Quantifizierung der endogenen Auxin und Cytokinin während Internodium Kultur von Ipecac
Summary
Zufällige Triebe können auf Internodien Segmente der Ipecacuanha ohne Phytohormon Behandlung induziert werden. Um Phytohormon Dynamik während zufällig schießen Bildung zu bewerten, haben wir endogenen Auxin und Cytokinin in Internodien Segmenten von LC-MS/MS gemessen.
Abstract
Zufällige Shooting Bildung ist eine wichtige Technik für die Ausbreitung der wirtschaftlich bedeutenden Kulturen und für die Regeneration von transgenen Pflanzen. Phytohormon Behandlung ist erforderlich für die Induktion von zufällige Aufnahmen bei den meisten Arten. Ob zufällig Triebe induziert werden können wird bestimmt durch das Gleichgewicht zwischen Auxin und Cytokinin (CK) Ebenen. Viel Aufwand geht in der Bestimmung der optimalen Konzentrationen und Kombinationen von Phytohormonen in jedem Gewebe als Explantaten verwendet und bei jedem Pflanzenarten. In Ipecac können jedoch zufällig Triebe auf Internodien Segmente in Kulturmedium ohne Phytohormon Behandlung induziert werden. Dies ermöglicht die inhärente Plastizität von Ipecac für Zelldifferenzierung ausgewertet werden. Um zufällige Triebe in Ipecac induzieren, kultivierten wir Internodien Segmente bei 24 ° C unter 15 µmol m−2 s−1 des Lichts in einem 14-h Licht/10-h dunklen Zyklus auf Phytohormon-freie B5 Medium verfestigt mit 0,2 % Gellan Gum für 5 Wochen. Um Phytohormon Dynamik während zufällig schießen Bildung zu untersuchen, haben wir gemessen endogenen Indol-3-acetic Acid und CKs in den Segmenten durch flüssige Chromatographie-Tandem-Massenspektrometrie LC-MS/MS. Diese Methode ermöglicht die Analyse der endogenen Indol-3-acetic Säure und CKs Ebenen auf einfache Weise. Es kann angewendet werden, um die Dynamik der endogenen Auxin und CK während der Organogenese in anderen Pflanzenarten zu untersuchen.
Introduction
Gottlieb Haberlandt (1854-1945) vorgeschlagen, das Konzept der “Totipotenz”, von welchem Werk Zellen teilen können, unterscheiden, und ganze Pflanzen auch nach deren vorherige Differenzierung in bestimmten Zelltypen reifen Pflanzen1zu regenerieren. In der Gewebekultur wird ob Pflanze Regeneration induziert werden kann durch die Kombination und Konzentration von EXOGEN angewandte Phytohormonen in das Wachstumsmedium bestimmt. Skoog und Miller gefunden, dass zufällige Aufnahmen von Tabak Kallus auf Nährmedium enthält ein hohes Verhältnis von CKs, Auxine, induziert werden konnte, während zufällige Wurzeln auf ein niedriges Verhältnis2-haltigem Medium induziert werden konnte. Seit dieser Feststellung hat Gewebekultur für die Ausbreitung der wirtschaftlich bedeutenden Kulturen und für die Regeneration von transgenen Pflanzen3verbreitet. Zufällige Triebe können von Gewebe als Shooting Sprossapikalmeristem Meristem, wie Blätter, Wurzeln und Internodien induziert werden. Phytohormon Behandlung ist erforderlich für die Induktion von zufällige Aufnahmen in den meisten Pflanzenarten. Allerdings unterscheiden sich die optimale Konzentrationen und Kombinationen nach Arten und unter Gewebe als Explantaten verwendet. So geht viel Aufwand in der Bestimmung der optimalen Konzentrationen und Kombinationen von Phytohormonen für Experimente.
Carapichea ipecacuanha (Brot.) L. Andersson (Ipecac) ist eine Heilpflanze, die Alkaloide wie Emetine und Cephaeline, hauptsächlich in den Wurzeln4enthält. Wurzelextrakten dienen als schleimlösend, ein Brechmittel und eine Amoebicide5. Obwohl Ipecac natürlich in den tropischen Regenwäldern von Brasilien wächst, es ungern Samen in Kultur gesetzt, und die Keimrate verringert während der Lagerung der Samen in Japan mit seinen kälteren Klima6. Stattdessen ist es durch Gewebekultur fortgepflanzt, in denen zufällig schießen Formation auf Internodien ist die effizienteste Methode7,8. Interessanterweise können zufällige schießt in dieser Spezies ohne Phytohormon Behandlung8induziert werden.
