Summary

Quantificazione di endogeno dell'auxina e citochinina durante la coltura di internodo di Ipecac

Published: March 15, 2018
doi:

Summary

Germogli avventizi possono essere indotta su segmenti internodale di ipecac senza trattamento di fitormoni. Per valutare la dinamica di fitormoni durante la formazione di sparo accidentale, abbiamo misurato endogeno dell’auxina e citochinina in segmenti internodale mediante LC-MS/MS.

Abstract

Formazione di sparo accidentale è una tecnica importante per la propagazione delle colture economicamente importanti e per la rigenerazione di piante transgeniche. Trattamento di fitormoni è necessaria per l’induzione di germogli avventizi in maggior parte delle specie. Se possono essere indotta germogli avventizi è determinata dall’equilibrio tra auxine e citochinine (CK) livelli. Molto sforzo va a determinare le concentrazioni ottimale e combinazioni di fitormoni in ogni tessuto utilizzato come espianti e in ogni specie di pianta. In ipecac, tuttavia, germogli avventizi possono essere indotto sui segmenti internodale in terreno di coltura senza trattamento di fitormoni. Questo consente la plasticità intrinseca di ipecac per differenziazione delle cellule deve essere valutata. Per indurre i germogli avventizi in ipecac, abbiamo coltivato internodale segmenti a 24 ° C sotto 15 µmol m− 2 s− 1 di luce in un ciclo di buio luce/10-h 14-h il medium di B5 senza fitormoni solidificato con gomma di gellan 0,2% per 5 settimane. Per studiare dinamiche di fitormoni durante la formazione di sparo accidentale, abbiamo misurato acido di indole-3-acetic endogeno e CKs nei segmenti di liquida cromatografia-spettrometria di massa LC-MS/MS. Questo metodo permette l’analisi di acido di indole-3-acetic endogeno e livelli di CKs in modo semplice. Può essere applicato per studiare le dinamiche di auxina endogena e CK durante l’organogenesi in altre specie vegetali.

Introduction

Gottlieb Haberlandt (1854-1945) ha proposto il concetto di “totipotenza”, da quale pianta cellule possono dividere, differenziare e rigenerare le piante intere anche dopo la loro prima differenziazione in tipi cellulari specifici in piante mature1. Nella coltura del tessuto, se pianta rigenerazione può essere indotta o non è determinata dalla combinazione e concentrazione di fitormoni esogenicamente applicate nel mezzo di crescita. Skoog e Miller trovato che germogli avventizi potrebbero essere indotto dal callo di tabacco su terreno di coltura contenente un alto rapporto di CKs di auxine, mentre radici avventizie potrebbero essere indotto su terreno contenente un rapporto basso2. Da tale constatazione, la coltura del tessuto è stato ampiamente utilizzata per la propagazione delle colture economicamente importanti e per la rigenerazione di piante transgeniche3. Germogli avventizi possono essere indotta da tessuti diversi meristema apicale di sparare, come foglie, radici e internodi. Trattamento di fitormoni è necessaria per l’induzione di germogli avventizi nella maggior parte delle specie di piante. Tuttavia, le concentrazioni ottimale e combinazioni differiscono da specie e tra tessuti utilizzati come espianti. Così, molto sforzo va a determinare le concentrazioni ottimale e le combinazioni di fitormoni per esperimenti.

Psychotria ipecacuanha (Brot.) L. Andersson (ipecac) è una pianta medicinale che contiene alcaloidi come la emetine e Cefelina, principalmente in radici4. Gli estratti della radice sono utilizzati come espettorante, emetico e un amoebicide5. Anche se ipecacuana cresce spontaneamente nelle foreste pluviali tropicali del Brasile, è riluttante a impostare semi nella cultura, e il tasso di germinazione diminuisce durante la conservazione del seme in Giappone, con il clima più freddo6. Invece, si propaga dalla coltura del tessuto, in cui avventizi spara formazione su internodi è il più efficiente metodo7,8. Interessante, i germogli avventizi possono essere indotta in questa specie senza fitormoni trattamento8.

Germogli avventizi si formano sull’epidermide della regione apicale della internodale segmenti senza forzatura, ma non nella regione basale9. Questa differenza indica la polarità di tessuto nei segmenti internodale, che è probabilmente ai sensi del regolamento phytohormonal. Il sistema di cultura ipecacuana permette un’occasione unica per analizzare i cambiamenti nei livelli endogeni fitormoni durante la formazione di sparo accidentale. Qui vi presentiamo il nostro metodo per l’analisi dei livelli endogeni di uno auxina (acido indolo-3-acetico (IAA)) e quattro CKs (isopentenyl adenina (iP), isopentenyl adenina riboside (iPR), trans-zeatina (tZ) e trans-zeatin riboside (tZR)) nei segmenti internodale attraverso l’uso di LC-MS/MS.

Protocol

Nota: Ipecac (c. ipecacuanha) è stato utilizzato in questo studio perché facilita l’analisi dei fitormoni endogeni. 1. crescita condizioni per indurre i germogli avventizi di Ipecac Preparare privo di fitormoni B5 supporto regolata a pH 5.710e aggiungere 0,2% gellano. Sterilizzare in autoclave. Versare 25 mL di terreno sterilizzato nell’autoclave in una piastra Petri sterile (90 mm × 20 mm). Tagliare 8 mm segmenti internodale pi…

Representative Results

A 1 settimana dist , germogli avventizi non avevano formato. Alla settimana 2nd , piccoli germogli apparso. Presso i 3rd e 4 settimane dith , il numero di spara aumentato soprattutto nelle regioni apicale (I e II) (Figura 2A). Presso il 5° settimana, il numero di germogli era circa 7 in regione e 5 nella regione II (Figura 2B). Al contrario,…

Discussion

Per identificare la distribuzione dei fitormoni coinvolti nell’organogenesi, è importante utilizzare materiali vegetali in cui organogenesi può essere osservato su medium senza fitormoni, poiché quando fitormoni esogenicamente vengono applicati agli espianti per l’induzione germogli o radici, colpiscono l’espianto intero, rendendo difficile valutare la plasticità intrinseca delle piante nella differenziazione cellulare e l’organogenesi. Germogli avventizi possono essere indotta su terreni di coltura privo di fitormon…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Siamo grati al signor Akira Murakami del dipartimento di scienze biologiche applicate, Università Toyo e signor Koudai Taniguchi del Gunma Agricultural Technology Center per la loro assistenza tecnica. Siamo anche grati al Professor Shosaku Kashiwada e Dr. Uma Maheswari Rajagopalan, Toyo University per i loro suggerimenti. Questo studio è stato sostenuto in parte dal centro di ricerca per la vita e scienze ambientali, Università Toyo.

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

  1. Haberlandt, G. Kulturversuche mit isolierten Pflanzenzellen. Sitzungsber. Math.-Naturwiss. Kl. Akad. Wiss. Wien. 111, 69-92 (1902).
  2. Skoog, F., Miller, C. O. Chemical regulation of growth and organ formation in plant tissues cultured in vitro. Symp Soc Exp Biol. 11, 118-130 (1957).
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Cite This Article
Koike, I., Shimomura, K., Umehara, M. Quantification of Endogenous Auxin and Cytokinin During Internode Culture of Ipecac. J. Vis. Exp. (133), e56902, doi:10.3791/56902 (2018).

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