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Biology

Efficiente polietilene glicole (PEG) Trasformazione mediata della Moss Physcomitrella patene Published: April 19, 2011 doi: 10.3791/2560
Automatic Translation
1, 1
1Department of Biology and Biotechnology, Worcester Polytechnic Institute- WPI

Summary

Un metodo semplice ed efficace per trasformare

Abstract

Protocol

1. Rendere il protoplasti

  1. Aggiungere 9 ml di mannitolo 8% a una piastra di Petri.
  2. Con una spatola, mettere 7 giorni muschio vecchio 2-3 PPNH4 lastre di 5 - nella capsula di Petri contenente mannitolo.
  3. Aggiungere 3 ml del 2% Driselase (Sigma D9515-25G) per la piastra di Petri.
  4. Incubare la piastra Petri a temperatura ambiente agitando delicatamente per 1 ora.
  5. Filtrare la sospensione di protoplasti attraverso una maglia di 100 micron (BD Falcon 352350).
  6. Spin la sospensione filtrata a 250 g per 5 minuti. Rimuovere il surnatante.
  7. Risospendere il protoplasti molto delicatamente con 500 ml di mannitolo 8%.
  8. Aggiungere 9,5 ml di mannitolo 8% nel tubo di cultura. Assicurarsi protoplasti sono completamente sospesi.
  9. Ripetere la filtrazione e la risospensione passi (1,6, 1,7 e 1,8) altre due volte.
  10. Prendere 10 microlitri della soluzione del protoplasti e contare i protoplasti in un emocitometro.
  11. Moltiplicare il numero di protoplasti in una zona con 16 quadrati da 10.000 a ottenere il numero di protoplasti per ml (vedi figura 1).

2. Trasformazione

  1. Spin la sospensione di protoplasti a 250 g per 5 minuti. Rimuovere il surnatante.
  2. Risospendere protoplasti MMG in soluzione alla concentrazione di 1,6 milioni di protoplasti / mL.
  3. Incubare la sospensione di protoplasti a temperatura ambiente per 20 minuti.
  4. Aggiungere 600 ml di sospensione di protoplasti in un tubo cultura del DNA contenente 60 mcg. Agitare delicatamente il tubo.
  5. Aggiungere 700 ml di PEG / Ca soluzione nel protoplasti / DNA miscela. Agitare delicatamente fino a quando il tubo miscela è omogenea.
  6. Incubare la miscela a temperatura ambiente per 30 minuti.
  7. Durante questo periodo di attesa, copertura PRM-B piatti con cellophane (80 mm di diametro cerchi, AA Packaging Limited, UK); permettono cellophane per idratare sulla superficie della piastra per almeno 5 minuti.
  8. Con una spatola, rimuovere eventuali bolle d'aria intrappolate tra il cellophane e la piastra.
  9. Diluire il composto con 3 ml di soluzione W5.
  10. Spin la miscela a 250 g per 5 minuti. Rimuovere il surnatante.
  11. Risospendere protoplasti nel fuso 2 ml di PRM-T (prima di aggiungerlo al protoplasti questa soluzione può essere mantenuta liquida a 42 ° C). Tavola 1 ml di risospendere protoplasti per PRM-B piatto coperto da cellophane. Avvolgere le piastre con Micropore (3M, Health Care). Tenere le piastre a 25 ° C in una camera di crescita.
  12. In alternativa, protoplasti può essere risospeso in 1 ml di terreno liquido e placcato placcatura 0,5 ml su un PRM-B piatto coperto da cellophane. Questo permette una più veloce rigenerazione, ma il numero di impianti di rigenerazione è più basso.
  13. Camera di crescita è impostato per un ore 16. luce e 8 ore. ciclo scuro.
  14. Spostare il cellophane su di una piastra nuova selezione 4 giorni dopo la trasformazione.

