$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
A. tumefaciens dönüşümünün parametreleri, sterilite temelli sınırlamaları aşarak hızlı eşeysiz rejenerasyon hızından faydalanarak RUBY-ekspresyon eden transgenik R. aquatica bitkilerini başarılı bir şekilde üretmek için optimize edilmiştir (Şekil 1 ve Şekil 2). Yaprak parçası ekplantları aşılanıp 72 saat koyu bir tedaviye maruz kaldıktan sonra, yeniden oluşturulmuş bitki yetikleri tarif edilen koşullarda 2 hafta içinde büyümeye başladı. Nakil için yeterince büyük olan kimerik RUBY sektörleri gösteren yeniden oluşturulmuş bitki yetikleri aşılamadan 3-5 hafta sonra bulundu (Şekil 3) ve bu ekspresyonsuz rozet bitkiciğinden biraz daha küçüktü. Kontrol tipi tepsilerde RUBY yenilenmiş bitki kütüğü bulunmamış, bu da bu olgunun R. aquatica fizyolojisinden farklı olduğunu doğrulamaktadır. Bakteriyel kültür suyu türü, yeniden süspansiyon inokulum suyu türü, infiltrasyon yöntemi ve aşılama süresi, dönüştürücü üretme yeteneği veya oranı açısından anlamlı bir şekilde farklılık göstermemiştir (Tablo 2 ve Tablo 3). Dönüşüm verimliliğini olumlu etkileyen tedavi faktörleri arasında yaprak eksplantasyonu aşısından önce artan AS konsantrasyonu ve oksin maruziyeti uygulaması yer aldı. Artan yüzeyaktif madde konsantrasyonu verimi olumsuz etkiledi ve uygun bulunmadı.
R versiyonu 4.4.212,13,14,15, rozet bitki sayısı verilerinin Poisson Genel Lineer Karışık Modeli (Poisson GLMM) analizini yapmak için kullanılmıştır. Ancak, Ruby ile eksprese edilen rejeneratların 15 dakikalık aşı için incelendiği Deney D'de (Tablo 2D), 150 μM AS veya 225 μM AS ile değiştirilmiş 15 dakikalık aşı için model düşük dispersiye nedeniyle varsayımları ihlal etti ve bunun yerine Negatif Binomial GLMM uygulandı.
Farklı bakteriyel et suyu ve kültür koşullarının dönüşüm verimliliği üzerindeki etkileri dikkatle incelenmiştir. Beş deneysel replikasyon arasında, Miller'ın LB suyu veya dönüşüme özgü MG/L çorbasının kullanımı, neredeyse aynı parametreler altında RUBY'yi ifade eden dönüştürücülerin ortaya çıkmasına yol açtı ve etkilerinde anlamlı bir fark yaratmadı (Tablo 2A). RUBY'nin bireysel yaprak parçalarından yeniden oluşturulmuş rozet bitkileri yöntemleri, her işlem için 15-60 explant'tan oluşan, LB ve MS bazlı olmayan kültür resüspansiyon suyu (Kontrol İndüksiyon Sçorbası, Tablo 1) kullanılarak elde edilen deneylerden elde edilen 1,61 ±ile 0,71 rejeneratan arasında değişiyordu (Kontrol İndüksiyon Suyu, Tablo 1) ve MG/L ile Optimize Edilmiş Endüksiyon Suyu içeren deneylerden elde edilen 3,23 ± 1,13 rejeneratan. Önemli bir fark olmamasına rağmen, öznel gözlemler nedeniyle, gelecekteki optimizasyon deneyleri için MG/L kültürü ve Optimize Edilmiş Indüksiyon Suyu (Tablo 1) seçildi.
Sonrasında bakteriyel yükü ve meristematik bitki dokusuna erişim yeteneğini etkileyen faktörleri test ettik. Sekiz replikasyon arasında (Tablo 2B), %0,01 artan yüzeyaktif madde konsantrasyonuyla aşılanmış eksplantlar bir ay sonra aşırı stres gösterdi ve bu da küçük, büyük ölçüde yaşatıcı olmayan rejeneratantlara yol açtı. Bu replikalar arasında yenilenmiş dönüştürücü yok gibi görünüyordu, ancak explantların stresli rejeneratör fenotipi bordo, kahverengi ve sarı pigmentasyondu, bu yüzden potansiyel dönüştürücüler de olabilir. Her neyse, rejeneratörlerin uygulanamazlığı %0,005 yüzeyaktif madde konsantrasyonunun korunmasını doğruladı.
