Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.

Artykuł metodologiczny

System oparty na toksynach do selekcji ujemnej do usuwania genów bez markera i mutageneza z użyciem transpozonu Tn5 o wysokiej gęstości w Pectobacterium brasiliense

251 wyświetleń

⸱

DOI:

10.3791/70567

⸱

9 czerwca 2026

 ,  ,  ,  ,  ,  ,  , 

* These authors contributed equally

W tym artykule

Podsumowanie

Przedstawiamy tu protokół do generowania nieoznakowanych delecji genów i konstruowania genomowych bibliotek mutantów z wstawieniami Tn5 u Pectobacterium brasiliense, fitopatogenu odpowiedzialnego za czarną nodze ziemniaka i miękkie gnicie. Podejście to umożliwia efektywną analizę genetyczną wsteczną i ułatwia charakterystykę funkcjonalną genów związanych z wirulencją w tym organizmie.

Streszczenie

Pectobacterium brasiliense to bakteryjny patogen o wysokiej zdolności chorobotwórczej, odpowiedzialny za miękki zgnilizny bulw ziemniaka, czarną nogę i zgniliznę lotnych łodyg. Wyjaśnienie jego mechanizmów patogennych jest niezbędne dla kontroli chorób; jednakże narzędzia genetyczne dla tego organizmu pozostają ograniczone. Opracowano system przeciwwyborczy oparty na toksynie, aby umożliwić bezmarkerowe usuwanie genów i mutageneza transpozonową Tn5 o wysokiej gęstości. Toksyna vmi480 pochodząca z plazmidu pLP12 została użyta jako marker przeciwwyborczy do konstrukcji wektora samobójczego pKV2. Przy użyciu tego systemu, gen recA w szczepie P. brasiliense SM został pomyślnie usunięty. Powstały mutant recA posłużył jako szczep macierzysty do konstrukcji biblioteki wstawień Tn5 obejmującej ponad 12 000 mutantów poprzez koniugację z pomocniczym szczepem RHO3 przenoszącym pKV2-LLtnp. W tej pochodnej plazmidzie toksyna vmi480 została zastąpiona hiperaktywną transpozytą Tn5 pod kontrolą promotora lac skierowanego na zewnątrz, aby zmniejszyć efekty polarne. Wysoko-przepustowe testy inokulum bulw umożliwiły identyfikację mutantów o obniżonej zdolności chorobotwórczej, w tym wstawień w układzie sekrecji typu II, kluczowy determinant wirulencji, który pośredniczy w sekrecji enzymów rozkładających ściany komórkowe roślin. Ta platforma wspiera genomikę funkcjonalną i ułatwia badanie mechanizmów wirulencji tego ekonomicznie ważnego patogenu.

Wprowadzenie

P. brasiliense to jeden z najbardziej agresywnych gatunków w obrębie rodzaju Pectobacterium i jest przyczyną miękkiego gnicia ziemniaka, czarnej nogi i zgnilizny powietrznych łodyg1. Te choroby prowadzą do oszacowanych 30% strat plonu ziemniaka, uprawy klasyfikowanej jako trzecie co do ważności źródło żywności na świecie i kluczowy element chińskiego systemu produkcji rolniczej2. Pomimo swojego ekonomicznego wpływu, mechanizmy molekularne rządzące patogennością P. brasiliense pozostają niedostatecznie zrozumiane, głównie z powodu braku wydajnych i powtarzalnych narzędzi manipulacji genetycznej ....

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Protokół

1. Generowanie mutanta delecji recA bez markera w P. brasiliense

  1. Wyodrębnij genomowe DNA z P. brasiliense SM i plazmidu pKV2 (pLP12 pochodzącego z modyfikacją markera selekcji antybiotyków i wielomoleczulowego miejsca klonowania) z szczepu dawcy E. coli za pomocą standardowych procedur przygotowania DNA.
  2. Zweryfikuj jakość i stężenie wyodrębnionego genomowego DNA i DNA plazmidowego za pomocą elektroforezy na żelu agarozy i spektrofotometrii NanoDrop.
  3. Linearyzuj plazmid pKV2 przez podwójne trawienie EcoRI i NheI w 37 °C przez 5 h. Zweryfikuj pełne trawienie za pomocą e....

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Wyniki

Aby przezwyciężyć niestabilność spowodowana mutacją sucB w P. brasiliense, toksynę vmi480 z plazmidu pLP12 zastosowano jako marker do przeciwdziałania selekcji, a zmodyfikowany wektor samobójczy pKV2 (Rysunek 1A) skonstruowano poprzez zastąpienie kasety odporności na antybiotyki i dostosowanie konfiguracji miejsca klonowania. Aby wygenerować mutanta z delecją recA bez markera, ~800 bp lewe i prawe homologiczne ramiona genu recA sklonowano do pKV2, po czym .......

