We would like to thank Prof. David Somers and Dr. Jeongsik Kim for the luciferase reporter plasmid and initial method development. Prof. Karen Halliday kindly provided all the circadian mutant lines used in this study. This research was supported by Royal Society research grants RS120372 and RS140275. GvO is a Royal Society University Research Fellow (UF110173).

הערה: בפרוטוקול זה, ריאגנטים כרכים תארו באים לידי ביטוי בכל שורת ארבידופסיס כי הוא נבדק, יגרמו שש בארות לשכפל עבור גנוטיפ זה. הכפל את החומרים עם מספר השורות להיות מנותח בניתוח יותר משורה אחת. בסרטון, ארבידופסיס wild-type יושוו אל ztl קו מוטציה השעון הביולוגי (למרות תוצאות נציג קווים נוספים יינתנו בהמשך). <table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always" style=";text-align:right;direction:rtl"><tbody><tr><td> פתרון אנזים </td><td></td></tr><tr><td> cellulase </td><td> 0.5% (w / v) </td></tr><tr><td> Pectinase R10 </td><td> 0.25% (w / v) </td></tr><tr><td> D-מניטול </td><td> 400 מ&quot;מ </td></tr><tr><td> CaCl 2 </td><td> 10 מ&quot;מ </td></tr><tr><td> KCl </td><td> 20 מ&quot;מ </td></tr><tr><td> שור סרום אלבומין </td><td> 0.1% (w / v) </td></tr><tr><td> MES, pH 5.7 </td><td> 20 מ&quot;מ </td></tr><tr><td></td><td></td></tr><tr><td> פתרון W5 </td><td></td></tr><tr><td> NaCl </td><td> 150 מ&quot;מ </td></tr><tr><td> CaCl 2 </td><td> 125 מ&quot;מ </td></tr><tr><td> KCl </td><td> 5 מ&quot;מ </td></tr><tr><td> MES, pH 5.7 </td><td> 2 מ&quot;מ </td></tr><tr><td> גלוקוז </td><td> 5 מ&quot;מ </td></tr><tr><td></td><td></td></tr><tr><td> פתרון MMG </td><td></td></tr><tr><td> MES, pH 5.7 </td><td> 4 מ&quot;מ </td></tr><tr><td> D-מניטול </td><td> 400 מ&quot;מ </td></tr><tr><td> MgCl 2 </td><td> 15 מ&quot;מ </td></tr><tr><td></td><td></td></tr><tr><td> פתרון PEG </td><td></td></tr><tr><td> PEG4000 </td><td> 40% (w / v) </td></tr><tr><td> D-מניטול </td><td> 200 מ&quot;מ </td></tr><tr><td> CaCl 2 </td&gt; <td> 100 מ&quot;מ </td></tr><tr><td></td><td></td></tr><tr><td> פתרון הדמיה </td><td></td></tr><tr><td> פתרון W5 </td><td> כדי לנפח סופי </td></tr><tr><td> בסרום שור עובר </td><td> 5% (v / v) </td></tr><tr><td> luciferin </td><td> 1.2 מ&quot;מ </td></tr><tr><td> אמפיצילין </td><td> 50 מ&quot;ג / מ&quot;ל </td></tr></tbody></table> טבלה 1: רשימת פתרונות. 1. הכנת חומרים חוצצים <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חומרים צמחיים <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שמור ארבידופסיס Col -0 הזרעים במים צינור 1.5 מ&quot;ל ב 4 ° C בחושך במשך ארבעה ימים. פיפטה את הזרעים על אדמת בסיר ולהעביר לתנאי יום ארוך (כהה 16 שעות אור 8 שעות) בשעה 21 מעלות צלזיוס למשך 7 ימים. השאר מכסה על הסיר במשך השלושה הימים הראשונים כדי להבטיח לחות גבוהה. השתלת שישה שתילים לסיר 8 ס&quot;מ x 13 ס&quot;מ x 5 ס&quot;מ חדש ולהמשיך את מגמת הצמיחה הצמחים באותם תנאים עבור anothאה 21 ימים. ודא הקרקע לחה לאורך. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> פלסמיד Reporter <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לטהר את CCA1pro: פלסמיד כתב לוק 19 מהתרבות חיידקים מראש, באמצעות ערכת בידוד ה- DNA על פי הוראות היצרן. הערה: 20 מיקרוגרם פלסמיד הכתב נדרש (10 μl ב -2 מיקרוגרם / μl ב DH 2 O) עבור transfection. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> פתרונות הערה: עבור פרוטוקול זה חמישה פתרונות נדרשים: פתרון אנזימים, לשטוף 5 (W5) פתרון, מניטול-מגנזיום (MMG) פתרון, פוליאתילן גליקול (PEG) פתרון, ופתרון הדמיה (טבלה 1). כן אלה לפני שנמשיך לשלב בידוד פרוטופלאסט. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכן 10 מ&quot;ל של תמיסת אנזים לפי טבלה 1, הוספת אנזימים האחרון, ולסנן לעקר את הפתרון דרך פילטר מזרק 0.22 מיקרומטר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכן את הפתרונות שנותרו הכרכים הבאים: 15 מ&quot;ל W5 פתרון, 10 מ&quot;ל MMG solution, 1 מ&quot;ל פתרון PEG פתרון הדמיה 1.5 מ&quot;ל לפי טבלה 1. הערה: חשוב כי הפתרון PEG מוכן לא פחות שעות לפני transfection על מנת להבטיח כי PEG נמס לחלוטין. סנן לעקר את פתרון ההדמיה דרך פילטר מזרק 0.22 מיקרומטר. </li></ol></li></ol><img alt="איור 1" src="/files/ftp_upload/54586/54586fig1.jpg" /> איור 1:. בידוד פרוטופלאסט העלים של צמחים ארבידופסיס מבוגרים (א) הם קבועים בקלטת חיטוי עם שכבת אפידרמיס התחתונה פונה כלפי מעלה (B). (C) קלטת הקסם נלחץ בעדינות על שכבת האפידרמיס התחתונה עם קצה צינור חרוטי 15 מ&quot;ל. (ד) קלטת קסם מוסר לחשוף את התאים mesophyll (E). (F) רצועות של נייר דבק חיטוי עם חופשהs המחוברים צף על cellulase המכיל פתרון האנזים pectinase, שחרור פרוטופלאסט לתוך התמיסה. (G) העלה שלדים להישאר בקלטת חיטוי לאחר עיכול אנזים והם נמחקים, עוזבים את פרוטופלאסט בתמיסת אנזים (H). (I) סופי וכתוצאה פרוטופלאסט mesophyll (סרגל קנה מידה = 50 מיקרומטר). <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/54586/54586fig1large.jpg" target="_blank">נא ללחוץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a> 2. בידוד פרוטופלאסט <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לייבל בצלחת פטרי ולהוסיף 10 מ&quot;ל פתרון Enzyme-מעוקרים הסינון. