Method Article
The goal is to illustrate that the model legume Medicago truncatula can be readily utilized to investigate the regulation of early plant embryogenesis to complement the non-legume Arabidopsis model. Pod morphology is linked to zygotic embryogenesis stages and a protocol to collect embryos using tissue culture is also provided.
Tek bir hücre zigot başlayarak Erken embryogenesis hızlı hücre bölünmesi ve morfogenez geçer ve morfolojik öncesi küresel, küresel, kalp, torpido ve kotiledon aşamalarında ile karakterizedir. Bu ilerici gelişme karmaşık bir moleküler ağ sıkı yönetmelik altındadır. Benzer bir gelişme aşamasında yeterli bir erken embriyolar Hasat erken embriyogenez hücresel ve moleküler düzenleme incelemek için gereklidir. Medicago'dan örneğin 8 gün erken kotiledon aşamaya ulaşmak için truncatula ise erken embriyogenez kısa hızlı morfolojilerinden uğrar çünkü bu kolay değildir. Burada, iki yaklaşımlarla sorunu gidermek. İlki zigotik embriyo aşamasına işaret yardımcı embriyo gelişimi ve bakla morfolojisi arasında bir bağlantı kurar. Bu, özellikle bakla spiraller ve dikenler geliştirilmesi sayısına dayanır. In vivo s tamamlayacak alternatif bir yoltudies somatik embriyoların üretilmesi için kültür yaprak eksplantlarından yoluyladır. Orta sıra dışı bir hormon kombinasyonu içeren - bir oksin (1-naftalenasetik asit), bir sitokinin (6-benzilaminopurin), absisik asit ve gibberellik asit. farklı aşamalarında diseksiyon olmadan kallus dışında büyüyen ayırt edilebilir.
Hasat alan ve toplam üretim 1'de hububat ikinci baklagiller, yaklaşık 20.000 tür ve Leguminosae (Fabaceae veya) ailesi ile yüksek bitkilerin üçüncü büyük aileyiz vardır. Soya üçüncü büyük kültür bitkisidir. Tahıl baklagiller diyet proteini üçte biri ve insan tüketimine 2 bitkisel yağ üçte biri ile ilgili sağlar. Onların N 2 sabitleme kapasitesi ile Baklagiller ayrıca tohum kotiledonlarında soya, mağazalar protein ve yağ gibi. Sürdürülebilir tarımsal sistemlere Medicago truncatula katkıda önemli genetik ve genomik kaynakların 3,4 ile genetik ve genomik baklagil modelidir. M. iken truncatula giderek baklagil tohum biyolojisi 5-7 ve embriyojenezi 8,9 incelemek için istihdam edilmiştir baklagil-rhizobium simbiyoz 4 anlamada ilerlemeler sağladı. Arabidopsis embryogenesis yoğun 10,11 okudu ama ben olmuştursa olmayan baklagil ve embriyogenez ayrıntıları Medicago'dan 8,10 özdeş değildir. M'de zigotik embryogenesis truncatula farklı bir çok hücreli hipofiz, bir endoployploid uyutucuya ve bazal transferi hücresinin 8, ilginç özelliklere sahiptir.
Somatik embriyojenez (SE), yaygın olarak bitkiler 12 rejenerasyonu için kullanılır. Baklagil modelinde M. In truncatula, ebeveyn Jemalong dan geliştirilmiştir tohum çizgisi Jemalong 2HA (2HA) somatik embriyogenez 13 yüksek oranlarına sahip. üretilen embriyoların sayısı son zamanlarda önemli ölçüde köklü orta 14 hem gibberelik asit (GA) ve absisik asit (ABA) eklenerek artış olmuştur. GA ve ABA genellikle antagonistik 14 hareket verilen sıradışı sinerjik bu durumda GA ve ABA hareket içinde. kallustan embriyoların embriyogenez evresi hali hazırda visuall saptanmasına olanak sağlamaktadır yüzeyi üzerinde gelişebiliry ve kolaylıkla hasat edildi. Somatik embriyojenez incelenmesi (Jemalong) (2HA) embriyonik ve embriyonik olmayan olan izojenik hatlarının yakınında kolaylaştırır olması ve in vivo ve farklı deneysel olanaklar sağlar in vitro sistemlerde de sahip.