Zufällige Triebe bilden sich auf der Epidermis in der apikalen Region der Internodien Segmente ohne callusing, aber nicht in den basalen Region9. Dieser Unterschied zeigt Gewebe Polarität in der Internodien Segmente, die wahrscheinlich unter phytohormonal Regelung. Das Ipecac-Kultur-System ermöglicht eine einzigartige Gelegenheit, Änderungen im endogenen Phytohormon Ebenen während zufällig schießen Bildung zu analysieren. Hier stellen wir unsere Methode für die Analyse der endogenen Ebenen ein Auxin (Indol-3-acetic Acid (IAA)) und vier CKs (Isopentenyl Adenin (iP), Isopentenyl Adenin Riboside (iPR), Trans-Zeatin (tZ) und Trans-Zeatin Riboside (tZR)) in Internodien Segmente durch den Einsatz von LC-MS/MS.
Protocol
Representative Results
Discussion
Ermittlung die Verteilung von Phytohormonen unbedingt beteiligt Organogenese verwenden Pflanzenmaterial in denen Organogenese auf Phytohormon-freies Medium beobachtet werden kann, weil wenn Phytohormone Explantaten zur Induktion exogen zugewiesen werden Triebe oder Wurzeln, beeinflussen sie das ganze Explant, macht es schwierig, die inhärente Plastizität der Pflanzen in Zell-Differenzierung und Organogenese zu bewerten. Zufällige Triebe können auf Phytohormon-freie Kulturmedien in andere Pflanzenarten wie Dianthu…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Wir sind dankbar, Herr Akira Murakami der Abteilung für Angewandte Biowissenschaften, Toyo University und Herr Koudai Taniguchi Gunma Agricultural Technology Center für ihre technische Unterstützung. Wir sind auch Professor Shosaku Kashiwada und Dr. Uma Maheswari Rajagopalan, Toyo University für ihre Anregungen dankbar. Diese Studie wurde teilweise durch das Forschungszentrum für Leben und Umweltwissenschaften, Toyo University unterstützt.
Materials
| [2H5]indole-3-acetic acid | Olchemlm Ltd | 031 1531 | Internal standard for LC-MS/MS |
| [2H5]trans-zeatin | Olchemlm Ltd | 030 0301 | Internal standard for LC-MS/MS |
| [2H5]trans-zeatin riboside | Olchemlm Ltd | 030 0311 | Internal standard for LC-MS/MS |
| [2H6]N6-isopentenyl adenine | Olchemlm Ltd | 030 0161 | Internal standard for LC-MS/MS |
| [2H6]N6-isopentenyl adenosine | Olchemlm Ltd | 030 0171 | Internal standard for LC-MS/MS |
| indole-3-acetic acid | Wako | 098 00181 | standard for LC-MS/MS |
| trans-zeatin | SIGMA-ALDRICH | Z0876 5MG | standard for LC-MS/MS |
| trans-zeatin riboside | Wako | 262 01081 | standard for LC-MS/MS |
| N6-isopentenyl adenine | SIGMA-ALDRICH | D7674 1G | standard for LC-MS/MS |
| N6-isopentenyl adenosine | ACROS ORGANICS | 22648 1000 | standard for LC-MS/MS |
| acetonitrile hypergrade for LC-MS LiChrosolv | MERCK | 1.00029.1000 | solvent for LC-MS/MS |
| Water for chromatography LiChrosolv | MERCK | 1.15333.1000 | solvent for LC-MS/MS |
| HPLC | SHIMADZU | Prominence | |
| MS | Sciex | 3200QTRAP | |
| Oasis HLB 30 mg/1 cc | Waters | WAT094225 | cartridge column |
| Oasis MCX 30 mg/1 cc | Waters | 186000252 | cartridge column |
| screw neck total recovery vial | Waters | 186002805 | |
| blue, 12 x 32mm screw neck cap and PTFE/silicone septum | Waters | 186000274 | |
| Acquity UPLC BEH C18, 2.1×100 mm | Waters | 186002350 | UPLC column |
| Proshell 120 EC-C18, 2.1×50 mm | Agilent | 699775-902 | UPLC column |
| Digital microscope | Leica | DHS1000 | |
| TissueLyser II | QIAGEN | 85300 | |
| Surgical blade | Feather | No. 22 | |
| Scalpel handle | Feather | No. 4 | |
| Savant SpeedVac/Refregerated vapor trap | Thermo Fisher Scientific | SPD111/RVT4104 | vacuum concentrartor |
| Disposable glass tobe (13×100 mm) | IWAKI | 9832-1310 | |
| Sterile petri dish | INA OPTICA | I-90-20 |
References
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