$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Rośliny strączkowe to trzecia co do wielkości rodzina roślin wyższych z około 20 000 gatunków, a rodzina Leguminosae (lub Fabaceae) zajmuje drugie miejsce po zbożach pod względem powierzchni zbiorów i całkowitej produkcji1. Soja jest trzecią co do wielkości uprawą roślinną. Rośliny strączkowe dostarczają około jednej trzeciej białka w diecie i jednej trzeciej oleju roślinnego przeznaczonego do spożycia przez ludzi2. Rośliny strączkowe ze swoją zdolnością wiązania azotu2 również przyczyniają się do zrównoważonych systemów rolniczych. Medicago truncatula, podobnie jak soja, magazynuje białko i olej w liścieniach swoich nasion i jest genetycznym i genomowym modelem roślin strączkowych o znacznych zasobach genetycznych i genomicznych3,4. Podczas gdy M. truncatula umożliwiła postępy w zrozumieniu symbiozy roślin strączkowych i rhizobium4, jest ona coraz częściej wykorzystywana do badania biologii nasion roślin strączkowych5-7 i embriogenezy8,9. Embriogeneza rzodkiewnika była szeroko badana10,11, ale nie jest to roślina strączkowa, a szczegóły embriogenezy nie są identyczne jak w przypadku Medicago8,10. Embriogeneza zygotyczna u M. truncatula ma interesujące cechy, z charakterystyczną wielokomórkową przysadką mózgową, endoployploidalnym suspensorem i podstawową komórką transferową8.
Embriogeneza somatyczna (SE) jest powszechnie stosowana do regeneracji roślin12. W modelu roślin strączkowych M. truncatula, linia nasienna Jemalong 2HA (2HA) została rozwinięta z rodzica Jemalong w celu uzyskania wysokich wskaźników embriogenezy somatycznej13. Liczba produkowanych zarodków została ostatnio znacznie zwiększona poprzez dodanie zarówno kwasu giberelinowego (GA), jak i kwasu abscysynowego (ABA) do dawno ustalonej pożywki14. W tym przypadku GA i ABA działają synergistycznie, co jest niezwykłe, biorąc pod uwagę, że GA i ABA zwykle działająantagonistycznie14. Zarodki wytworzone z kalusa rozwijają się na powierzchni, co pozwala na łatwe wizualne określenie etapu embriogenezy i łatwe pobranie. Posiadanie linii blisko izogenicznych, które są embriogenne (2HA) i nieembriogenne (Jemalong), ułatwia badanie embriogenezy somatycznej, a posiadanie systemów zarówno in vivo, jak i in vitro zapewnia różne możliwości eksperymentalne.
Zrozumienie komórkowych i molekularnych mechanizmów rozwoju zarodków jest niezbędne do zrozumienia rozwoju nasion i roślin. W roślinach strączkowych, podobnie jak w innych roślinach dwuliściennych, to liścienie zarodka przechowują produkty używane do żywienia człowieka. Wczesna embriogeneza obejmuje szybki podział komórek i prawidłowe tworzenie wzorów zarodków. Po około 8 dniach od zapłodnienia zarodek M. truncatula osiąga wczesne stadium liścienia. Charakterystyka morfologiczna nie jest dokładnie wskazywana przez dni po zapłodnieniu w warunkach szklarniowych. W związku z tym skuteczne ustandaryzowane podejście do wskazywania etapu rozwoju zarodków jest cenne w badaniu genetycznej regulacji wczesnej embriogenezy zygotycznej.
W tym artykule przedstawiamy dwa standardowe protokoły pobierania rozwijających się zarodków do biologicznych badań embriogenezy w modelu M. truncatula. Pierwszym z nich jest zbieranie zarodków zygotycznych poprzez powiązanie embriogenezy i morfologii strąków, podczas gdy drugim jest embriogeneza somatyczna poprzez hodowlę eksplantatów liści w celu zapewnienia łatwo dostępnej dużej liczby zarodków.