Burada A. tumefaciens aracılı dönüşüm kullanılarak transgenik P. lanceolata bitkilerinin elde edilmesi için basit bir protokol bildirilmiştir. Muhabir gen GUS (β-glukuronidazı kodlayan), AtPP2'nin floem eksprese edici promotörü tarafından yönlendirilerek, A. tumefaciens suşu GV3101 yoluyla 3 haftalık P. lanceolata köklerine dönüştürülür (Şekil 2). Floem'e özgü bir promotör seçildi çünkü ana ilgi alanımız bitki vasküler dokularının, özellikle de floem'in fonksiyonel genomiği için bir sistem kurmaktı. Yöntem, ön deneyde kök, yaprak ve yaprak sapı dokusu üzerinde test edildi. Tüm doku tiplerinde nasır indüklenebilse de, SIM'de 1 ay sonra sadece kök doku sürgün baş harfleri (Şekil 5A); yaprak ve yaprak sapı kahverengiye döndü ve öldü (Şekil 5B). Bu, kök dokunun transformasyon yönteminde kullanılmak üzere en uygun doku tipi olduğu sonucuna varmıştır. Kökler, süspansiyon çözeltisinde (SS) (Tablo 1) en az 20 dakika boyunca yeniden askıya alınan hazırlanmış bakterilerde inkübe edildi, daha sonra karanlıkta 3 güne kadar katı SS plakaları üzerinde oda sıcaklığında inkübe edildi (Şekil 3E). Kökler daha sonra sürgün indüksiyon ortamına (SIM) aktarıldı ve protokolde belirtilen koşullarda (adım 1.6) bir büyüme ışığı altında tutuldu. Şekil 1 ve Şekil 3, referans için protokolün her adımının temsili görüntülerini göstermektedir.
Şekil 6, köklerin SIM üzerine yerleştirildiği ilk günden (Şekil 6A) sürgünlerin köklenmeye hazır olduğu zamana kadar (Şekil 6D) dönüştürülmüş dokudan ortaya çıkan sürgün baş harflerinin ilerlemesini göstermektedir. 1 hafta sonra kök dokusu nasır oluşturmuş (Şekil 6B) ve sürgün baş harflerinin başlangıcı gözlenmiştir (Şekil 6B1). Sürgünler 2. ve 3. haftalarda ortaya çıkmaya devam etti (Şekil 6C) ve 4 hafta sonra sürgünler kök indüksiyon ortamına aktarılmaya hazırdı (Şekil 6D).
Tahmini transgenik bitkilerin tanımlanması, sürgünler yaklaşık 0.5 cm uzunluğunda olduğunda alınan yaprak segmentleri kullanılarak β-glukuronidaz (GUS) histokimyasal testi kullanılarak gerçekleştirildi. Pozitif transgenik bitkiler, Şekil 4'te gösterilen floem lokalize dokuda beklenen boyama paternini gösterdi. Pozitif GUS boyalı sürgünler, 4 hafta sonra sağlam köklendirme sistemleri geliştirdikleri kök indüksiyon ortamına aktarıldı (Şekil 1E). Köklü bitkiler daha sonra toprağa aktarıldı. Şekil 4, AtPP2 promotörü ve β-glukuronidaz (GUS) geni ile dönüştürülmüş dar yapraklı bir muzda boyanmanın sonucunu, karşılaştırma için AtPP2 promotörü ile dönüştürülmüş vahşi tip ve dar yapraklı bir muz ile birlikte göstermektedir. Ortaya çıkan tüm sürgünler transgenik olarak doğrulandı. Dönüşüm verimliliğinin ortalama% 20 olduğu belirlendi ve dönüştürülen her 10 kök için yaklaşık iki sürgün ortaya çıktı. Doğrulanmış transgenik bitkiler daha büyük saksılara aktarıldı ve yetişkin aşamasına ulaşana kadar 4-8 hafta boyunca yetiştirildi (Şekil 1F).

