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阿拉伯芥原生質體 PEG 轉殖之方法,係修改自 Yoo (2007) 所提出之方

法。取200 μL 原生質體加入 20 μg DNA (1 μg/μL),再加入 220 μL PEG [PEG 4000 (Fruka), 0.8 M mannitol, 1 M CaCl2] 混合均勻,於室溫靜置 5 分鐘,加 入2 mL W5 solution 終止反應,於室溫以 100 g 離心 1 分鐘,吸去上清液,

重複二次,加入1 mL W5 solution 懸浮原生質體,於 25℃光照培養 18-24 小時,加入細胞核染劑DAPI (4',6-diamidino-2-phenylindole) 染色 30 分鐘,

加入1 mL W5 solution,於室溫以 100 g 離心 1 分鐘,吸去上清液,重複二 次,以共軛焦顯微鏡 (Leica TCS SP5 Confocal) 觀察。

(五) 基因槍法暫時性表現

1. 微粒子製備與 DNA 包裹

微粒子製備方法,係修改自 Klein 等 (1987) 所提出之方法。秤取 60 mg 直徑1 μm 之金粒子,加入 1 mL 70%酒精震盪 5 分鐘,靜置 15 分鐘,於室 溫下以13,200 rpm (Eppendorf, Centrifuge 5415C) 離心 5 分鐘,去上清液,

加入 1 mL 無菌水震盪 1 分鐘,靜置 1 分鐘,於室溫下以 13,200 rpm (Eppendorf, Centrifuge 5415C) 離心 1 分鐘,重複三次,去上清液,加入 1 mL 50%甘油 (glycerol) 於-20℃貯藏備用。取出 50μL,依序加入 5 μg DNA、

50 μL 2.5M CaCl2、20 μL 0.1 M spermidine,震盪 5 分鐘,靜置 1 分鐘,於 室溫下以13,200 rpm 離心 1 分鐘,去上清液,先後加入 140 μL 70%酒精與 100%酒精,於室溫下以 13,200 rpm 離心 1 分鐘,去上清液,最後加入 48 μL 100%酒精,貯藏備用,每次槍擊使用 6 μL。

2. 洋蔥表皮細胞之基因轉殖

以洋蔥鱗莖第 2-4 層表皮組織為材料,使用 Bio-Rad 之氣壓式粒子槍 (PDS-1000/He partical gun),槍擊條件為 gap 飛行距離 3/8 inch,microcarrier 飛行距離8 mm,25 inches-Hg,1100 psi 壓力片,材料距離 stop screen 6 cm,

槍 擊 後 於 黑 暗 培 養 18-24 小 時 , 加 入 細 胞 核 染 劑 DAPI (4',6-diamidino-2-phenylindole) 染色 30 分鐘,以共軛焦顯微鏡 (Leica TCS SP5 Confocal)觀察。

(六) 農桿菌轉型

1. 農桿菌勝任細胞之製備

農桿菌勝任細胞之製備方法,係修改自 Hofgen 與 Willmiter (1988) 所 提出之方法。將農桿菌 (Agobacterium tumerfaciens) LBA4404 與 EHA105 分別接種於20 mL 含有 100 μg/mL Rifamycin 及 20 μg/mL Streptomycin 與 100 μg/mL Rifamycin 之 YEB 液體培養基 (5 g/L beef extract, 1 g/L yeast extract, 5 g/L peptone, 5 g/L mannitol, 0.5 g/L MgSO4, adjusted with 1N NaOH to pH 7.5) 中,於 28℃下以 240 rpm 震盪培養 24 小時。分別取出震盪培養 24 小時後之 5 mL 菌液加入 200 mL 含有 100 μg/mL Rifamycin 及 20 μg/mL Streptomycin 與 100 μg/mL Rifamycin 之 YEB 液體培養基中,於 28℃下以 240 rpm 震盪培養至 OD600 為0.5,將菌液倒入離心管,於 4℃下以 4,200 rpm (Beckman J2-MC, JA-10 rotor) 離心 20 分鐘,倒去上清液,以 200 mL 預冷 之無菌水回溶,於4℃下以 4,200 rpm (Beckman J2-MC, JA-10 rotor) 離心 20 分鐘,重複一次後以 100 mL 預冷之無菌水回溶,再重複一次後以 50 mL 預冷之無菌水回溶,最後菌體以2 mL 之預冷的 10%甘油回溶,並以 50 μL

