CN110169362A - 一种用于转基因茄子的再生培养基及其应用 - Google Patents
一种用于转基因茄子的再生培养基及其应用 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种用于转基因茄子的再生培养基及其应用,属于转基因植株的获取方法技术领域。为解决转基因茄子再生效果差的问题,本发明提供了一种用于转基因茄子的再生培养基,主要组分包括噻苯隆、N6‑[异戊烯]‑腺嘌呤、肌醇、烟酸、盐酸吡哆醇和盐酸硫胺素。转基因培养基所含组分为转基因茄子的再生培养提供了丰富的微量元素,噻苯隆和N6‑[异戊烯]‑腺嘌呤可使转基因茄子再生效率的增长率达到158%,其不仅诱导效率高,不定芽的分化率高,而且成本低,大大节约了组培成本。将本发明提供的再生培养基应用于转基因茄子的育种,提高了转基因茄子育种的转化效率,缩短了转化周期,为转基因茄子的高效育种提供了有利准备。
Description
技术领域
本发明属于转基因植株的获取方法技术领域,尤其涉及一种用于转基因茄子的再生培养基及其应用。
背景技术
利用重组DNA技术将遗传信息转化为植物基因组已成为植物生物学基础研究和栽培植物改良的重要策略。将外源基因倒入植物细胞或组织,使之定向重组遗传物质,改良植物性状,培育优质高产作物新品种。自1983年首例转基因植物诞生,天然植物基因工程开始在人工控制下定向改良植物的遗传性状。
与常规育种方法相比,转基因技术不受亲缘关系的限制,可实现动物、植物和微生物间遗传物质的交流,从而充分利用自然界存在的各种遗传资源;有效打破有利基因和不利基因的连锁,充分利用有用基因,加快育种进程,缩短育种年限。
然而,这种方法在许多植物物种中应用存在一个严重的障碍,没有可靠的体外转化和再生程序。茄子是一种重要的经济作物,是我国的重要果菜之一,易受黄萎病、青枯病、棉疫病等多种病害以及线虫和各种昆虫的侵害。在转基因茄子育种过程中,茄子组织培养具有很强的基因型特异性,再生效果不理想,在多数试验中植株的再生周期长或分化频率低,其不定芽的生长能力较差,又得甚至停留在芽诱导阶段而不能进一步生长,这在很大程度上限制了茄子基因工程的研究进展。
发明内容
为解决转基因茄子再生效果差的问题,本发明提供了一种用于转基因茄子的再生培养基及其应用。
本发明的技术方案:
一种用于转基因茄子的再生培养基,包括如下组分:0.1~0.5μg/mL噻苯隆、15~20mM NH4NO3、12~16mM KNO3、2~2.5mM CaCl2·2H2O、1~1.2mM MgSO4·7H2O、0.8~1.0mMKH2PO4、3~4μM KI、0.05~0.08mMH3BO3、0.05~0.08mM MnSO4·4H2O、20~25μM ZnSO4·7H2O、0.5~0.8μM Na2MoO4·2H2O、0.05~0.08μM CuSO4·5H2O、0.05~0.08μM CoCl2·6H2O、0.05~0.08mM EDTA,pH5.7~5.9。
进一步的,还包括10~15μg/mLN6-[异戊烯]-腺嘌呤。
进一步的,还包括120~150mg/L肌醇、1.0~1.5mg/L烟酸、1.0~1.5mg/L盐酸吡哆醇、0.2~0.5mg/L盐酸硫胺素。
进一步的,还包括20~50g/L蔗糖和5~8g/L琼脂。
本发明提供的用于转基因茄子的再生培养基在获得茄子转基因植株中的应用,具体应用方法如下:
步骤一、采摘自然成熟的茄子果实,取出未成熟胚待用;
