용한 개별 플레이트 래핑은 필요하지 않습니다.</li>
	<li>하룻밤 공동 재배 후, 감염된 배아를 위로 이동시키고, 스큐클룸 쪽을 위로, 휴식 배지 605T(표1)로이동한다. 접시 당 약 30 개의 배아를 놓습니다. 어둠 속에서 26-28 °C에서 플레이트를 배양합니다.</li>
	<li>4-10 일 동안 배양하십시오 (7 일이 바람직하다). 이때, 체세포 배아의 발달은 접합성 스큐텔룸의 표면에서 관찰될 수있다(그림 3).</li>
</ol>5. 선택, 열처리 및 재생
<ol><li>휴식 기간 후, 열은 배아를 충격. 배아판을 함유한 상자를 45°C 인큐베이터에 놓고 상대 습도를 70% 2시간 동안 합니다. 이어서, 45°C 인큐베이터로부터 상자를 제거하고 1-2시간 동안 26-28°C 다크 인큐베이터에 놓는다. 참고: 인큐베이터에서 70%의 습도를 달성할 수 없는 경우, 접시 상자 바닥에 오토클레이브 종이 타월을 이중 층을 추가하고 박스 내의 습도를 유지하기 위해 오토클레이브 워터로 담가십시오. 접시를 종이 타월 위에 있는 상자에 넣고 뚜껑을 밀봉한 후 45°C에 놓습니다. 작은 디지털 습도계/온도계를 사용하여 온도와 습도를 모니터링합니다.</li>
	<li>0.05 mg/L imazapyr를 포함하는 촬영 형성 배지(13329A)로 휴식 배지로부터 열처리된 IzEs를 선택적 제제로서 전달한다(표1). 옮길 때, 미세한 팁 집게 또는 외과 용 가위를 사용하여, 존재하는 경우, coleoptiles를 제거합니다.</li>
	<li>과밀을 피하기 위해 접시 당 10-15 개의 배아를 놓습니다. 배아를 26°C 다크 인큐베이터에서 2주 동안 이 배지에 보관하였다.</li>
	<li>배아를 뿌리 뽑기 배지로 옮기다 (13158; 표 1) 1-2 주 동안. 접시 당 약 8 개의 조각을 놓고 27 °C에서 가벼운 방이나 가벼운 챔버 (16 일 / 8 박, 20-150 μmol / m2/ s)에 배양하십시오.</li>
	<li>식물이 발달함에 따라, 싹과 격렬한 뿌리를 모두 포함하는 더 강한 식물을 뿌리 기 질의 새로운 판에 놓고 접시 당 하나의 식물을 놓습니다. 이것은 강한 플랜렛 성장을 허용할 것입니다. 다른 7-14 일 동안 가벼운 방이나 가벼운 챔버에 접시를 놓습니다. 참고 : 조심스럽게 매질과 잘 접촉할 수 있도록 플랜렛과 관련된 모든 굳은 면 조각을 제거하십시오.</li>
	<li>식물이 더 활발해짐에 따라, 뿌리 박조 배지에서 식물을 제거하고 한천을 제거하기 위해 수돗물로 뿌리를 헹구어.</li>
	<li>미리 젖은 토양없는 기판을 포함하는 냄비2 (~19cm2)에서3으로 개별 식물을 이식하십시오. 냄비를 배수구가 있는 트레이(27cm x 54cm)에 놓고 플라스틱 습도 돔으로 평평하게 덮습니다. 이러한 적응 단계는 상기 섹션 2(단계 2.1)에 기재된 성장 조건과 함께 성장 챔버 또는 온실에서 달성될 수 있다.</li>
</ol>6. 온실에 이식 및 T1 씨앗의 생산
<ol><li>하루에 2 배 식물을 확인하십시오. 필요에 따라 물. 식물이 건조되지 않고 과수되지 않았는지 확인하십시오. 약간 건조한 기판을 유지하여 뿌리 성장을 촉진합니다. 참고 : 습도 돔은 이식 후 4-7 일 제거 할 수 있습니다. 식물은 토양에 이식의 스트레스에서 눈에 띄게 회복 될 때까지이 작은 냄비에서 성장해야한다. 이 데 약 9-14 일이 소요됩니다.</li>
	<li>전체 토양없는 플러그와 플랜렛을 1.5 갤런 (5.9 L) 냄비에 이식하십시오. 토양이 건조하다고 느낄 때 온실과 물을 유지하십시오.</li>
	<li>15-9-12의 N-P-K가 있는 제어 방출 비료를 냄비에 추가하면 기판 혼합물에 통합되거나 표면에 도포할 수 있습니다.</li>
	<li>식물에서 귀 싹이 나오기 시작하면 촬영 백을 사용하여 귀 싹을 덮습니다. 반투명 가방을 사용하여 새롭게 떠오르는 실크를 제거하지 않고 관찰할 수 있도록 하십시오. 촬영 가방은 제어 수분이 발생할 수 있습니다. 항상 백 트랜스 제닉 술을하는 것이 중요합니다.</li>
	<li>실크가 나타난 후(1-2일), 등장한 실크를 균일한 길이로 다듬습니다. 이것은 껍질 잎의 상단 아래 약 2.5 cm가 될 것입니다. 70% 에탄올로 멸균된 깨끗한 가위를 사용하십시오. 실크를 다듬어 균일 한 술이 수분이 발생하기 위해 다음 날 개발합니다.</li>
	<li>옥수수 유전자형의 대다수에 대 한, 수 분에 대 한 최적의 시간은 2-3 술 또는 실크 출현 후 일.</li>
	<li>같은 식물 (자가 수분되는 경우) 또는 같은 근친의 야생 유형 (교차 또는 교차하는 경우)에서 꽃가루를 수집합니다.</li>
	<li>술 봉지에 꽃가루를 모아 T0 식물의 실크 터프에 바하십시오. 꽃가루가 야생 형 (비 형) 식물에서 온 경우, 일반 갈색 술 가방에 꽃가루를 놓습니다. 꽃가루가 형질전환 식물에서 온 경우, 꽃가루를 녹색 줄무늬 백에 넣어 꽃가루가 형질전환임을 나타냅니다.</li>
	<li>수분 세부 사항은 2.5-2.10 단계를 따릅니다.</li>
	<li>수분 후 약 2 주 후에 귀에서 술 봉지를 제거하고 건조가 시작될 수 있습니다. 건조를 돕기 위해 수분 후 21-25 일 후에 식물에 물을 공급하지 말하십시오. 껍질을 뒤로 당겨 씨앗을 노출시킬 수도 있습니다. 이 방법은 또한 곰팡이를 방지하는 데 도움이됩니다.</li>
	<li>수분 후 약 45일 간 씨앗을 수확하고 4-12°C의 냉장 보관에 보관하십시오.</li>
</ol>

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알리시아 마스터스, 윌리엄 고든-캄, 토드 존스는 이 기사에서 사용되는 B73, Mo17 및 W22의 프로토콜과 옥수수 귀를 공급한 코르테바 농업 과학의 직원입니다. 작가 강민정, 모건 맥코우, 제이콥 조브리스트, 칸왕은 공개할 것이 없다.