為一轉型單位分裝至 1.5 mL 之微量離心管,以液態氮急速冷凍後保存於

-80℃貯藏備用。

2. 電穿孔轉型反應

農桿菌電穿孔轉型方法,係修改自 Shen 與 Forde (1989) 及所提出之方 法。將農桿菌勝任細胞由-80℃凍箱取出置於冰上解凍後,加入 100 ng 之質

體DNA 於冰浴中混合均勻,全部移入 electroporation cuvette (sample volume 20-70 μL) 中,以 Eelectroporation Amplitude-1.44KV, Pulse Width-99 μsec, Number of pulses-10 進行電穿孔,電穿孔後立刻加入 500 μL 於 28℃預熱之 YEB 液體培養基進入 electroporation cuvette 中,吸放數次後全部移入玻璃

小試管中,於28℃下培養 1 小時,取出菌液均勻塗抹於含有適當抗生素之

YEB 培養基,於 28℃下培養 48 小時。

3. 農桿菌質體 DNA 之小量製備

農桿菌質體 DNA 之小量製備方法,係修改自 Sambrook (1989) 所提 出之方法。接種單一菌落於50 mL 含有適當抗生素之 YEB 液體培養基中,

於28℃下以 240 rpm 震盪培養 48 小時,置於冰上 15 分鐘快速降溫後,於 4℃下以 3,700 rpm (Beckman J2-MC, JS13.1 rotor) 離心 20 分鐘,倒去上清 液並加入1 mL 冰冷之 TE (pH 8.0) 懸浮菌體,將菌液移至 1.5 mL 之微量 離心管,於室溫下以13,200 rpm (Eppendorf, Centrifuge 5415C) 離心 1 分 鐘,倒去上清液後,加入200 μL 之 Lysozyme [25 mg/mL in solution I (25 mM Tris-HCl, pH 8.0, 10 mM Na2EDTA, 50 mM glucose) ],震盪 (vortex) 5 分鐘 混合均勻,於冰上加入400 μL 之 solution II (0.2N NaOH, 1% SDS ) 混合均 勻後於冰上靜置9-13 分鐘,再加入 300 μL 之 solution III (3 M KOAc) 混合 均勻後於冰上靜置13-16 分鐘,於 4℃下以 13,200 rpm (Eppendorf, Centrifuge 5415C) 離心 10 分鐘,吸取上清液至新的 1.5 mL 之微量離心管,加入 500 μL 冰冷的isopropanol 混合均勻,於-80℃下靜置 5 分鐘,於 4℃下以 13,200 rpm (Eppendorf, Centrifuge 5415C) 離心 10 分鐘,倒去上清液,加入 135 μL 之 TE (pH 8.0) 回溶 DNA,加入 100 μL 之 PCI 進行萃取,震盪 1 分鐘混合均 勻,於室溫下以13,200 rpm (Eppendorf, Centrifuge 5415C) 離心 1 分鐘,吸 取上層液至新的微量離心管,再加入 100 μL 之 CI (Chloroform/isoamyl

alcohol, 24:1) 進行萃取,震盪 1 分鐘混合均勻,於室溫下以 13,200 rpm (Eppendorf, Centrifuge 5415C) 離心 1 分鐘,吸取上層液至新的微量離心 管,加入等體積之4 M ammonia acetate 與 500 μL 之 100%酒精混合均勻,

於-80℃下靜置 5 分鐘沉澱 DNA,於 4℃下以 13,200 rpm (Eppendorf, Centrifuge 5415C) 離心 10 分鐘,倒去上清液,加入 200 μL 之 70%酒精,

於室溫下以13,200 rpm (Eppendorf, Centrifuge 5415C) 離心 5 分鐘,倒去上 清液,再加入 200 μL 之 100%酒精,於室溫下以 13,200rpm (Eppendorf, Centrifuge 5415C) 離心 5 分鐘,倒去上清液後將微量離心管倒置風乾,風 乾後以10-20 μL 無菌水回溶,於 4℃下貯藏備用。

