Arabidopsis is een diploïde plantensoort uit de familie Brassicaceae. De relatief korte levenscyclus (twee maanden per generatie onder lange dag groeiomstandigheden), kleine plantgrootte en zelfbestuiving met de productie van honderden zaden per plant hebben het de eerste fundamentele plantmodelsoortgemaakt 1,2. Bovendien was het genoom volledig gesequenced3,uitgebreide reverse genetica-instrumenten (verzadigd T-DNA, transposon en chemisch gemuteerde populaties) zijn beschikbaar4,5,6,en effectieve Agrobacterium-gemedieerdetransformatie is goed ingeburgerd om voldoende transgene lijnen te verkrijgen voor verder stroomafwaarts werk7 . Zo zijn er in de afgelopen twee decennia grote vorderingen gemaakt met arabidopsis als modelsoort om verschillende aspecten van de plantenbiologie op moleculair niveau te ontleden, waaronder natuurlijke, genetische en fenotypische variatie8,9.
Om genen van belang in Arabidopsis functioneel te karakteriseren, is sterilisatie van het zaadoppervlak om schimmel- en bacteriële verontreinigingen te elimineren de vereiste stap voor veel stroomafwaartse protocollen die axeenculturen vereisen. Genetische transformatie voor de overexpressie10, knock-down (RNA-I11) of knock-out (genoombewerking12,13) van genfunctie, subcellulaire lokalisatie14, promotoractiviteit15,16, eiwit-eiwit17 en eiwit-DNA-interactie18, om alleen de meest voorkomende toepassingen te noemen, vereisen allemaal een sterilisatiestap voor het zaadoppervlak. Ondanks de relatieve eenvoud speelt sterilisatie van het zaadoppervlak dus een fundamentele rol in veel functionele analyses.
Tot nu toe zijn twee belangrijke categorieën sterilisatiemethoden voor zaadoppervlakken ontwikkeld op basis van gas- of vloeistoffasesterilisatie19. Hoewel de doorvoer van gasfase zaadoppervlaksterilisatie gemiddeld tot hoog is, heeft het gebruik van het gevaarlijke reagens chloorgas als oppervlaktesterilisatiemiddel de brede toepassing ervan belemmerd. Methoden op basis van vloeistoffasesterilisatie vertrouwen daarentegen op mildere chemicaliën zoals ethanol en bleekoplossingen voor oppervlaktesterilisatie, en ze worden op grotere schaal gebruikt ondanks dat ze een inherent lagere doorvoer hebben dan chloorontsmetting. Over het algemeen worden vaak twee verschillende methoden gebruikt die vloeibare reagentia gebruiken. Een veel gebruikte methode is gebaseerd op wassen met ethanol en bleekmiddel in verschillende concentraties gedurende verschillende tijdsduur20,21. Een andere methode is gebaseerd op de toepassing van bleekmiddel slechts21,22. Beide methoden worden voornamelijk toegepast voor kleinschalige sterilisatie van zaadoppervlakken. In veel experimenten is het echter noodzakelijk om veel Arabidopsis transgene lijnen afgeleid van één transformatie15,23 te screenen of parallel veel transgene lijnen te screenen die zijn gegenereerd uit verschillende transformaties24,25. Voor zover wij weten, is er geen op vloeistof gebaseerde methode voor sterilisatie van zaadoppervlakken met hoge doorvoer gepubliceerd, wat, hoewel weinig erkend, een belangrijk knelpunt vormt voor functionele genomica-benaderingen. Daarom is het ontwikkelen van veilige, robuuste en high-throughput methoden voor sterilisatie van zaadoppervlakken een noodzakelijke en kritieke stap naar het succes van de functionele karakterisering van veel genen tegelijk.
Hiertoe wordt in de huidige studie een verbeterde methode voor oppervlaktesterilisatie van Arabidopsis-zaden gepresenteerd. Deze methode is veilig, goedkoop, zeer robuust en met een hoge doorvoer, waardoor 96 onafhankelijke lijnen binnen een uur vanaf het begin van de sterilisatie van het zaadoppervlak tot het einde van het zaaien in petrischalen kunnen worden verwerkt. De gedemonstreerde methode is gebaseerd op algemeen beschikbare, elementaire laboratoriuminstrumenten zoals een vacuümpomp, consumeerbaar glaswerk en plastic waren. Deze verbeterde methode biedt de wetenschappelijke gemeenschap een veilige, eenvoudige en betaalbare aanpak om de sterilisatie van zaadoppervlakken te stroomlijnen met een doorvoer die voldoende is voor moderne functionele genomica-benaderingen in Arabidopsis en andere niet-modelplantensoorten.