6.1.1. Particle Acceleration Device

6.1.1. Particle Acceleration Devices
A prototype of the commercially available Biolistics^* PDS 1000 accelerator was first used for the successful transformation of plant cells. It utilizes the explosive force of gunpowder (0.22 caliber nail gun cartridge) to accelerate a polypropylene cylindrical macroprojectile, loaded on its distal end with a drop of DNA-coated metal microprojectiles (particles), down a 0.22 caliber barrel towards the plant target (Klein et al., 1987). The polypropylene macro¬projectile is stopped by a polycarbonate disk containing a small opening which allows only the particles to continue towards the tissue target. Particle velocity of approximately 2,000 ft/sec (Sanford et al., 1987), is achieved and results in penetration of both surface and underlying plant cells. Sufficient velocity for cell penetration is only achieved when the acceleration chamber is kept under partial vacuum.
Other devices have been used which are similar in basic design to the Biolistics device, but which utilize compressed air or gas to generate the motive force. Compressed air or nitrogen (approximately 150 kg/cm2) has been used to accelerate macroprojectiles at velocities (approximately 440m/sec) necessary to achieve DNA delivery to plant cells (Iida et al., 1990b; Oard et al., 1990; Morikawa et al., 1989).
An electric discharge particle acceleration device differs in basic design from the above devices and has proven useful for transformation of several species (Christou, 1990b; McCabe et al., 1988; Christou et al., 1988). In this device, a shock wave is generated by the discharge of 14 kV from a 2jiF capacitor through a small water drop inside of a polyvinyl chloride expansion chamber. The shock wave causes the upward acceleration of a mylar carrier sheet loaded with particles and precipitated DNA towards a 100 mesh retain¬ing screen. When the carrier hits the retaining screen, the particles continue onward and penetrate target plant tissues inverted over the acceleration chamber.
A commercially available device, the Biolistics PDS-2000, is somewhat similar in basic design to the electric discharge device. This device uses the abrupt release of compressed helium to generate a shock wave for the acceleration of a kapton carrier sheet loaded with particles toward a stopping screen and the transformation tissue target (Ye et al., 1990). The abrupt release of helium is caused by the spontaneous rupture of a kapton plastic membrane at specific burst pressures.
Two other types of devices which accelerate DNA and/or particles without a solid carrier have also been described. One device is a modification of a vaccination gun (Miller, 1989), and the other is based on an aerosol spray mechanism (Mets, personal communication). However, only transient gene expression in wheat and the single-celled alga, Chlamydomonas, has been achieved with these prototypes to date.
6.1.2. DNA I particle preparation
The particles used in this transformation technology must be relatively dense (19 g/cm3 or greater) to ensure sustained momentum through plant cell walls and plant cells. The size of the accelerated particles also needs to match the target tissue cell size. For example, relatively large cells, such as tobacco suspension culture cells (average diameter of 40 pm) can be transformed with particles which average 3-5 jim in diameter (Klein et al., 1988b). Smaller cells, such as embryogenic maize suspension culture cells (average diameter of 10 |im) are transformed best with particles which average 1 jim or less in diameter (Fromm et al., 1990). Irregularly shaped tungsten particles (GTE, DuPont) are most frequently used with the Biolistjcs gunpowder device due to their low cost, high efficiency, and variety of available sizes (average size 1.0-5.0 jtm). Small (0.5-3 jim) gold spheres (Alfa, DuPont) have also been used with the electric discharge, compressed gas and Biolistics devices. Gold is as dense as tungsten, but unlike tungsten particles, it does not oxidize or aggregate readily.
