Ca2+ yüksekliğine dayalı ileri genetik ekran, bitkilerde kalsiyuma bağımlı sinyal yollarında yer alan genetik bileşenlerin tanımlanmasına yol açar.
Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliğiniz gereklidir. Giriş yapın veya ücretsiz denemenizi bugün başlatın.
Yöntem makalesi
Ca2+ yüksekliğine dayalı ileri genetik ekran, bitkilerde kalsiyuma bağımlı sinyal yollarında yer alan genetik bileşenlerin tanımlanmasına yol açar.
İleri genetik ekranlar çeşitli biyolojik yollarda yer genetik bileşenlerin tarafsız belirlenmesinde önemli araçlar olmuştur. Ekranın temeli ilgi bir fenotip ile taranabilir bir mutant popülasyon oluşturmaktır. EMS (etil metan sülfonat) herhangi bir süreçte yer alan birden fazla gentanımlamak için klasik ileri genetik ekranda rastgele mutasyon indükleyen yaygın olarak kullanılan bir alkilleyici ajandır. Sitosolik kalsiyum (Ca2+) yükseklik stres algısı üzerine aktive olan önemli bir erken sinyal yoludur. Ancak Ca2+ reseptörlerinin, kanallarının, pompalarının ve ışınlayıcılarının kimliği birçok çalışma sisteminde hala zordur. Aequorin, Aequorea victoria'dan izole edilmiş ve Arabidopsis ile ifade edilen hücresel kalsiyum muhabiri proteindir. Bunu sömürerek, aequorin transgenik eMS-mutajenize bir ileri genetik ekran tasarladık. Mutant bitkilerden elde edilen tohumlar toplandı (M1) ve ilgi fenotip için tarama ayrıştırma (M2)popülasyonunda yapıldı. 96-iyi yüksek-throughput Ca2 + ölçüm protokolü kullanılarak, çeşitli yeni mutantlar farklı bir kalsiyum yanıtı var ve gerçek zamanlı olarak ölçülür tespit edilebilir. İlgi fenotipleri olan mutantlar kurtarılır ve homozigot mutant bitki popülasyonu elde edilene kadar yayılır. Bu protokol, Ca2+ muhabir arka planında ileri genetik ekranlar için bir yöntem sağlar ve yeni Ca2+ düzenlenmiş hedefleri tanımlar.
Biyotik veya abiyotik uyarıcı algısı üzerine sitosolik kalsiyum (Ca2 +) konsantrasyonunda bir değişiklik birçok sinyal yolları 1 aktive bir iyi çalışılmış erken sinyalolaydır 1,2,3,4. Bazal istirahat durumunda bir hücre sitosol daha düşük Bir Ca2 + konsantrasyonu korur ve çeşitli hücre içi organeller de Ca2 + fazla sekanslar ve sarp Ca 2+ gradyan5,yol açan hücre dışı apoplast ,6. Sinyal algısı üzerine, Ca2 + düzeyleri ekstrasellüler ve / veya hücre içi kaynaklardan Ca2 + bir akını nedeniyle sitosol artış ve bir uyarıcı özel kalsiyum imza oluşturmak7,8,9. Sitosol Ca2 + yükseklikleri birçok uyarantarafından aktive edilir, ancak özgüllük ca2 serbestfarklı mağazalar tarafından korunur + , benzersiz bir Ca 2+ imza ve uygun sensör proteinleri10,11.
Mutagenez için alkilleyici ajan, etil metan sülfonat (EMS) kullanımı, bir süreçte yer alan birden fazla bağımsız geni tanımlamak için klasik ileri genetik ekranlarda güçlü bir araçtır. EMS, c'den T'ye ve G'yi genomun her 125 kb'sinde rastgele a geçişlerine neden olan ve 1 bp'lik bir değişim üreten kimyasal bir mutajentir. EMS mutagenezi12genom başına ekleme/silme (InDel) veya tek nükleotit polimorfizm (SNP) olmak üzere 1000 tek baz çifti değişikliğine neden olur. EMS'ye bağlı mutasyonlar, lokus başına 1/300 ile 1/30000 arasında değişen mutasyon frekansı ile birden fazla nokta mutasyonudır. Bu, belirli bir gende mutasyon bulmak için gereken M1 bitkilerinin sayısını azaltır. 2000-3000 Bir M1 tohum popülasyon aralığı genellikle Arabidopsis thaliana13ilgi mutasyonları elde etmek için kullanılır,14.
