L'uso di Induced somatica Settore Analisi (ISSA) per studio dei geni e promotori coinvolti nella formazione del legno e Sviluppo secondaria dello stelo

Albero deriva comprendono una notevole quantità di pianeti biomassa e sono di grande importanza biologica, culturale e commerciale. Secondaria steli creare habitat, fornendo risorse e rifugio per molte altre forme di vita. Forniscono molti altri servizi per gli ecosistemi in cui vivono e agiscono come risorsa rinnovabile per la produzione di legname, polpa e carta e altri prodotti di legno e non legnosi. sviluppo gambo secondario e più specificamente formazione del legno è regolata dal sistema molecolare complessa che regolano lo sviluppo di specifici tipi cellulari, la composizione biochimica delle loro pareti cellulari e come sono disposte a formare tessuti e organi. Dissezione delle basi molecolari di sviluppo secondaria dello stelo e la formazione del legno è confuso da molti fattori tra cui la variabilità delle proprietà del legno e staminali all'interno e tra le steli, lunghi tempi di generazione, out-crossing sistemi di accoppiamento, alta eterozigosi, alto carico genetico, dormienza stagionale, lungo maturoperiodi stabilimento tratto e la dimensione fisica pura e semplice di alberi maturi. Come risultato, comprensione dello sviluppo stelo secondaria rispetto alla conoscenza dettagliata della maggior parte degli altri aspetti del controllo molecolare di sviluppo delle piante, è ancora nella sua infanzia.

Un certo numero di tecniche in vitro sono stati utilizzati per studiare e comprendere lo sviluppo secondaria dello stelo, in particolare il legno e la formazione della parete cellulare secondaria. Questi protocolli prevedono l'utilizzo di piante intere o sistemi parte pianta, dove vengono creati sia piante transgeniche o cellule secondaria specifici o tessuti si trasformano per lo studio di aspetti specifici di legno e / o sviluppo secondaria dello stelo ^1. Le piante transgeniche possono essere recuperati trasformazione post genetico da una vasta gamma di tessuti vegetali e tipi di cellule, tuttavia, il progresso è lento, soprattutto nell'analisi tratti di fibra di legno a causa di lunga rigenerazione e stelo tempi di maturazione (dell'ordine di anni), alta tecnica e Deman lavorods, bassa produttività dei geni candidati, nonché difficoltà di moltiplicazione alcune specie di piante legnose. Tecniche simili sono state sviluppate nel sistema modello non legnoso, come Arabidopsis che superare con successo alcune di queste limitazioni, ma non tutti i tipi di cellule staminali secondarie un presente in questi steli e le caratteristiche legate alla stagionalità o la longevità non può essere studiato in tali specie ^2. In alternativa, i sistemi Parte della pianta, come ad esempio Pinu s radiata callo culture ³ riducono i tempi associati. Questi metodi sono tuttavia limitati allo studio di un tipo di cellula singola e soffrono vincoli simili come osservato per esperimenti in vitro. Allo stesso modo, le culture staminali apicali ⁴ coinvolgono espianti staminali intere hanno mostrato risultati promettenti, ma ancora non sono state applicate per lo studio di geni o promotori di interesse specifici. Più recentemente, un protocollo alternativo coinvolge colture di radici pelose è stato sviluppato per eucalypts ed è stato correttamenteapplicato ^5, tuttavia, questo metodo richiede ancora nella coltivazione in vitro, coinvolge radici secondarie, piuttosto che i gambi e fino ad oggi si è limitato a una singola specie di alberi.

Induced analisi di settore somatica (ISSA), come descritto qui, è stato sviluppato per superare alcuni di questi problemi fornendo un mezzo per un throughput elevato strumento di screening funzionale dei geni e promotori con presunti ruoli in formazione del legno e lo sviluppo del tessuto secondaria dello stelo. ISSA è una trasformazione e di screening sistema in vivo che è stato sviluppato per ridurre il tempo necessario per produrre cellule transgeniche e tessuti in uno stelo secondaria intatta superando lavoro, limitazioni tecniche e throughput abitualmente utilizzati metodi in vitro. I protocolli descritti consentono la creazione simultanea di centinaia di settori tissue trasformati indipendentemente e cellule secondaria steli entro un breve periodo di tempo, nelle specie arboree e tessuto di interesse senza gvariazione Enetic e / o ambientale in tempi relativamente brevi e costo del lavoro basso. ISSA vivo tecniche in sono stati descritti per la secondaria dello stelo ⁶ e Bud ⁷ tessuti e da allora sono stati raffinati in tessuto secondaria dello stelo attraverso studi di geni e / o promotori coinvolti nella differenziazione cambiale e comprendono: tubulina (TUB) ^8, fasciclin simile Arabinogalactan ( FLA) ^9, cellulosa sintasi (CESA) ^10, parete cellulare associato dominio nac secondaria (SND2) ^11, ARBORKNOX (ARK1) ¹² e veramente interessante nuovo gene (RING) H2 proteina ^13. Questi studi sono stati condotti in secondaria steli di piante di pioppo e eucalipto e forniti approfondimenti morfologia delle cellule, la chimica della parete cellulare e l'espressione genica.

I protocolli descritti qui hanno lo scopo di riunire l'esperienza di unND conoscenze acquisite attraverso lo sviluppo e l'applicazione di ISSA da una serie di studi pubblicati e non pubblicati negli ultimi dieci anni. Essi si concentrano sulla trasformazione in vivo dei tessuti staminali secondarie ⁶ e si concentrano su studi che coinvolgono clone Populus alba 'pyramidalis', Eucalyptus globulus così come 11 Eucalyptus globulus x cloni camaldulensis. Questo documento prende ricercatori attraverso il protocollo dalla coltivazione di piante e batteri, la trasformazione dei tessuti staminali, la crescita e la raccolta di tessuto, identificazione di cellule e tessuti transgenici, preparazione per le valutazioni fenotipiche e metodi per la raccolta e l'analisi dei dati. Mentre le tecniche sono state applicate con successo per misurare la composizione monosaccharide parete cellulare anche ^9,11, a causa di limitazioni di spazio, questo documento si concentra sulle tecniche utilizzate per la cella di misura e la morfologia dei tessuti e comprensione dei modelli di espressione genica in v secondariaSME soltanto. Di conseguenza, il protocollo come descritto è adatto a coloro che desiderano acquisire ulteriori approfondimenti sul ruolo e / o l'espressione dei geni legati alla secondaria steli con un basso costo, tecnicamente facile e medio-metodo di throughput elevato.