ניתוח ספציפי של תא<em> ארבידופסיס</em> עלים באמצעות מיון תא הופעל פלואורסצנטי
Summary
שיטה להפקה<em> ארבידופסיס</em> Protoplasts עלים התואמים את מיון תא הופעל פלואורסצנטי (FACS), המאפשר ללימודים של אוכלוסיות תאים ספציפיות. שיטה זו תואמת לכל<em> ארבידופסיס</em> קו שמבטא GFP בתת קבוצה של תאים.
Abstract
לאחר תחילת primordium העלה, הצטברות ביומסה נשלטת בעיקר על ידי תרבות של תאים והתרחבות העלים 1. עם זאת, עלה ארבידופסיס הוא איבר מורכב מורכבים מסוגים רבים ושונים של תאים וכמה מבנים. במקביל, עלה הגידול מכיל תאים בשלבים שונים של פיתוח, עם תאים הרחוקים מהפטוטרת להיות הראשון לעצור את ההרחבה ולעבור הזדקנות 1. תאים שונים בתוך העלה, אפוא, חלוקה, מאריכים או מבדל; פעיל, לחוץ או מת; ו / או להגיב לגירויים בתת קבוצות של הסוג הסלולרי שלהם בכל זמן נתון. זה עושה את המחקר הגנומי של מאתגר עלה: למשל בעת ניתוח נתוני ביטוי מעלים שלמים, אותות מרשתות גנטיות הפועלות באזורים ברורים סלולריים תגובה או סוגי תאים יהיה מבולבל, וכתוצאה מפרופיל מדויק שנוצר.
לכתובת זו, שלשיטות everal כבר תאר המאפשרות לימודים של ביטוי גני התא ספציפי. אלה כוללים microdissection ליזר לכידה (LCM) 2 או צמחים המבטאים GFP משמשים למיון לאחר פלואורסצנטי הופעל תא (FACS) 3,4, המערכת השלמה שתוארה לאחרונה למשקעים גרעיניים 5 ו immunoprecipitation של 6 polysomes הדור וprotoplast.
FACS שמש בהצלחה במשך מספר מחקרים, כולל ההצגה שזהות התא והמרחק מקצה השורש הייתה השפעה משמעותית על פרופילי הביטוי של מספר רב של גנים 3,7. FACS של קווי GFP יש גם שמש כדי להדגים בקרת שעתוק תא ספציפי בתגובות חנקן שורש ופיתוח לרוחב שורש 8, מתח מלח הפצת אוקסין 9 בשורש 10 וליצור מפה של ביטוי גני meristem הקודקוד לירות ארבידופסיס 11. למרותFACS יש בעבר נהג למיין protoplasts נגזר העלה ארבידופסיס מבוסס על autofluorescence 12,13, עד כה השימוש בFACS על קווי ארבידופסיס מבטאים GFP בעלים כבר מאוד מוגבל 4. בפרוטוקול הבא אנו מתארים שיטה לקבלת protoplasts העלה ארבידופסיס התואמים FACS תוך מזעור ההשפעה של משטר דור protoplast. אנחנו מדגימים את השיטה באמצעות קו ארבידופסיס KC464, שמביע GFP באפידרמיס adaxial 14, KC274 הקו, אשר מביעים GFP ברקמת כלי הדם 14 וקו ארבידופסיס TP382, שמבטא GFP כפול לבנות צמוד לאות לוקליזציה גרעינית ב את תאי שמירה (מידע לא מוצג; איור 2). כרגע אנחנו משתמשים בשיטה זו כדי ללמוד גם ביטוי תא מסוג מסוים במהלך פיתוח ומתח, כמו גם אוכלוסיות תאים הטרוגניים בשלבים שונים של הזדקנות.
Protocol
Discussion
כבר תארנו שיטה המאפשרת שימוש בצמחי ארבידופסיס מבטאים GFP את העלים לדור protoplast ומיון התא הבא באמצעות FACS. שיטה זו מניבה כמויות מספיקות של רנ"א שישמש להגברה ולכן לאחר ניתוח על ידי אחד או qPCR microarray. השברים הממוינים מועשרים לתאי GFP המכיל, כפי שהוכיחו qPCR (איור 2).
כדי להשיג תשואות גבוהות של protoplasts חיות זה הוא קריטי לעבודה במהירות במהלך השלבים הראשונים של התהליך, עד שרצועות העלים היו ואקום הסתנן עם פתרון protoplast מעכב המכיל. בנוסף, בעת יצירת רצועות עלי 1 מ"מ זה מאוד חשוב לחתוך או לחתוך את העלים ולא "צ'ופ" או לכתוש אותן, כפי שזה מוביל לפגיעה מוגזמת ובכך תשואת protoplast נמוכה יותר.
הבדל קריטי בין השיטה המתוארת כאן וpublishe האחרשיטות d היא השימוש במעכבי RNase ומעכבי תעתיק. רוב השיטות שפותחו לשורשי ארבידופסיס, שממנו ניתן להפיק protoplasts בקלות רבה יותר. עם זאת, כשעובד עם עלים, למעט mesophyll, יש צורך להגדיל את זמן דור protoplast. לכן חשוב לכלול מעכבים אלה כדי להגן מפני שינויים בביטוי גנים כתוצאה מטיפול protoplast הדור עוצמה (מידע לא מוצג). עם זאת, נוכחותם של המעכבים מובילה לחוסר יכולת לפתח תגובת שעתוק, או על ידי החלפת גנים או לבטל, העשוי להפוך את protoplasts פגיע יותר כמו זה מוביל לאובדן הגמישות שבה כדי לאזן את הלחצים של protoplasting הליך.