(七) 阿拉伯芥基因轉殖及轉殖株篩選

1. 阿拉伯芥花序浸潤轉殖法

將阿拉伯芥種子播種於滅菌介質 (泥炭土:珍珠石:蛭石 = 8:1:1)

中,於23℃、16 小時光照與溼度 75%之生長箱培養,當植株長出第二對子

葉,開始每星期施用一次1 mg/L 之花寶 2 號,並剪除提早抽出之花梗,3-4 週後開始摘心,摘心2-3 次後花序長約 7-15 公分即可進行轉殖。阿拉伯芥 之基因轉殖方法,係修改自 Bechtold (1993) 所提出之方法。將農桿菌 (Agobacterium tumerfaciens, EHA105) 接種於含有 100 μg/mL Rifamycin 及 50 μg/mL Kanamycin 之 YEB 培養基,於 28℃下培養 24 小時,挑取單一菌 落接種於含有100 μg/mL Rifamycin 及 50 μg/mL Kanamycin 之 YEB 液體培 養基中,於28℃下以 240rpm 震盪培養 48 小時,再取出 5 mL 菌液加入 500 mL 含有,100 μg/mL Rifamycin 及 50μg/mL Kanamycin 之 YEB 液體培養基 中,於28℃下以 240 rpm 震盪培養至 OD600為0.8,將菌液於 4℃下以 6,000 rpm (Beckman J2-MC, JA-10 rotor) 離心 10 分鐘,倒去上清液,加入 250 mL 之 infiltration 液體培養基 [1/2 MS basal medium (Murashige and Skoog,

1962), 5% sucrose, 2 mg/mL BA, 0.01% Silwet L-77, pH 5.7] 懸浮菌體,轉殖 前先剪除已開的小花與果莢,將植株倒置使所有小花苞都浸泡於菌液中進

行轉殖,將植株殘留的菌液滴乾,用塑膠袋套住植株保持溼度,於23℃低

光照環境下處理24 小時,即可拆除塑膠袋並置於生長箱內培養,待第一個

果莢開始褐化即可套袋,約3 週後即可收種子。

2. 轉殖株之篩選

植株完全乾燥後即可收取轉殖阿拉伯芥種子,秤取適量種子置於 1.5 mL 之微量離心管中,以清水浸泡 30 分鐘,再以無菌水清洗種子 3 次,加 入1% 漂白水 (含 0.05% Tween-20),震盪 20 分鐘後去除上清液,再以無菌

水清洗種子 3 次,加入種子量 2 倍體積之無菌水懸浮後,將種子均勻灑佈

於發芽培養基 (1/2 MS basel medium, 1% sucrose, 50 μg/mL Kanamycin, 50 mg/L Cefotaxime, 0.7% agar, pH 5.7),1 週後即可區別未轉殖株與有抗性之 T1 擬轉殖株。

(八) 菸草基因轉殖及轉殖株篩選

1. 菸草葉圓片轉殖法

菸草葉圓片轉殖方法,係修改自 Horsch 等 (1985) 所提出之方法。將 農 桿 菌 (Agobacterium tumerfaciens, LBA4404) 接種於含有 100 μg/mL Rifamycin、20 μg/mL Streptomycin 及 50 μg/mL Kanamycin 之 YEB 培養基,

於28℃下培養 24 小時,挑取單一菌落接種於含有 100 μg/mL Rifamycin、

20 μg/mL Streptomycin 及 50 μg/mL Kanamycin 之 YEB 液體培養基中,於 28℃下以 240 rpm 震盪培養 48 小時,菌液調整 OD600為 0.8,取 20 mL 菌 液倒入玻璃培養皿,將菸草無菌苗葉片切成1.5 x 1.5 cm2的葉圓片,浸入農