Aequorin transgenics Arabidopsis Columbia-0 (Col-0) ekotip bitkiler p35S-apoaequorin (pMAQ2) sitosol15ifade vardır. Aequorin apoprotein ve luciferin molekülü, coelenterazin oluşan bir protez grubu oluşan bir Ca2 + bağlayıcı proteindir. Ca2+ aequorin bağlanması, hangi üç Ca2 + bağlayıcı EF-hands siteleri vardır, coelenterazine okside ve dioksettanon ara vermek için siklize sonuçları, karbondioksit ve tek-heyecanlı coelenteramideserbest eşlik eden protein konformasyonel bir değişiklik izledi16. Coelenteramid böylece üretilen bir mavi ışık yakar (λmax, 470 nm) luminometer tarafından tespit edilebilir17. Son derece hızlı Ca2 + yükseklikleri böylece gerçek zamanlı olarak ölçülebilir, ve hızlı ileri genetik ekranlar için istismar. Bu protokol, Ca2+ imzasıyla ilgili yeni kilit oyuncuları tanımlamak için kalsiyum tepkisinin özgüllüğünü kullanmayı amaçlamaktadır. Bu görevi başarmak için transgenik aequorin'de EMS mutagenezkullanır ız ve değiştirilmiş Ca2+ sinyalizasyonuile ilişkili SNP'leri tanımlarız. Protokol, uyaran ların eklenmesi üzerine Ca2+ yükseklikleri göstermeyen veya küçülten mutantları tanımlar. Bu mutantlar daha sonra Ca2 + yanıtı sorumlu genleri tanımlamak için eşlenebilir. Bu yöntem, bitkilerde Ca2+ yüksekliğiile sonuçlanan her türlü sıvı uyaran için geçerlidir. Ca2+ yüksekliği bitki savunma sinyal yolundaki ilk tepkilerden biri olduğundan, yukarı akım tepki bileşenlerinin belirlenmesi dirençli bitkiler geliştirmek için genetik mühendislik adayları sağlayabilir.
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
1. EMS mutagenez ve tek soy bazlı tohum toplama (1-3 ay)
2. Mutantları seçmek için yüksek iş tarama (8 ay)
3. Veri analizi ve mutant tanımlama (1-3 ay)
NOT: Yukarıdaki yöntemden elde edilen ölçümler göreli ışık birimlerinde (RLU) bulunmaktadır.
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
EMS popülasyonu H2O2 indüklenen Ca2+ yüksekliği için tarandı. Daha önce de belirtildiği gibi, her M1 serisinden 12 ayrı M2 fidesi tarandı. Şekil 3'te,12 ayrı M2 fidesini gösteren her panelile böyle bir M1 çizgisi çizilir. Bir vahşi tip aequorin karşılaştırma ve mutant yanıtı değerlendirmek için kontrol olarak kullanılır. 1:7 (mutant: mutant olmayan) oranında bir resesif mutant ayrılır. M1 hattı başına 12 ...
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
EMS mutagenez popülasyonda mutasyonlar oluşturmak için güçlü bir araçtır. EMS kullanan klasik ileri genetik ekranlar iki önemli nedenden dolayı yeni genleri tanımlamak için etkili bir araç olmuştur: birincisi, gen kimliği üzerinde önceden varsayımlar gerektirmez ve ikinci olarak, herhangi bir önyargı tanıtmak yok. EMS, T-DNA eklemeleri, radyasyon vb. gibi tarama popülasyonları oluşturmak için çeşitli yöntemler vardır. Tüm yöntemler arasında EMS tabanlı mutagenezinin diğer yöntemlere göre çok az avantajı vardır. İlk olara...
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Yazarların hiçbirinin beyan etmesi gereken çıkar çatışmaları yok.
Ulusal Bitki Genom Araştırma Enstitüsü - Bitki büyümesi için Fitotron Tesisi, video çekimi için Bombay Locale ve e-kaynaklara erişim sağlayan Biyoteknoloji- eLibrary Konsorsiyumu Bölümü'ne teşekkür ederiz. Bu çalışma Biyoteknoloji Bölümü, Hindistan Ulusal Bitki Genom Araştırma Çekirdek Hibe Enstitüsü, Max Planck Gesellschaft-Hindistan Ortak Grup programı ile desteklenmiştir; ve CSIR-Junior Araştırma Bursu (D.M ve S.M.'ye) ve Biyoteknoloji-Junior Araştırma Bursu Bölümü (R.P.'ye).
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
| Ad | Şirket | Katalog numarası | Yorumlar |
|---|---|---|---|
| Fide yetiştirmek için | 24 kuyulu doku kültürü plakası | Jetbiofil | 11024 |
| Luminometre ölçümleri için | 96 kuyulu beyaz kliniplate | Thermo Scientific | 9502887 |
| Aequorin | |||
| Agropet | Lab Chem Hindistan | büyümesi için | |
| Kalsiyum klorür | Fisher Scientific | 12135 | deşarj için çözelti |
| Coelenterazine | PJK | 55779-48-1 | aequorin için protez grubu |
| Tohum | mutajenezi için | Sigma Aldrich | M0880-5G |
| Etanol | Deşarj çözeltisi için | analitik reaktif | 1170 |
| Hidroklorik asit | Merck Yaşam Bilimleri | 1.93001.0521 | sterilizasyon çözeltisi |
| Hidrojen peroksit | Kalsiyum yükselmesi için uyarıcı olarak | Fisher Scientific | 15465 |
| Luminoskan yükselişi | Thermo Scientific | 5300172 | aequorin lüminesans ölçümü |
| MES tamponu | Himedia | RM1128-100G | bitki büyümesi |
| Murashige ve skoog media | Himedia | PT021-25L | bitki büyümesi |
| Sodyum hidroksit | Fisher Scientific | 27805 | EMS'yi nötralize etmek için |
| Sodyum hipoklorit | Merck Yaşam Bilimleri | 1.93607.5021 | sterilizasyon çözeltisi |
| Sodyum tiyosülfat | Fisher Scientific | 28005 | adım 1.6'da tohum yıkama için |
| soilrite | Lab Chem Hindistan | bitki büyümesi için | |
| Kare saksılar | Lab Chem Hindistan | Bitki büyümesi için | |
| Sükroz | Sigma Aldrich | Fide kurtarma için S0389 | bitki büyümesi |
| Taxim | Alkem | 7180720 |
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.