옥수수 변환을위한 전통적인 프로토콜은 비옥한 식물로 재생되는 형질 전환 캘러스 조직을 생산하기 위해 미성숙 한 종단 배아를 분리하는 패러다임을 따릅니다4,6. 이것이 효과적이지만 캘러스 기반 프로토콜은 시간이 많이 소요될 수 있으며, 식물을 생산하는 조직 배양 과정에는 최대 3개월이 소요됩니다. 여기에 제시 된 방법을 중요하게 만드는 것은 캘러스가없고 효율적이며 빠르며 대략 절반의 기간 내에 T0 식물을 재생 할 수 있다는 것입니다. 또한 유전자형 의존도가 낮고 따라서 대부분의 공개적으로 이용 가능한 근친8,11에효과적일 수있다.
모든 단계를 효과적으로 따라야 하지만 올바른 성장 미디어 준비는 필수적입니다. 성장 매체 성분은 식물 재료가 화학 물질의 적절한 농도를 수신할 수 있도록 사전 및 사후 오토클레이브 모두에서 올바른 단계에 추가되어야 합니다. 이것은 항생제 같이 민감한 화합물이 분해하지 않는 것을 보장할 것입니다. 또한 식물 재료는 프로토콜에 표시된 대로 각 단계에서 올바른 성장 매체에 배치하는 것이 중요합니다. 적절한 성장 매체에 물질을 배치하지 않으면 물질적 사망을 초래할 수 있습니다. 또한, 너무 많은 배아를 배치하거나 플레이트에 조직을 개발하는 것은 피해야한다. 두 배 많은 조직 조각을 배치하는 동안 화학 물질과 페트리 접시의 비용을 절약 할 수 있습니다 (심지어 인큐베이터 공간), 과밀 플레이트에서 조직의 성장을 심각하게 억제 할 수있다. 감염을 수행하는 동안, 아그로박테리움 현탁액의 광학 밀도가 적절하다는 것을 보장해야 한다. 세균 현탁액 밀도가 너무 낮으면 적절한 감염이 발생하지 않을 수 있습니다.
시작 재료의 품질은 변환 프로토콜의 성공을 위해 필수적입니다. 배아 해부에 사용되는 귀는 건강해야하며, 이는 이를 생산하는 식물이 건강하다는 것을 의미합니다. 그(것)들은 또한 적당한 종자 세트를 소유하고 해충 과 질병 자유로운 이어야 합니다. 또한, 오래 된 아그로 박테리움을 사용 하지 않아야 합니다. "어머니"접시는 2 주 이상이어야합니다. 이 시점 이후에는 새로운 실험을 시작하기 위해 새로운 "어머니"접시를 줄무늬로 만들어야합니다.
이 방법은 유전자형 의존도가 낮지만 모든 라인이 동등하게 성공할 것이라고 가정할 수는 없습니다. 사용 중인 구문에 따라 성공의 차이뿐만 아니라 줄 사이에 는 여전히 차이가 있을 수 있습니다. 미성숙 한 배아로 작업 할 때 귀대 귀 가변성도 피할 수 없으므로 이상적으로 실험은 이를 설명하기 위해 여러 귀를 사용해야합니다. 이 작품에서 근친 W22는 B73과 Mo17 (각 ~ 4 %)이 그 뒤를 이어 ~ 14 % 이상의 변환 빈도로 가장 잘 수행되었습니다. Lowe et al.8은 B73 및 Mo17 변환을 위한 QuickCorn 프로토콜을 사용하여 보고되었습니다. 이 작업에서 변환 주파수는 B73의 경우 9%-50%, Mo17의 경우 15%-35%에 이했습니다.
이 작업에서 관찰된 B73 및 Mo17의 낮은 변환 주파수에 대한 한 가지 가능성은 계절적 귀 품질 변동에 기인할 수 있습니다. 이 작업과 Lowe 등8의 또 다른 차이점은 다른 벡터 구문이 여기에 사용되었다는 것입니다. 로우의 작품에서, 형태 유전자는 변형 된 식물에서 제거되지 않고 오히려 개발 후반 단계에서 침묵했다. 이 작용에서, 형태 유전자는 감염 후 8일 후에 제거되었다. B73 및 Mo17은 체세포 배아의 발달을 위해 Bbm/Wus2의 더 긴 존재가 필요할 수 있습니다.
이 방법을 사용하여 비 형질전환 탈출 식물, 다중 삽입 및 비 소모성 전이 유전자를 얻을 가능성이 있습니다. 이 식물은 현저하게 다른 표현형을 갖지 않으므로 식물이 형질 전환인지 여부를 결정하기 위해 PCR에 의한 검출이 필요합니다. 이를 달성하기 위해, 절제된 영역 내의 PCR 프라이머 및 절제된 영역 측면의 프라이머를 사용할 수 있다. 다중 독립적인 변환은 또한 동일한 미성숙한 태아에서 식물을 생성할 수 있어 총 독립적인 형질전환회수율을 결정하는 것이 어렵다. 우리의 표준은 식물을 생산하고 감염된 배아의 수로 이것을 분할하는 각 미성숙 한 배아에서 1개의 식물을 샘플링에 근거를 둔 변환 비율을 계산하는 것입니다. 이 방법은 거의 확실히 식물로 복구 독립적 인 이벤트의 실제 수를 과소 평가. 동일한 배아에서 독립적 인 이벤트 사이의 차별은 트랜스 유전자 주위에 국경 영역을 시퀀싱해야하며, 이것은 대부분의 응용 프로그램에 대해 엄청나게 비싸고 시간이 많이 소요될 것입니다. 그러나 이러한 데이터가 유용한 경우가 있을 수 있습니다.
조직 배양 변환의 이 방법은 아주 효과적인 것으로 입증되었습니다, 그러나 문제는 아직도 생길 수 있습니다. 식물재료가 반응하지 않으면 특정 근친선에 문제가 있을 수 있으며, 이는 성장매체 조성 및 침구시기 와 같은 변수에 조정이 필요하다는 것을 시사한다. 또 다른 변수는 원래 벡터가 변경된 경우 적절한 벡터 설계와 정확한 벡터 생성입니다. 또한 일부 라인은 다른 라인보다 더 민감하기 때문에 imazapyr 감도 문제가있을 수 있으며, imazapyr의 농도는 성공적으로 변형 된 식물을 달성하기 위해 조정해야 할 수도 있습니다.
지난 30 년 동안, 옥수수 조직 배양 및 변환 프로토콜 변경 하 고 진행; 그리고 이 단축된 프로토콜이 이 진보를 더 진전시킬 것으로 믿어진다. 이 방법은 기존의 방법보다 시간이 덜 걸리기 때문에 학술 설정에 효과적입니다. 또한 고도로 숙련된 작업자를 요구하지 않으므로 기존 방법에 비해 광범위한 배포가 더 가능합니다. 미래에는 이 방법을 게놈 엔지니어링과 같은 새로운 기술과 결합할 수 있습니다.