桿菌菌液中 3-5 分鐘進行轉殖,取出葉圓片於無菌吸水紙上瀝乾後,放置

於N01B1 培養基 [MS (Murashige and Skoog, 1962), 0.1 mg/L 1-naphthyl acetic acid (NAA), 1 mg/L BA, 3% sucrose, pH 5.7, 0.7% agar] 上,於 25℃ 以 16 小時光照環境下共培養 2 天。

2. 轉殖株之篩選與再生

將共培養 2 天之菸草轉殖葉圓片取出,浸於含有 250 mg/L Cefotaxime

之N01B1 液體培養基中 1 分鐘,取出葉圓片於無菌吸水紙上瀝乾後,放置

於含有250 mg/L Cefotaxime 與 100 μg/mL Kanamycin 之 N01B1 培養基上,

於 25℃以 16 小時光照環境篩選 3 週,將抽出芽體之葉圓片移至含有 250 mg/L Cefotaxime 與 200 μg/mL Kanamycin 之 N01B1 培養基上,於 25℃以 16

小時光照環境下次篩選,切下約 1 公分長無白化之芽體,扦插於含有 250

mg/L Cefotaxime 與 200 μg/mL Kanamycin 之 MS 培養基上,於 25℃以 16 小時光照環境下培養,使其發根。

(九) 擬轉殖株之分析

1. 基因組 DNA 之抽取

基因組 DNA 之抽取方法,係修改自 Dellaporta 等 (1983) 所提出之方 法。秤取0.5-1.0 g 植物材料,以液態氮研磨至粉末狀,加入 15 mL extraction buffer [100 mM Tris-HCl (pH 8.0), 50 mM EDTA (pH 8.0), 500 mM NaCl、10 mM β-mercaptoethanol] 混合均勻,於冰上加入 1 mL 20% SDS,震盪後於 65℃水浴反應 10 分鐘,加入 5 mL 5 M KAOc 混合均勻,於冰上靜置 20 分鐘,於4℃以 10,800 rpm (Beckman J2-MC, JA-13.1) 離心 20 分鐘,將上

清液以尼龍網過濾至新的離心管中,加入10 mL -20℃異丙醇,混合均勻,

於-20℃靜置 30 分鐘,於 4℃以 10,800 rpm (Beckman J2-MC, JA-13.1) 離心 15 分鐘,去上清液,風乾後加入 700 μL High-TE [50 mM Tris-HCl (pH 8.0), 10 mM Na2EDTA] 回溶 DNA,將溶液移至微量離心管,於 4℃以 13,200 rpm

(Eppendorf Centrifuge 5415D) 離心 10 分鐘,將上清液移至新的微量離心 管,加入75 μL 3 M NaOAc (pH 5.2) 與 500 μL -20℃異丙醇,混合均勻,

於4℃以 13,200 rpm 離心 10 分鐘,去上清液,先後加入 70%酒精與 100%

酒精,於4℃以 13,200 rpm 離心 5 分鐘,去上清液,風乾後加入 100 μL 含 有10 mg/mL RNase A 之 TE (pH 8.0) 回溶 DNA,於-20℃貯藏備用。

2. 樣品製備

取20 μg 基因組 DNA 進行限制酶,於 75℃處理 10 分鐘終止反應,加 入1/10 倍體積之 4M NaCl 與 2.5 倍體積之 100% 酒精,於-80℃沉澱 30 分 鐘,於4℃以 13,200 rpm 離心 10 分鐘,去上清液,先後加入 70%酒精與 100%酒精,於 4℃以 13,200 rpm 離心 5 分鐘,去上清液,風乾後加入 25 μL TE (pH 8.0) 回溶 DNA,再加入 10 X DNA loading dye,以 0.7%瓊指膠體 進行電泳分離。膠體依序以200 mL 0.25 N HCl、變性緩衝液 (1.5 M NaCl, 0.5 M NaOH)、中和緩衝液 [1.5 M NaCl, 0.5 M Tris-HCl (pH 7.5), 0.5 M EDTA (pH 8.0)] 各浸泡處理 15 分鐘二次,以 200 mL 10 x SSC 緩衝液 (1.5 M NaCl、0.15 M trisodium citrate) 進行轉漬 16-18 小時,將 DNA 轉漬至 Hybond-N 膜 上 , 以 120 mJ/cm2 UV (Spectrolinker XL-1500) 進 行 cross-linking 後,於 80℃真空烘箱乾燥 1 小時,於防潮箱貯藏備用。