יש לנו להשתמש בשיטה המתוארת כאן בהצלחה עם מספר GFP-לבטא קווי ארבידופסיס. חשוב מכך, יש לנו להשתמש בשיטה זו עם קווי GFP להביע GFP באופן חזק בהגרעין, או הרבה יותר חלש באופן cytosolic non-localized/diffuse, כפי שקורה עם KC464 וKC274 קווים המשמשים כאן. שני הסוגים של קווים תואמים את השיטה ואת תשואת שברים מועשרים ברמה גבוהה של protoplasts GFP להביע-(איור 2 ו 3). השיטה יכולה להתאים בקלות לfluorophores האחר, אם כי יש לבחור fluorophore לניאון שהוא שונה באופן משמעותי מautofluorescence של תאים מתים / למות כדי לשמר את היכולת לבחור בתאים חיים.
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
לעבוד ביוקנן-ולאסטון המעבדה על תאים מסוג מסוים והתפתחותי פרופיל במה נתמכת על ידי אגרון-OMICS הפרויקט (מענק # LSHG-CT-2006-037704) במסגרת Progamme 6 שנים לנציבות האירופיות. העבודה במעבדת גיפורד באפיון ספציפי של תאים מהסוג נתמכת על ידי BBSRC ניו חוקר מענק (BB/H019502/1).
את KC274 וKC464 קווי ארבידופסיס התקבלו מAAR ווב (אוניברסיטת קיימברידג').
Materials
| Name of the reagent | Company | Catalogue number |
| Cellulase R-10 | Melford | C8001 |
| Cellulase RS | Melford | C8003 |
| Macerozyme R-10 | Melford | M8002 |
| BSA | Sigma-Aldrich | A3912 |
| ProtectRNA | Sigma-Aldrich | R7397 |
| Actinomycin D | Sigma-Aldrich | A1410 |
| 70 μm cell strainer | Fisher | FB35181 |
| 50 μm filcon cup-type filters | BD Biosciences | 340630 |
References
- Efroni, I., Eshed, Y., Lifschitz, E. Morphogenesis of Simple and Compound Leaves: A Critical Review. Plant Cell. 22, 1019-1032 (2010).
- Kleber, R., Kehr, J. Preparation and Quality Assessment of RNA From Cell-Specific Samples Obtained by Laser Microdissection. Methods Mol. Biol. 323, 367-377 (2006).
- Birnbaum, K., Shasha, D. E., Wang, J. Y., Jung, J. W., Lamberts, G. M., Galbraith, D. W., Benfey, P. N. A Gene Expression Map of the Arabidopsis root. Science. 302, 1956-1960 (2003).
- Warnasooriya, S. N., Montgomery, B. L. Investigating Tissue- and Organ-specific Phytochrome Responses using FACS-assisted Cell-type Specific Expression Profiling in Arabidopsis thaliana. J. Vis. Exp. (39), e1925 (2010).
- Beal, R. B., Henikoff, S. A Simple Method For Gene Expression and Chromatin Profiling of Individual Cell Types Within a Tissue. Dev. Cell. 18, 1030-1040 (2010).
- Mustroph, A., Zanetti, M. E., Jang, C. J. H., Holtan, H. E., Repetti, P. P., Galbraith, D. W., Girke, T., Bailey-Serres, J. Profiling translatomes of discrete cell populations resolves altered cellular priorities during hypoxia in Arabidopsis. PNAS. 106, 18843-18848 (2009).
- Brady, S. M., Orlando, D. A., Lee, J. Y., Wang, J. Y., Koch, J., Dinneny, J. R., Mace, D., Ohler, U., Benfey, P. N. Dominant Root Expression Patterns Revealed in a High-Resolution Spatiotemporal Expression Map. Science. 318, 801-806 (2007).
- Gifford, M. L., Dean, A., Gutierrez, R. A., Coruzzi, G. M., Birnbaum, K. D. Cell-specific nitrogen responses mediate developmental plasticity. PNAS. 105, 803-808 (2008).
- Dinneny, J. R., Long, T. A., Wang, J. Y., Jung, J. W., Mace, D., Pointer, S., Barron, C., Brady, S. M., Schiefelbein, J., Benfey, P. N. Cell identity mediates the response of Arabidopsis roots to abiotic stress. Science. 320, 942-945 (2008).
- Peterson, S. V., Johansson, A. I., Kowalczyk, M., Makoveychuk, A., Wang, J. Y., Moritz, T., Grebe, M., Benfey, P. N., Sandberg, G., Ljung, K. An Auxin Gradient and Maximum in the Arabidopsis Root Apex Shown by High-Resolution Cell-Specific Analysis of IAA Distribution and Synthesis. Plant Cell. 21, 1659-1668 (2009).
- Yadav, R. K., Girke, T., Pasala, S., Xie, M., Reddy, G. V. Gene expression map of the Arabidopsis shoot apical meristem stem cell niche. PNAS. 106, 4941-4946 (2009).
- Harkins, K. R., Jefferson, R. A., Kavanagh, T. A., Bevan, M. W., Galbraith, D. W. Expression of photosynthesis-related gene fusions is restricted by cell type in transgenic plants and in transfected protoplasts. PNAS. 87, 816-820 (1990).
- Yang, Y., Costa, A., Leonhardt, N., Siegel, R. S., Schroeder, J. I. Isolation of a strong Arabidopsis guard cell promoter and it’s potential as a research tool. Plant Methods. 4, 6 (2008).
- Gardner, M. J., Baker, A. J., Assie, J. -. M., Poethig, R. S., Haseloff, J. P., Webb, A. A. R. GAL4 GFP enhancer trap lines for analysis of stomatal guard cell development and gene expression. J. Exp. Bot. 60, 213-226 (2009).