The delivery of DNA by microscopic metal particles to plant cells is facilitated by methods to precipitate DNA onto the particles prior to bom¬bardment. Hie precipitation method in widest use is one which uses a CaCl2 and spermidine (free base) precipitation to associate plasmid DNA with tungsten particles (Klein et al., 1988a). The CaCl2/spermidine precipitation method has been modified (relative volumes of DNA, CaCl2 and spermidine during precipitation, final DNA and particle concentrations) in order to maximize gene delivery to specific plant tissues (Finer and McMullen, 1990; Gordon-Kamm et al., 1990). Ethanol precipitation of plasmid DNA onto gold particles has also been used for gene delivery and stable transformation (Iida et al., 1990a). DNA coating of particles for use in the electric discharge acceleration device involves the drying of DNA under nitrogen onto gold particles prior to resuspension in ethanol before loading on the carrier

Kết quả (Việt) 1:

6.1.1. hạt tăng tốc thiết bịMột nguyên mẫu của thương mại có sẵn Biolistics ^ * PDS 1000 accelerator lần đầu tiên được sử dụng cho việc chuyển đổi thành công của các tế bào thực vật. Nó sử dụng lực lượng nổ thuốc súng (0,22 tầm cỡ móng tay súng mực) để tăng tốc một trụ macroprojectile polypropylene, nạp vào cuối xa của nó với một giọt DNA bọc kim loại microprojectiles (hạt), xuống một thùng 0,22 tầm cỡ theo hướng mục tiêu thực vật (Klein và ctv., năm 1987). Polypropylene macro¬projectile dừng lại bởi một đĩa polycarbonate chứa nhỏ mở cho phép chỉ là các hạt để tiếp tục hướng tới mục tiêu mô. Hạt vận tốc khoảng 2.000 ft/giây (Sanford et al., 1987), được thực hiện và kết quả trong thâm nhập của cả hai bề mặt và nằm bên dưới các tế bào thực vật. Vận tốc đủ cho di động thâm nhập chỉ đạt được khi buồng tăng tốc được giữ dưới chân không một phần.Các thiết bị khác đã được sử dụng cơ bản thiết kế tương tự như các thiết bị Biolistics, nhưng mà sử dụng khí nén hoặc khí để tạo ra động lực. Khí nén hoặc nitơ (khoảng 150 kg/cm2) đã được sử dụng để tăng tốc macroprojectiles tại vận tốc (khoảng 440m/giây) cần thiết để đạt được phân phối ADN để trồng các tế bào (Iida và ctv., 1990b; Oard et al., 1990; Morikawa ctv., 1989).An electric discharge particle acceleration device differs in basic design from the above devices and has proven useful for transformation of several species (Christou, 1990b; McCabe et al., 1988; Christou et al., 1988). In this device, a shock wave is generated by the discharge of 14 kV from a 2jiF capacitor through a small water drop inside of a polyvinyl chloride expansion chamber. The shock wave causes the upward acceleration of a mylar carrier sheet loaded with particles and precipitated DNA towards a 100 mesh retain¬ing screen. When the carrier hits the retaining screen, the particles continue onward and penetrate target plant tissues inverted over the acceleration chamber.A commercially available device, the Biolistics PDS-2000, is somewhat similar in basic design to the electric discharge device. This device uses the abrupt release of compressed helium to generate a shock wave for the acceleration of a kapton carrier sheet loaded with particles toward a stopping screen and the transformation tissue target (Ye et al., 1990). The abrupt release of helium is caused by the spontaneous rupture of a kapton plastic membrane at specific burst pressures.Two other types of devices which accelerate DNA and/or particles without a solid carrier have also been described. One device is a modification of a vaccination gun (Miller, 1989), and the other is based on an aerosol spray mechanism (Mets, personal communication). However, only transient gene expression in wheat and the single-celled alga, Chlamydomonas, has been achieved with these prototypes to date.6.1.2. DNA I particle preparationThe particles used in this transformation technology must be relatively dense (19 g/cm3 or