W niniejszym opracowaniu przedstawiono prosty protokół otrzymywania transgenicznych *P. lanceolata* wykorzystanie roślin A. tumefaciens-transformacja za pośrednictwem. Gen reporterowy GUS (kodowanie β-glukuronidaza) ulega transformacjipod kontrolą promotora wyrażanego w floemie AtPP2do 3-tygodniowych *P. lanceolata* przenikanie korzeni przez *A. tumefaciens* szczep GV3101 (Rysunek 2). Wybrano promotor specyficzny dla łyka, ponieważ głównym celem było stworzenie systemu dla genomiki funkcjonalnej tkanek przewodzących roślin, w szczególności łyka. Metodę przetestowano w eksperymencie wstępnym na tkance korzenia, liścia i ogonka liściowego. Choć w każdym z typów tkanek udało się indukować kalus, tylko tkanka korzenia wytworzyła primordia pędów (Rysunek 5A) po 1 miesiącu w SIM; liść i ogonek liściowy zbrązowiały i obumarły (Rysunek 5B). Doprowadziło to do wniosku, że tkanka korzenia jest optymalnym typem tkanki do zastosowania w metodzie transformacji. Korzenie inkubowano w przygotowanej zawiesinie bakterii w roztworze resuspensyjnym (SS) (Tabela 1) przez minimum 20 min, a następnie inkubowano w temperaturze pokojowej na stałych pożywkach SS przez maksymalnie 3 dni w ciemności (Rysunek 3E). Następnie korzenie przeniesiono na pożywkę do indukcji pędów (SIM) i utrzymywano pod lampą do wzrostu roślin, w warunkach wskazanych w protokole (krok 1.6). Rysunek 1 i Rycina 3 Przedstaw reprezentatywne obrazy każdego kroku protokołu w celu odniesienia.
Rysunek 6 przedstawia postęp powstawania inicjałów pędów wyłaniających się z przekształconej tkanki, od pierwszego dnia po umieszczeniu korzeni na podłożu SIM (Rysunek 6A) aż do momentu, gdy pędy były gotowe do ukorzenienia (Rysunek 6D). Po 1 tygodniu w tkance korzenia powstał kalus (Rysunek 6B) i można było zaobserwować pierwsze inicjały pędów (Rysunek 6B1). Pędy nadal wyłaniały się w drugim i trzecim tygodniu (Rysunek 6C), a po 4 tygodniach były gotowe do przeniesienia na podłoże indukujące ukorzenienie (Rysunek 6D).
Identyfikację domniemanych roślin transgenicznych przeprowadzono za pomocą histochemicznego testu β-glukuronidazy (GUS), wykorzystując fragmenty liści pobrane, gdy pędy osiągnęły długość około 0,5 cm. Pozytywne rośliny transgeniczne wykazywały oczekiwany wzór barwienia w tkankach zlokalizowanych w łyku, co przedstawiono na Rysunku 4. Pędy wybarwione pozytywnie na GUS przeniesiono na pożywkę indukującą korzenienie, na której po 4 tygodniach rozwinęły one silne systemy korzeniowe (Rysunek 1E). Ukorzenione rośliny przeniesiono następnie do gleby. Rysunek 4 przedstawia wynik barwienia w plantago wąskolistnym przekształconym promotorem AtPP2 i genem β-glukuronidazy (GUS), a dla porównania również roślinę typu dzikiego oraz plantago wąskolistne przekształcone promotorem AtPP2 . Wszystkie wyrosłe pędy potwierdzono jako transgeniczne. Wydajność transformacji określono na średnio 20%, przy czym z każdych 10 przekształconych korzeni wyrastały około dwa pędy. Potwierdzone rośliny transgeniczne przeniesiono do większych doniczek i hodowano przez 4–8 tygodni, aż osiągnęły stadium dorosłe (Rysunek 1F).

Rycina 1: Oś czasu transformacji Plantago lanceolata . Reprezentatywne obrazy każdego etapu protokołu. (A) Niewykiełkowane nasiona wysiane na pożywce MS. (B) Nasiona wykiełkowane po 1 tygodniu, gotowe do przeniesienia do pojemników magenta. (C) Rośliny w pojemnikach z pożywką MS po 3 tygodniach wzrostu. Korzenie są zielone i zdrowe, w idealnym stadium do transformacji. (D) Pędy w pożywce do indukcji pędów po 4 tygodniach są gotowe do przeniesienia do pożywki ukorzeniającej. Na tym etapie można przeprowadzić histochemiczne barwienie β-glukuronidazą (GUS), jeśli jest to właściwe. (E) Rośliny w pojemnikach z pożywką do indukcji korzeni, w których korzenie uformowały się po 4 tygodniach wzrostu. (F) Rośliny transgeniczne wyhodowane do pełnej długości po 4 tygodniach wzrostu w glebie. Kliknij tutaj, aby wyświetlić większą wersję tej ryciny.