İstenen DNA'yı konak bitkiye sokmak için iki mekanik teknik, çaltlama veya vakum infiltrasyonu, etkisi açısından karşılaştırıldı. Explant'ların 50 mL resüspansiyonlu inokuluma batırılıp tüp mikserinde döndürülmesi ve kontrol infiltrasyon yöntemi, listelenen uygulamalar boyunca RUBY-ekspres rejeneratantların üretilmesinde başarılı oldu. Uygulanan vakum sızması da RUBY-eksprese rejeneratörler üretti, ancak dönüşüm verimliliği kontrol yöntemine göre farklı olmadı (p = 0.478, Tablo 2D). Yayılma tepsisinde yaklaşık 2-5 RUBY-ekspresyon rejeneratan gözlemlendi; bunlar vakum infiltrasyonu veya fiziksel çalkalama yoluyla aşılanmış olsun.
Değiştirilmiş Acetosyringone (AS) bakteriyel inokulum konsantrasyonu, dönüşüm verimliliği üzerindeki etkisi açısından açıkça farklıydı. AS konsantrasyonunun 150 μM'den 225 μM'ye yükseltilmesi, transjenik eksplantları ifade eden RUBY'nin üretimini önemli ölçüde iyileştirdi (p = 0.000309, 0.000458; Tablo 3C,D). Dört deney arasında, her tedavide 40 adet aynı şekilde aşılanmış bir tepsi vardı. Daha yüksek konsantrasyonda aşılananlar, kontrol AS tepsisi başına 1 dönüştürücü yerine ortalama 5 RUBY ekspres rejeneratantı aldı (Tablo 3C). Ayrıca, AS etkisi aşılama sürelerinden ayrı görünüyordu.
15 dakikalık aşılama süresine sahip üç deneyde, 225 μM AS ile değiştirilmiş eksplantları içeren üç deneyde, ortalama 7,28 ± 4,13 RUBY-eksprese edilen rejeneratan bulundu; bu, 150 μM'lik tedavilerden açıkça daha fazlaydı; burada 2,03 ± 1,32 rejenerasyon oranıydı (Tablo 3D). 150 μM AS kontrol tedavilerinde (p = 0,676) zaman aralığı üzerinde net bir etki görünmedi; bu tedavilerde ortalama 10 dakikalık aşılama oranı 1,48 ± 0,954 iken, 15 dakikalık aşılarda 1,84 ± 1,230 rejeneratan bulunuyordu (Tablo 3B). Benzer şekilde, 10 dakika, 225 μM ile işlenmiş inokulantlar, her işlem başına yaklaşık 5 RUBY eksprese rozet bitkisini yeniledi; bu, tedavi tepsisi için 6-7 rejeneratan belirtilen 15 dakikalık inokulant tedavilerden belirgin bir şekilde farklı değildi (Tablo 3A).
Ayrıca, genel olarak bitki yenilenmesine yardımcı olan bitki hormonu auxin test edildi. Taze çıkarılmış yaprak parçalarının aşıdan önce baklı oksin tedavisine maruz kalmak, ddH2O ile karşılaştırıldığında (p = 0.00969, Tablo 2C) RUBY rejenerasyonunun artması üzerinde açık bir olumlu etki yaratmıştır. 285 μM indol-3-asetik asit (IAA) ile değiştirilmiş ddH20'a yerleştirildiğinde, eksplantlar her işlem başına ortalama 6,67 ± 1,490 dönüşüm oranı gösterdi; oksinsiz tedaviye kıyasla ortalama 2,00 ± 0,816 rejenerasyon oranı vardı.
Hemen yenilenen transgenik hat, R1-T1 nesli olarak adlandırıldı (Şekil 2), bireysel rejeneratörler ise çizgiler olarak kullanıldı. Tüm ilk R1-T1 rozet bitkileri, çeşitli kimerik desenlere sahip kimerik yapraklar şeklinde RUBY ifadesi sergilemiştir. En yaygın olarak 1-3 bitki parçası yaprağı, RUBY-ekspresyonlu ve ekspreslenen olmayan dokunun orta kaburgada ayrıldığı belirgin kimeralar ifade ederdi. Bir aylık R1-T1 fidelerinin çoğu kimerik ifadeyi korudu (Şekil 3A), ancak tamamen RUBY-eksprese eden az sayıda fide bulundu.