greater) to ensure sustained momentum through plant cell walls and plant cells. The size of the accelerated particles also needs to match the target tissue cell size. For example, relatively large cells, such as tobacco suspension culture cells (average diameter of 40 pm) can be transformed with particles which average 3-5 jim in diameter (Klein et al., 1988b). Smaller cells, such as embryogenic maize suspension culture cells (average diameter of 10 |im) are transformed best with particles which average 1 jim or less in diameter (Fromm et al., 1990). Irregularly shaped tungsten particles (GTE, DuPont) are most frequently used with the Biolistjcs gunpowder device due to their low cost, high efficiency, and variety of available sizes (average size 1.0-5.0 jtm). Small (0.5-3 jim) gold spheres (Alfa, DuPont) have also been used with the electric discharge, compressed gas and Biolistics devices. Gold is as dense as tungsten, but unlike tungsten particles, it does not oxidize or aggregate readily.The delivery of DNA by microscopic metal particles to plant cells is facilitated by methods to precipitate DNA onto the particles prior to bom¬bardment. Hie precipitation method in widest use is one which uses a CaCl2 and spermidine (free base) precipitation to associate plasmid DNA with tungsten particles (Klein et al., 1988a). The CaCl2/spermidine precipitation method has been modified (relative volumes of DNA, CaCl2 and spermidine during precipitation, final DNA and particle concentrations) in order to maximize gene delivery to specific plant tissues (Finer and McMullen, 1990; Gordon-Kamm et al., 1990). Ethanol precipitation of plasmid DNA onto gold particles has also been used for gene delivery and stable transformation (Iida et al., 1990a). DNA coating of particles for use in the electric discharge acceleration device involves the drying of DNA under nitrogen onto gold particles prior to resuspension in ethanol before loading on the carrier

Kết quả (Việt) 2:

6.1.1. Thiết bị hạt Acceleration
Một nguyên mẫu của Biolistics thương mại có sẵn ^ * PDS 1000 tăng tốc lần đầu tiên được sử dụng cho việc chuyển đổi thành công của các tế bào thực vật. Nó sử dụng các lực lượng nổ của thuốc súng (đạn súng nail 0,22 caliber) để tăng tốc một macroprojectile polypropylene hình trụ, được nạp vào đầu xa của nó với một giọt microprojectiles kim loại ADN-kẽm (hạt), giảm một thùng 0,22 caliber hướng tới mục tiêu thực vật (Klein et al., 1987). Các macro¬projectile polypropylene bị chặn lại bởi một đĩa polycarbonate có chứa một lỗ nhỏ mà chỉ cho phép các hạt để tiếp tục hướng tới mục tiêu mô. Vận tốc hạt của khoảng 2.000 ft / giây (Sanford et al., 1987), được thực hiện và kết quả trong sự thâm nhập của cả hai bề mặt và tế bào thực vật nằm bên dưới. Vận tốc đủ để thâm nhập di động chỉ đạt được khi buồng gia tốc được giữ dưới chân không một phần.
Các thiết bị khác đã được sử dụng đó tương tự như trong thiết kế cơ bản cho các thiết bị Biolistics, nhưng mà sử dụng khí nén hoặc khí để tạo ra động lực. Không khí nén hoặc nitơ (khoảng 150 kg / cm2) đã được sử dụng để tăng tốc macroprojectiles ở vận tốc (khoảng 440 triệu / giây) cần thiết để đạt được vận chuyển ADN để trồng các tế bào (Iida et al, 1990b;. Oard et al, 1990;. Morikawa et . al., 1989)
Một hạt xả thiết bị gia tốc điện khác trong thiết kế cơ bản từ các thiết bị nói trên và đã được chứng minh hữu ích cho việc chuyển đổi của một số loài (Christou, 1990b;. McCabe et al, 1988; Christou et al, 1988).. Trong thiết bị này, một sóng xung kích được tạo ra bởi việc xả 14 kV từ một tụ 2jiF qua một giọt nước nhỏ bên trong một buồng polyvinyl clorua mở rộng. Các sóng xung kích gây ra gia tốc trở lên của một tờ tàu sân bong nạp với các hạt và DNA kết tủa hướng tới một màn hình retain¬ing 100 lưới. Khi các tàu sân bay chạm màn hình giữ lại, các hạt tiếp tục đi tới và xâm nhập các mô thực vật mục tiêu đảo ngược trong buồng tăng tốc.