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> תקן ארבע רצועות של סרט חיטוי עם הצד הדביק למעלה על משטח מעבדה נקי, ולסמן את גודל צלחת פטרי על הרצועות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חותכים עלים של צמחים בן 4 שבועות (איור 1 א), ולחץ על האפידרמיס העליון על הקלטת החיטוי (כלומר פני השטח אפידרמיס התחתון פונה כלפי מעלה ( <strong&gt; באיור 1b)). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לחץ בעדינות רצועות של סרט קסם על פני שטח אפידרמיס הנמוכים באמצעות צינור חרוטי 15 מיליליטר. תשמור על עצמך לא לרסק את רקמת העלה (איור 1 ג &#39;). משוך בזהירות את הקלטת קסם את להפשיט את האפידרמיס התחתון (איור 1D) ולחשוף את התאים mesophyll (1e איור). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חותכים את הקלטת החיטוי כדי להתאים את צלחת פטרי, פינצטה שימוש כדי להעביר את הקלטת לתוך צלחת פטרי ולצוף על הפתרון אנזים (איור 1F), משאיר פונה כלפי מטה. סובב ב 60 סל&quot;ד על שייקר פלטפורמה עבור 60 דקות, שבמהלכן פרוטופלאסט ישוחררו לתוך התמיסה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להשתמש בפינצטה כדי להסיר ולסלק את רצועות של סרט החיטוי (1G איור) ו פיפטה פתרון המכיל את פרוטופלאסט (1h איור) לתוך צינור חרוטי 50 מ&quot;ל. השתמש קצה פיפטה רחב נשא (כגון טיפ P5000 או טיפ P1000 עם סוף לנתק). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> צנטריפוגה פרוטופלאסט ב 100 xגרם במשך 3 דקות ב 4 ° C ולהסיר את supernatant עם טפטפת. תשמור על עצמך, כמו הגלולה היא רופפת מאוד. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הוסף 10 מ&quot;ל פתרון W5 אל פרוטופלאסט ו resuspend ידי מתערבל בעדינות את הצינור. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הנח את פרוטופלאסט על קרח למשך 30-60 דקות. במהלך שלב זה, להעריך תשואה על ידי ספירת פרוטופלאסט בתוך hemocytometer (איור 1i). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> אסוף את פרוטופלאסט על ידי צנטריפוגה ב 100 x גרם במשך 3 דקות ב 4 ° C ולהסיר את supernatant עם טפטפת. תשמור על עצמך, כמו הגלולה היא רופפת מאוד. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> Resuspend את פרוטופלאסט לריכוז של 5 x 10 מ&quot;ל 5 פרוטופלאסט / בתמיסה MMG. </li></ol> 3. פרוטופלאסט Transfection <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הוסף 10 פלסמיד הכתב μl (2 מיקרוגרם / μl) כדי צינור חרוטי 15 מ&quot;ל. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להוסיף 400 פרוטופלאסט μl אל הצינור. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להוסיף נפח אחד (410 μl) הפתרון PEG ומערבבים על ידי צינור היפוך בעדינות 12 פעמים כדי transfect פרוטופלאסט. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאחר 8-15 דקות incubation בטמפרטורת החדר, לדלל את התערובת פרוטופלאסט-DNA-PEG עם ארבעה כרכים (1640 μl) הפתרון W5 ומערבבים על ידי היפוך כפול שש בעדינות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> אסוף את פרוטופלאסט transfected על ידי צנטריפוגה ב 100 XG במשך 2 דקות בטמפרטורת החדר להסיר את supernatant עם טפטפת. שוב, לטפל, כמו הגלולה היא רופפת מאוד. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> Resuspend את פרוטופלאסט בתמיסת הדמית 1,250 μl. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> Aliquot 200 μl לשש לשכפל בארות צלחת 96-היטב, למלא כל בארות ריקות עם פתרון W5, ולאטום את הצלחת עם מכסה ברור דבק מתאים הדמיה זורחת. </li></ol> 4. הדמיה <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מעביר את הצלחת לכל התקנת הדמיה זורחת מתאימה הדמית צמח. שנה את העפעפיים הדבקים על 10-15 דקות הצלחות לאחר העברה כדי למנוע הבדלי עיבוי ולחץ בקרב הבארות, ולאחר מכן להתחיל הדמיה. קרא את הצלחת כל דקות ~ 45 (3 שניות לכל טוב) במשך חמישה ימים בטמפרטורת החדר. הערה:תדירות צלחת קורא הזמן לקרוא לכל טוב עשוי להשתנות בהתאם התקנת ההדמיה. </li></ol> ניתוח 5. נתונים <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לנתח את תוצאות ההארה באמצעות כל תוכנת ניתוח (למשל, מערכת תוכנת ניתוח מקצבים ביולוגית (פליז) 22). השווה את קו מוטציה לבקרות wild-type לחשוף פגמים היממה. </li></ol>