R1-T1 fide yaprak parçalarından (Şekil 3B) aseksen olarak çoğaltılan RUBY-pigmentli kimerik segmentler, eksizyondan 2-4 hafta içinde tamamen RUBY veya kimerik R1-T1 rozet bitkileri yeniden üretmiştir (Şekil 3C). Bir ay sonra, çoğu R2-T1 fidesi ağırlıklı olarak RUBY yaprakları gösterdi, bazılarında ise küçük ifade edilmemiş kimerik bölgeler vardı (Şekil 3D,E).

Şekil 1: Vejetatif yayılma protokolü ve zaman çizelgesi. Temsil eden görüntüler, eşeysiz rozet bitkiciği yenilemek için kullanılan üretim hattını göstermektedir. (A) Yerleşik ana bitkilerden olgun, sağlıklı, tam loblu yaprakları kesip 2-3 parçaya kesmek. (B) Explant'ları bir çoğaltma tepsisine yerleştirmek ve belirli koşullar altında saklamak. 3 hafta sonra, rozet bitkileri explantlardan çıkarılıp toprak ortamına dikildi. Aşağıda, ana yaprak kesimine hâlâ bağlı olan yenilenmiş rozetlerin (pembe oklar) gerçek bir fotoğrafı bulunmaktadır. Bu bitkiler nakil için en uygun aşamada. Ölçek çubuğu: 10 mm. Bu figürün daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 2: R. aquatica yaprak kesimlerinin dönüşümü ve RUBY transkriptlerini ifade eden transformantların rejenerasyonu. Dönüştürülmüş rejeneratların dönüşüm süreci ve üretiminin grafiksel özeti. (A) Bakteriyel aşı edinmek. (B) Steril filtre kağıdı ve suyla bir yayılım tepsisi hazırlamak. (C) Yaprakları eksplant parçalara ayırmak. (D) Explant'ları aşıya batırmak. (E) Döner mikserde 20r/1 dakika boyunca 10 dakika karıştırılır. (F) Doygun ekplantların tepsiye yayılması, plastik kubbe ile örtülmesi ve karanlık koşullarda 72 saat kuluçka halinde. (G,H) 1 ay sonra, Agrobakteriyel eksplantasyonlardan sağlam dönüşümlü rejeneratörlerin çıkarılıp olgun bitkiler oluşturmak için ekim edilmesi. (I,J) Yayılma adımı (G,H) tekrarlanarak neredeyse klonal bir R2-T1 üretimi elde edilir. Bu figürün daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 3: RUBY transgenik hattının cinsiyetsiz olarak çoğaltılan nesilleri. (A) YUBİYİ ifadesi taşıyan kimerik yapraklar sergileyen olgun R1-T1 fidesi. Ölçek çubuğu: 1 cm. (B) (A)'da gösterilen 3 aylık fidandan oluşan yirmi explant'tan ikisi ürgetme tepsisine taze yerleştirilir. Explantlar, orta kaburga bölgesinde ayrılmış bir RUBY'nin kimerik bir deseni gösterir. Ölçek çubuğu: 1 cm. (C) Nakil öncesi, çıkarılmadan bir ay sonra, farklı derecelerde kimerik RUBY ifadesine sahip yeniden oluşturulmuş R2-T1 rozet bitkileri. Yeniden oluşturulmuş RUBY pozitif kökler (marron oku). Pulluk çubuğu: 2 cm. (D) Ekim sonrası 1 ay sonra gösterilen R2-T1 fidesi, RUBY ifadesi göstermektedir. Pulluk çubuğu: 2 cm. (E) Ekimden 3 ay sonra olgun R2-T1 fidesi, küçük sektörler (yeşil oklar) gösterir. Ölçek çubuğu: 2 cm. Bu figürün daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 4: Optimize edilmiş boru hattının akış şeması. Bu figürün daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın.
Tablo 1: Medya Formülasyonları Lütfen bu tabloyu indirmek için buraya tıklayın.
Tablo 2: Dört optimizasyon parametresinin R. aquatica'nın dönüşüm verimliliği üzerindeki etkisi. Bu tabloyu indirmek için lütfen buraya tıklayın.
Tablo 3: Inokulum asetosyringon konsantrasyonununR. aquatica'nın dönüşüm etkinliği üzerindeki etkisi. Bu tabloyu indirmek için lütfen buraya tıklayın.