Embriyo gelişimi hücresel ve moleküler mekanizmaların anlaşılması anlayış tohum ve bitki gelişimi için gereklidir. Baklagiller, diğer çeneklilere olduğu gibi, insan beslenmesi için kullanılan ürünler depolamak embriyo kotiledonları olduğunu. Erken embryogenesis hızlı hücre bölünmesi ve doğru embriyo desenlendirme içerir. 8 gün sonra gübreleme, M'de truncatula embriyo erken kotiledon aşamaları ulaşır. morfolojik karakterizasyon tam sera koşullarında döllenme sonrasında gün gösterilmez. Böylece, gelişmekte olan embriyo aşamasına belirtmek için verimli bir standart yaklaşım, genetik REGUL okuyan değerlidirErken zigotik embriyojenezin tirme.
Bu yazıda, baklagil modelde M. de embriyogenezin biyolojik çalışmalar için gelişen embriyolar toplamak için iki standart protokolleri sağlamak truncatula. İlki ikinci kolayca erişilen büyük embriyo sayıları sağlamak için kültür yaprak eksplantlarından yoluyla somatik embriyogenesis ise embriyogenez ve pod morfolojisi ilişkilendirerek Zigotik embriyolar toplamaktır.
1. Zigotik Embriyo Gelişimi
İn Vitro 2. Somatik Embriyo Gelişimi
F - Farklı embriyo aşamaları Şekil 2A gösterilmiştir ise F - Farklı embriyo aşamalarına karşılık gelen zigotik embryogenesis farklı pod yapılarda Şekil 1A gösterilmiştir. Aynı aşamada bakla seçerek, Yumurtacığa örnekleri oldukça tekdüze (Şekil 3A) elde edilebilir ki. RT-qPCR embriyoyu kullanarak belirli genler kolayca algılanır ve zaman derste 9 değerlendirilebilir. Bazı ek diseksiyon embriyo (Şekil 3B) daha da zenginleştirilmesi için izin verir. İşleme in situ hibridizasyon stratejileri kolaylıkla herhangi bir tamamlayıcı bir ışık içeren çalışmalar (Şekil 4A, B) ve elektron mikroskopisi 8 yanı sıra yapılabilir için. Bu sistemde özel değer taşıyan, hipofiz ve suspensor (Şekil 4a, b) bir açıklık olduğunu.
Somatik embriyogenesis c İçinBireysel folioles gelen ilk eksplant Utting Şekil 5A'da gösterilmiştir. Sonra, eksplantlar agar (Şekil 5B) ile yakın temas içinde eksen dışı tarafı yerleştirilir. Kallus sonra oluşum embriyolar kotiledon aşamasında (Şekil 5C) çok sayıda embriyolar vardır 3-4 hafta sonra ve 7 hafta görünmeye başlar. Ayrı safhada 4 hafta ila 7 embriyolar ile plakaları izleyerek yer alabilir (Şekil 6A, B). Farklı embriyo aşamaları kolayca gözlenir ve sadece analiz için kapalı alınabilir. Bu bilgilerin belirli türde kazanmak için oldukça hızlı bir yol olabilir. Örneğin Şekil 7 erken kotiledon aşamasında embriyolar tek MtOLEOSIN geninin türü değil, başka ifadesi gösterdi nasıl göstermektedir. Ilgilenilen genin Zaman kursları çalışmaları daha sonra zigotik veya somatik embriyolar kullanılarak incelenebilir. Somatik embriyo sisteminin özel bir avantajı, callu bu dönüşümüs GUS (β-glukuronidaz) veya floresan etiketler ile görüntülenmiştir embriyojenez farklı safhalarında, bir bütün bitki ve gen ekspresyonunu rejenere olmadan gerçekleştirilebilir. Bir örnek, Şekil 6C'de gösterilmiştir.