Một thiết bị thương mại, các Biolistics PDS-2000, là hơi tương tự như trong thiết kế cơ bản cho các thiết bị phóng điện. Thiết bị này sử dụng việc phát hành đột ngột của helium nén để tạo ra một sóng xung kích cho sự tăng tốc của một tờ hãng KAPTON nạp với hạt hướng tới một màn hình dừng lại và các mục tiêu mô chuyển đổi (Ye et al., 1990). Việc phát hành đột ngột của heli là do vỡ tự phát của một màng KAPTON nhựa ở áp suất nổ cụ thể.
Hai loại thiết bị mà tăng tốc DNA và / hoặc các hạt mà không có một tàu sân bay rắn cũng đã được mô tả. Một thiết bị là một sửa đổi của một khẩu súng tiêm chủng (Miller, 1989), và khác là dựa trên một cơ chế phun xịt (Mets, thông tin liên lạc cá nhân). Tuy nhiên, chỉ có biểu hiện thoáng qua gen trong lúa mì và các loại tảo đơn bào, Chlamydomonas, đã đạt được với những nguyên mẫu cho đến nay.
6.1.2. Chuẩn bị hạt DNA Tôi
Các hạt được sử dụng trong công nghệ chuyển đổi này phải tương đối dày đặc (19 g / cm3 hoặc hơn) để đảm bảo đà bền vững thông qua thành tế bào thực vật và tế bào thực vật. Kích thước của các hạt gia tốc cũng cần phải phù hợp với kích thước tế bào mô đích. Ví dụ, các tế bào tương đối lớn, như các tế bào văn hóa đình chỉ thuốc lá (đường kính trung bình 40 giờ) có thể được chuyển đổi với các hạt mà trung bình 3-5 jim đường kính (Klein et al., 1988b). Tế bào nhỏ hơn, chẳng hạn như tế bào phôi ngô văn hóa đình chỉ (đường kính trung bình của 10 | im) được chuyển hóa tốt nhất với các hạt mà trung bình 1 jim hoặc ít hơn đường kính (Fromm et al., 1990). Hạt vonfram hình dạng bất thường (GTE, DuPont) thường xuyên nhất được sử dụng với các thiết bị Biolistjcs thuốc súng do chi phí của họ thấp, hiệu quả cao, và nhiều kích cỡ có sẵn (trung bình kích thước 1,0-5,0 JTM). Nhỏ (0,5-3 jim) cầu vàng (Alfa, DuPont) cũng đã được sử dụng với các phóng điện, khí nén và các thiết bị Biolistics. Vàng là dày đặc như vonfram, nhưng không giống như các hạt vonfram, nó không bị ôxy hóa hoặc tổng hợp dễ dàng.
Việc giao DNA bằng các hạt kim loại nhỏ để trồng các tế bào được hỗ trợ bởi các phương pháp kết tủa DNA vào các hạt trước khi bom¬bardment. Hie phương pháp kết tủa được sử dụng rộng rãi nhất là một trong đó sử dụng một CaCl2 và spermidine (cơ sở miễn phí) lượng mưa kết hợp DNA plasmid với các hạt vonfram (Klein et al., 1988a). Các CaCl2 phương pháp kết tủa / spermidine đã được sửa đổi (khối lượng tương đối của DNA, CaCl2 và spermidine trong mưa, DNA thức và nồng độ hạt) để tối đa hóa chuyển gen vào tế bào thực vật cụ thể (Finer và McMullen, 1990; Gordon-Kamm et al. , 1990). Kết tủa ethanol của DNA plasmid bằng những hạt vàng cũng đã được sử dụng để chuyển gen và chuyển đổi ổn định (Iida et al., 1990a). Sơn DNA của các hạt để sử dụng trong các thiết bị tăng tốc phóng điện liên quan đến việc làm khô DNA dưới nitơ bằng những hạt vàng trước khi resuspension trong ethanol trước khi tải trên các tàu sân bay