在这里,我们提出了一个协议,通过花卉浸利用农杆菌介导的植物转化改造亚麻。该协议是简单的执行,价格便宜,但得到更高的转化率比亚麻改造当前可用的方法。
经由花香浸农杆菌介导的植物转化是在植物转化领域的广泛使用的技术,并已报道成功用于许多植物物种。然而,亚麻( 亚麻 )由花香浸变换尚未见报道。这个协议的目标是建立该农杆菌和花香浸方法可用于产生转基因亚麻。我们表明,这种技术是简单,廉价,高效,而且更重要的是,给出了一个较高的转化率比亚麻变换的当前可用的方法。
总之,亚麻花序浸入农杆菌溶液携带二元载体的质粒(T-DNA片段加上亚麻插入序列,LIS-1)1 – 2分钟。这些植物被平放在自己身边24小时。然后,将植物保持在正常生长条件下,直到下一个处理。进程列表浸渍第重复2 – 3倍,约10 – 浸渍在14天的时间间隔。所述T1种子收集发芽的土壤。经过大约两个星期,后代处理通过直接PCR检测; 2 – 3叶每株加上适当的T-DNA引物使用。阳性选择转化体并生长至成熟。转化率是意想不到的高,用50 – 从处理的植物为阳性转化的种子的60%。这是一个较高的转化率比那些报道的拟南芥和其他植物物种,使用的花香浸改造。它也是最高的,这已被报道,到目前为止,对于亚麻变换使用其他方法进行转化。
亚麻( 亚麻 )是广泛生长于它的纤维和油脂的重要作物。亚麻基因组的变换是可能的,如伤人, 农杆菌感染和共培养在组织培养中,施加后面再生生物射弹粒子或超声声处理技术。然而,这些技术具有许多缺点,包括倾向许多突变事件和一个延长的时间,以获得转基因株系。其中一些方法也可以是昂贵的并且需要熟练的和高效率的操纵器械的,导致低的恢复的幼苗。最重要的是,这些技术通常导致低转化速率2,6。
经由花香浸农杆菌介导的植物转化是一种简单而有效的方法,以产生转基因植物。它已被常规地并成功地用于许多植物物种,如拟南芥thalian1,4, 蒺藜 11,西红柿12,麦13和玉米10。然而,它并没有被认为是一种可行的技术亚麻变换由于多种因素,如低的数字鲜花由亚麻生产的,从各花,大种子大小,和厚涂层得到的种子的数量有限,这也可能是有问题的这种遗传转化的过程。此外,花浸技术的选择段需要发芽在含有抗生素,与转化的后代的植物介质转化的种子尊贵基于它们发芽并保持绿色的能力,同时非转化后代要么不发芽或发芽但漂白出迅速死亡。在目前的文献中,已经注意到,野生型亚麻趋于逃避高浓度的抗生素的选择,产生假阳性结果,并使得T1后代的选择基于对抗生素的耐药性更困难6,14。此外,当高浓度的抗生素的溶液中加入到选择培养基中,观察到的转化率显着下降9。
在这个协议中,我们使用的土壤杆菌和花香浸法来转换一个线路光纤亚麻,斯托蒙特卷云(响应和塑料),其已经显示出,通过改变其基因组3,5以响应于环境应力。为了克服抗生素逃逸的问题,我们已选择了做,而不是选择从T1叶的DNA的直接PCR检测,通过添加抗生素到植物的介质。我们采取了亚麻的简单解剖的优势,在追踪治疗时具体的花朵。这个跟踪系统允许选择来自特定的花朵和发芽的土壤种子无添加抗生素。阳性转化只需通过使用快速,高效的方法○叶检测DNA鉴定获得˚F直接PCR。我们的研究结果表明,花香浸法在这条线的亚麻工作得很好,并令人惊奇地导致了非常高的转化率(50% – 60%),除前面对于拟南芥 ,这是据报道,观察到更高0.1 – 1 %1,而且比其他植物物种10,12也较高。我们还测试了另一品种亚麻籽(胡麻)的,白求恩(稳定和非响应),以及我们的初步数据表明,花卉浸方法也适用于该品种的亚麻。
该协议的目的是要表明, 土壤杆菌和花浸可以用来产生转基因亚麻。我们表明,这种技术简单,价格低廉,而且比亚麻转化的其他方法更快。更重要的是它导致高得多的转化率比亚麻变换2,6的其他方法。 拟南芥的解剖结构,其中有许多树枝和鲜花,马KES难辨下跌和非蘸花对同一工厂。因此,大量的种子,每株大约20000的种子,需要进行筛选以鉴定阳性转化8。亚麻,另一方面,具有较少的分支(一个主支路和几个侧面分支)和更少的花,生产每植株约100粒种子,这使得有可能跟踪单个花朵和筛选过程中,选择特定的种子。
我们建议花香浸是将任何相关品种的亚麻,约200种的属适用的方法。此方法提供高得多的转化率比亚麻转化的其他方法。我们也提议的T1叶DNA的直接PCR筛选,就是要克服,往往会产生很多误报抗生素耐药性逃逸的问题的一个有效途径。直接PCR筛选可应用于任何其他植物物种,并且不限吨Ø亚麻。在这个协议中使用的简单的种子的跟踪技术可以应用到任何其他植物物种与分支解剖学类似于亚麻。
在一些植物物种,如亚麻( 亚麻 ),成功的植物转化受到了限制。以前,在亚麻转型需要农杆菌感染伤人及共培养,将生物射弹粒子或使用超声波超声处理,随后再生;而伴随着许多突变事件过程既漫长又容易。此外,这些技术的选择过程需要使用抗生素的选择标记如卡那霉素。然而,已经注意到在该选择的该方法产生许多假阳性,如亚麻趋于逃避高浓度的抗生素6,9,14文献。亚麻改造以前的技 术的另一个缺点一直是低利率转变2,6。
在这里所描述的协议,经由花香浸渍农杆菌介导的植物转化中所示导致高转化率亚麻(50% – 60%)。转化是从蘸花,收集来自主,侧枝获得。选择阳性转化只不过是通过种植对土壤T1植物和筛选它们的叶子发芽,他们不久后,绕过使用抗生素选择的做,一步步以前用作花香浸有模有其他植物物种。通过进行叶片直接PCR检测,并使用适当的T-DNA引物,阳性转化体可以迅速地选择。这种技术是简单,便宜且易于操作,但结果在高得多的转化率比以前用于拟南芥和其他植物物种报道使用这种方法1,10,12。它也是最高的报告的转化率为亚麻。