변환은 옥수수에서 외국 유전자 발현을 평가하고 연구 및 상업적 목적을 위해 유전자 변형 옥수수 라인을 생산하기위한 기본 도구입니다. 높은 처리량 변환에 대한 액세스는 옥수수 분자 및 세포 생물학 연구에 대한 증가 된 필요성을 용이하게 할 수 있습니다1. 작물 종을 유전적으로 변형시키는 능력은 공공 및 민간 실험실 모두에게 매우 중요합니다. 이것은 유전자 조절 기계장치의 근본적인 이해뿐만 아니라 끊임없이 증가하는 인구를 지원하기 위하여 글로벌 규모에 작물 개선을 허용합니다.
옥수수에서 미성숙한 배아가 1975 년2에서유래 된 반응성 캘러스의 생산에 사용될 수 있다는 발견. 이 계시 이후, 대부분의 확장 가능한 옥수수 변환 프로토콜은 재생 하기 전에 캘러스 형성 및 선택 필요3. 유전 형질전환 의 과정에서, 아그로박테리움-감염 또는 생물학적 포격 미성숙 배아는 배아 캘러스 유도를 위해 배지에 배양된다. 유도된 칼리는 선택적 매체(예를 들어, 제초제를 함유)에서 배양하여 변형된 캘러스 조각만이 살아남을 수 있도록 합니다. 이 제초제 내성 형질전환 칼리는 벌크업되어 식물로 재생됩니다. 이 방법은 효과적이지만 이 과정은 길고 노동 집약적이며4를완료하는 데 3 개월 이상이 걸릴 수 있습니다. 더 중요한 것은, 종래의 옥수수 변환 프로토콜은 훨씬 더 큰 한계를 가지고, 즉, 옥수수 유전자형의 제한된 수만이5,6을형질전환할 수 있다.
Lowe et al.7,8이전에는 변환 과정의 지속 기간을 크게 줄일 뿐만 아니라 변형 가능한 유전자형 목록을 확장한 "QuickCorn" 변환 방법을 보고했습니다. 퀵콘 방법은 애기장전 전사인 베이비붐(BBM)9와 WUS(WUS)10의옥수수 직교(Zm-Bbm 및 Zm-Wus2)를활용한다. 형질전환 벡터 시스템에 통합될 때, 이들 유전자는 배아성장7을자극하기 위해 상승적으로 작용한다.
이 작업에 설명된 QuickCorn 프로토콜은 Jones et al11의프로토콜을 기반으로 했으며, 이는 Lowe etal7,8에의해 보고된 방법의 추가 개선이었습니다. 본 연구에서, 아그로박테리움 균주 LBA4404(Thy-)는 PHP81430(도1)및 부속 플라스미드 PHP71539(12)를 이진 벡터 컨스트럭션을 포수하는 변형을 위해 사용된다. PHP81430의 T-DNA는 다음과 같은 분자 성분을 함유하고 있다. (1) 변형 선택적 마커 유전자 Hra 발현 카세트. 옥수수 Hra (Zm-Hra)유전자는 설포닐우레아 및 이미다졸리노네스13,14와같은 ALS 억제 제초제에 내성이 있는 변형된 아세톨락타아제 신타제(ALS) 유전자이다. Zm-Hra 유전자는 수수 ALS 프로모터8 및 감자 단백질효소 억제제II(핀II) 터미네이터(15)에 의해 조절된다. T-DNA는 또한 (2) 형질전환 가시적인 마커 유전자 ZsGreen을소유하는 발현 카세트를 함유하고 있다. 이 녹색 형광 단백질 유전자 ZsGreen 에서 Zoanthus sp. 산호초16 는 사탕수수 유비퀴틴 프로모터/인트론 및 쌀 유비퀴틴 터미네이터에 의해 조절된다.
부가적으로, T-DNA는 (3) 형태유전자 Bbm 발현 카세트를 함유한다. Bbm은 배아발달과관련된 전사 인자9,17. Bbm은 옥수수 인지질 트랜스퍼라제단백질(Pltp)프로모터8 및 쌀 T28 터미네이터(18)에 의해 조절된다. Zm-Pltp는 배아 scutellar 상피, 실크 털 및 잎 보조 세포 (가드 세포를 측면으로) 및 생식 기관에서 낮은 발현, 및 뿌리에서 발현이 없는 배아에서 강한 발현을 가진 유전자8. 또한 (4) 형태유전자 Wus2 발현 카세트를 함유한다. Wus2는 정점메리스템(19)의유지관리와 관련된 또 다른 전사 인자이다. Zm-Wus2는 옥수수 보조 유도프로모터(Zm-Axig1)20 및 옥수수 In2-1 터미네이터21의제어하에 있다. 마지막으로, T-DNA는 (5) cre-loxP 재조합 시스템을 함유한다. cre 재조합유전자(22)는 옥수수 열 충격 단백질 17.7(Hsp17.7)23 프로모터 및 감자 핀II 터미네이터의 제어하에 있다. 2개의 loxP 사이트 (동일한 방향)24 측면 ZsGreen, cre, Bbm 및 Wus2를포함하는 4개의 유전자 발현 카세트.
형태 유전자의 존재는 식물 성숙 및 후속 자손에 대한 바람직하지 않기 때문에, 열 유도 cre-loxP 재조합 시스템은 정상적인 캘러스 재생 및 식물 개발을 허용하기 위해 옥수수 게놈에서 형태 유전자를 제거하기 위해 T-DNA에 내장되었다. 열처리 시, CRE 단백질의 발현은 Hra 선택 유전자를 제외한 모든 유전자를 제거한다. 성공적인 변형제는 제초제에 강하지만 ZsGreen-부정적이어야합니다. 형질전환 빈도를 더욱 강화하기 위해, 아그로박테리움 균주는 또한 아그로박테리움 독성(vir) 유전자12의추가 사본을가지고 있는 추가액세서리 플라스미드(PHP71539)를 보유하고 있다.
QuickCorn 방법은 변환 중에 캘러스 유도 단계를 포함하지 않으므로 기존의 옥수수 변환 프로토콜과 다릅니다. Agrobacterium에감염 된 후 첫 주 동안, 체세포 배아는 감염된 미숙한 배아의 scutellar 상피에 개발. 배아는 그 때 배아 성숙을 격려하고 포이를 촬영하는 호르몬을 가진 매체로 옮겨질 것입니다. 체세포 배아를 성숙/촬영 형성 배지로 빠르게 이송하면 이전에 옥수수 변환에 사용되었던 전통적인 캘러스 단계를건너뛰고 T0 식물8의 직접 생성을 허용한다. 이전에 발표된 옥수수 변환 방법6에비해 QuickCorn 방법은 더 빠르고 효율적이며 유전자형의존도가 낮습니다. 이 방법을 사용하여, 뿌리 식물은 일반적으로 단지 5-7 주에 토양으로 전송 할 준비가되어, 오히려 기존의 프로토콜에 필요한 3 개월 이상보다. 이 문서의 목적은 방법의 심층적인 설명과 데모를 제공하여 대부분의 교육 기관에서 일반적으로 발견되는 실험실 환경에서 보다 쉽게 복제할 수 있도록 하는 것입니다.