Şekil 1: Pod morfolojisi ve embriyo gelişim aşamaları Bölmeleri ayrı aşamalarda embriyolar farklı gelişim aşamalarında.. Aşamalar 2-7 göstermiştir. (A) ve (B) aşama 2 ve 3 çok erken ve pre-küresel (C) evre 4 erken küresel (D) evre 5 Geç küresel (E) aşama 6 kalp ve (F) evre 7 Geç torpido erken vardır. Bar 2 mm'dir. Evre I çiçekli (gösterilmemiştir).
Şekil 2: Embriyo gelişim aşamaları. </ Farklı gelişim aşamalarında strong> Temizlendi embriyolar. (A) evre 3, erken pre-küresel, (B), evre 4 erken küresel, (C) evre 5 Geç küresel, (D) evre 6 kalp ve (E) aşama 7 Geç torpido. Bar 60 mm.
Şekil 3: İzole ovules evre 5 embriyolar ile ovüllerin (A) Grubu.. (B) Ovul "kanca" sonunda eksize edilebilir embriyo göstermek için standart bileşik mikroskop altında inceledi. Bar 1 mm (A) ve 200 um (B) 'dir.
Şekil 4:. Çok erken embriyo gösterisi ile erken embriyo morfolojisi (A) Bölümüovule dokulara uygun embriyo (dört hücreleri), hipofiz (gelecek dört hücreleri), suspensor (büyük vakuoller var önümüzdeki dört hücreleri) ve ilişki ing. Belirgin uyutucuya (S), erken torpido aşamalı bir embriyoya (E) ile (B) bölümü. Toluidin mavisi ile lekelenmiştir. Bar 10 um (A) ve 50 um (B) 'dir.
Şekil 5:. Somatik embriyoların üretilmesi için kültür eksplantlar (A) 'foliole eksplantlar alınır üç yapraklı yaprak gösteren. (B) eksplantlar agar üzerine kaplanmıştır. (C), 7 hafta kültürden sonra, eksplantlar üretilen somatik embriyolar. IS10 mm Bar
Şekil 6: Somatik embriyo aşamaları ve gen expressio yerini belirlemen, dönüşüm ve GUS (A). somatik embriyolar küresel (G) 'de, kalp (H) ve torpido (T) aşamalarında kullanılmıştır. (B) erken kotiledon aşamasında somatik embriyolar. (C), (D) uygun bir embriyoda MtWOX9 geni için güçlü GUS ekspresyonu gösterir Küresel safhasındaki somatik embriyo ve hipofiz (H) ve uyutucuya, (S) azalan lekeleme. Bar (A, B), 100 mm. Bar (C) 50 mikron olduğunu.
Şekil 7:. Kantitatif polimeraz zincir reaksiyonu (qPCR) embriyojenik yara dokusundan embriyo eksize erken, nüve yaprağı aşamasına embriyolar OLEOSIN3 (A) ve OLEOSIN4 (B) gen ifadesi kullanılarak in vitro embriyojenez duing gen ekspresyonu. İfade görece t,o yaprağı. Standart hatalar gösterilir.
Sahne numarası | Embriyo evresi | Pod sahne |
Aşama 1 | Anthesis'e Çiçek | |
Aşama 2 | Çok erken pre-küresel embriyo | Bir ya da iki spiral ile Bölme |
Aşama 3 | Ön-küresel embriyo | Üç tam spiraller ile pod |
Aşama 4 | Erken globüler | Beş tam spiraller ve dikenler görünmez olan Pod |
Aşama 5 | Geç küresel | Pod genişliğini aşmayan altı spiraller ve olgunlaşmamış dikenler ile pod |
Aşama 6 | Kalp aşaması | Pod genişliğini aşan altı spiraller ile pod ve olgunlaşan uzatılıp dikenler |
Aşama 7 | Torpidosahne | Altı spiraller ile pod, kalın uzun dikenleri ve artan çevresi olgun |
Tablo 1: pod aşamaları hasat kriterleri tanımlanmış embriyo aşamalarına karşılık gelen pod aşamalarını tanımlamada kullanılan morfolojik kriterler..
