Arabidopsis — вид диплоидных растений, относящийся к семейству Brassicaceae. Его относительно короткий жизненный цикл (два месяца на поколение в условиях долгого дня выращивания), небольшой размер растения и самоопыление с производством сотен семян на растение сделали его первым фундаментальным модельным видом растений1,2. Кроме того, его геном был полностью секвенирован3,обширные инструменты обратной генетики (насыщенные Т-ДНК, транспозоны и химически мутагенизированные популяции) доступны4,5,6, и эффективная Agrobacterium-опосредованная трансформация хорошо установлена для получения достаточных трансгенных линий для дальнейшей последующей работы7 . Таким образом, за последние два десятилетия были достигнуты большие успехи, используя Arabidopsis в качестве модельного вида для препарирования различных аспектов биологии растений на молекулярном уровне, включая естественные, генетические и фенотипические вариации8,9.
Чтобы функционально охарактеризовать гены, представляющие интерес для Arabidopsis, стерилизация поверхности семян для устранения грибковых и бактериальных загрязнителей является предварительным этапом для многих последующих протоколов, требующих аксеновых культур. Генетическая трансформация для сверхэкспрессии10,нокдауна (РНК-I11)или нокаута (редактирование генома12,13)функции гена, субклеточной локализации14,промоторной активности15,16,белка-белка17 и белково-ДНК-взаимодействия18,чтобы привести только наиболее распространенные применения, все это требует стадии стерилизации поверхности семян. Таким образом, несмотря на свою относительную простоту, стерилизация поверхности семян играет фундаментальную роль во многих функциональных анализах.
До настоящего времени были разработаны две основные категории методов поверхностной стерилизации семян, основанные либо на газофазной, либо на жидкофазной стерилизации19. В то время как пропускная способность газофазной поверхностной стерилизации семян является средней или высокой, использование опасного реагента газообразного хлора в качестве поверхностного стерилизующего агента препятствует его широкому применению. Методы, основанные на жидкофазной стерилизации, напротив, полагаются на более мягкие химические вещества, такие как этанол и отбеливающие растворы для поверхностной стерилизации, и они более широко используются, несмотря на то, что они имеют по своей сути более низкую пропускную способность, чем фумигация хлором. В общем, обычно используются два разных метода, в которых используются жидкие реагенты. Один из широко используемых методов основан на промывке этанолом и отбеливателем в разных концентрациях на разную продолжительностьвремени 20,21. Другой метод основан на нанесении отбеливателятолько 21,22. Оба метода в основном применяются для мелкомасштабной поверхностной стерилизации семян. Однако во многих экспериментах необходимо экранировать многие трансгенные линии Arabidopsis, полученные из одного преобразования15,23 или экранировать параллельно множество трансгенных линий, генерируемых из разных преобразований24,25. Насколько нам известно, не было опубликовано ни одного жидкого метода высокопроизводительной поверхностной стерилизации семян, который представляет собой, хотя и малопризнанный, важное узкое место для подходов функциональной геномики. Поэтому разработка безопасных, надежных и высокопроизводительных методов стерилизации поверхности семян является необходимым и критическим шагом на пути к успеху функциональной характеристики многих генов одновременно.
С этой целью в настоящем исследовании представлен усовершенствованный метод поверхностной стерилизации семян арабидопсиса. Этот метод является безопасным, недорогим, высокопрочным и высокопроизводительным, что позволяет обрабатывать 96 независимых линий в течение одного часа от начала стерилизации поверхности семян до конца посева семян в чашках Петри. Продемонстрированный метод опирается на широко доступные, базовые лабораторные приборы, такие как вакуумный насос, расходная стеклянная посуда и пластиковая посуда. Этот улучшенный метод предоставляет научному сообществу безопасный, простой и доступный подход к оптимизации стерилизации поверхности семян с пропускной способностью, адекватной современным подходам функциональной геномики у арабидопсиса и других немодельных видов растений.