27 Eylül 2016
Bir yüksek verimlilik, otomatik, tütün protoplast üretim ve dönüşüm metodolojisi açıklanmıştır. Robotik sistem dışı bir model ürünlere çevrilebilir olmalıdır modeli BY-2 sistemde güçlü paralel gen ifadesi ve keşif sağlar.
Bu protokolün genel amacı, özellikle çok sayıda genom düzenleme ve gen susturma hedeflerinin erken taranmasındaki mevcut darboğazı ele almak için, bitki protoplastlarının hızlı, otomatik yüksek verimli taraması için bir yöntem geliştirmektir. Bu yöntem, bitki biyoteknolojisi alanındaki temel soruların yanıtlanmasına yardımcı olabilir. Bu tekniğin ana avantajı, gen ekspresyonundaki promotör fonksiyonunun hızlı paralel taranması için yüksek verimli otomatik protoplast üretimi ve dönüşümü sağlamasıdır.
Bu prosedür, yaygın olarak kullanılan tütün parlak sarı iki veya BY-2 süspansiyon kültürü kullanılarak gösterilecektir. Protokol metninde açıklandığı gibi bir Erlenmeyer şişesinde bir BY-2 kültürü yetiştirerek başlayın. Protoplast izolasyonu gününde, hücreler hızla yerleşeceği için kültürü iyice karıştırın ve kültürün altı mililitresini 15 mililitrelik konik tabanlı bir santrifüj tüpüne aktarın.
Hücrelerin en az 10 dakika oturmasına izin verin. Uygun süpernatan hacmini çıkararak paketlenmiş hücre hacmini toplam hacmin %50'sine ayarlayın. Tüpü ters çevirerek çalkalayın ve ardından sindirim için altı oyuklu bir plakanın her bir oyuğuna 500 mikrolitre hücre süspansiyonu pipetlemek için geniş delikli pipetler kullanın.
Bu prosedürdeki ilk adım, mikro plaka taşıyıcı, sıvı işleyici, çok modlu plaka okuyucu, çok modlu dağıtıcı, plaka ısıtıcı veya soğutucu ve bilgisayarlar olan robotik sistemin tüm bileşenlerini açmaktır. Ardından, plakaların her bir ekipman parçası arasında aktarılmasını sağlamak için mikro plaka taşıyıcıyı diğer ekipmanla entegre eden plaka taşıyıcı görev planlama yazılımını açın. Plaka taşıyıcı yazılımında, protokolde kullanılan laboratuvar gereçlerinin teknik özelliklerini tanımlayın.
Ana araç çubuğundan Kurulum'a tıklayın ve Kapsayıcı Türlerini Yönet komutunu seçin. Mevcut Kapsayıcı Türleri listesinden uygun Kapsayıcı Türü'nü seçin. Plaka taşıyıcının karşılaşacağı tüm laboratuvar gereçleri için teknik özellikleri tanımlayın.
Bir sonraki adım, her konteyner için Başlangıç ve Bitiş konumlarını tanımlamaktır. Belirli bir protokolde Başlat/Bitir sekmesine tıklayın. Her kabın Başlangıç konumunu seçin ve hem Başlangıç hem de Bitiş konumlarında Kapaklı, Kapaksız kutusunu işaretleyin.
Her bir laboratuvar yazılımı parçası için Başlangıç ve Bitiş konumlarını tanımladıktan sonra, tüm iş akışı için tüm plakaları başlangıç konumuna manuel olarak yükleyin. 96 oyuklu floresan eleme plakalarını ikinci otele, BY-2 hücreli altı oyuklu plakaları üçüncü otele, plakalı ısıtıcının veya soğutucunun ikinci yuvasına dönüşüm için kullanılacak 96 derinliğinde bir kuyu plakasını ve enzim çözeltisini içeren 50 mililitrelik bir konik tüpü çok modlu dağıtıcıya yükleyin. Protokolde dönüşümü gerçekleştirmek için, 96 derinliğindeki kuyu plakasının her bir oyuğunu, turuncu floresan protein raportör yapısını içeren 10 mikrolitre plazma DNA'sı ile önceden yükleyin ve plaka ısıtıcısı veya soğutucu üzerinde dört santigrat derecede inkübe edin.
Tüm sarf malzemelerini ve plakaları belirlenen konumlarda otomatik sıvı işleme platformuna yükleyin. Birinci sütundaki oyuk başına 200 mikrolitre% 40 polietilen glikol çözeltisi ile önceden yüklenmiş 96 oyuklu bir plaka yükleyin. Sekizinci yuvaya bir kutu pipet ucu yükleyin.
Otomatik sıvı işleme platformları yazılımındaki her bir öğenin konumunu tanımlamak için menüden Araçlar'ı seçin ve Labware Editor'a tıklayın. Açılır menüden laboratuvar yazılımı türünü seçin. Ana Protokol sekmesini seçin ve her bir laboratuvar yazılımının konumunu tanımlamak için Laboratuvar Yazılımını Yapılandır'a tıklayın.
Protokolde kullanılacak tüm cihazları başlatmak için Çalıştır'a tıklayın. Son olarak, İş Gezgini penceresinde, sistemdeki tüm laboratuvar yazılımlarını doğrulamak ve otomatik protokolü başlatmak için İş Birimi Ekle'ye tıklayın. İşlemin en hassas kısmı protoplast dönüşümüdür.
