Arabidopsis to diploidalny gatunek rośliny należący do rodziny Brassicaceae. Jego stosunkowo krótki cykl życia (dwa miesiące na pokolenie w warunkach uprawy przez długi dzień), mały rozmiar rośliny i samozapylenie z produkcją setek nasion na roślinę sprawiły, że stał się pierwszym podstawowym modelem rośliny1,2. Ponadto jego genom został w pełni zsekwencjonowany3, dostępne są obszerne narzędzia genetyki odwrotnej (nasycone T-DNA, transpozon i chemicznie zmutagizowane populacje)4,5,6, a skuteczna transformacja za pośrednictwem Agrobacterium jest dobrze ugruntowana, aby uzyskać wystarczającą ilość linii transgenicznych do dalszych prac7. Tak więc w ciągu ostatnich dwóch dekad osiągnięto ogromny postęp, wykorzystując rzodkiewnik jako gatunek modelowy do analizowania różnych aspektów biologii roślin na poziomie molekularnym, w tym zmienności naturalnej, genetycznej i fenotypowej8,9.
Aby funkcjonalnie scharakteryzować interesujące geny u Arabidopsis, sterylizacja powierzchni nasion w celu wyeliminowania zanieczyszczeń grzybowych i bakteryjnych jest niezbędnym krokiem dla wielu dalszych protokołów wymagających kultur aksenistycznych. Transformacja genetyczna dla nadekspresji10, knock-down (RNA-I11) lub knock-out (edycja genomu12,13) funkcji genu, lokalizacji subkomórkowej14, aktywność promotora15,16, białko-białko17 i interakcja białko-DNA18, aby przytoczyć tylko najczęstsze zastosowania, wszystkie wymagają etapu sterylizacji powierzchni nasion. Tak więc, pomimo swojej względnej prostoty, sterylizacja powierzchni nasion odgrywa fundamentalną rolę w wielu analizach funkcjonalnych.
Do tej pory opracowano dwie główne kategorie metod sterylizacji powierzchni nasion oparte na sterylizacji gazowej lub ciekłej19. Podczas gdy wydajność sterylizacji powierzchni nasion w fazie gazowej jest średnia do wysokiej, użycie niebezpiecznego odczynnika chloru gazowego jako środka do sterylizacji powierzchni utrudniło jego szerokie zastosowanie. Metody oparte na sterylizacji w fazie ciekłej, wręcz przeciwnie, opierają się na łagodniejszych chemikaliach, takich jak etanol i roztwory wybielaczy do sterylizacji powierzchni, i są szerzej stosowane, mimo że mają z natury niższą przepustowość niż fumigacja chlorem. Ogólnie rzecz biorąc, powszechnie stosuje się dwie różne metody, w których wykorzystuje się odczynniki w płynie. Jedna z powszechnie stosowanych metod opiera się na myciu etanolem i wybielaczem w różnych stężeniach przez różny okres czasu20,21. Inna metoda opiera się na zastosowaniu tylko wybielacza21,22. Obie metody są stosowane głównie do sterylizacji powierzchni nasion na małą skalę. Jednak w wielu eksperymentach konieczne jest przesiewanie wielu linii transgenicznych Arabidopsis pochodzących z jednej transformacji15,23 lub równoległe przesiewanie wielu linii transgenicznych wygenerowanych z różnych transformacji24,25. Zgodnie z naszą najlepszą wiedzą, nie opublikowano żadnej płynnej metody wysokoprzepustowej sterylizacji powierzchni nasion, która stanowi, choć mało znana, ważne wąskie gardło dla podejść genomiki funkcjonalnej. Dlatego opracowanie bezpiecznych, solidnych i wysokowydajnych metod sterylizacji powierzchni nasion jest niezbędnym i krytycznym krokiem w kierunku sukcesu funkcjonalnej charakterystyki wielu genów jednocześnie.
W tym celu, w obecnym badaniu, przedstawiono ulepszoną metodę powierzchniowej sterylizacji nasion Arabidopsis. Metoda ta jest bezpieczna, tania, wysoce wytrzymała i wysokowydajna, umożliwiając obsługę 96 niezależnych linii w ciągu jednej godziny od rozpoczęcia sterylizacji powierzchni nasion do końca siewu nasion na szalkach Petriego. Zademonstrowana metoda opiera się na powszechnie dostępnym, podstawowym oprzyrządowaniu laboratoryjnym, takim jak pompa próżniowa, materiały szklane i wyroby z tworzyw sztucznych. Ta ulepszona metoda zapewnia społeczności naukowej bezpieczne, proste i niedrogie podejście do usprawnienia sterylizacji powierzchni nasion z wydajnością odpowiednią do nowoczesnych podejść genomiki funkcjonalnej u rzodkiewnika i innych niemodelowych gatunków roślin.