Rysunek 2: Schemat plazmidu wektora binarnego pBI101 + β-glukuronidaza (GUS) z wstawionym promotorem specyficznym dla floemu AtPP2. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.

Rysunek 3: Etapy transformacji. Reprezentatywne obrazy każdego etapu transformacji. (A) Oddzielanie korzeni od pędów podczas transformacji. (B) Namaczanie korzeni w zawiesinie bakterii/SS. (C) Suszenie korzeni na ręcznikach papierowych w celu usunięcia nadmiaru bakterii. (D) Korzenie wysiane na podłożu do kokultury. (E) Szalki SS owinięte folią aluminiową. Rośliny inkubowano przez 2-3 dni przed przeniesieniem na podłoże do regeneracji pędów. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.

Rysunek 4: Barwienie GUS. Wyniki barwienia β-glukuronidazą (GUS) segmentów liści plantago wąskolistnej. (A) Typ dziki. (B) Plantago wąskolistna przekształcona plazmidem zawierającym promotor AtPP2 (pusty wektor). (C) Plantago wąskolistna przekształcona plazmidem zawierającym promotor AtPP2 oraz gen β-glukuronidazy (GUS). Każdy liść został zabarwiony zgodnie z protokołem histochemicznego barwienia GUS, a następnie obrazowany za pomocą kamery mikroskopowej. Obrazy (B) i (C) nie wykazują wzoru barwienia ze względu na brak genu GUS. Prawy obraz pokazuje wyraźne niebieskie barwienie w obrębie żyłek, co potwierdza, że rośliny są transgeniczne. Pasek skali reprezentuje 1 mm, a każdy segment liścia ma długość około 1 cm. Kliknij tutaj, aby zobaczyć powiększoną wersję tego rysunku.

Rysunek 5Porównanie wydajności transformacji różnych typów tkanek po >1-miesięczna inkubacja na pożywce do pędów. (A) Tkanki korzeniowe po ponad miesiącu wzrostu. W obrębie korzeni doszło do rozrostu kalusa i pojawiły się inicjały pędów. Nietransformowany kalus zaczął obumierać w wyniku selekcji antybiotykowej. (B) Tkanki liścia i ogonka liściowego po ponad miesiącu wzrostu. W tkankach zaobserwowano pewną ekspansję kalusa, który jednak wkrótce obumarł w odpowiedzi na działanie antybiotyku. Z żadnej z tkanek nie wyrosły pędy. Proszę kliknąć tutaj, aby wyświetlić większą wersję tej ryciny.

Rysunek 6: Powstawanie kalusa i pędów na tkance transformowanej. Reprezentatywne obrazy tkanek umieszczonych na pożywce pędowej po różnych okresach inkubacji. (A) Tkanki korzenia bezpośrednio po wyłożeniu na pożywkę pędową. (B) Tkanki korzenia po 1 tygodniu na pożywce pędowej. Można zaobserwować ekspansję kalusa, a (B1) pierwsze prymasa pędów zaczęły się pojawiać. (C) Tkanki korzenia po 3 tygodniach na pożywce pędowej. Pojawiło się więcej prymasów pędów. (C1) Pęd, który wyłonił się z prymasa pędu B1. (D) Tkanki korzenia po 4 tygodniach inkubacji. Tkanka nietransformowana zaczęła czernieć/brązowieć i obumierać, a wyłaniające się pędy nadal rosną. Na tym etapie pędy są gotowe do przeniesienia na pożywkę ukorzeniającą. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.
Tabela 1: Przepisy na przygotowanie pożywek. Opis sposobu przygotowania pożywek do transformacji. Ilość dodanych witamin oblicza się na podstawie wskazanego stężenia roztworu zapasowego. Sposób przygotowania roztworów zapasowych witamin przedstawiono w Tabeli 2. W przypadku wszystkich pożywek należy dodać odczynniki do 900 mL dwukrotnie destylowanej H2O, dostosować pH do wskazanego poziomu, a następnie uzupełnić wodą do końcowej objętości 1 000 mL. * = dodać po sterylizacji. ** = pH korygowane 1 M KOH. *** = pH korygowane 1 M NaOH. Kliknij tutaj, aby pobrać tę tabelę.
Tabela 2: Roztwory zapasowe witamin do pożywek Plantago. Wszystkie witaminy muszą zostać wysterylizowane przez filtr i precyzyjnie oznakowane przed przechowywaniem. W miejscach wskazanych, proszki należy najpierw rozpuścić w 1 N NaOH, a następnie dopełnić do pożądanego poziomu podwójnie destylowaną H2O. Prosimy kliknąć tutaj, aby pobrać tę tabelę.