步骤二、农杆菌活化:将含有目的基因的农杆菌接种于含有卡那霉素的YEB固体培养基上,一定温度下进行暗培养至长出农杆菌单菌落,挑单菌落接种于含有卡那霉素的YEB液体培养基中,一定温度下进行振荡培养,将振荡培养所得菌液转入离心管中,4000r/min离心,收集菌体后用等体积的无菌水悬浮菌液,得到农杆菌菌悬液待用;
步骤三、农杆菌侵染:将步骤一备好的未成熟胚浸入步骤二备好的农杆菌菌悬液中,浸没10分钟完成农杆菌的侵染;
步骤四、未成熟胚的接种:将步骤三经农杆菌侵染过的未成熟胚置于再生培养基上,27℃黑暗条件下培养至长出外植体后,用无菌水冲洗外植体,并将外植体转移至选择培养基上黑暗培养一定时间;
步骤五、外植体的培养:将步骤四经过黑暗培养的选择培养基置于光照条件下继续培养一定时间,获得健壮分化苗。
进一步的,步骤二所述暗培养的温度为27℃,培养时间为48h;所述振荡培养的温度为27℃,振荡培养转速为220r/min。
进一步的,步骤二所述振荡培养后所得培养液中农杆菌的OD600值为0.4~0.6。
进一步的,步骤四所述选择培养基的配方为:40~70μg/mL的卡那霉素、150~300μg/mL奥格门汀、500μg/mL头孢噻肟、0.1~0.5μg/mL噻苯隆、10~15μg/mLN6-[异戊烯]-腺嘌呤、15~20mM NH4NO3、12~16mM KNO3、2~2.5mM CaCl2·2H2O、1~1.2mM MgSO4·7H2O、0.8~1.0mM KH2PO4、3~4μM KI、0.05~0.08mMH3BO3、0.05~0.08mM MnSO4·4H2O、20~25μMZnSO4·7H2O、0.5~0.8μM Na2MoO4·2H2O、0.05~0.08μM CuSO4·5H2O、0.05~0.08μMCoCl2·6H2O、0.05~0.08mM EDTA,120~150mg/L肌醇、1.0~1.5mg/L烟酸、1.0~1.5mg/L盐酸吡哆醇、0.2~0.5mg/L盐酸硫胺素、20~50g/L蔗糖和5~8g/L琼脂、pH5.7~5.9。
进一步的,步骤四所述再生培养基上暗培养至长出不定芽的时间为1~3天,所述选择培养基上暗培养的时间为5~8天,培养温度为27℃。
进一步的,步骤五所述光照培养的条件为光照度2000lx,每日光照时间为12h,培养温度为27℃。
本发明的有益效果:
本发明提供的用于转基因茄子的再生培养基含有丰富的微量元素,满足植物生长的需求,在再生培养基中添加噻苯隆和N6-[异戊烯]-腺嘌呤不仅诱导效率高,不定芽的分化率高,而且成本低,大大节约了组培成本,在转基因茄子的选育过程中可提高外植体形成不定芽的个数,提高再生效率,其再生效率的增长率可达到158%。
将本发明提供的再生培养基用于转基因茄子的育种,不仅解决了现有转基因茄子育种过程中茄子不定芽再生培养基中再生效率差和再生芽质量不稳定的突出问题,还提高了转基因茄子育种的转化效率,缩短了转化周期,为转基因茄子的高效育种提供了有利准备。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的技术方案做进一步的说明,但并不局限于此,凡是对本发明技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本发明技术方案的精神和范围,均应涵盖在本发明的保护范围中。
实施例1