Resim 1: Plantago lanceolata dönüşümünün zaman çizelgesi. Protokolün her aşamasının temsili görüntüleri. (A) Bir MS plakası üzerine kaplanmış çimlenmemiş tohumlar. (B) 1 hafta sonra çimlenen, eflatun kutulara aktarılmaya hazır tohumlar. (C) 3 haftalık büyümeden sonra MS kutularındaki bitkiler. Kökler, dönüşüm için ideal aşamada yeşil ve sağlıklıdır. (D) 4 hafta sonra sürgün indüksiyon ortamındaki sürgünler köklendirme ortamına aktarılmaya hazırdır. Bu aşamada, varsa β-glukuronidaz (GUS) histokimyasal boyama yapılabilir. (E) Kök indüksiyon ortamına sahip kutularda, 4 haftalık büyümeden sonra köklerin oluştuğu bitkiler. (F) Transgenik bitkiler toprakta 4 haftalık büyümeden sonra tam uzunluğa kadar yetiştirilir. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 2: Eklenen floem spesifik promotör AtPP2 ile ikili vektör plazmidi pBI101 + β-glukuronidaz (GUS) diyagramı. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 3: Dönüşüm adımları. Dönüşümün her adımının temsili görüntüleri. (A) Dönüşüm sırasında kökleri sürgünlerden ayırmak. (B) Kökleri bakteri/SS süspansiyonuna batırmak. (C) Fazla bakterileri uzaklaştırmak için kağıt havlu üzerindeki köklerin kurutulması. (D) Ortak kültür ortamına kaplanmış kökler. (E) Alüminyum folyoya sarılı SS plakaları. Bitkiler çekim ortamına aktarılmadan önce 2-3 gün boyunca inkübe edildi. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın.

Resim 4: GUS-boyama. β-glukuronidaz (GUS) boyama sonuçları dar yapraklı muz yaprağı segmentleri. (A) Vahşi tip. (B) AtPP2 promotörünü (boş vektör) barındıran plazmid ile dönüştürülen dar yapraklı muz. (C) AtPP2 promotörünü ve β-glukuronidaz (GUS) genini barındıran plazmid ile dönüştürülen dar yapraklı muz. Her yaprak GUS histokimyasal boyama protokolü kullanılarak boyandı, daha sonra mikroskobik bir kamera ile görüntülendi. Görüntüler (B) ve (C), GUS geninin yokluğundan dolayı lekelenme paterni göstermez. Doğru görüntü, damarlarda bitkilerin transgenik olduğunu doğrulayan açık mavi bir lekelenme deseni göstermektedir. Çubuk 1 mm'yi temsil eder ve her yaprak segmenti yaklaşık 1 cm uzunluğundadır. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 5: Farklı doku tiplerinin >1 aylık inkübasyondan sonra çekim ortamlarında transformasyon etkinliğinin karşılaştırılması . (A) 1 aydan fazla büyümeden sonra kök dokular. Kökler genişlemiş nasır yaşadı ve atış baş harfleri ortaya çıktı. Dönüşmemiş nasır antibiyotik seçimine yanıt olarak ölmeye başlamıştır. (B) 1 aydan fazla büyümeden sonra yaprak ve yaprak sapı dokuları. Dokular bir miktar nasır genişlemesi yaşadı, ancak kısa süre sonra antibiyotiğe yanıt olarak öldü. Her iki dokudan da sürgün çıkmadı. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 6: Nasır ve transforme doku üzerindeki sürgünlerin ortaya çıkışı. Farklı inkübasyon uzunluklarından sonra çekim ortamına yerleştirilen dokuların temsili görüntüleri. (A) Kök dokular, çekim ortamına kaplandıktan hemen sonra. (B) Çekim ortamında 1 hafta sonra kök dokular. Nasır genişlemesi gözlemlenebilir ve (B1) ilk sürgün baş harfleri ortaya çıkmaya başlamıştır. (C) Çekim ortamında 3 hafta sonra kök dokuları. Daha fazla çekim baş harfi ortaya çıktı. (C1) B1 çekiminin başlangıcından ortaya çıkan çekim. (D) 4 haftalık inkübasyondan sonra kök dokuları. Dönüşmemiş doku siyah / kahverengiye dönmeye ve ölmeye başladı ve ortaya çıkan sürgünler büyümeye devam ediyor. Bu aşamada, sürgünler köklenme ortamına taşınmaya hazırdır. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın.
Tablo 1: Medya hazırlama tarifleri. Ortamların dönüşüm için nasıl hazırlanacağının açıklaması. Eklenen vitamin miktarı, belirtilen stok çözeltisi konsantrasyonuna göre hesaplanır. Vitamin stok çözeltisi hazırlığı için Tablo 2'ye bakınız. Tüm ortamlar için, 900 mL çift damıtılmışH2O'ya reaktifler, belirtilen seviyeye pH ekleyin ve ardından 1.000 mL'lik son hacme su ekleyin. * = sterilizasyondan sonra ekleyin. ** = 1 M KOH ile pH. = 1 M NaOH ile pH. Bu Tabloyu indirmek için lütfen tıklayınız.
Tablo 2: Plantago ortamları için vitamin stokları. Tüm vitaminler depolanmadan önce filtrelenmeli, sterilize edilmeli ve doğru şekilde etiketlenmelidir. Belirtildiği yerde, tozları önce 1 N NaOH'da çözün, daha sonra çift damıtılmışH2O ile istediğiniz hacmi oluşturun .