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Dyskusja

Strategia manipulacji genetycznej opracowana w tym badaniu zapewnia opcję funkcjonalnej genomiki w P. brasiliense, głównym patogenie miękkiego gnicia ziemniaka9,10. Poprzez zintegrowanie systemu kontraselekcji opartego na toksyny w szkielet plasmidowy typu suicide, wygenerowano mutanta bez markera ΔrecA. To podejście oferuje znaczne zalety w porównaniu z tradycyjnymi systemami opartymi na sacB; podczas gdy sacB często daje wyso.......

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Oświadczenia

Autorzy nie mają żadnych konfliktów interesów do zadeklarowania.

Podziękowania

To dzieło było wspierane przez Narodowe Fundacje Nauk Przyrodniczych Chin (32472504 i 32561143029 dla X.Z. oraz 32201914 dla J.W.), Fundację Badań Podstawowych i Stosowane Zasady Badań Guangdong (2024A1515012708 dla X.Z.), Fundację Nauk Przyrodniczych Wewnętrznej Mongolii (2024QN03044 dla U.H.) oraz Program Talentów Rzeki Perłowej (2021QN02N151 dla X.Z.).

....

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Materiały

Lista materiałów użytych w tym artykule
NazwaFirmaNumer katalogowyKomentarze
Bacterial genomic DNA extraction kitExtract bacterial genomic DNATiangenDP302-02
Diaminopimelic acid0.3 mM in 1 L mediumMacklinD836611-5g
DNA assembly kitDNA assemblyVazymeC116-02
DNA purification kitDNA purificationTiangenDP214-02
Kanamycin50 mg/mLAladdinK103025-25g
Glucose0.2% (w/v)AladdinG116305-250mg
Tryptone10% in 1 L mediumOXOIDLP0042B
Yeast Extract5% in 1 L mediumOXOIDLP0021B
NaCl10% in 1 L mediumBiofroxx1249KG001
Agar15% in 1 L mediumBiofroxx8211GR500
L-arabinose0.3% (w/v)AladdinA106196-25g
Plasmid Miniprep kitExtract plasmidTiangenDP103-02
EcoRIRestriction endonucleaseYugong BiotechEG15536
NheIRestriction endonucleaseYugong BiotechEG15552
HindIIIRestriction endonucleaseYugong BiotechEG15539
T4 DNA ligaseLinear DNA self-circularizationYugong BiotechEG15205
CentrifugeRWDM1324R
PCR Thermal CyclerBIO-GENERGET3XG
Digital cameraSONYILCE-7M4
Electrophoresis systemLYDYY-6C
Water bathJOANLABWB100-1F
Gel documentation systemThermo Fisher ScientificiBright CL750
AutoclaveYamatoSQ510C
Shaking incubatorZHICHUZQZY-AR8
Constant temperature incubatorZQDHP-9272
NanoDropThermo Fisher ScientificLite Plus
UV-Vis spectrophotometerHITACHIU-3900
ElectroporatorBIO-RADMicroPulser
Strains and plasmids
P. brasiliense SMPotato pathogenic bacteriaLaboratory strain collection
E. coli S17-1 λpirE. coli competent cellsWEIDIDL2010S
E. coli WM3064E. coli competent cellsBIO SCI BIOC1039
E. coli RHO3E. coli competent cellsLaboratory strain collection
pKV2The modified suicide plasmid Constructed in this study
pLP12suicide plasmidLaboratory strain collection
pMCS2-LLtnpProvide the fragment carrying Tn5Laboratory strain collection
pKV2-LLtnpThe modified plasmid carrying the Tn5 fragment.Constructed in this study
Pimers
LBF (ctgaaagcttctgcaggagctcgctgacccaacaatccttgattaagatgaggc)Customized
LBR (gttcagccaccattctgctcctgtcatgcggcgt)Customized
RBF (caggagcagaatggtggctgaacgggttgtgac)Customized
RBR (gatcctgcagcggagcggccgcgcagatcgcgggcaaggttagtc)Customized
checkF (ctatgcgcttcgcataccgtgc)Customized
checkR (gctcttgctcataattgtcctgg)Customized
TnpF (ggaatctagaccttgagtcgatatcactctcgtttaatgctg)Customized
TnpR (acaaacaaaaccaaattctgtacggcgaag)Customized
ori-F (taatcgccttgcagcacatc)Customized
ori-R (ggtatgagtcagcaacacct)Customized
5’ME (attcattaatgcagctggcacg)Customized

Bibliografia

  1. Martínez-Prada, M. D. M., Curtin, S. J., Gutiérrez-González, J. J. Potato improvement through genetic engineering. GM Crops Food. 12 (1), 479-496 (2021).
  2. Wang, N., Reidsma, P., Pronk, A. A., de Wit, A. J. W., van Ittersum, M. K. Can potato add to China’s food s....

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Przedruki i uprawnienia

Przeglądaj więcej artykułów

Wektor samobójczydelecja genu recAbiblioteka insercji transpozonowychsekrecja typu IImechanizmy wirulencjigenomika funkcjonalna

Ten artykuł został opublikowany

Film wkrótce dostępny