Çiçek Aşama 1 (S1) | Pod Aşama 2 (S2) | Pod Aşama 3 (S3) | Pod Aşama 4 (S4) | Pod Stage 5 (S5) | Pod Aşama 6 (S6) | Pod Sahne 7 (S7) | |
Günler | 0 | 1.5-2 | 0.5-1 | 0.5 | 0.5-1 | 1 | 1-1.5 |
Pod toplama Tablo 2. Zaman kurs. T zamano önceki embriyo geliştirme aşamasında günlerde belirtti.
Üretilen tuzlar / L | Küçük edilebilir tuzları / L | Vitaminler / L | |||
mg | mg | mg | |||
3. KNO | 1875 | MnSO 4 • H2O | 10 | Miyo-inositol | 100 |
NH 4 NO 3 | 600 | H 3 BO 3 | 3 | Tiamin HCl | 10 |
KH 2 PO 4 | 131 | ZnSO 4 • 7H 2 O | 2 | Nikotinik asit | 1 |
KCL | 225 | KI | 0.75 | Piridoksin HCl | 1 |
MgSO 4 • 7H 2 O | 225 | Na 2 MoO 4 • 2H 2 O | 0.25 | ||
Ayrı Kalsiyum | CuSO 4 • 5H 2 O | 0.025 | |||
CaCl2 • 2H 2 O | 300 | CoCl2 • 6H 2 O | 0.025 | ||
Şelatlı demir ayrı | |||||
FeSO 4 • 7H 2 O | 9,267 | ||||
Na2EDTA • 2H 2 O | 37.2 |
Tablo 3: P4 Orta P4 ortamı bileşenleri..
Bileşen | Tutar / L |
10 x ana tuzlan | 100 mi |
100 x Kalsiyum | 10 mi |
1000 x minör tuzlarını | 1 mi |
200 x demir | 5 mi |
100 x asitler kasamino | 10 mi |
1000 x vitaminler | 1 mi |
Sakaroz | 30 g |
Agar | 8 g |
Hormonlar | |
1.000 uM NAA | 10 mi |
1.000 uM BAP | 4 mi |
1.000 uM ABA | 1 mi |
1.000 uM GA | 5 mi |
Tablo 4:. Hormonları ile P4 orta yukarı yapma stok çözümleri hormonlar P4 orta kadar yapma.
açıklanan protokoller oldukça yalındır ve tüm çağdaş hücre ve moleküler teknikler ile baklagil embriyogenezde soruşturma izin verir. Bu avantaj ve in vivo ve in vitro yaklaşımlar hem de dezavantajları vardır tanır. Hem olgunlaşmamış tohumlar 19 kültürüne göre erken embriyogenez daha fazla odaklanmak sağlar.
In vivo çalışmalarda durumunda neler açıklanan ağırlıklı birçok embriyo çalışmaları için uygundur bölmesinden ovülde izolasyonu olduğunu. Ayrıca "kanca" alanına (Şekil 3B) kapalı dilimleme embriyo doku için zenginleştirmek için elbette mümkündür. Bu de avantajlı ovüller yararlanarak, bitişik dokuya bağlı değil gibi diseksiyon sırasında embriyonun genellikle kaybolur embriyo gelişiminin en erken evre izole etmek güçtür. Çiçek etiketleme pod morfolojisi ortadan kaldırır kullanma ve bir zaman c sahipHer çiçek için ourse rejim. Ortam çok sıkı kontrol sürece ek olarak potansiyel değişkenlik gelişimsel zamanlama yöntemleri vardır. O pod oluşum stres koşullarında oluşmaz, böylece optimum bitki büyümesi önemlidir. Pod gelişimi aşina ol ve hafif ayarlamaları belirli embriyo geliştirme aşamalarını maç morfolojik aşamalarını tanımlamak için yapılabilir.
