Summary

Une méthode efficace pour l'isolement de l'ARN hautement purifiées de semences pour une utilisation dans quantitative transcriptome Analyse

Published: January 11, 2017
doi:

Summary

We have succeeded in establishing a method for RNA isolation from plant seeds containing large amounts of oils, proteins, and polyphenols, which have inhibitory effects on high-purity RNA isolation. Our method is suitable for monitoring the expression of genes with low level transcripts in seeds.

Abstract

Plant seeds accumulate large amounts of storage reserves comprising biodegradable organic matter. Humans rely on seed storage reserves for food and as industrial materials. Gene expression profiles are powerful tools for investigating metabolic regulation in plant cells. Therefore, detailed, accurate gene expression profiles during seed development are required for crop breeding. Acquiring highly purified RNA is essential for producing these profiles. Efficient methods are needed to isolate highly purified RNA from seeds. Here, we describe a method for isolating RNA from seeds containing large amounts of oils, proteins, and polyphenols, which have inhibitory effects on high-purity RNA isolation. Our method enables highly purified RNA to be obtained from seeds without the use of phenol, chloroform, or additional processes for RNA purification. This method is applicable to Arabidopsis, rapeseed, and soybean seeds. Our method will be useful for monitoring the expression patterns of low level transcripts in developing and mature seeds.

Introduction

Les plantes produisent des graines, qui donnent naissance à la prochaine génération. Graines accumulent de grandes quantités de réserves de stockage, tels que des huiles, des glucides et des protéines, pour la croissance post-germinative. Les humains utilisent les semences des réserves de stockage en tant que sources d'alimentation humaine et animale, et donc des graines de plantes sont l'un des principaux fournisseurs de la matière organique comestible dans le monde entier. L'augmentation des rendements de semences est un défi important dans la science des plantes.

Puisque les réserves de stockage des semences sont des sources de valeur commerciale de nourriture et de matériaux industriels, les mécanismes moléculaires sous – jacents de la régulation du métabolisme de ces réserves ont été largement étudiés 1-6. élucidant En outre, ces mécanismes seront utiles pour augmenter les rendements de semences dans les cultures. Les graines se développent dans les ovaires de la plante après la fécondation, et ils mûrissent à travers une série de stades de développement 1,6,7. comprendre en outre le développement de mécanisme moléculaire sous-jacent de semences nécessite détaillée, Les profils d'expression génique précises d'une série de graines en développement à produire. Toutefois, les grandes quantités d'huiles, des protéines, des glucides et des polyphénols dans les graines de la plante, il est difficile d'isoler l'ARN hautement purifié, ce qui empêche le profilage précis de l'expression génique.

Ici, nous présentons un procédé efficace pour l'isolement d'ARN à partir de graines oléagineuses contenant de grandes quantités d'huiles, de protéines et de polyphénols. En utilisant cette méthode, les chercheurs seront en mesure de préparer l'ARN hautement purifié. Un tel ARN sera utile pour le suivi des changements de transcription dans les gènes clés qui contrôlent la régulation métabolique des réserves de stockage des semences dans le développement et les oléagineux matures.

Protocol

1. Extraction de l'ARN total à partir de graines végétales Préparer des ensembles de tampons, des colonnes de spin, 1,5 et 2,0 ml tubes en polypropylène, et des tubes de 1,5 mL polypropylène sans nucléase. Ajouter 1% (p / v) de polyvinylpyrrolidone de grade biologie moléculaire (appelé ci-après PVP) à la cellule tampon de lyse pour extraction d'ARN et vortexer vigoureusement. Incuber pendant 20 min à 25 ° C pour dissoudre complètement. Au bout de 20 minutes d'incubation, m?…