<ol>
	<li>Goodspeed, D., Chehab, E. W., Min-Venditti, A., Braam, J., Covington, M. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Arabidopsis+synchronizes+jasmonate-mediated+defense+with+insect+circadian+behavior.">Arabidopsis synchronizes jasmonate-mediated defense with insect circadian behavior.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 109 (12), 4674-4677 (2012).</li><li>Zhang, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Crosstalk+between+the+circadian+clock+and+innate+immunity+in+Arabidopsis.">Crosstalk between the circadian clock and innate immunity in Arabidopsis.</a> PLoS Pathog. 9 (6), 1003370 (2013).</li><li>Hevia, M. A., Canessa, P., M&#252;ller-Esparza, H., Larrondo, L. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+circadian+oscillator+in+the+fungus+Botrytis+cinerea+regulates+virulence+when+infecting+Arabidopsis+thaliana.">A circadian oscillator in the fungus Botrytis cinerea regulates virulence when infecting Arabidopsis thaliana.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 112 (28), 8744-8749 (2015).</li><li>Bhardwaj, V., Meier, S., Petersen, L. N., Ingle, R. A., Roden, L. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Defence+responses+of+Arabidopsis+thaliana+to+infection+by+Pseudomonas+syringae+are+regulated+by+the+circadian+clock.">Defence responses of Arabidopsis thaliana to infection by Pseudomonas syringae are regulated by the circadian clock.</a> PLoS One. 6 (10), 26968 (2011).</li><li>Graf, A., Schlereth, A., Stitt, M., Smith, A. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Circadian+control+of+carbohydrate+availability+for+growth+in+Arabidopsis+plants+at+night.">Circadian control of carbohydrate availability for growth in Arabidopsis plants at night.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. 107 (20), 9458-9463 (2010).</li><li>Dodd, A. N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Plant+circadian+clocks+increase+photosynthesis,+growth,+survival,+and+competitive+advantage.">Plant circadian clocks increase photosynthesis, growth, survival, and competitive advantage.</a> Science. 309 (5734), 630-633 (2005).</li><li>Covington, M. F., Maloof, J. N., Straume, M., Kay, S. A., Harmer, S. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Global+transcriptome+analysis+reveals+circadian+regulation+of+key+pathways+in+plant+growth+and+development.">Global transcriptome analysis reveals circadian regulation of key pathways in plant growth and development.</a> Genome Biol. 9 (8), 130 (2008).</li><li>Choudhary, M. K., Nomura, Y., Wang, L., Nakagami, H., Somers, D. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantitative+Circadian+Phosphoproteomic+Analysis+of+Arabidopsis+Reveals+Extensive+Clock+Control+of+Key+Components+in+Physiological,+Metabolic,+and+Signaling+Pathways.">Quantitative Circadian Phosphoproteomic Analysis of Arabidopsis Reveals Extensive Clock Control of Key Components in Physiological, Metabolic, and Signaling Pathways.</a> Mol. Cell. Proteomics. 14 (8), 2243-2260 (2015).</li><li>Mizoguchi, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=LHY+and+CCA1+Are+Partially+Redundant+Genes+Required+to+Maintain+Circadian+Rhythms+in+Arabidopsis.">LHY and CCA1 Are Partially Redundant Genes Required to Maintain Circadian Rhythms in Arabidopsis.</a> Dev. Cell. 2 (5), 629-641 (2002).</li><li>Kikis, E. A., Khanna, R., Quail, P. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=ELF4+is+a+phytochrome-regulated+component+of+a+negative-feedback+loop+involving+the+central+oscillator+components+CCA1+and+LHY.">ELF4 is a phytochrome-regulated component of a negative-feedback loop involving the central oscillator components CCA1 and LHY.</a> Plant J. 44 (2), 300-313 (2005).</li><li>Lu, S. X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=CCA1+and+ELF3+Interact+in+the+Control+of+Hypocotyl+Length+and+Flowering+Time+in+Arabidopsis.">CCA1 and ELF3 Interact in the Control of Hypocotyl Length and Flowering Time in Arabidopsis.</a> Plant Physiol. 158 (2), 1079-1088 (2012).</li><li>Nakamichi, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=PSEUDO-RESPONSE+REGULATORS+9,+7,+and+5+are+transcriptional+repressors+in+the+Arabidopsis+circadian+clock.">PSEUDO-RESPONSE REGULATORS 9, 7, and 5 are transcriptional repressors in the Arabidopsis circadian clock.</a> Plant Cell. 22 (3), 594-605 (2010).</li><li>Dixon, L. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Temporal+repression+of+core+circadian+genes+is+mediated+through+EARLY+FLOWERING+3+in+Arabidopsis.">Temporal repression of core circadian genes is mediated through EARLY FLOWERING 3 in Arabidopsis.</a> Curr. Biol. 21 (2), 120-125 (2011).</li><li>Gendron, J. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Arabidopsis+circadian+clock+protein,+TOC1,+is+a+DNA-binding+transcription+factor.">Arabidopsis circadian clock protein, TOC1, is a DNA-binding transcription factor.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 109 (8), 3167-3172 (2012).</li><li>Hsu, P. Y., Harmer, S. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Wheels+within+wheels:+the+plant+circadian+system.">Wheels within wheels: the plant circadian system.</a> Trends Plant Sci. 1, 1-10 (2013).</li><li>Daniel, X., Sugano, S., Tobin, E. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=CK2+phosphorylation+of+CCA1+is+necessary+for+its+circadian+oscillator+function+in+Arabidopsis.">CK2 phosphorylation of CCA1 is necessary for its circadian oscillator function in Arabidopsis.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 101 (9), 3292-3297 (2004).</li><li>Portol&#233;s, S., M&#225;s, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+functional+interplay+between+protein+kinase+CK2+and+CCA1+transcriptional+activity+is+essential+for+clock+temperature+compensation+in+Arabidopsis.">The functional interplay between protein kinase CK2 and CCA1 transcriptional activity is essential for clock temperature compensation in Arabidopsis.</a> PLoS Genet. 6 (11), e1001201 (2010).</li><li>Fujiwara, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Post-translational+regulation+of+the+Arabidopsis+circadian+clock+through+selective+proteolysis+and+phosphorylation+of+pseudo-response+regulator+proteins.">Post-translational regulation of the Arabidopsis circadian clock through selective proteolysis and phosphorylation of pseudo-response regulator proteins.</a> J. Biol. Chem. 283 (34), 23073-23083 (2008).</li><li>Kim, J., Somers, D. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rapid+assessment+of+gene+function+in+the+circadian+clock+using+artificial+microRNA+in+Arabidopsis+mesophyll+protoplasts.">Rapid assessment of gene function in the circadian clock using artificial microRNA in Arabidopsis mesophyll protoplasts.</a> Plant Physiol. 154 (2), 611-621 (2010).</li><li>Wu, F. -. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tape-Arabidopsis+Sandwich+-+a+simpler+Arabidopsis+protoplast+isolation+method.">Tape-Arabidopsis Sandwich - a simpler Arabidopsis protoplast isolation method.</a> Plant Methods. 5, 16 (2009).</li><li>Baldwin, T. O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Firefly+luciferase:+the+structure+is+known,+but+the+mystery+remains.">Firefly luciferase: the structure is known, but the mystery remains.</a> Structure. 4 (3), 223-228 (1996).</li><li>Edwards, K. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantitative+analysis+of+regulatory+flexibility+under+changing+environmental+conditions.">Quantitative analysis of regulatory flexibility under changing environmental conditions.</a> Mol. Syst. Biol. 6 (424), 424 (2010).</li><li>Somers, D. E., Schultz, T. F., Milnamow, M., Kay, S. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=ZEITLUPE+Encodes+a+Novel+Clock-Associated+PAS+Protein+from+Arabidopsis.">ZEITLUPE Encodes a Novel Clock-Associated PAS Protein from Arabidopsis.</a> Cell. 101 (3), 319-329 (2000).</li><li>Wang, Z. -. Y., Tobin, E. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Constitutive+Expression+of+the+CIRCADIAN+CLOCK+ASSOCIATED+1+(CCA1)+Gene+Disrupts+Circadian+Rhythms+and+Suppresses+Its+Own+Expression.">Constitutive Expression of the CIRCADIAN CLOCK ASSOCIATED 1 (CCA1) Gene Disrupts Circadian Rhythms and Suppresses Its Own Expression.</a> Cell. 93 (7), 1207-1217 (1998).</li><li>Kim, W. -. Y., Geng, R., Somers, D. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Circadian+phase-specific+degradation+of+the+F-box+protein+ZTL+is+mediated+by+the+proteasome.">Circadian phase-specific degradation of the F-box protein ZTL is mediated by the proteasome.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 100 (8), 4933-4938 (2003).</li><li>Zhai, Z., Jung, H. -. I., Vatamaniuk, O. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Isolation+of+protoplasts+from+tissues+of+14-day-old+seedlings+of+Arabidopsis+thaliana.">Isolation of protoplasts from tissues of 14-day-old seedlings of Arabidopsis thaliana.</a> J. Vis. Exp. , e15-e17 (2009).</li><li>Yoo, S. -. D., Cho, Y. -. H., Sheen, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Arabidopsis+mesophyll+protoplasts:+a+versatile+cell+system+for+transient+gene+expression+analysis.">Arabidopsis mesophyll protoplasts: a versatile cell system for transient gene expression analysis.</a> Nat. Protoc. 2 (7), 1565-1572 (2007).</li><li>Damm, B., Schmidt, R., Willmitzer, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Efficient+transformation+of+Arabidopsis+thaliana+using+direct+gene+transfer+to+protoplasts.">Efficient transformation of Arabidopsis thaliana using direct gene transfer to protoplasts.</a> Mol. Gen. Genet. 217 (1), 6-12 (1989).</li><li>Zhang, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+highly+efficient+rice+green+tissue+protoplast+system+for+transient+gene+expression+and+studying+light/chloroplast-related+processes.">A highly efficient rice green tissue protoplast system for transient gene expression and studying light/chloroplast-related processes.</a> Plant Methods. 7 (1), 30 (2011).</li></ol>

