Plantprotoplasttransformatie

Plantprotoplasttransformatie verwijst naar het proces waarbij DNA of CRISPR-reagents worden ingebracht in plantprotoplasten, plantcellen waarvan de celwand is verwijderd. Dit maakt directe intracellulaire toetreding van genetisch materiaal mogelijk en kan leiden tot expressie van transgenen of tot gerichte genome-editing, met als uiteindelijke doel regeneratie van getransformeerde planten.

Protoplasten worden verkregen door enzymatische afbraak van de celwand, doorgaans met cellulase en macerozyme, uit bladeren, wortels of opgeheven suspension-culturen. Na isolatie volgen rijping en selectie van levensvatbare protoplasten, vaak in een osmotisch gestabiliseerde medium. De protoplasten worden vervolgens behandeld met DNA of CRISPR-reagerenties.

De levering van genetisch materiaal gebeurt meestal via PEG-calcium mediated transfection, maar ook via electroporatie of, minder vaak, micro-injectie. Plasmiden, mRNA of ribonucleoproteïne complexen (RNP’s) kunnen worden gebruikt, afhankelijk van het doel (transient expressie of stabiele transformatie). Na levering wordt de expressie aangemoedigd in een geschikt herstelmedium, gevolgd door selectie en regeneratie naar callus en uiteindelijk naar shoot- en wortelgroei onder invloed van plantengroeiregelaars. Bij stabiele transformatie vereist regeneratie van transgene planten uit de getransformeerde protoplasten.

Toepassingen zijn onder meer functionele genomica, promoteranalyse, screening van CRISPR-controlegegevens en snelle evaluatie van genetische constructen. Beperkingen zijn onder meer genotype-afhankelijkheid van regeneratie, lage transformatie-efficiëntie en risico’s op somaclonale variatie. De methode is vooral nuttig voor onderzoek en voor specifieke plantensoorten waar traditionele transformatiemethoden lastig zijn.