本实施例提供了一种用于转基因茄子的再生培养基,包括如下组分:0.1~0.5μg/mL噻苯隆、15~20mM NH4NO3、12~16mM KNO3、2~2.5mM CaCl2·2H2O、1~1.2mM MgSO4·7H2O、0.8~1.0mM KH2PO4、3~4μM KI、0.05~0.08mMH3BO3、0.05~0.08mM MnSO4·4H2O、20~25μM ZnSO4·7H2O、0.5~0.8μM Na2MoO4·2H2O、0.05~0.08μM CuSO4·5H2O、0.05~0.08μM CoCl2·6H2O、0.05~0.08mM EDTA,pH5.7~5.9。
实施例2
本实施例提供了一种用于转基因茄子的再生培养基,包括如下组分:0.1~0.5μg/mL噻苯隆、10~15μg/mLN6-[异戊烯]-腺嘌呤、15~20mM NH4NO3、12~16mM KNO3、2~2.5mMCaCl2·2H2O、1~1.2mM MgSO4·7H2O、0.8~1.0mM KH2PO4、3~4μM KI、0.05~0.08mMH3BO3、0.05~0.08mM MnSO4·4H2O、20~25μM ZnSO4·7H2O、0.5~0.8μM Na2MoO4·2H2O、0.05~0.08μM CuSO4·5H2O、0.05~0.08μM CoCl2·6H2O、0.05~0.08mM EDTA,pH5.7~5.9。
实施例3
本实施例提供了一种用于转基因茄子的再生培养基,包括如下组分:0.1~0.5μg/mL噻苯隆、10~15μg/mLN6-[异戊烯]-腺嘌呤、15~20mM NH4NO3、12~16mM KNO3、2~2.5mMCaCl2·2H2O、1~1.2mM MgSO4·7H2O、0.8~1.0mM KH2PO4、3~4μM KI、0.05~0.08mMH3BO3、0.05~0.08mM MnSO4·4H2O、20~25μM ZnSO4·7H2O、0.5~0.8μM Na2MoO4·2H2O、0.05~0.08μM CuSO4·5H2O、0.05~0.08μM CoCl2·6H2O、0.05~0.08mM EDTA,120~150mg/L肌醇、1.0~1.5mg/L烟酸、1.0~1.5mg/L盐酸吡哆醇、0.2~0.5mg/L盐酸硫胺素,pH5.7~5.9。
实施例4
本实施例提供了一种用于转基因茄子的再生培养基,包括如下组分:0.1~0.5μg/mL噻苯隆、10~15μg/mLN6-[异戊烯]-腺嘌呤、15~20mM NH4NO3、12~16mM KNO3、2~2.5mMCaCl2·2H2O、1~1.2mM MgSO4·7H2O、0.8~1.0mM KH2PO4、3~4μM KI、0.05~0.08mMH3BO3、0.05~0.08mM MnSO4·4H2O、20~25μM ZnSO4·7H2O、0.5~0.8μM Na2MoO4·2H2O、0.05~0.08μM CuSO4·5H2O、0.05~0.08μM CoCl2·6H2O、0.05~0.08mM EDTA,120~150mg/L肌醇、1.0~1.5mg/L烟酸、1.0~1.5mg/L盐酸吡哆醇、0.2~0.5mg/L盐酸硫胺素、20~50g/L蔗糖和5~8g/L琼脂,pH5.7~5.9。
实施例5
本实施例提供了一种用于转基因茄子的再生培养基,包括如下组分:0.3μg/mL噻苯隆、12μg/mLN6-[异戊烯]-腺嘌呤、18mM NH4NO3、15mM KNO3、2.0mM CaCl2·2H2O、1.2mMMgSO4·7H2O、1.0mM KH2PO4、4μM KI、0.06mMH3BO3、0.06mM MnSO4·4H2O、25μM ZnSO4·7H2O、0.6μM Na2MoO4·2H2O、0.06μM CuSO4·5H2O、0.06μM CoCl2·6H2O、0.06mM EDTA,130mg/L肌醇、1.2mg/L烟酸、1.2mg/L盐酸吡哆醇、0.3mg/L盐酸硫胺素、30g/L蔗糖和8g/L琼脂,pH5.7~5.9。