The authors have nothing to disclose.

<html> כאן, אנו מציגים assay מהיר למסך פגמי תקופת יממה בקווים ארבידופסיס, כוללים בידוד פרוטופלאסט, transfection, והדמית luminecent. תקופת יממת wild-type ארבידופסיס ושעון מוטציות cca1 / lhy, ztl, ו CCA1 -OX חושב ממדידות של הארה מתוך CCA1pro: כתב לוק ומצא להיות עקבי עם נתונים שפורסמו שנוצרו מצמחים שלמים באמצעות עוד פעם רב גישות מהונדסות (טבלה 2). שימוש assay זה להקרין מוטציות ארבידופסיס ימנע את הדרישה הראשונית כדי ליצור קווי זורח מהונדסים, אשר זה זמן רב עלולים רק חושף כי מוטציה מסוימת מפגין מקצבי wild-type. יתרון ברור של פרוטוקול זה הוא, שכל קו ארבידופסיס יכול להיות מוקרן בזמן קצר עבור מקצבי תעתיק יממה שינו, אשר יסייעו בזיהוי גנים המשפיעים יותר מדידת זמן בצמחים. = &quot;Jove_content&quot;&gt; בידוד של פרוטופלאסט יכול להיות מייגע, במיוחד אם קו המוטציה מציג פנוטיפ מתגמד. דיווח בעבר שיטות להפקת פרוטופלאסט לערב חיתוך עלים או שתילים לרצועות דקות ואקום שחדר רצועות עם פתרון האנזים לאפשר אנזימים להגיע קירות התא 26,27. העיכול שלאחר מכן דורש לפחות דגירת hr 3 בחושך כדי לשחרר את פרוטופלאסט לתוך תמיסת האנזים. כאשר חדירת אבק אינה מוחלת, זמן דגירה עד 18 שעות מומלצות. בפרוטוקול המובא כאן, חדירת אבק היא מיותר כי שכבת תאי אפידרמיס בלתי חדירה האנזימים הוסרה על ידי קלטת. בעת יצירת פרוטופלאסט ידי חיתוך חומר צמחי יש צורך פרוטופלאסט נפרד מן ההריסות דופן התא לאחר עיכול; זה בדרך כלל נעשה על ידי סינון הפתרון או לטיהור אותו על 27,26 שיפוע סוכר. כאן, כל רקמה מעוכלת תישאר בקלטת החיטוי לאחרעיכול, כך טיהור שיפוע סינון וסוכר של פרוטופלאסט ניתן להשמיט. יש סיכוי כי הלחץ הנובע נהלים protoplasting ממושך משפיע על כדאיות התא ואת השעון הביולוגי. שיטת protoplasting הסרט המבוסס על 20 מדמיין כאן מניבה מספר גבוה של פרוטופלאסט; ובהינתן הכדאיות של תאים על פני סדרה עתית היממה ואת אורכי תקופת ההתאמה של פרוטופלאסט ושתילים כולו (לוח 2), המתודולוגיה המתוארת כאן עדיפה על פני שיטות חלופיות כדי ליצור פרוטופלאסט. צעד transfection של הפרוטוקול הוא שלב קריטי שמשפיע על יכולת הקיום של פרוטופלאסט. פתרון PEG מאפשר ה- DNA כדי להיות מועבר לתא, ושניהם זמן הדגירה בפתרון זה (שלב 3.4) ואחוז PEG צריך להיקבע באופן אמפירי. הריכוז הסטנדרטי הוא 20%, עם ריכוזים נמוכים הפחתת יעילות השינוי ומעלהריכוזי הפחתת כדאיות 28. זמן דגירה קצר ככל חמש דקות יכול להניב transfection היעיל של פרוטופלאסט 27. פרוטופלאסט ניתן הדמיה על כל פלטפורמת הדמיה זורחת. בסרטון הזה, השתמשנו קורא צלחת הארה מצויד תאורה חיצונית (אדום נוריות כחולות, 630 ו 470 ננומטר, בהתאמה, בעצימות בשילוב של ~ 20 μE), אשר מאפשר הקרנת תפוקה גבוהה ומדידות תכופות. ציוד הדמיה אחר מאתר הארה, כגון קוראי צלחת חלופיים או setups מבוססים סביב מצלמת תשלום מצמידי מכשיר (CCD), יכול להיות מיושם באופן שווה גם כל עוד תאורה זמינה עבור פוטוסינתזה. היתרון של שימוש במצלמת CCD רכוב על ארון לשליטה הוא כי אור וטמפרטורה ניתן לתכנת. החיסרון הוא זמן ללכוד יותר, מציגה תקופות ממושכות של החושך שיכולים לגרום ללחץ על פרוטופלאסט בנוסף לטרודing מדידת זמן אנדוגני. לא משנה נבחר איזו פלטפורמה ניסיונית, התאמת הגדרות עשויה להיות נחוץ לעומת הגדרות עבור שתילים או צמחים בוגרים. מניסיוננו, הגדלה הריכוזית פלסמיד הכתב במהלך transfection ו / או luciferin למאגר ההדמיה עשויה לפתור כל מקצבים לא יציבים או במהירות ריסון שעלול להתרחש ניסויים ראשוניים. בניסויים עתידיים, המתודולוגיה המתוארת כאן ניתן להחיל ללמוד את הפנוטיפ היממה של כל קו ארבידופסיס מוטציה. עם שינויים קלים, את ההשפעה של תרופות שונות כגון על מדידת זמן יכולה להיחקר התקנה זו. יתר על כן, transfection יכול להיות שונה כדי לכלול microRNA המלאכותי גן השתקת 19, נוסף בהרחבה הצדדית של פרוטוקול זה. פרוטוקולים ליצור פרוטופלאסט אורז ומבוססים 29 ופרוטוקול ההדמיה המוצג כאן יכול להיות מיושמים באופן שווה כדי לקדם u שלנוnderstanding של השעון בצמחי יבול monocot חשיבות כלכלית.