<table><tbody><tr><td>2,4-D</td><td>Millipore Sigma</td><td>D7299</td><td></td></tr><tr><td>6-Benzylaminopurine (BAP)</td><td>Millipore Sigma</td><td>B3408</td><td></td></tr><tr><td>Acetosyringone</td><td>Millipore Sigma</td><td>D134406</td><td></td></tr><tr><td>Agar</td><td>Millipore Sigma</td><td>A7921</td><td></td></tr><tr><td>알루미늄 호일</td><td></td><td></td><td>플라스크</td></tr><tr><td>암모늄 설페이</td>트 <td>Millipore Sigma</td><td>A4418</td><td></td></tr><tr><td>분석 저울</td><td></td><td></td><td>소량의 화학 물질을 계량하려면</td></tr><tr><td>Autocalve</td><td>Primus (Omaha, NE)</td><td>PSS5-K</td><td>매체 및 도구를 오토클레이브하려면</td></tr><tr><td>박테리아 배양 루프 (10 &micro; l)</td> <td>Fisher scientific</td><td>22-363-597</td><td>플레이트에서 Agrobacterium을 수집하여 액체로 이동</td></tr><tr><td>Bactoagar</td><td>BD bioscience</td><td>214030</td><td></td></tr><tr><td>비커 (1 L, 2 L, 4 L)</td><td></td><td></td> <td>미디어 용 화학 물질 혼합</td></tr><tr><td>Benomyl</td><td>Millipore Sigma</td> <td># 45339</td><td></td></tr><tr><td>표백제 (8.25 % 차아 염소산 나트륨)</td> <td>클로 록스</td><td></td><td>종자 살균 용</td></tr><tr><td>붕산</td><td>Millipore Sigma</td><td>B6768</td><td></td></tr><tr><td>염화칼슘 이수화물</td><td>Millipore Sigma</td><td>C7902</td><td></td></tr><tr><td>카르베니실린</td><td>Millipore 시그마</td><td>C3416</td><td></td></tr><tr><td>카제인 가수분해물</td><td>Phytotech</td><td>C184</td><td></td></tr><tr><td>Cefotaxime</td><td>Phytotech</td><td>C380</td><td></td></tr><tr><td>원뿔형 튜브(50mL)</td><td>Fisher Scientific</td><td>06-443-19</td><td>액체 매체 및 Agro 현탁액</td></tr><tr><td>포함 큐벳 (세미 마이크로)</td> <td>Fisher 과학</td><td>14955127</td><td>OD 측정을 위한 액체를 담기 위해</td></tr><tr><td>Dicamba</td><td>Phytotech</td><td>D159</td><td></td></tr><tr><td>디지털 습도계</td><td></td><td></td><td>열처리를 위한 온도 및 습도 확인</td></tr><tr><td>EDTA, 디소듐 염, 이수화물</td><td>Millipore Sigma</td><td>324503</td><td></td></tr><tr><td>Eppendorf 튜브(2.0 mL)</td><td>ThermoFischer Scientific</td><td>AM12475</td><td></td></tr><tr><td>Eriksson's Vitamins</td><td>Phytotech</td><td>E330</td><td>1000x in liquid</td></tr><tr><td>Ethanol (70%)</td><td></td><td></td><td>살균 도구 및 표면</td></tr><tr><td>황산철 헵타하이드레이트</td><td>Millipore</td><td>Sigma F8263</td><td></td></tr><tr><td>비료, Osmocote Plus 15-9-12</td><td>ICL 특수 비료(더블린, 오하이오)</td><td>A903206</td><td>비료</td></tr><tr><td>플라스크 (2 L)</td><td>Pyrex</td><td>10-090E</td><td>미디어 및 도구를 오토클레이브하기 위해</td></tr><tr><td>플랫 (표준 1020, 구멍 포함, 11"W x 21.37"L x 2.44"D)</td><td>Hummert International (Earth City, Mo)</td><td>11300000</td><td>흙과 화분 삽입물을 보관하기 위한 트레이, Humidome</td></tr><tr><td>Forceps (세밀하고 큰 팁)</td>에 맞습니다. <td></td><td></td><td>배아를 다루는 데 적합하며, 큰 식물 재료와 귀 홀더</td></tr><tr><td>로 사용하기 위해 더 큽니다.Gentamicin</td><td>Gold Biotechnologies</td><td>G-400</td><td></td></tr><tr><td>유리병 (1 L)</td><td>Pyrex</td><td>06-414-1D</td> 매체 눈금 <td></td></tr><tr><td></td><td></td><td></td> 실린더 오토클레이브 <td>매체 크기 조정</td></tr><tr><td>Imazapyr</td><td>Millipore Sigma</td><td>37877</td><td></td></tr><tr><td>인큐베이터, 20 &deg; C</td><td>Percival Scientific</td><td>Model I-36NL</td><td>농업 감염</td></tr> 인<tr><td>큐베이터, 27 &deg; C</td><td>Percival Scientific</td><td>Model I-36NL</td><td>공동 배양 플레이트 및 옥수수 배아 배양</td></tr><tr><td>인큐베이터를 성장시키기 위해, 45 &deg; C</td><td></td><td></td><td>열 충격 처리</td></tr><tr><td>인서트 TO 표준, 냄비</td><td>Hummert International (Earth City, Mo)</td><td>11030000</td><td>뿌리에서 토양으로 식물을 이식하기 위해 평평하고 Humidome</td></tr><tr><td>층류 후드</td><td></td><td></td>에 적합 <td>멸균 상태 유지</td></tr><tr><td>L-proline</td><td>Phytotech</td><td>P698</td><td></td></tr><tr><td>황산 마그네슘 헵타하이드레이트</td><td>Millipore Sigma</td><td>M1880</td><td></td></tr><tr><td>옥수수 근친 종자 B73</td><td>미국 국립 식물 생식질</td><td>id=47638</td><td></td></tr><tr><td>옥수수 근친 종자 Mo17</td><td>미국 국립 식물 생식 질</td><td>id=15785</td><td></td></tr><tr><td>옥수수 근친 종자 W22</td><td>미국 국립 식물 생식질</td><td>id=61755</td><td></td></tr><tr><td>황산 망간 일수화물</td><td>Millipore Sigma</td><td>M7899</td><td></td></tr><tr><td>Milli-Q 정수 시스템</td><td>Millipore sigma</td><td>MILLIQ</td><td>조직 배양 등급 용수</td></tr><tr><td>MS 기초 매체</td><td>Millipore Sigma</td><td>M5519</td><td></td></tr><tr><td>MS 기초 염 혼합물</td><td>Millipore Sigma</td><td>M5524</td><td></td></tr><tr><td>N6 기초 염 혼합물</td><td>Millipore Sigma</td><td>C1416</td><td></td></tr><tr><td>클립, 미끄럼</td><td></td><td></td> 방지 <td>술 주머니 보유</td></tr><tr><td>Peptone</td><td>BD bioscience</td><td>211677</td><td></td></tr><tr><td>페트리 접시 (100x15 mm)</td><td>Fisher scientific</td><td>FB0875713</td><td>박테리아 배양 배지</td></tr><tr><td>용 페트리 접시 (100x25 mm)</td><td>Fisher scientific</td><td>FB0875711</td><td>식물 조직 배양 배지</td></tr><tr><td>pH 측정기</td><td>Fisher scientific</td><td>AB150</td><td>배지의 pH 조정</td></tr><tr><td>피펫 (1 mL)</td><td>ThermoFischer Scientific</td><td>4641100N</td><td></td></tr><tr><td>플라스틱 상자</td><td>컨테이너 저장소</td><td>10048430</td><td>조직 배양 저장 및 배양</td></tr><tr><td>플라스틱 습도 돔 (Humi-Dome)</td> <td>Hummert International (Earth City, Mo)</td> <td>14385100</td><td>토양 플랫 용 플라스틱 덮개</td></tr><tr><td>요오드화 칼륨</td><td>Millipore 시그마</td><td>793582</td><td></td></tr><tr><td>질산 칼</td>륨 <td>Millipore 시그마</td><td>P8291</td><td></td></tr><tr><td>인산칼륨 일 염기성</td><td>Millipore Sigma</td><td>P5655</td><td></td></tr><tr><td>저울</td><td></td><td></td><td>매체용 화학 물질의 무게를 측정하려면</td></tr><tr><td>메스 블레이드(No. 11, 4cm)</td><td>Thermo Scientific</td><td>3120030</td><td>배아 해부를 위해 커널 크라운의 상단을 제거합니다</td></tr>. 메<tr><td>스 손잡이</td><td>메스 손잡이</td><td></td><td></td> 메스 블레이드 잡기</tr><tr><td>Schenk & 힐데브란트 비타민(S& H 비타민)</td><td>Phytotech</td><td>S826</td><td>100x 파우더</td></tr><tr><td>가위</td><td></td><td></td><td>절단 귀싹</td></tr><tr><td>싹 가방(캔버스백-반투명)</td><td>Seedburo(Des Plaines, IL)</td><td>S26</td><td>귀싹을 덮는 반투명 가방</td></tr><tr><td>은질산염</td><td>Millipore Sigma</td><td>S7276</td><td></td></tr><tr><td>몰리브덴산나트륨 이수화물</td><td>Millipore Sigma</td><td>M1651</td><td></td></tr><tr><td>Soiless substrate LC1</td><td>SunGro Horticulture (Agawam, Ma)</td><td>#521</td><td>옥수수 식물 재배용</td></tr><tr><td>주걱(Double Ended Micro-Tapered)</td><td>Fischer Scientific</td><td>2140110</td><td>낟알에서 배아 해부</td></tr><tr><td>주걱(숟가락 포함)</td><td>Fisher scientific</td><td>14-375-10</td><td>매체용 화학 물질 측정</td></tr><tr><td>Spectinomycin</td><td>Millipore Sigma</td><td>S4014</td><td></td></tr><tr><td>분광 광도계 (Genesys 10S UV-Vis)</td><td>Thermo Scientific</td><td>840-300000</td><td>Agro 현탁액의 OD 측정</td></tr><tr><td>교반 막대</td><td>Fisher scientific</td><td>14-513-67</td><td>매체 혼합</td></tr> 교<tr><td>반 핫플레이트</td><td></td><td></td><td>매체 혼합</td></tr><tr><td>주사기 (바늘 없음, 60 mL)</td><td>Fisher scientific</td><td>14-823-43</td><td>필터 살균</td></tr><tr><td>주사기 필터 (0.22 &micro; m)</td> <td>Fisher scientific</td><td>09-720-004</td><td>필터 살균</td></tr><tr><td>용 태슬 백 (캔버스 백- 브라운)</td> <td>Seedburo (Des Plaines, IL)</td><td>T514</td><td>비 형질 전환 식물의 술을 덮는 가방</td></tr><tr><td>Tassel bag (캔버스 백 그린 스트라이프)</td><td>Seedburo (Des Plaines, IL)</td><td>T514G</td><td>형질 전환 식물의 술을 덮는 가방</td></tr><tr><td>Thiamine HCl</td><td>Phytotech</td><td>T390</td><td></td></tr><tr><td>Thidiazuron</td><td>Phytotech</td><td>T888</td><td></td></tr><tr><td>Thymidine</td><td>Millipore Sigma</td><td>T1895</td><td></td></tr><tr><td>Timentin</td><td>Phytotech</td><td>T869</td><td></td></tr><tr><td>Tween 20</td><td>Fisher Scientific</td><td>Cas #9005-64-5</td><td>계면활성제</td></tr><tr><td>Vortex Genie 2</td><td>Scientific Industries</td><td>SI0236</td><td>액체 균질화(Agro 현탁액)</td></tr><tr><td>수조(대형 - 정밀 모델 186)</td><td>피셔 사이언티픽</td><td>은 4+ 2L 플라스크에 맞고 55 &deg에 도달할 수 있는 모든 것; C</td><td>오토클레이브 매체를 최적의 온도로 유지</td></tr><tr><td>접시 계량</td><td>Fisher scientific</td><td>08-732-112</td><td>매체용 화학물질</td></tr><tr><td>측정 종이 계량 Fisher</td><td>scientific</td><td>09-898-12A</td><td>매체용 화학물질 측정</td></tr><tr><td>효모 추출물</td><td>Fisher Scientific</td><td>BP14222</td><td></td></tr><tr><td>Zeatin</td><td>Millipore Sigma</td><td>Z0164</td><td></td></tr></tbody></table>