实施例6
本实施例提供了一种将转基因茄子的再生培养基应用于获得茄子转基因植株的具体应用方法,步骤如下:
步骤一、采摘自然成熟的茄子果实,取出未成熟胚待用;
步骤二、农杆菌活化:将含有目的基因的农杆菌接种于含有卡那霉素的YEB固体培养基上,一定温度下进行暗培养至长出农杆菌单菌落,挑单菌落接种于含有卡那霉素的YEB液体培养基中,一定温度下进行振荡培养,将振荡培养所得菌液转入离心管中,4000r/min离心,收集菌体后用等体积的无菌水悬浮菌液,得到农杆菌菌悬液待用;
步骤三、农杆菌侵染:将步骤一备好的未成熟胚浸入步骤二备好的农杆菌菌悬液中,浸没10分钟完成农杆菌的侵染;
步骤四、未成熟胚的接种:将步骤三经农杆菌侵染过的未成熟胚置于再生培养基上,27℃黑暗条件下培养至长出外植体后,用无菌水冲洗外植体,并将外植体转移至选择培养基上黑暗培养一定时间;
步骤五、外植体的培养:将步骤四经过黑暗培养的选择培养基置于光照条件下继续培养一定时间,获得健壮分化苗。
实施例7
本实施例提供了一种将转基因茄子的再生培养基应用于获得茄子转基因植株的具体应用方法,步骤如下:
步骤一、采摘自然成熟的茄子果实,取出未成熟胚待用;
步骤二、农杆菌活化:将含有目的基因的农杆菌接种于含有卡那霉素的YEB固体培养基上,27℃温度下进行暗培养48h至长出农杆菌单菌落,挑单菌落接种于含有卡那霉素的YEB液体培养基中,27℃温度下以转速220r/min进行振荡培养,所得培养液中农杆菌的OD600值为0.4~0.6时将振荡培养所得菌液转入离心管中,4000r/min离心,收集菌体后用等体积的无菌水悬浮菌液,得到农杆菌菌悬液待用;
步骤三、农杆菌侵染:将步骤一备好的未成熟胚浸入步骤二备好的农杆菌菌悬液中,浸没10分钟完成农杆菌的侵染;
步骤四、未成熟胚的接种:将步骤三经农杆菌侵染过的未成熟胚置于再生培养基上,27℃黑暗条件下培养1~3天至长出外植体后,用无菌水冲洗外植体,并将外植体转移至选择培养基上27℃黑暗培养5~8天;
本实施例中选择培养基的配方为:40~70μg/mL的卡那霉素、150~300μg/mL奥格门汀、500μg/mL头孢噻肟、0.1~0.5μg/mL噻苯隆、10~15μg/mLN6-[异戊烯]-腺嘌呤、15~20mM NH4NO3、12~16mM KNO3、2~2.5mM CaCl2·2H2O、1~1.2mM MgSO4·7H2O、0.8~1.0mMKH2PO4、3~4μM KI、0.05~0.08mMH3BO3、0.05~0.08mM MnSO4·4H2O、20~25μM ZnSO4·7H2O、0.5~0.8μM Na2MoO4·2H2O、0.05~0.08μM CuSO4·5H2O、0.05~0.08μM CoCl2·6H2O、0.05~0.08mM EDTA,120~150mg/L肌醇、1.0~1.5mg/L烟酸、1.0~1.5mg/L盐酸吡哆醇、0.2~0.5mg/L盐酸硫胺素、20~50g/L蔗糖和5~8g/L琼脂、pH5.7~5.9。
步骤五、外植体的培养:将步骤四经过黑暗培养的选择培养基置于光照条件下,光照度2000lx,每日光照时间为12h,培养温度为27℃继续培养三周,获得健壮分化苗。
实施例8
本实施例以实施例5提供的用于茄子的再生培养基和实施例7提供的具体方法,选育一株携带cryⅢA基因的抗鞘翅目昆虫的转基因茄子,具体步骤如下:
步骤一、采摘自然成熟的茄子果实,取出未成熟胚待用;