רוב היצורים החיים להחזיק שעון נוכחות אנדוגני כדי לסייע במשא ומתן יעיל של שינויים יומיים לסביבה. שעון נוכחות זה, השעון הביולוגי, מסדיר היבטים רבים של חילוף החומרים והפיזיולוגיה של אורגניזם לצפות שינויים צפויים בסביבה החיצונית. בצמחים למשל, לקראת התקפות הפתוגן או אוכלי עשב צפוי ובזמן בתוקף מפחית את הרגישות הכוללת 1 - 4. מטבוליזם עמילן מוסדר בחוזקה על ידי השעון הביולוגי על מנת להבטיח כי עתודות עמילן האחרון עד עלות השחר אם גדל בתנאי יום ארוך או קצר 5. ואכן, צמחים עם שעוני יממה התאמתו שיעורי צמיחה מוגברות סביבה 24 שעות מופע, שיעורי קיבוע פחמן ושיעורי הישרדות לעומת צמחים מפעיל שעון של תקופה תואמת 6. ההשפעה הנרחבת של מקצבי יממה בכל התהליכים הללו נובעת במידה רבה מן הרגולציה הקצבית של עד שליששל transcriptome הכולל ארבידופסיס 7. מוצרי גנים קצביים אלה מעורבים במגוון רחב של תהליכים תאיים כולל מסלולים מטבוליים, איתות הורמון, ותגובות לחץ 7. נוסף על כך, תקנת יממה ישירה של תפקוד חלבון היא הוקמה על ידי רגולצית יממה של זירחון 8 ו שלאחר translational שינויים אחרים ככל הנראה (PTMs). במרכז השעון הביולוגי שמניע תכנות מחדש תעתיק יומי זה טמון רשת של תעתיק / משוב translational לולאות (TTFLs), כולל גנים הביע הבוקר היממה שעון מיזמים 1 (CCA1) ומאוחר מוארך HYPOCOTYL (LHY) כי לדכא את הביטוי עיתוי גנים הערב של הקבינה 1 (TOC1), GIGANTEA (GI) ואת חברי מורכבים הערב (EC); LUX ARRHYTHMO (LUX), אפשרות הפריחה 3 (ELF3), ו ELF4 9 - 11. שנינות יחדh -genes וסת RESPONSE פסאודו (PRR3, 5, 7, ו -9), TOC1 מדחיק CCA1 / ביטוי LHY ואילו EC פועלת כרגולטור חיובי 12 - 14. נוספת למנגנוני משוב, שלאחר תעתיק ופוסט translational הסדרת מרכיבי רשת TTFL ממלאת תפקיד חשוב במקצב פעילות כוונון. נכון להיום, PTM הנפוץ ביותר שזוהה על חלבוני שעון ביולוגיים הוא זירחון 15. זירחון של CCA1 ידי קזאין קינאז 2 (CK2) משפיעה שלה מחייב למקד היזמים 16 והיא חשובה עבור פיצוי טמפרטורה של השעון הביולוגי 17. חלבוני PRR הם פוספורילציה דיפרנציאלי על מחזור היממה, ו זרחון של TOC1 משפיע אינטראקציה עם הרגולטור השלילי שלה, ZEITLUPE רכיב שעון בהדרגה-הערב (ZTL) 18. דוגמאות אלה ממחישות כיצד PTMs אינטראקציות חלבון-חלבון לכוון את רשת TTFL לתוך 24 שעותמתנד תעתיק. לקבלת מבוא מפורט יותר לרשת שעון התעתיק והרגולציה שלה, סקירות אחרונות מעולות זמינות (למשל התייחסות 15). עם זאת, מה נשאר פחות ברור הוא המידה שבה תהליכים מוסדרים בקצב והיבטים אחרים של חילוף חומרים תאיים להאכיל חזרה לתוך מנגנון המדידה הזמן עצמו. הקרנה נרחבת של מוטציות ארבידופסיס למומי שעון יוכל לקבל הבנה נוספת מהם המנגנונים או מסלולי איתות יכולים להיות מעורבים ההדור של 24 מקצבי hr מרשת TTFL. לשם כך, קים סומרס שפורסמו בעבר שיטה פריצת דרך עבור ניתוח מהיר ויעיל של פונקציית השעון בכל קו ארבידופסיס 19. בהתבסס על השימוש בביטוי חולף פרוטופלאסט, מתודולוגיה זו עולה צורך הקווים מהונדסים יציבים או חוצת קווי סמן שעון זורחים. כאן, אנו לחזות isolatio פרוטופלאסט גבוהה מניבשיטת n 20 בשילוב עם פרוטוקול אופטימיזציה להקרין פגמי יממה על ידי הדמיה זורחת של סמני שעון הביעו זמני ב קורא צלחת 96-היטב. נשווה ארבידופסיס wild-type col- 0 עד מוטנטים השעון היטב מאופיין כדי לאשר את המתודולוגיה המתוארת כאן בהצלחה מזהה מקצבי היממה שינו. פרוטופלאסט נגזר שורות אלו טרנספקציה עם לבנות כתב המבטא בלוציפראז גחלילית מן האמרגן CCA1 היממה; CCA1pro: 19 לוק. בלוציפראז מזרז את התגובה הרבה השלבים שבו luciferin מומר נרגשות אלקטרוני oxyluciferin פולט 21 אור, אשר צלם לאורך זמן כדי להעריך את התקופה, המשרעת והפאזה של מקצבי תעתיק פרוטופלאסט אלה. הפרוטוקול מורכב משלושה חלקים עיקריים; לבודד את פרוטופלאסט, transfecting פרוטופלאסט עם הפלסמיד הכתב, ו- IM זורחהְזדַקְנוּת. אלה שלושה חלקים תמיד צריכות להתבצע ביום אחד, באמצעות מאגרים ריאגנטים וטריים. גידול צמחים וטיהור כמות מספקת של פלסמיד הכתב צריך להתבצע מראש ואינם דמיינו בפרוטוקול זה.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>CELLULYSIN Cellulase, Trichoderma viride&#160;</td>
			<td>Merck Millipore</td>
			<td>219466</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pectinase R10</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>P2401</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>D-mannitol</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>M4125&#160;</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CaCl2</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>C4901</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>KCl</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>P3911</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Bovine Serum Albumin</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>A4503</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MES</td>
			<td>Acros Organics</td>
			<td>327765000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NaCl</td>
			<td>Acros Organics</td>
			<td>327300010</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glucose</td>
			<td>Fischer Scientific</td>
			<td>G/0500/60</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MgCl2</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>M2670</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Polyethylene glycol (PEG) 4000</td>
			<td>Acros Organics</td>
			<td>434630010</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fetal Bovine Serum&#160;</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>F4135</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>D-Luciferin, Firefly</td>
			<td>Biosynth AG</td>
			<td>L-8200</td>
			<td>Dissolve luciferin powder in 0.1M trisphosphate buffer pH 8.0 to a concentration of 50mM</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ampicillin</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>A9618</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Comply Steam Indicator Tape</td>
			<td>3M</td>
			<td>1222</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Magic Tape</td>
			<td>3M</td>
			<td>819-1460</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Petri Dishes</td>
			<td>Scientific Laboratory Supplies</td>
			<td>SLS2002</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microplate, 96 well, flat bottom, white</td>
			<td>Greiner Bio-One</td>
			<td>655075</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>TopSeal-A, adhesive lids for 96-well plates</td>
			<td>Perkin Elmer</td>
			<td>6050195</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Syringe, 10 ml, w/o needle</td>
			<td>BD Plastipak</td>
			<td>302188</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Syringe filter 0.22 &#181;m</td>
			<td>Merck Millipore</td>
			<td>SLGP033RS</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Biological Rhythms Analysis Software System (BRASS)</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Free download at amillar.org</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>QIAfilter Maxiprep Kit</td>
			<td>Qiagen</td>
			<td>12262</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Modified Fuch-Rosenthal counting chamber, double cell</td>
			<td>Hawksley</td>
			<td>AC6000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Bright field microscope</td>
			<td>Optika Microscopes</td>
			<td>B-150POL-B</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>LB942 TriStar2 multimode reader, with luminescence module</td>
			<td>Berthold Technologies Ltd</td>
			<td>57947/57948</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

rapid analysis of circadian phenotypes in arabidopsis protoplasts transfected with a luminescent clock reporter

The plant circadian clock allows the anticipation of daily changes to the environment. This anticipation aids the responses to temporally predictable biotic and abiotic stress. Conversely, disruption of circadian timekeeping severely compromises plant health and reduces agricultural crop yields. It is therefore imperative that we understand the intricate regulation of circadian rhythms in plants, including the factors that affect motion of the transcriptional clockwork itself.
Testing circadian defects in the model plant Arabidopsis thaliana (Arabidopsis) traditionally involves crossing specific mutant lines to a line rhythmically expressing firefly luciferase from a circadian clock gene promoter. This approach is laborious, time-consuming, and could be fruitless if a mutant has no circadian phenotype. The methodology presented here allows a rapid initial assessment of circadian phenotypes. Protoplasts derived from mutant and wild-type Arabidopsis are isolated, transfected with a rhythmically expressed luminescent reporter, and imaged under constant light conditions for 5 days. Luminescent traces will directly reveal whether the free-running period of mutant plants is different from wild-type plants. The advantage of the method is that any Arabidopsis line can efficiently be screened, without the need for generating a stably transgenic luminescent clock marker line in that mutant background.