3. Rappresentante dei risultati:

Un esempio di trasformazione è mostrato nella Figura 2. Il DNA utilizzato in questo esempio è stato un superavvolto 7,8 kb plasmide porta una cassetta resistente Hygromycin. La quantità di protoplasti placcato è stata ridotta al 50% per la fotografia. Le foto sono state scattate due settimane dopo che le piante sono state spostate le piastre di selezione. L'efficienza di trasformazione non è influenzata dalla concentrazione di DNA fino a 60 mcg. Concentrazioni più elevate di DNA sono dannose per l'efficienza della trasformazione. I dati hanno mostrato che questo metodo fornisce risultati coerenti in un ampio intervallo di quantità di DNA. Questo metodo può anche generare trasformanti stabili in modo efficace, come illustrato nella tabella 1, possiamo ottenere circa 4 trasformanti stabili per microgrammo di DNA linearizzato, che è molto più alta di quanto è stato riportato in precedenza 14.

Abbiamo anche testato l'effetto dello shock termico sulla efficienza della trasformazione, trasformando un plasmide superavvolto portatrice di un gene per una proteina fluorescente come marcatore. Lo shock termico è stata effettuata 10 minuti dopo l'incubazione a temperatura ambiente (entro Passo 2.6) incubando la miscela in un bagno d'acqua a 45 ° C per 3 minuti. La miscela è stata incubata in un bagno di acqua a temperatura ambiente subito dopo la scossa di calore per 17 min. I risultati sono stati registrati 22 ore dopo la trasformazione. I rapporti di trasformanti ottenuti con e senza shock termico erano molto simili (~ 25%), ma abbiamo osservato un effetto negativo di shock termico sulla redditività dei protoplasti (dati non riportati).

Figura 1
Figura 1. Vista di protoplasti in emocitometro. La sezione necessaria per il conteggio di protoplasti è indicata da un quadrato rosso. Si noti il ​​16 quadrati necessari per il conteggio protoplasti (vedi 1.11), l'immagine mostra un conteggio di 24 protoplasti (240.000 cellule / ml).

Figura 2
Figura 2. Foto di 18 giorni trasformanti vecchio transitori. Protoplasti sono stati transformato con la quantità indicata di plasmide superavvolto. A: 15μg; B: 30 mcg; C: 60μg; D: 120μg.

Quantità di DNA (mg) Efficienza (tranformants / DNA mcg)
15, superavvolto plasmide 120 ± 24
30, superavvolto plasmide 145 ± 54
60, superavvolto plasmide 121 ± 60
120, superavvolto plasmide 71 ± 38
60, plasmide linearizzato 4 ± 1

Tabella 1. Efficienza di trasformazione del DNA in quantità diverse.

Discussion

Il metodo presentato qui permette una trasformazione del DNA lineare e coerente in Physcomitrella protoplasti patene. Questo metodo è stato originariamente sviluppato per Arabidopsis 1, ma qui abbiamo dimostrato che si comporta bene con protoplasti di Physcomitrella patene, un impianto più semplice e diverso. Pertanto, questo metodo può essere applicato ad altre specie di piante, con piccole modifiche. Possibili modifiche per l'ottimizzazione comprendono concentrazione di protoplasti in MMG, tempo di incubazione in soluzione MMG e PEG / Ca. Abbiamo scelto di utilizzare il DNA 60 mg nei nostri esperimenti di routine perché il numero di trasformanti cresce linearmente con la concentrazione di DNA fino a questo punto (Tabella 1). Potremmo avere circa 7000 trasformanti transitori o 200 trasformanti stabili su un singolo 60 mcg trasformazione del DNA, che permette per lo screening e analisi di una vasta popolazione di piante.

Il protoplasti trasformato può essere diffuso con il mezzo liquido o placcatura PRM-T. Sebbene l'efficienza di rigenerazione è più bassa quando medie placcatura liquida è utilizzato, abbiamo scelto questo metodo quando il protoplasti sono stati trasformati con plasmidi superavvolto. Come mostrato nella tabella 1, le trasformazioni fatto con superavvolto DNA plasmidico generare trasformanti molti altri e, quindi, possiamo ancora ottenere un gran numero di impianti di media placcatura liquido. Inoltre, la diffusione protoplasti con placcatura medio liquido permette una più veloce rigenerazione, che è importante per gli esperimenti che coinvolgono fenotipi transitoria, come RNAi abbattere esperimenti 9,15. Inoltre l'assenza di agar in alto permette di isolamento pianta facile per immunoistochimica e RT-PCR 9,15.

Disclosures

Nessun conflitto di interessi dichiarati.