아그로박테리움-형태유전자를 이용한 리칼시트 옥수수 근친선 미성숙 배아 변형 중재

Agrobacterium-Mediated Immature Embryo Transformation of Recalcitrant Maize Inbred Lines Using Morphogenic Genes

여기서 입증된 아그로박테리움-매개된 유전자 변형을 사용하여 옥수수 근친 선의 매개 유전 적 변형에 대한 상세한 프로토콜이 있다 [베이비 붐(Bbm)] 및 Wuschel2 (Wus2). Bbm은 옥수수 인지질 전이유전자(Pltp)프로모터에 의해 조절되고, Wus2는 옥수수 보조 유도성(Axig1) 프로모터의 제어하에 있다. 전사 DNA (T-DNA)와 아그로박테리움 독성(vir)유전자의 추가 사본에 이 형태 유전자를 운반하는 농업 박테리움 균주는 옥수수 미성숙 배아 이식을 감염시키기 위하여 이용됩니다. 체세포 배아는 감염된 배아의 scutella에 형성하고 제초제 저항에 의해 선택되고 식물로 발아될 수 있습니다. DNA 구조에 내장된 열 활성화 cre/loxP 재조합 시스템은 변환 과정의 초기 단계에서 옥수수 게놈에서 형태 유전자를 제거할 수 있게 합니다. 이 프로토콜을 사용하여 W22, B73 및 Mo17에 대해 각각 약 14%, 4%, 4%(감염된 배아 100개당 독립적인 형질전환 이벤트 수)의 변환 주파수를 달성할 수 있습니다.