פרוטופלאסט של wild-type ארבידופסיס הושווה מוטציות השעון הידועות cca1 / lhy (מוטצית תקופה קצרה 2), ztl (מוטצית תקופה ארוכה 23), וקו ביטוי יתר CCA1 -OX (בקצב לא סדיר 24). כולם היו transfected זמני עם CCA1pro: כתב LUC צלמו באור קבוע על קורא צלחת ב -5 ימים. כאן אנו מראים כי מוטצית cca1 / lhy, התקופה החופשית פועל של ביטוי גני יממה שבשליטה מתקצרת (איור 2 א), עולה בקנה אחד עם התקופה שפורסמה ונותחה על ידי ביטוי מהונדס יציב של שעון זורח סמני 2,9. תקופת תנודות היממה פרוטופלאסט של מוטציה ztl ארוכה מאשר סוג בר (איור 2b), בהתאם לתוצאות שפורסמו מן השתילים, ההשעיה תא cultuמיל ו פרוטופלאסט 19,23,25. התבטאות יתר של CCA1 נועל את השעון בבוקר פאזיים ותעתיק הגלובלי הופך 24 בקצב לא סדיר. באופן עקבי, צפינו שום תנודות CCA1pro: ביטוי לוק ב פרוטופלאסט CCA1 -OX (איור 2 ג). <img alt="איור 2" src="/files/ftp_upload/54586/54586fig2.jpg" /> איור 2: פרוטופלאסט היממה מקצבים פרוטופלאסט של col- 0, cca1 / lhy, ztl, ו CCA1 -OX זמניים שהוסבו עם CCA1pro: לוק לבנות ומקצבי יממת ההארה היו צלמו במשך 5 ימים (א &#39;- ג&#39;). (ד) ערכות תקופת יממה מבוססות על עקבות הארת Col -0, cca1 / lhy ו ztl (A - B). לִי± SEM, n = 3-5, מבחן t p-value כמצוין. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/54586/54586fig2large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a> <table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always" style=";text-align:right;direction:rtl"><tbody><tr><td> גנוטיפ </td><td> תקופה (פרוטופלאסט) </td><td> תקופה (מהונדס) </td><td> דווח על ידי: </td><td> הפניות </td></tr><tr><td> col- 0 </td><td> 23.0 ± 0.21 </td><td> 24.4 ± 0.09 </td><td> pCCA1: לוק ב Col -0 </td><td> (2) </td></tr><tr><td> cca1 / lhy </td><td> 20.6 ± 0.13 </td><td> 19.9 ± 0.11 </td><td> pCCA1: לוק ב Col -0 </td><td> (2) </td></tr><tr><td></td><td></td><td> ~ 18 </td><td> רנ&quot;א רקע L אה </td><td> (9) </td></tr><tr><td&gt; ztl </td><td> 25.1 ± 0.12 </td><td> 27.4 ± 0.5 </td><td> CAB2: לוק ב אקוטיפ C24 </td><td> (22) </td></tr><tr><td> CCA1 -OX </td><td> בקצב לא סדיר </td><td> בקצב לא סדיר </td><td> pCCA1: לוק (נתוני LD בלבד) </td><td> (2) </td></tr><tr><td></td><td></td><td> בקצב לא סדיר </td><td> RNA וחלבון ברקע -0 Col </td><td> (23) </td></tr></tbody></table> טבלה 2: מקצבי יממה ב פרוטופלאסט בהשוואת טרנסגניים שתילי תקופת היממה של pCCA1:. ביטוי לוק ב פרוטופלאסט לעומת האורכים בתקופת הדוח ראשון עבור המוטציה, אם הוא זמין, עם pCCA1: ביטוי לוק ב Col -0.

Watch this Scientific Journal Video about Rapid Analysis of Circadian Phenotypes in Arabidopsis Protoplasts Transfected with a Luminescent Clock Reporter at JoVE.com

Rapid Analysis of Circadian Phenotypes in Arabidopsis Protoplasts Transfected with a Luminescent Clock Reporter

השעון הביולוגי מווסת כשליש של transcriptome ארבידופסיס, אך אחוז הגנים המזינים בחזרה מדידת זמן נותר עלום. כאן אנו להמחיש שיטה להעריך פנוטיפים יממה במהירות בכל קו מוטציה של ארבידופסיס באמצעות הדמיה זורחת של עיתונאי יממה הביע זמני ב פרוטופלאסט.

ניתוח מהיר של פנוטיפים היממה ארבידופסיס פרוטופלאסט טרנספקציה עם כתבת שעון פלורסנט

The plant circadian clock allows the anticipation of daily changes to the environment. This anticipation aids the responses to temporally predictable ...

rapid-analysis-circadian-phenotypes-arabidopsis-protoplasts

Nanyang Technological University

Research

JoVE Journal

Biology

12.7K Views.  University of Edinburgh.  השעון הביולוגי מווסת כשליש של transcriptome ארבידופסיס, אך אחוז הגנים המזינים בחזרה מדידת זמן נותר עלום. כאן אנו להמחיש שיטה להעריך פנוטיפים יממה במהירות בכל קו מוטציה של ארבידופסיס באמצעות הדמיה זורחת של עיתונאי יממה הביע זמני ב פרוטופלאסט. 

Video: Rapid Analysis of Circadian Phenotypes in Arabidopsis Protoplasts Transfected with a Luminescent Clock Reporter

Isolation of Protoplasts from Tissues of 14-day-old Seedlings of Arabidopsis thaliana

Protoplasts are plant cells that have had their cell walls enzymatically removed. Isolation of protoplasts from different plant tissues was first reported more than 40 years ago 1 and has since been adapted to study a variety of cellular processes, such as subcellular localization of proteins, isolation of intact organelles and targeted gene-inactivation by double stranded RNA interference (RNAi) 2-5. Most of the protoplast isolation protocols use leaf tissues of mature Arabidopsis (e.g. 35-day-old plants) 2-4. We modified existing protocols by employing 14-day-old Arabidopsis seedlings. In this procedure, one gram of 14-day-old seedlings yielded 5 106-107 protoplasts that remain intact at least 96 hours. The yield of protoplasts from seedlings is comparable with preparations from leaves of mature Arabidopsis, but instead of 35-36 days, isolation of protoplasts is completed in 15 days. This allows decreasing the time and growth chamber space that are required for isolating protoplasts when mature plants are used, and expedites the downstream studies that require intact protoplasts.

Isolation of Protoplasts from Tissues of 14-day-old Seedlings of Arabidopsis thaliana

This video shows a procedure for isolating intact protoplasts from tissues of 14-day-old seedlings of Arabidopsis. Given that the isolated protoplasts remain intact for at least 96h and are isolated from seedlings instead of one-month-old mature plants, this procedure expedites assays requiring intact protoplasts.

בידוד של Protoplasts מרקמות של 14 יום בן שתילים של ארבידופסיס thaliana</em

Protoplasts are plant cells that have had their cell walls enzymatically removed. Isolation of protoplasts  from different plant tissues was first ...

Floral-dip Transformation of Arabidopsis thaliana to Examine pTSO2::&beta;-glucuronidase Reporter Gene Expression

The ability to introduce foreign genes into an organism is the foundation for modern biology and biotechnology. In the model flowering plant Arabidopsis thaliana, the floral-dip transformation method1-2 has replaced all previous methods because of its simplicity, efficiency, and low cost. Specifically, shoots of young flowering Arabidopsis plants are dipped in a solution of Agrobacterium tumefaciens carrying specific plasmid constructs. After dipping, the plants are returned to normal growth and yield seeds, a small percentage of which are transformed with the foreign gene and can be selected for on medium containing antibiotics. This floral-dip method significantly facilitated Arabidopsis research and contributed greatly to our understanding of plant gene function. In this study, we use the floral-dip method to transform a reporter gene, &beta;-glucuronidase (GUS), under the control of TSO2 promoter. TSO2, coding for the Ribonucleotide Reductase (RNR) small subunit3, is a cell cycle regulated gene essential for dNDP biosynthesis in the S-phase of the cell cycle. Examination of GUS expression in transgenic Arabidopsis seedlings shows that TSO2 is expressed in actively dividing tissues. The reported experimental method and materials can be easily adapted not only for research but also for education at high school and college levels.