Representative Results

Nous avons d' abord étudié la concentration optimale de PVP à l' aide de graines matures Arabidopsis. L'ARN total a été isolé à partir d'environ 1000 graines selon le protocole décrit ci-dessus en utilisant un tampon de lyse cellulaire contenant 0%, 0,25%, 0,5%, 1,0% ou 2,0% de PVP. Après homogénéisation et centrifugation, le surnageant a été recueilli , tout en évitant la couche d'huile et des débris de graines (figure 1A). </…

Discussion

les profils d'expression des gènes contribuent à notre compréhension de la physiologie des plantes; Par conséquent, les méthodes d'isolement d'ARN spécifiques ont été développés pour chaque condition échantillon 9-12. Nous avons étudié les processus qui ont été inhibée lors de l'isolement de l'ARN à partir de graines et ont trouvé que la liaison ARN aux membranes de silice a été sévèrement inhibée. De grandes quantités d'huile, les protéines et les polyphénols…

Declarações

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Nous remercions le personnel de Génomique Fonctionnelle Facility et spectrographie et Bioimaging Facility, Nibb de base des installations de recherche, et des installations Model Plant Research, Nibb bioressources Center.

Materials

RNeasy Plant Mini Kit QIAGEN 74904
polyvinylpyrrolidone Sigma-Aldrich P5288-100G
HOMOGENIZER S-303 AS ONE 1-1133-02
NanoDrop Lite Thermo Scientific ND-NDL-US-CAN
PrimeScript RT reagent Kit (Perfect Real Time) TAKARA RR037A
KAPA SYBR Fast qPCR kit Kapa biosystems KK4601

Referências

  1. Hills, M. J. Control of storage-product synthesis in seeds. Curr Opin Plant Biol. 7 (3), 302-308 (2004).
  2. Li-Beisson, Y., et al. Acyl-lipid metabolism. Arabidopsis Book. 11, e0161 (2013).
  3. Bates, P. D., Stymne, S., Ohlrogge, J. Biochemical pathways in seed oil synthesis. Curr Opin Plant Biol. 16 (3), 358-364 (2013).
  4. Santos-Mendoza, M., et al. Deciphering gene regulatory networks that control seed development and maturation in Arabidopsis. Plant J. 54 (4), 608-620 (2008).
  5. Durrett, T. P., Benning, C., Ohlrogge, J. Plant triacylglycerols as feedstocks for the production of biofuels. Plant J. 54 (4), 593-607 (2008).
  6. Kanai, M., et al. The Plastidic DEAD-box RNA helicase 22, HS3, is essential for plastid functions both in seed development and in seedling growth. Plant Cell Physiol. 54 (9), 1431-1440 (2013).
  7. Kanai, M., et al. Extension of oil biosynthesis during the mid-phase of seed development enhances oil content in Arabidopsis seeds. Plant Biotechnol J. 14 (5), 1241-1250 (2016).
  8. Dekkers, B. J., et al. Identification of reference genes for RT-qPCR expression analysis in Arabidopsis and tomato seeds. Plant Cell Physiol. 53 (1), 28-37 (2012).
  9. Salzman, R. A., et al. An improved RNA isolation method for plant tissues containing high levels of phenolic compounds or carbohydrates. Plant Mol Biol Rep. 17 (1), 11-17 (1999).
  10. Vicient, C. M., Delseny, M. Isolation of total RNA from Arabidopsis thaliana seeds. Anal Biochem. 268 (2), 412-413 (1999).
  11. Wang, G. F., et al. Isolation of high quality RNA from cereal seeds containing high levels of starch. Phytochem Analysis. 23 (2), 159-163 (2012).
  12. Birtic, S., Kranner, I. Isolation of high-quality RNA from polyphenol-, polysaccharide- and lipid-rich seeds. Phytochem Analysis. 17 (3), 144-148 (2006).

Play Video

Citar este artigo
Kanai, M., Mano, S., Nishimura, M. An Efficient Method for the Isolation of Highly Purified RNA from Seeds for Use in Quantitative Transcriptome Analysis. J. Vis. Exp. (119), e55008, doi:10.3791/55008 (2017).

View Video