여기에서 입증된 것은 옥수수 유전학 분야에서 중요한 세 가지 공공 옥수수 근친선(B73, Mo17 및 W22)의 아그로박테리움-매개유전적 변형에 대한 단계별 프로토콜입니다. 세 근친 라인의 변환은 기존의 옥수수 변환프로토콜5를사용하여 달성 될 수 없었다. 그림 1과 도 2는 각각 여기에 사용된 구문 및 시작 재질을 보여 준다. 귀는 일반적으로 수분 후 9-12 일 후에 수확됩니다. 길이가 1.5-2.0mm에 이르는 IZ는 이 프로토콜에 대한 변환에 가장 적합한 이루입니다(그림2).
감염 후 8일 후, ZsGreen-발현체세포 배아는 형광 현미경의 GFP 채널 하에서 가시화되었다(그림3). 감염된 IzEs는 감염 후 8일 후에 열처리를 행하였다(단계 5.1 및 5.2). 이러한 치료는 BBM, Wus2, cre및 ZsGreen 발현 카세트를 두 loxP 부위 사이에 절제시킨 CRE 재조합아제의 발현을 유도하였다(도1). 열처리된 조직은 형태유전자 제거 후 형질전환된 조직을 선택하기 위해 제초제 imazapyr를 함유하는 촬영 형성 배지상에서 배양하였다.
이마자피르에 내성이 있던 성숙배아 또는 싹을 가진 증식 조직은 감염 후 약 3-4주 동안 관찰되었다(그림4). 일부 imazapyr 내성 조직은 ZsGreen에 대해 부정적이었다, cre중재 절제 가능성이 이러한 조직에서 발생 제안(그림 4). 조직을 뿌리 뽑기 배지 및 가벼운 배양으로 이동한 후, 싹이 발달하기 시작했습니다(도5). 잘 발달된 뿌리를 가진 건강하고 활발한 성장 싹을 수확하였다(그림5). 일부 조직은 여러 개의 싹을 가진 것으로 나타났다(그림 5E, F, G). 이러한 유형의 "풀이 많은" 재제네란트는 동일한 이식유전자 통합 패턴을 갖는 클론 식물때문일 수 있다. 분자 생물학적 분석은 이 식물을 유전자형화하는 데 필요합니다.
세 개의 공용 근친 회선은 이 프로토콜과 이 작업에 사용된 구문등을 사용하여 잘 반응했습니다. W22는 약 14%의 빈도로 이타자피르 내성 촬영빈도가 가장 높았으며(감염된 미성숙 배아 100개당 약 14회 형질전환 촬영)을 기록했다. B73과 Mo17은 모두 약 4%의 형질전환 촬영을 생성했습니다. 이러한 주파수는 CRE 매개 절제에 의해 제거된 형태 유전자와 식물을 운반하는 두 식물을 포함하는 모든 형질전환 싹을 나타낸다.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60782/60782fig1.jpg"> 도 1: PHP81430의 이진 플라스미드의 T-DNA 영역의 개략적 표현. RB = 오른쪽 T-DNA 테두리; loxP = CRE 재조합 대상 부위; Axig1프로:Wus2 = 옥수수 보조 유도 프로모터(Zm-Axig1)+ Zm-Wus2 + 옥수수 In2-1 터미네이터; Pltp프로:Zm-Bbm = 옥수수 인지질 트랜스페라제 단백질(Zm-Pltp)프로모터 + Zm-Bbm + 쌀 T28 터미네이터(Os-T28); Hsp프로:cre = 옥수수 열 충격 단백질 17.7 프로모터(Zm-Hsp17.7)+ cre 재조합 유전자 + 감자 단백질 효소 억제제 II(pinII)터미네이터; 유비프로:ZsGreen = 사탕 수수 유비퀴틴 프로모터/인트론(Sb-Ubi)+ 녹색 형광 단백질 ZsGreen 유전자 + 쌀 유비퀴틴 터미네이터(Os-Ubi); Hra 카세트 = 사탕수수 아세트액타제 신타제(Sb-Als)프로모터 + 옥수수 Hra(Zm-Hra)유전자 + 핀II 터미네이터; LB = 왼쪽 T-DNA 테두리; colE1, 플라스미드 ColE125의복제 기원; 스펙R = 박테리아 선택26에대한 Tn21에서 spectinomycin 내성 유전자 aadA1; Rep A, B, C = 아그로박테리움 뿌리줄기27의pRiA4로부터의 복제 기원. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60782/60782fig1large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60782/60782fig2c.jpg"> 그림 2: 시작 재질. B73 귀는 12 일 후 수분 후 수확(A). B73(B),Mo17(C),및 W22(D)의미성숙 배아. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60782/60782fig2large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60782/60782fig3c.jpg"> 그림 3: 휴식 매체에 조직 개발 1 주 후 감염. 모17(A)및 W22(B)의 체세포 배아를 발현하는 GFP를 나타내는 도플로셀스 현미경(GFP필터)하에 배아(8일 감염 후). 광야(C)및 GFP필터(D)에서조직(B73)을 개발한다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60782/60782fig3large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60782/60782fig4c.jpg"> 그림 4: 선택과 성숙 매체에 조직 개발. W22 성숙 플레이트(A). 조직 (Mo17, 15 일 감염 후) 밝은 필드(B)및 GFP 필터(C)에서. 조직 (Mo17, 28 일 감염 후) 밝은 필드(D)및 GFP 필터(E)에서. 화살표는 GFP 발현이 결여된 조직을 재생시키는 것을 가리키며, 열 유도 CRE 단백질 활성 후 loxP 부위 간에 ZsGreen 유전자의 절제를 시사한다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60782/60782fig4large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60782/60782fig5c.jpg"> 그림 5: 응원 매체에 대한 조직 개발. W22(A),B73(B),및 Mo17(C, D)의촬영. B73(E)및 W22(F,G)의여러 촬영 (잔디 재제네란트)와 이벤트. B73(H)와W22(I)의뿌리로 촬영합니다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60782/60782fig5large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>
표 1: 옥수수 변환을 위한 미디어 조성물. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60782/table1.xlsx" target="_blank">이 표를 보려면 여기를 클릭하십시오 (다운로드 오른쪽 단추로 클릭하십시오).</a>

식물 형태 유전자는 반발성 유전자형의 유전적 변형을 개선하는 데 사용될 수 있다. 여기에 설명된 것은 3개의 중요한 공공 옥수수 근친선에 대한 아그로박테리움-매개유전형형(QuickCorn) 프로토콜이다.

Demonstrated here is a detailed protocol for Agrobacterium-mediated genetic transformation of maize inbred lines using morphogenic genes Baby boom (Bbm) ...

