We ontwikkelden een eenvoudige en efficiënte protocol voor de voorbereiding van grote hoeveelheden soja protoplasten om te studeren van de ingewikkelde regelgeving en signalering mechanismen in levende cellen.
Sojabonen (Glycine max (L.) Merr.) is een belangrijk gewas soorten en geworden een peulvrucht model voor de studies van genetische en biochemische trajecten. Daarom is het belangrijk om een efficiënte voorbijgaande gen expressie systeem in soja. Wij rapporteren hier een eenvoudig protocol voor de bereiding van soja protoplasten en de toepassing ervan voor voorbijgaande functionele analyses. We vonden dat de jonge unifoliate bladeren van soja zaailingen in grote hoeveelheden hoogwaardige protoplasten resulteerde. We bereikt door het optimaliseren van een PEG-calcium-gemedieerde transformatie methode, hoge transformatie efficiëntie met behulp van soja unifoliate protoplasten. Dit systeem biedt een efficiënte en veelzijdige model voor onderzoek van complexe regelgeving en signalering mechanismen in levende soja cellen en kan helpen om beter begrijpen divers cellulaire-, ontwikkelings- en fysiologische processen van peulvruchten.
Protoplasten zijn plantaardige cellen waarin celwanden verwijderd. Als ze beweert dat de meeste functies en activiteiten van plantencellen, protoplasten zijn een goed modelsysteem te observeren en evalueren van de verschillende cellulaire gebeurtenissen, en waardevolle hulpmiddelen te bestuderen van somatische hybridisatie1 en regeneratie2plant. Protoplasten hebben ook op grote schaal gebruikt voor plant transformatie3,4,5, aangezien celwanden zou anders het blokkeren van de passage van DNA in de cel. Protoplasten bezitten sommige van de fysiologische reacties en cellulaire processen van intact planten, vandaar het aanbieden van fundamentele waarde bij het basisonderzoek aan studie eiwit subcellular localisatie6,7,8, eiwit-eiwit interacties9,10, en promotor activiteit11,12,13 in levende cellen.
Het isolement van de plant protoplasten werd voor het eerst gemeld in 196014 en de protocollen voor zowel de isolatie en de transformatie van protoplasten zijn ontwikkeld en geoptimaliseerd. Een standaardprocedure voor isolatie van de protoplast impliceert het uitsnijden van bladeren en enzymatische vertering van celwanden, gevolgd door een scheiding van vrijgegeven protoplasten van niet-verteerde weefsels puin. Transformatie strategieën bevat electroporation15,16, microinjection17,18, en op basis van polyethyleenglycol (PEG)4,5,19 methoden. Een breed scala van soorten hebben gemeld succes voor isolatie van de protoplast, met inbegrip van Citrus20, Brassica21, Solanaceae22 en andere sierplanten gezinnen23,24. Terwijl verschillende weefseltypes (HLA) worden gebruikt in verschillende soorten, is een stelsel van meningsuiting van de voorbijgaande in Arabidopsis mesophyl protoplast (TEAMP) van de bladeren van de plant model Arabidopsis thaliana geïsoleerd goed ingeburgerd25 en algemeen aangenomen voor uiteenlopende toepassingen.
Sojabonen (Glycine max (L.) Merr.) is een van de belangrijkste eiwit en olie gewassen26. In tegenstelling tot Arabidopsis en rijst, is verkrijgen van transgene soja planten bekend nogal moeilijk en lage efficiëntie. Agrobacterium tumefaciens-gemedieerde infiltratie is volksmond gebruikt voor tijdelijke gen expressie studies in de epidermale cellen in tabak27 en zaailingen in Arabidopsis28,29, overwegende dat Agrobacterium rhizogenes is gebruikt voor transformatie van harige wortels in soja30. Virus-geïnduceerde gene silencing benaderingen hebben gebruikt voor Downregulatie van doel genen31,32 en voorbijgaande expressie33 met systemische. Protoplasten vormen een waardevolle en veelzijdig alternatief voor deze benaderingen. Protoplasten kunnen worden verkregen uit sojabonen van bovengrondse materialen en laat snel en gesynchroniseerde transgenic expressie. Echter sinds de eerste succesvolle isolatie van soja protoplasten in de 198334, zijn er beperkt verslagen over de toepassing van protoplasten in soja35,36,,37,, 38, voornamelijk te wijten aan de relatief lage opbrengst voor sojabonen protoplasten.
Hier beschrijven we een eenvoudig en efficiënt protocol voor isolatie van soja protoplasten en de toepassing ervan voor voorbijgaande gen expressie studies. Met behulp van jonge unifoliate bladeren van soja zaailingen, konden we krijgen van grote hoeveelheden van vitale protoplasten binnen een paar uur. Daarnaast hebben we een PEG-calcium-gemedieerde transformatie methode die is eenvoudig en low-cost te leveren van DNA in soja protoplasten met hoog rendement geoptimaliseerd.
Dit protocol voor de isolatie van soja protoplasten en de toepassing op voorbijgaande expressie studies grondig is getest en werkt zeer goed in ons laboratorium. De procedures zijn eenvoudig en gemakkelijk en vereisen gewone apparatuur en minimale kosten. Ons protocol levert grote hoeveelheden van uniforme, hoge kwaliteit protoplasten in vergelijking met de eerder gemelde methoden34,35,,36,,37<…
The authors have nothing to disclose.
Dit werk werd gesteund door de Plant Genome Research Program van de National Science Foundation (NSF-PGRP-IOS-1339388).
MES | Sigma Aldrich | M8250-100G | |
Cellulase CELF | Worthington Biological Corporation | LS002611 | |
Pectolyase Y-23 | BioWorld | 9033-35-6 | |
CELLULASE "ONOZUKA" R-10 | yakult | 10g | |
MACEROZYME R-10 | yakult | 10g | |
Mannitol | ICN Biomedicals | 152540 | |
CaCl2 | Fisher | C79-500g | |
BSA | NEB | R3535S | |
DTT | Sigma Aldrich | D5545-5G | |
NaCl | Sigma Aldrich | S7653-1kg | |
KCl | Fisher | P217-500g | |
MgCl2 | Sigma Aldrich | M8266-100g | |
PEG4000 | Fluka | 81240 | |
nylon mesh | carolina | 652222N | |
Tissue Culture Plates | USA Scientific | CC7682-7506 | |
Razor Blades | Fisher | 12-640 | |
hemacytometer | hausserscientific | 1483 | |
QIAprep Spin Miniprep Kit | Qiagen | 27104 | |
EZNA plasmid miniprep kit | Omega | D6942-01 | |
GeneJET Plasmid Miniprep Kit | Thermo Scientific | K0502 | |
Centrifuge 5810 | eppendorf | 5811000827 | |
Centrifuge 5424 | eppendorf | 22620401 | |
Jencons Powerpette Plus Pipet Controller | Jencons | 14526-202 | |
Zeiss 710 Confocal Microscope | Zeiss | N/A | |
Nonstick, RNase-free Microfuge Tubes, 1.5 mL | Ambion | AM12450 | |
15 mL Centrifuge Tubes | Denville | C1018-P | |
50 mL Centrifuge Tubes | Denville | C1060-P | |
Newborn Calf Serum | Thermo Scientific | 16010159 | |
Soil | Ingram's Nursery | ||
perlite | Vigoro | 100521091 | |
Torpedo Sand | JKS Ventures | ||
LB Broth, Lennox (Powder) | Fisher | BP1427-500 |