Floral-dip Transformation of Arabidopsis thaliana to Examine pTSO2::&#946;-glucuronidase Reporter Gene Expression

This article illustrates the floral-dip method of Agrobacterium tumefaciens -mediated transformation of Arabidopsis thaliana. By introducing a cell-cycle regulated promoter-reporter, pTSO2::&beta;-glucuronidase (GUS), into Arabidopsis, we illustrates how one detects GUS reporter expression in transgenic seedlings.

Floral-לטבול טרנספורמציה של ארבידופסיס thaliana לבדיקת PTSO2: β-glucuronidase Gene Expression Reporter

The ability to introduce foreign genes into an organism is the foundation for modern biology and biotechnology. In the model flowering plant Arabidopsis ...

RNAi Screening to Identify Postembryonic Phenotypes in C. elegans

C. elegans has proven to be a valuable model system for the discovery and functional characterization of many genes and gene pathways1. More sophisticated tools and resources for studies in this system are facilitating continued discovery of genes with more subtle phenotypes or roles. 
Here we present a generalized protocol we adapted for identifying C. elegans genes with postembryonic phenotypes of interest using RNAi2. This procedure is easily modified to assay the phenotype of choice, whether by light or fluorescence optics on a dissecting or compound microscope. This screening protocol capitalizes on the physical assets of the organism and molecular tools the C. elegans research community has produced. As an example, we demonstrate the use of an integrated transgene that expresses a fluorescent product in an RNAi screen to identify genes required for the normal localization of this product in late stage larvae and adults. First, we used a commercially available genomic RNAi library with full-length cDNA inserts. This library facilitates the rapid identification of multiple candidates by RNAi reduction of the candidate gene product. Second, we generated an integrated transgene that expresses our fluorecently tagged protein of interest in an RNAi-sensitive background. Third, by exposing hatched animals to RNAi, this screen permits identification of gene products that have a vital embryonic role that would otherwise mask a post-embryonic role in regulating the protein of interest. Lastly, this screen uses a compound microscope equipped for single cell resolution.

RNAi Screening to Identify Postembryonic Phenotypes in C. elegans

We describe a sensitized method to identify postembryonic regulators of protein expression and localization in C. elegans using an RNAi-based genomic screen and an integrated transgene that expresses a functional, fluorescently tagged protein.

RNAi הקרנת לזהות פנוטיפים Postembryonic ב ג elegans</em

C. elegans has proven to be a valuable model system for the discovery and functional characterization of many genes and gene pathways1. More sophisticated ...

Monitoring Cell-autonomous Circadian Clock Rhythms of Gene Expression Using Luciferase Bioluminescence Reporters

In mammals, many aspects of behavior and physiology such as sleep-wake cycles and liver metabolism are regulated by endogenous circadian clocks (reviewed1,2). The circadian time-keeping system is a hierarchical multi-oscillator network, with the central clock located in the suprachiasmatic nucleus (SCN) synchronizing and coordinating extra-SCN and peripheral clocks elsewhere1,2. Individual cells are the functional units for generation and maintenance of circadian rhythms3,4, and these oscillators of different tissue types in the organism share a remarkably similar biochemical negative feedback mechanism. However, due to interactions at the neuronal network level in the SCN and through rhythmic, systemic cues at the organismal level, circadian rhythms at the organismal level are not necessarily cell-autonomous5-7. Compared to traditional studies of locomotor activity in vivo and SCN explants ex vivo, cell-based in vitro assays allow for discovery of cell-autonomous circadian defects5,8. Strategically, cell-based models are more experimentally tractable for phenotypic characterization and rapid discovery of basic clock mechanisms5,8-13.
Because circadian rhythms are dynamic, longitudinal measurements with high temporal resolution are needed to assess clock function. In recent years, real-time bioluminescence recording using firefly luciferase as a reporter has become a common technique for studying circadian rhythms in mammals14,15, as it allows for examination of the persistence and dynamics of molecular rhythms. To monitor cell-autonomous circadian rhythms of gene expression, luciferase reporters can be introduced into cells via transient transfection13,16,17 or stable transduction5,10,18,19. Here we describe a stable transduction protocol using lentivirus-mediated gene delivery. The lentiviral vector system is superior to traditional methods such as transient transfection and germline transmission because of its efficiency and versatility: it permits efficient delivery and stable integration into the host genome of both dividing and non-dividing cells20. Once a reporter cell line is established, the dynamics of clock function can be examined through bioluminescence recording. We first describe the generation of P(Per2)-dLuc reporter lines, and then present data from this and other circadian reporters. In these assays, 3T3 mouse fibroblasts and U2OS human osteosarcoma cells are used as cellular models. We also discuss various ways of using these clock models in circadian studies. Methods described here can be applied to a great variety of cell types to study the cellular and molecular basis of circadian clocks, and may prove useful in tackling problems in other biological systems.

Circadian clocks function within individual cells, i.e., they are cell-autonomous. Here, we describe methods for generating cell-autonomous clock models using non-invasive, luciferase-based real-time bioluminescence technology. Reporter cells provide tractable, functional model systems for studying circadian biology.

ניטור מקצבי Cell-אוטונומי יממת שעון של ביטוי גנים באמצעות כתבי פליטת האור לוציפראז

In mammals, many aspects of behavior and physiology such as sleep-wake cycles and liver metabolism are regulated by endogenous circadian clocks ...

Rapid Genetic Analysis of Epithelial-Mesenchymal Signaling During Hair Regeneration

Hair follicle morphogenesis, a complex process requiring interaction between epithelia-derived keratinocytes and the underlying mesenchyme, is an attractive model system to study organ development and tissue-specific signaling. Although hair follicle development is genetically tractable, fast and reproducible analysis of factors essential for this process remains a challenge. Here we describe a procedure to generate targeted overexpression or shRNA-mediated knockdown of factors using lentivirus in a tissue-specific manner. Using a modified version of a hair regeneration model 5, 6, 11, we can achieve robust gain- or loss-of-function analysis in primary mouse keratinocytes or dermal cells to facilitate study of epithelial-mesenchymal signaling pathways that lead to hair follicle morphogenesis. We describe how to isolate fresh primary mouse keratinocytes and dermal cells, which contain dermal papilla cells and their precursors, deliver lentivirus containing either shRNA or cDNA to one of the cell populations, and combine the cells to generate fully formed hair follicles on the backs of nude mice. This approach allows analysis of tissue-specific factors required to generate hair follicles within three weeks and provides a fast and convenient companion to existing genetic models.

Tissue-specific analysis of a hair follicle regeneration model using lentivirus to mediate gain- or loss-of-function.

ניתוח גנטי מהיר של איתות אפיתל-mesenchymal במהלך התחדשות שיער

Hair follicle morphogenesis, a complex process requiring interaction between epithelia-derived keratinocytes and the underlying mesenchyme, is an ...