대부분의 옥수수 근친선은 기존의 변형 프로토콜을 사용하여 유전적으로 변형될 수 없습니다. 여기서는 빠르고 덜 유전자형에 의존하는 QuickCorn 변환 방법을 설명합니다. QuickCorn 방법은 옥수수 전사 요인 베이비 붐과 WUSCHEL을 활용합니다.변형 벡터 시스템에 통합될 때, 이 유전자는 배아제 성장을 자극하기 위하여 시너지 효과적으로 작동합니다. 기존의 옥수수 변환 프로토콜과 달리 QuickCorn 방법은 변환 중에 callus 유도 단계를 포함하지 않습니다. 우리의 일에 사용된 이진 벡터의 T-DNA 지역은 3개의 중요한 분대, 형태성 유전자, 마커 유전자 및 cre/loxP 재조합 시스템을 포함합니다.열 유도 된 cre/loxP 재조합 시스템은 식물 발달에서 정상적인 callus 재생을 허용하기 위해 옥수수 게놈에서 형태 성 유전자를 제거하기 위해 T DNA에 포함되었다. 실크가 나타난 지 약 2~3일 후에 꽃가루가 나올 경우 실크와 껍질을 70% 에탄올 멸균 가위로 자르고, 껍질 잎 끝 아래 약 2 1/2센티미터를 자르고 실크가 등장하는 촬영 백으로 실크를 덮습니다. 마취가 술에서 나오면 술조각을 태슬 백으로 덮고 가방 바닥에 비스키드 종이 클립을 놓습니다.태슬 백을 놓은 다음 아침, 식물을 부드럽게 구부리고 가방을 탭하여 꽃가루가 방출될 수 있도록 합니다. 그런 다음 술 봉투를 제거하고 꽃가루가 빠져 나가는 것을 방지하기 위해 가방 의 상단을 접습니다. 수령인 식물을 수분하기 위해 실크를 노출하고 술 가방에서 실크에 꽃가루를 빠르게 붓습니다.수분처리된 귀를 태슬 백으로 즉시 덮고, 스테이플로 줄기 주위의 가방 의 베이스를 고정합니다. 미숙한 배아 크기를 확인하기 위해, 수분 후 9~12일 후에 껍질을 부드럽게 당겨 귀 둘레의 약 1/3 내지 1/4, 귀 아래 거리의 약 1/3에서 커널을 노출시한다. 메스를 사용하여 크기와 색상의 다른 커널의 대부분과 유사한 단일 커널의 캡을 슬라이스하고, 배아를 추출하는 눈금자와 주걱을 사용합니다.그런 다음 눈금자 또는 캘리퍼를 사용하여 배아의 길이를 측정합니다. 수확 후 1~4일 이내에 수확된 귀에서 껍질과 실크를 제거하고 각 귀의 상단이나 베이스에 적절한 핸들을 삽입합니다. 핸들이 위로 향하는 멸균 라미나르 플로우 후드에 소독 표백액의 큰 용기에 귀를 담급.20분 후, 신선한 멸균 증류수의 넉넉한 볼륨으로 귀를 세 번 헹구고, 귀를 몇 분 동안 건조시로 씻는다. 다음으로 귀당 2밀리리터 미세센심분리기 튜브 1개를 700A 액체 배지로 채우고 멸균 메스를 사용하여 각 커널 크라운의 상단 1~2밀리미터를 제거하여 귀의 내정자를 노출시합니다. 코브에 부착될 때 귀 끝을 마주보고 있는 측면의 커널 내의 미숙한 배아를 찾습니다.상단 핸들러 와 오른손잡이 연산자의 경우, 큰 멸균 페트리 접시에 귀를 휴식하고 배아에서 가장 멀리 떨어진 복근의 내피에 마이크로 주걱을 삽입하십시오. 부드럽게 위쪽으로 비틀어 내정자를 빼내고 배아를 노출시키고 주걱을 사용하여 700A 액체 배지의 한 튜브에 조심스럽게 배치합니다. 왼손으로 귀를 잡고 있는 베이스 핸들러 작업자의 경우 배아에서 가장 멀리 떨어진 복근의 내정자에 마이크로 주걱을 삽입하고 부드럽게 위쪽으로 비틀어 내정자를 제거합니다.Agrobacterium 현탁액 배양에서 배아를 배양하기 위해 갓 준비된 작업 플레이트에서 700A 액체 배지의 10 밀리리터로 박테리아를 수집하고, 소용돌이를 통해 박테리아 문화를 완전히 중단한다. 550 나노미터의 파장에서 광학 밀도를 측정하고, 신선한 700A 배지의 1 밀리리터로 배아를 세척한다. 아그로박테리움 현탁액의 1밀리리터에 배아를 담그고, 30초 동안 낮은 설정에 소용돌이를 가합니다.각 튜브의 전체 내용을 562V 공동 재배 배지의 개별 플레이트에 전달하기 전에 5 분 동안 수평 방향으로 튜브로 벤치에 배아를 정착시킵니다. 부드럽게 균등하게 배아를 배포하기 위해 판을 소용돌이, 과잉 Agrobacterium 현탁액을 흡인. 조심스럽게 배아를 손상시키지 않도록주의를 기울여 돔 모양의 측면을 향하고 있는 배아를 지향합니다.그런 다음 접시를 플라스틱 상자에 넣고 어둠 속에서 섭씨 21도에서 하룻밤 동안 잠식합니다. 다음날 아침, 감염된 배아를 휴식 매체 605T에 조심스럽게 옮기고, 판당 약 30개의 배아를 올려 놓고, 스커텔룸 쪽은 어둠 속에서 섭씨 26도에서 4-10일 배양을 한다. 약 7 일에서, 체세포 배아 발달은 zygotic scutellum의 표면에 관찰될 수 있습니다.휴식 기간이 끝나면 2시간 동안 상대 습도가 70%인 섭씨 45도 인큐베이터에 배아 상자를 넣은 다음 어둠 속에서 섭씨 26도에서 1~2시간 배양합니다. 인큐베이션의 끝에서, 선택적인 에이전트로 제초제 imazapyr의 리터 당 05 밀리그램으로 보충 촬영 형성 매체의 개별 접시에 10 에서 15 열 충격 미성숙 배아를 배치합니다. 필요에 따라 콜리파탈을 조심스럽게 제거하고 배아를 2주 동안 섭씨 26도의 다크 인큐베이터로 되돌려 보세요.인큐베이션이 끝나면 접시당 약 8개의 조직을 1~2주 동안 배양시 중간 접시에 전달하여 16시간의 빛과 8시간의 어두운 시간을 섭씨 27도에서 전달합니다. 화분이 발달함에 따라 7~14일 동안 발사와 격렬한 뿌리를 모두 포함하는 하나의 더 강한 화분1개를 빛 아래 루핑 매체의 개별 접시에 놓습니다. 완전히 개발되지 않은 촬영이 토양으로 이동할 준비가 될 때까지 다른 1 ~ 2 주 동안 동일한 매체에서 배양 할 수 있도록합니다.식물이 더 활발해지면 수돗물로 뿌리를 헹구어 한천을 제거하십시오. 그런 다음 개별 식물을 배수 구멍이있는 트레이에 미리 젖은 토양없는 기판을 포함하는 3 인치 냄비로 이식하고 플라스틱 습도 돔의 유무에 관계없이 성장 챔버에 트레이를 놓습니다. 냄비 이송 후 9~14일, 토양으로 각 화분을 1.5갤런 냄비로 이식합니다.제어 방출 비료를 냄비에 추가하고 온실에서 식물을 유지합니다. 귀 싹이 공장에서 나타나기 시작하면 반투명 촬영 백을 사용하여 촬영을 덮어 가방을 제거하지 않고도 신흥 실크를 관찰 할 수 있습니다. 그런 다음 입증 된 대로 개발의 적절한 단계에서 식물을 수분.옥수수 귀는 일반적으로 수분 후 9~12일 수확됩니다. 1.5와 2 밀리미터 사이의 길이를 가진 미성숙 태아는이 프로토콜에 대한 변환을위한 최고의 항문입니다. 감염 후 8일 후, ZsGreen 발현 체형 배아는 형광 현미경 검사법에 의해 시각화될 수 있다.감염 후 8일 간 열처리는 두 loxP 부위 사이에 상반된 형태성 유전자, cre 및 ZsGreen 발현 카세트의 절제를 초래하여, cre 재조합발현을 유도한다. 제초제를 함유한 촬영 형성 매체에 3~4주 간의 배양 후, 성숙배아로 조직을 증식하거나 제초제에 내성있는 싹을 쏘는 것을 관찰할 수 있다. 제초제 내성 조직의 일부는 ZsGreen에 대 한 부정적인 수 있습니다., cre 매개 절제 가능성이 이러한 조직에서 발생 제안.중간 및 빛 배양을 근절하기 위해 조직을 이동 한 후, 건강하고 활발하며 잘 발달 된 뿌리로 성장하는 싹을 수확 할 수 있습니다. 일부 조직은 동일한 균질 통합 패턴을 갖는 복제 식물로 인해 여러 싹을 가지고 있는 것처럼 보일 수 있습니다. QuickCorn 방법은 옥수수 변환 효율성을 크게 개선하고 변형 가능한 유전자형 목록을 확장할 수 있습니다.이 프로토콜은 최소 옥수수 변환 교육을 받은 연구원에 의해 성공적으로 재현될 수 있습니다. QuickCorn 방법을 사용하여, 뿌리 식물은 감염의 날 후에 단지 5 7 주에 토양으로 전송할 준비가 되어 있어야 합니다. 중간 구성, 하위 문화의 타이밍 및 온도 및 조명 조건에주의를 기울이는 다.시작 재료의 품질은 성공적인 변환을 위해 필수적입니다. 이 프로토콜에 사용되는 화학 물질, 표백제 용액 및 제초제는 생물위험입니다. 사용 중에 적절한 개인 보호 장비를 착용하십시오.