Dönüşüm robotik sistem tarafından gerçekleştirildiğinden, otomatik protokollerin doğru şekilde kurulması kritik öneme sahiptir. Bu videonun amaçları doğrultusunda, yalnızca otomatik protokollerde seçilen adımlar gösterilecektir. Dönüşüm protokolü sırasında, otomatik sıvı işleme platformu, altı oyuklu plakadan 70 mikrolitre protoplast çözeltisini aspire eder ve bunu yuva altıdaki 96 derinliğindeki kuyu plakasına dağıtır.
Daha sonra, önceden yüklenmiş derin kuyu plakasından 70 mikrolitre yüksek viskoziteli polietilen glikol çözeltisini yavaşça aspire etmek ve çözeltiyi derin kuyu plakasının ilgili kuyucuklarına tamamen dağıtmak için yeni pipet uçları kullanılır. Daha sonra, otomatik sıvı işleme platformu, derin kuyu plakasını sonraki altıdan dokuzuncu yuvaya hareket ettirir, burada plaka taşıyıcısı plakayı alır ve plaka çalkalayıcı istasyonuna taşır ve 30 saniye boyunca 1500 RPM'de sallar. Protoplastların dengelenmesini sağlamak için sallamadan 20 dakikalık bir inkübasyondan sonra, plaka taşıyıcı 96 derinliğindeki kuyulu plakayı çok modlu dağıtıcıya hareket ettirir ve yıkama protokolünü tetikler.
Otomatik protoplast izolasyonu ve dönüşüm protokolü tamamlandığında, dönüştürülmüş protoplastların bulunduğu plakayı robotik sistemin bir otelinden çıkarın. Ters çevrilmiş mikroskobu, kamerayı ve flüoresan lambayı açın. Protoplastlara ilk odaklanma için 10X hedefini seçin.
Halojen lambayı açın ve floresan lambanın deklanşörünü kapatın. Plakayı mikroskop sistemine yükleyin ve parlak alan kullanarak protoplastlara odaklanın. Ardından, halojen ampulü kapatın ve floresan lambanın deklanşörünü açın.
Transgenik protoplastlar tarafından eksprese edilen turuncu floresan proteinin görselleştirilmesi için Cy3/TRITC filtre setini seçin. Floresan işaretleyiciyi ifade eden protoplastların sayısını belirlemek için her bir kuyuyu tarayın. Bu protokolde belirtilen koşullarda protoplastların enzim sindirimi, altı oyuklu plaka başına 2.820.000 protoplast ile sonuçlanmıştır.
Protokoldeki her transfer adımından sonra protoplast konsantrasyonundaki kayıp değerlendirildi. Sindirim protokolünden sonra, 96 derinliğindeki kuyu plakalarının her bir kuyucuğuna 11.500 protoplast aktarıldı. Dönüşüm protokolü tamamlandıktan sonra, 1.230 protoplast 96 oyuklu floresan tarama plakasına aktarıldı.
Çoklu pipetleme aşamalarının protoplastlara zarar vermemesini sağlamak için, canlılıkları propidyum iyodür boyama ile test edildi. Sonuçlar, sindirimden sonra, 96 oyuklu floresan tarama plakasına transferden sonra ve dönüşüm protokolünden sonra canlılıkta önemli bir fark göstermedi. Dönüşüm protokolü, turuncu floresan proteini eksprese eden transgenik hücrelerin üretilmesinde başarılı oldu, ancak dönüşüm verimliliği düşüktü, sadece yaklaşık% 2Bu, kullanılan büyük ikili plazmik ve protokolün BY-2 protoplastları için özel olarak optimize edilmemiş olmasından kaynaklanmaktadır.
Protokolün zaman seyri için elde edilen metrikler, en büyük zaman yatırımının Sindirim aşamasında harcandığını gösterdi. Protoplast izolasyonu ve dönüşümünün tam süresi üç saat, 50 dakika ve 53 saniye idi ve operatörden harici bir girdi gerekmedi. Düzgün bir şekilde kurulduktan sonra, bu teknik robot tarafından dört saatten daha kısa sürede gerçekleştirilebilir.
Geliştirildikten sonra, bu teknik, bitki biyoteknolojisi alanındaki araştırmacıların genom düzenleme ve promotör taraması gibi yüksek verimli mahsul genomik prosedürlerini gerçekleştirmelerinin yolunu açıyor.
Tam transkripti görüntüleyin ve binlerce bilimsel videoya erişin
Bu makale, tütün protoplast üretimi ve transformasyonu için yüksek verimli, otomatik bir metodoloji açıklamaktadır. Robotik sistem, BY-2 model sisteminde kitlesel paralel gen ekspresyonu ve keşfini kolaylaştırır ve model dışı mahsuller için potansiyel uygulamalara sahiptir.
High-throughput protoplast isolation and transformation addresses a critical bottleneck in early-stage plant biotechnology screening, enabling rapid parallel evaluation of genome editing and gene silencing targets. The robotic platform reduces operator dependence and accelerates discovery timelines for promoter function analysis and trait validation. This capability supports predictive confidence in target selection and portfolio prioritization for crop improvement programs.
The method integrates into the discovery workflow from target hypothesis testing through lead identification, enabling rapid protoplast-based screening prior to stable line generation.