Efficient and Rapid Isolation of Early-stage Embryos from Arabidopsis thaliana Seeds

In flowering plants, the embryo develops within a nourishing tissue - the endosperm - surrounded by the maternal seed integuments (or seed coat). As a consequence, the isolation of plant embryos at early stages (1 cell to globular stage) is technically challenging due to their relative inaccessibility. Efficient manual dissection at early stages is strongly impaired by the small size of young Arabidopsis seeds and the adhesiveness of the embryo to the surrounding tissues. Here, we describe a method that allows the efficient isolation of young Arabidopsis embryos, yielding up to 40 embryos in 1 hr to 4 hr, depending on the downstream application. Embryos are released into isolation buffer by slightly crushing 250-750 seeds with a plastic pestle in an Eppendorf tube. A glass microcapillary attached to either a standard laboratory pipette (via a rubber tube) or a hydraulically controlled microinjector is used to collect embryos from droplets placed on a multi-well slide on an inverted light microscope. The technical skills required are simple and easily transferable, and the basic setup does not require costly equipment. Collected embryos are suitable for a variety of downstream applications such as RT-PCR, RNA sequencing, DNA methylation analyses, fluorescence in situ hybridization (FISH), immunostaining, and reporter gene assays.

Efficient and Rapid Isolation of Early-stage Embryos from Arabidopsis thaliana Seeds

We report an efficient and simple method to isolate embryos at early stages of development from Arabidopsis thaliana seeds. Up to 40 embryos can be isolated in 1 hr to 4 hr, depending on the downstream application. The procedure is suitable for transcriptome, DNA methylation, reporter gene expression, immunostaining and fluorescence in situ hybridization analyses.

בידוד יעיל ומהיר של עוברים משלבים מוקדמים<em&gt; Thaliana ארבידופסיס</em&gt; זרעים

In flowering plants, the embryo develops within a nourishing tissue - the endosperm - surrounded by the maternal seed integuments (or seed coat). As a ...

Design and Analysis of Temperature Preference Behavior and its Circadian Rhythm in Drosophila

The circadian clock regulates many aspects of life, including sleep, locomotor activity, and body temperature (BTR) rhythms1,2. We recently identified a novel Drosophila circadian output, called the temperature preference rhythm (TPR), in which the preferred temperature in flies rises during the day and falls during the night 3. Surprisingly, the TPR and locomotor activity are controlled through distinct circadian neurons3. Drosophila locomotor activity is a well&#160;known circadian behavioral output and has provided strong contributions to the discovery of many conserved mammalian circadian clock genes and mechanisms4. Therefore, understanding TPR will lead to the identification of hitherto unknown molecular and cellular circadian mechanisms. Here, we describe how to perform and analyze the TPR assay. This technique not only allows for dissecting the molecular and neural mechanisms of TPR, but also provides new insights into the fundamental mechanisms of the brain functions that integrate different environmental signals and regulate animal behaviors. Furthermore, our recently published data suggest that the fly TPR shares features with the mammalian BTR3. Drosophila are ectotherms, in which the body temperature is typically behaviorally regulated. Therefore, TPR is a strategy used to generate a rhythmic body temperature in these flies5-8. We believe that further exploration of Drosophila TPR will facilitate the characterization of the mechanisms underlying body temperature control in animals.

Design and Analysis of Temperature Preference Behavior and its Circadian Rhythm in Drosophila

We recently identified a novel Drosophila circadian output, temperature preference rhythm (TPR), in which the preferred temperature in flies rises during the day and falls during the night. TPR is regulated independently from another circadian output, locomotor activity. Here&#160;we describe the design and analysis of TPR in Drosophila.

עיצוב וניתוח של התנהגות העדפת טמפרטורה והשעון הביולוגי שלה בדרוסופילה

The circadian clock regulates many aspects of life, including sleep, locomotor activity, and body temperature (BTR) rhythms1,2. We recently identified a ...

Rapid and Efficient Zebrafish Genotyping Using PCR with High-resolution Melt Analysis

Zebrafish is a powerful vertebrate model system for studying development, modeling disease, and performing drug screening. Recently a variety of genetic tools have been introduced, including multiple strategies for inducing mutations and generating transgenic lines. However, large-scale screening is limited by traditional genotyping methods, which are time-consuming and labor-intensive. Here we describe a technique to analyze zebrafish genotypes by PCR combined with high-resolution melting analysis (HRMA).&#160;This approach is rapid, sensitive, and inexpensive, with lower risk of contamination artifacts.&#160;Genotyping by PCR with HRMA can be used for embryos or adult fish, including in high-throughput screening protocols.

PCR combined with high-resolution melt analysis (HRMA) is demonstrated as a rapid and efficient method to genotype zebrafish.

מהירה ויעילה דג הזברה Genotyping באמצעות PCR עם רזולוציה גבוהה ממיסים ניתוח

Zebrafish is a powerful vertebrate model system for studying development, modeling disease, and performing drug screening. Recently a variety of genetic ...

Quantification of Orofacial Phenotypes in Xenopus

Xenopus has become an important tool for dissecting the mechanisms governing craniofacial development and defects. A method to quantify orofacial development will allow for more rigorous analysis of orofacial phenotypes upon abrogation with substances that can genetically or molecularly manipulate gene expression or protein function. Using two dimensional images of the embryonic heads, traditional size dimensions-such as orofacial width, height and area- are measured. In addition, a roundness measure of the embryonic mouth opening is used to describe the shape of the mouth. Geometric morphometrics of these two dimensional images is also performed to provide a more sophisticated view of changes in the shape of the orofacial region. Landmarks are assigned to specific points in the orofacial region and coordinates are created. A principle component analysis is used to reduce landmark coordinates to principle components that then discriminate the treatment groups. These results are displayed as a scatter plot in which individuals with similar orofacial shapes cluster together. It is also useful to perform a discriminant function analysis, which statistically compares the positions of the landmarks between two treatment groups. This analysis is displayed on a transformation grid where changes in landmark position are viewed as vectors. A grid is superimposed on these vectors so that a warping pattern is displayed to show where significant landmark positions have changed. Shape changes in the discriminant function analysis are based on a statistical measure, and therefore can be evaluated by a p-value. This analysis is simple and accessible, requiring only a stereoscope and freeware software, and thus will be a valuable research and teaching resource.

Quantification of Orofacial Phenotypes in Xenopus

A method to quantify the orofacial size and shape of Xenopus laevis embryos has been developed. In this protocol, traditional size measurements are combined with geometric morphometrics to allow for more sophisticated analyses of orofacial development and defects.

כימות Orofacial פנוטיפים ב<em&gt; צפרדעים</em

Xenopus has become an important tool for dissecting the mechanisms governing craniofacial development and defects. A method to quantify orofacial ...

Transfecting RAW264.7 Cells with a Luciferase Reporter Gene

Transfection of desired genetic materials into cells is an inevitable procedure in biomedical research studies. While numerous methods have been described, certain types of cells are resistant to many of these methods and yield low transfection efficiency1, potentially hindering research in those cell types. In this protocol, we present an optimized transfection procedure to introduce luciferase reporter genes as a plasmid DNA into the RAW264.7 macrophage cell line. Two different types of transfection reagents (lipid-based and polyamine-based) are described, and important notes are given throughout the protocol to ensure that the RAW264.7 cells are minimally altered by the transfection procedure and any experimental data obtained are the direct results of the experimental treatment. While transfection efficiency may not be higher compared to other transfection methods, the described procedure is robust enough for detecting luciferase signal in RAW264.7 without changing the physiological response of the cells to stimuli.

Transfection into the macrophage cell line, RAW264.7, is difficult due to the cell&#8217;s natural response against foreign materials. We described here a gentle yet robust procedure for transfecting luciferase reporter genes into RAW264.7 cells.