agrobacterium-mediated-immature-embryo-transformation-recalcitrant

Research

연구

JoVE Journal

Biology

생물학

출처: Beernink, B. M. 외 재조합 여우꼬리 모자이크 바이러스와 사탕수수 모자이크 바이러스 감염성 클론을 주입하여 옥수수 묘목을 직접 농연균화합니다. J. Vis. 경험 (2021)이 영상은 아그로박테리움 매개 재조합 바이러스 클론을 옥수수 묘목에 전달하여 유전자 침묵을 시연합니다. 이 연구는 아그로박테리움 감염, 전신 바이러스 확산, RNA 간섭에 의한 표현형 변화 과정을 개괄합니다.

아그로박테리움 매개 재조합 바이러스 클론을 옥수수 묘목에 전달하여 유전자 침묵을 위한 방법

이 비디오에서는 Agrobacterium tumefaciens 이진 벡터를 사용하여 쌀 게놈의 유전적 변형을 보여줍니다. 이 박테리아는 아그로박테리움(Agrobacterium) 독성 단백질을 사용하여 외부 DNA 플라스미드의 전달을 촉진합니다.

Agrobacterium-Mediated Genetic Transformation: 유전자 조작 Agrobacterium tumefaciens를 통해 쌀 게놈을 유전적으로 변형시키는 방법

목표는 콩과 식물이 아닌 애기장대 모델을 보완하기 위해 초기 식물 배아 발생의 조절을 조사하는 데 모델 콩과 식물 Medicago truncatula를 쉽게 사용할 수 있음을 설명하는 것입니다. 포드 형태학은 접합 배발생 단계와 관련이 있으며 조직 배양을 사용하여 배아를 수집하는 프로토콜도 제공됩니다.

모델 콩과 식물에서 초기 배아 발달의 규정 유학을위한 접합체 및 체세포 배아를 얻기위한 프로토콜<em&gt; Medicago truncatula</em

여기 선물이 분석 Aspergillus flavus 성장과 아플 라 톡 신 생산 옥수수 커널에서 항진균 단백질을 표현 하는 프로토콜.  우리는 감염 및 실시간으로 성숙한 커널에 곰 팡이의 확산을 모니터링 GFP 표현 A. flavus 긴장을 사용 하 여. 분석 결과 신속 하 고 신뢰할 수 있는, 재현.

Aspergillus flavus 성장 및 유전자 변형 옥수수 표현 Lablab purpureus L.에서에서 α-아 밀라 아 제 억제제에서 아플 라 톡 신 생산의 억제

이 작품은 CRISPR-Cas9 게놈 편집 기술을 사용하여 내인성 유전자 OsABCG15를 녹아웃한 다음 수정된 Agrobacterium-매개변환 프로토콜을 사용하여 쌀에서 안정적인 남성 멸균 라인을 생성합니다.

Agrobacterium-매개 유전 변환, 트랜스 제닉 생산, 그리고 쌀에서 남성 생식 개발의 연구에 대 한 그것의 응용 프로그램

농균 계 주사 (농업 주입) 프로토콜은 옥수수 묘목으로 여우 꼬리 모자이크 바이러스와 사탕수수 모자이크 바이러스 클론의 접종을 위해 제시된다. 이러한 방식으로 접종은 바이러스 감염, 마커 유전자의 바이러스 유발 유전자 침묵, GFP의 바이러스 과발현으로 이어집니다.

재조합 폭스테일 모자이크 바이러스와 사탕수수 모자이크 바이러스 감염 클론주사에 의해 옥수수 묘목의 직접 농경화

여기에서 우리는 옥수수 중엽 세포에서 플라스미드의 대규모 라이브러리를 테스트하기 위해 수백만 개의 옥수수 원형질체를 일시적으로 형질감염시키는 고처리량 프로토콜을 제시합니다.

옥수수 중엽 원형질체의 확장 가능한 형질감염

본 연구에서는 대나무에서 아그로박테리움(Agrobacterium)을 매개로 하는 식물 유전자 발현 및 유전자 편집 방법의 새로운 방법을 개발하였다. 이 방법은 대나무의 유전자 기능 검증의 효율성을 크게 향상시켰으며, 이는 대나무 번식 과정을 가속화하는 데 중요한 의미를 갖습니다.

플란타에 위치 Moso Bamboo Leaves의 유전자 발현 및 유전자 편집

여기에서는 대형 식물의 유전적 형질전환에 대한 생체 내 연구를 위한 국소 진공 침투를 위한 첫 번째 프로토콜을 제시합니다. 이 방법론을 사용하여 우리는 처음으로 카카오의 식물의 일시적인 변형에서 Agrobacterium을 매개 하는 것을 달성했습니다.

난치성 식물의 식물 변형 을 위한 진공 강제 농업 여과: 사례 연구로서의 카카오

열 충격 방법을 사용 E. 대장균에 플라스미드 DNA의 변화

학습하세요 아그로박테리움-형태유전자를 이용한 QuickCorn 옥수수 유전자 변형 기술입니다. BABY BOOM과 WUSCEL 유전자를 활용하여 배아 발생을 촉진하고, 캘러스 유도 단계 없이 재배하기 어려운 근친선의 변형 효율을 크게 향상시킵니다.

아그로박테리움-형태유전자를 이용한 리칼시트 옥수수 근친선 미성숙 배아 변형 중재

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