3. 探針製備

探針之製備方法,參照 Feinberg 與 Vogelstein (1983) 所提出之 radom primer labeling 方法。取 25-62.5 ng 變性之 DNA 當作模板,加入 10 X labeling buffer {50 mM Tris-HCl, pH 8.3, 5 mM MgCl2, 2 mM DTT, 0.2 M N-[2-hydroxyethy]piperazine-N’-2-[ethanesul-fonic acid] (HEPES), 26 A260

units/mL random hexadeoxyribonicleotides}、25 μM dATP、25 μM dTTP、25 μM dGTP、400 μg/μL bovine serium albumin (BSA)、50 μCi [α-32P] dCTP (333

nM) 與 5 units Klenow polymerase,反應總體積為 50 μL,於 37℃反應 2 小 時,加入2 μL 0.5 M Na2EDTA (pH 8.0) 終止反應,再加入 8 μL 追蹤染劑 (50% glycerol, 0.25% bromophenol blue) 混 合 均 勻 後 , 將 反 應 液 加 入 Sephadex-G50 層析管柱,以微量離心管接取通過之溶液,並使用液態閃爍 計數器 (Beckman LS1801) 測量放射性同位素讀值,選取最高值做為探針。

4. 南方氏雜交分析

南 方 氏 雜 交 方 法 , 係 修 改 自 Southern (1975) 所提出之方法。將 Hybond-N 轉漬膜放入預雜交溶液 [6 X SSPE (1 X SSPE: 0.15 M NaCl, 10 mM NaH2PO4, 1 mM Na2EDTA, pH 7.4), 5 X BFP (1 X BFP: 0.02% BSA, 0.02% Ficoll-400000, 0.02% PVP-360000), 1% SDS, 10% dextran sulfate, 50 μg/mL salmon sperm DNA],於 65℃水浴以 20 rpm 震盪反應至少 2 小時,

將預雜交溶液倒出,加入雜交溶液 [6 X SSPE, 5 X BFP, 0.5% SDS, 250 μg/mL salmon sperm DNA, 10% dextran sulfate, 3 x 106 cpm/mL 之變性核酸 探針],於 65℃水浴以 20 rpm 震盪反應 16-18 小時,將雜交溶液倒出,於 室溫以Wash buffer I 溶液 (2 X SSPE, 0.1% SDS) 20 rpm 震盪處理 15 分 鐘,重複兩次,在於65℃水浴以 Wash buffer II 溶液 (1 X SSPE, 0.1% SDS) 20 rpm 震盪處理 15 分鐘,重複兩次,即可於-80℃進行 X 光片壓片 (Kodak XAR film)。

5. GUS 活性組織化學染色法

GUS 活性組織化學染色之方法,係修改自 Jefferson (1987) 所提出之方 法。植物材料浸泡於含有Triton X-100 之緩衝液 [50 mM NaPO4 (pH 6.8), 1%

Triton X-100],37℃下處理 2 小時,以緩衝液 (50 mM NaPO4, pH 6.8) 沖洗 三次,加入含X-gluc 之緩衝液 [50 mM NaPO4 (pH 6.8), 1 mM X-gluc],以 25 inch-Hg 真空抽氣 5 分鐘二次,回壓後置於 37℃下反應 24 小時,最後以

70%酒精終止酵素反應及褪去葉綠素,並於室溫下浸泡保存。

(十) 轉殖株之啟動子活性與誘導分析

1. 無菌播種

於無菌操作台,將阿拉伯芥或菸草種子放入微量離心管,加入 70%酒 精震盪清洗1 分鐘,再以 1%漂白水 (含 0.05% Tween-20) 震盪清洗 15 分

於無菌操作台,將阿拉伯芥或菸草種子放入微量離心管,加入 70%酒 精震盪清洗1 分鐘,再以 1%漂白水 (含 0.05% Tween-20) 震盪清洗 15 分

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