Acknowledgments

LV è supportato dalla NSF (IOS 1002837)

Materials

Name Company Catalog Number Comments
PPNH4 1.84 mM KH2PO4
3.4 mM Ca(NO3)2
1 mM MgSO4
2.72 mM Diammonium tartrate
54 μM FeSO4.7H2O
9.93 μM H3BO3
1.97 μM MnCl2.4H2O
0.23 μM CoCl2.6H2O
0.19 μM ZnSO4. 7H2O
0.22 μM CuSO4. 5H2O
0.10 μM Na2MoO4.2H2O
0.168 μM KI
Add 0.7% agar for solid medium.
PRM-B PPNH4 with 6% mannitol and 0.8% agar. Add 10 mL 1M CaCl2 to 1 L before pouring plates.
PRM-T PPNH4 with 6% mannitol and 0.6% agar. Add 0.5 mL 1M CaCl2 to 50 mL before use.
Liquid Plating Medium PPNH4 with 8.5% mannitol without agar. Add 0.5 mL 1M CaCl2 to 50 mL before use.
2% Driselase Add 4 g of Driselase (Sigma D9515-25G) to 200 mL of 8% mannitol. Stir gently for 30 min. at room temperature, incubate 30 min. at 4°C, and stir gently for 5 min. at room temperature. Spin 2,500 g for 10 min, discard pellet. Filter with 0.22 μm, and store frozen as 10 mL aliquots. Thaw in a room temperature water bath before use.
MMg 0.4 M mannitol
15 mM MgCl2
4 mM MES (pH 5.7)
PEG/Ca 4 g PEG4000
3 mL H2O
2.5 mL 0.8 M mannitol
1 mL 1M CaCl2
W5 154 mM NaCl
125 mM CaCl2
5 mM KCl
2 mM MES (pH 5.7)

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References

  1. Abel, S., Theologis, T. Transient transformation of Arabidopsis leaf protoplasts: a versatile experimental system to study gene expression. Plant J. 5, 421-427 (1994).
  2. Wood, A. J., Oliver, M. J., Cove, D. J. Bryophytes as model systems. Bryologist. 103, 128-133 (2000).
  3. Schaefer, D. G., Zrÿd, J. -P. Efficient gene targeting in the moss Physcomitrella patens. Plant J. 11, 1195-1206 (1997).
  4. Schaefer, D. G. Gene targeting in Physcomitrella patens. Curr. Opin. Plant Biol. 4, 143-150 (2001).
  5. Kamisugi, Y., Cuming, A. C., Cove, D. J. Parameters determining the efficiency of gene targeting in the moss Physcomitrella patens. Nucleic Acids Res. 33, e173-e173 (2005).
  6. Cove, D. The moss Physcomitrella patens. Annu. Rev. Genet. 39, 339-358 (2005).
  7. Kamisugi, Y. The mechanism of gene targeting in Physcomitrella patens: homologous recombination, concatenation and multiple integration. Nucleic Acids Res. 34, 6205-6215 (2006).
  8. Vidali, L. Rapid formin-mediated actin-filament elongation is essential for polarized plant cell growth. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. , (2009).
  9. Sawahel, W. Transfer of foreign DNA into Physcomitrella protonemal tissue by using the gene gun. Plant Mol. Biol. 10, 315-316 (1992).
  10. Schaefer, D. Stable transformation of the moss Physcomitrella patens. Mol. Gen. Genet. 226, 418-424 (1991).
  11. Cho, S. H. Particle bombardment mediated transformation and GFP expression in the moss Physcomitrella patens. Mol. Cells. 9, 14-19 (1999).
  12. Ashton, N. W. The bryophyte Physcomitrella patens replicates extrachromosomal transgenic elements. New Phytol. 146, 391-402 (2000).
  13. Hohe, A. An improved and highly standardized transformation procedure allows efficient production of single and multiple targeted gene-knockouts in a moss, Physcomitrella patens. Curr. Genet. 44, 339-347 (2004).
  14. Vidali, L. Profilin is essential for tip growth in the moss Physcomitrella patens. Plant Cell. 19, 3705-3722 (2007).

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Biologia Vegetale Numero 50 trasformazione Physcomitrella patene polietilene glicole protoplasti
Efficiente polietilene glicole (PEG) Trasformazione mediata della Moss<em> Physcomitrella patene</em
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