但是,也有在该程序的关键步骤包括最好花阶段的选择和最佳的表面活性剂浓度,以便农杆菌可以渗透到植物细胞而不杀死花器官。如果早期萌芽阶段时( 图2A)具有高的Silwet-77浓度超过0.05%,则花不会发展,也不能设置的种子。如果后期芽阶段被使用( 图2C),虽然变换可能工作,它将出现在低得多的速率。类似的结果用拟南芥花浸染变换1,4获得。此协议中,所有的花香阶段进行了测试与不同的Silwet-77的浓度和最佳阶段被确定为中间萌芽阶段( 图2C)同的Silwet-77在用于第一浸渍0.05%,随后在第二次浸渍后期芽阶段( 图2C)与0.03%略有减少的Silwet-77的浓度。转型也运作良好使用早期萌芽阶段( 图2A)与低SILWET-77的浓度为0.003%,其次是第二浸渍与中间芽阶段( 图2B)在较高的Silwet-77浓度为0.05%。
在这个协议中,一些其它参数进行尝试以优化转化率,但发现有对最终结果没有影响。实例包括浸渍,该植物放置在其侧面和盖在塑料从一天到两天后延伸的时间;使用超过1的OD为农杆菌培养,而不是0.5 – 1;增加浸渍时间为5 – 15分钟而不是1 – 2分钟。同样,我们还没有看到使用这些策略的转化率有什么影响。最有效的因素,但是,发现使用健康的植物在正确的花的阶段,以及使用的最佳的Silwet-77的浓度。我们注意到有两个浸渍时间间隔,工作不知何故比一次,即使一次浸渍也适用。
修改该协议可以通过reducin实现克的Silwet-77浓度低至0.003%,在第二次或第三次浸渍。自的Silwet-77是有毒的,在花过高的浓度导致显影不良,导致没有种子产量。浸渍频率可以减少到一个,与第二或第三事件消除,如果植物不看健康的芽没有发展良好。
这种技术的一个主要限制是由亚麻,从各花得到的种子的数量有限,和亚麻的长寿命周期产生花朵数量低。它采用6 – 8星期播种有准备的第一个浸渍的主要花蕾和一个额外的8 – 10周后倾去的T1代。总共,范围为5 – 需要6个月至获得T1代。不像其他的植物,开花随时随地的一年,一些亚麻品种花一年更好的在特定的时间。所以,周到的规划这项技术是非常重要的。
<p cl屁股="“jove_content”">总之,我们有两个不同的亚麻品种浸花的结果:纤维亚麻,斯托蒙特卷云(响应和塑料),以及胡麻,白求恩(稳定和非响应),表明农杆菌 -经由花香浸介导的植物转化是亚麻变换适用而有效的方法,并可以用来代替以前使用的技术亚麻转化。花香浸法在本协议的修改将是适用于与任何其它植物物种的使用,而不是仅限于亚麻。The authors have nothing to disclose.
This work was supported by the Ogelbay fund.
Name of Material/ Equipment | Company | Catalog Number | Comments/Description |
Flax seeds of the original Stormont Cirrus variety (PL) | |||
5" pots | |||
potting soil | |||
greenhouse with appropriate light setting | |||
Thermocycler | |||
Agarose gel electropheresis equipment | |||
digital imaging setup | |||
Silwet-77 | LEHLE SEEDS | VIS-01 | Toxic, wear gloves |
GoTaq Green Master Mix | promega | Part# 9PIM712 | |
Terra PCR Direct Polymerase Mix | Clontech | 639270 | |
Binary vector PRI 909 | Takara | 3260 | |
Agrobacterium tumefaciens LBA4404 E | Takara | 9115 | |
TOPO TA cloning kit | invitrogen | K4595-01 | |
sucrose | fischer scientific | ||
electroporator and cuvettes | bio-Rad | 165-2092 | |
Shaker | |||
spinner | |||
platic wrap and aluminum foil wrap | |||
speedSTAR DNA polymerase | Takara | RR070A/B | |
QlAquick gel extraction kit | Qiagen | 28704 | |
QIAGEN plasmid mini kit | Qiagen | 12123 | |
SalI-HF enzyme | NEB | R3138S | |
SacI-HF enzyme | NEB | R3156S | |
T4 DNA ligation kit | NEB | M0202 | |
Murashige Skoog | sigma | M5524 | |
Agar | fisher scintific | A360-500 |