Somatik embriyojenez durumunda, bu embriyolar bir zigot gelen eşeysiz olup türetilen kabul edilmesi gerekir. Ayrıca, beslenme kaynağı zigotik embriyo farklıdır. Somatik embriyo durumunda, kültür ortamı ve çevresindeki kalus ve zigotik embriyo durumda, endosperm olan. Bu suspensor çok daha iyi zigotik embriyo halinde geliştirilmiştir anlamına gelir (Şekil 4a, b). M. özel değeri truncatula sistemi dışı dört hormon yanıt olarak embriyo çok sayıdakiE rejimi. Çok sayıda sonra hormonlar ve orta onların eklenmesini oluşturan ayrıntılarını kontrol meydana yoksa kontrol edilmelidir. Zarar vermeden eksplant dokusunun herhangi bir kültür metodolojisi sterilite gibi (etanol ve bu bir sorun olup olmadığını hipoklorit sterilizasyon süreleri zamanlaması küçük ayarlamalar yapmak) Tüm hazırlayıcı adımları sırasında sterilite korumak özenle bir araya önemlidir.
Ne bulduk in vivo ve in vitro işlemlerde güzelleştirmek için önemli olmasıdır. Kendi çalışmalardan bir örnek etilen tepki transkripsiyon faktörü geni olan transkripsiyon faktörü MtSERF1 (somatik embriyo İLGİLİ FAKTÖR 1) incelenmesidir. MtSERF1 ilk RNAi, hızlandırıcı-GUS füzyonu ve in situ hibridizasyonlar kullanılarak somatik embriyolar tespit edilmiştir; ve zigotik embriyojenez 20 olarak ifade gösterilmiştir.
baklagil embriyogenezde çalışma saat önemlidirUman beslenme ve M. kullanarak truncatula bu alanda artırabilir artık hücresel ve moleküler teknolojiler ile birlikte embriyolar. Insight embriyo boyutu ve dolayısıyla verimi gerekli karbohidrat, yağ ve protein bileşimi ile birlikte optimize edilebilir içine nasıl elde edilebilir. Bu belirleyici ölçüde erken embriyogenez 8,9 tren ayarlanır.
The authors declare that they have no competing interests.
This research was supported by the Australian Research Council grant CEO348212 and the University of Newcastle. The assistance of Dr. Sam Zhang is acknowledged.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
P4 medium | Sigma-Aldrich | Use Sigma-Aldrich Chemicals or other analytical grade supplier | |
Major salts | |||
Minor salts | |||
Vitamins | |||
Agar | Bacto Laboratories | 214010 | Bacto agar |
Plant hormones | |||
1-Naphthaleneacetic acid | Sigma-Aldrich | N0640 | Dissolve in small amount of 1 M NaOH |
Abscisic acid | Sigma-Aldrich | A1049 | Dissolve in small amount of 1 M NaOH |
6-Benzylaminopurine | Sigma-Aldrich | B3274 | Dissolve in MQ water with heating and few drops 1N HCl |
Gibberellic Acid | Sigma-Aldrich | G7645 | Dissolve in small amount of ethanol |
Equipment | |||
Stereo dissecting microscope | Leica | MZFLIII | Or similar |
Light microscope | Zeiss | Axiophot | Or similar, with suitable optics |
Digital camera | Zeiss | AxioCam HRc | Or similar |
Sterilising leaves | |||
250 mL screw cap polycarbonate container with polypropylene lid | SARSTEDT | 75.9922.519 | Autoclavable |
Bu JoVE makalesinin metnini veya resimlerini yeniden kullanma izni talebi
Izin talebiThis article has been published
Video Coming Soon
JoVE Hakkında
Telif Hakkı © 2020 MyJove Corporation. Tüm hakları saklıdır