步骤二、农杆菌活化:准备一株携带有重组DNA的农杆菌,其重组DNA为cryIIIA和可选择标记基因,该标记基因对重组DNA转化的细胞具有卡那霉素抗性,将这株农杆菌接种于含有卡那霉素的YEB固体培养基上,27℃温度下进行暗培养48h至长出农杆菌单菌落,挑单菌落接种于含有卡那霉素的YEB液体培养基中,27℃温度下以转速220r/min进行振荡培养,所得培养液中农杆菌的OD600值为0.4~0.6时将振荡培养所得菌液转入离心管中,4000r/min离心,收集菌体后用等体积的无菌水悬浮菌液,得到农杆菌菌悬液待用;
步骤三、农杆菌侵染:将步骤一备好的未成熟胚浸入步骤二备好的农杆菌菌悬液中,浸没10分钟完成农杆菌的侵染;
步骤四、未成熟胚的接种:将步骤三经农杆菌侵染过的未成熟胚置于再生培养基上,27℃黑暗条件下培养1~3天至长出外植体后,用无菌水冲洗外植体,并将外植体转移至选择培养基上27℃黑暗培养5~8天;
步骤五、外植体的培养:将步骤四经过黑暗培养的选择培养基置于光照条件下,光照度2000lx,每日光照时间为12h,培养温度为27℃,接种一周后,可观察到未成熟胚膨大,继续培养三周后,可陆续观察到不定芽,获得健壮分化苗,继续培养可形成根、芽、叶俱全的完整植株。
以再生茄子植株的叶片为材料提取基因组DNA,利用cryIIIA基因的序列设计特异引物对DNA进行扩增,以质粒和水为对照,在cryIIIA基因相应位置出现的扩展条带表示转基因侵染成功。
对比例1
本对比例以如下配方制备的培养基按照实施例8提供的方法选育携带cryⅢA基因的抗鞘翅目昆虫的转基因茄子。
再生培养基配方为:15~20mM NH4NO3、12~16mM KNO3、2~2.5mM CaCl2·2H2O、1~1.2mM MgSO4·7H2O、0.8~1.0mM KH2PO4、3~4μM KI、0.05~0.08mMH3BO3、0.05~0.08mMMnSO4·4H2O、20~25μM ZnSO4·7H2O、0.5~0.8μM Na2MoO4·2H2O、0.05~0.08μM CuSO4·5H2O、0.05~0.08μM CoCl2·6H2O、0.05~0.08mM EDTA,20~50g/L蔗糖和5~8g/L琼脂pH5.7~5.9。
选择培养基配方为:40~70μg/mL的卡那霉素、150~300μg/mL奥格门汀、500μg/mL头孢噻肟、15~20mM NH4NO3、12~16mM KNO3、2~2.5mM CaCl2·2H2O、1~1.2mM MgSO4·7H2O、0.8~1.0mM KH2PO4、3~4μM KI、0.05~0.08mMH3BO3、0.05~0.08mM MnSO4·4H2O、20~25μM ZnSO4·7H2O、0.5~0.8μM Na2MoO4·2H2O、0.05~0.08μM CuSO4·5H2O、0.05~0.08μM CoCl2·6H2O、0.05~0.08mM EDTA,20~50g/L蔗糖和5~8g/L琼脂pH5.7~5.9。
本对比例将经农杆菌侵染过的未成熟胚置于再生培养基上,27℃黑暗条件下培养5~8天至长出外植体后,用无菌水冲洗外植体,并将外植体转移至选择培养基上27℃黑暗培养10~15天;然后将经过黑暗培养的选择培养基置于光照条件下,光照度2000lx,每日光照时间为12h,培养温度为27℃,接种10天后,可观察到未成熟胚膨大,继续培养四周,可陆续观察到不定芽,继续培养可形成根、芽、叶俱全的完整植株。
本对比例中外植体培养时间和形成不定芽的时间明显多于实施例8;这说明实施例8提供的再生培养基能缩短转化时间,提高转基因茄子的育种效率。
通过对比实施例8和对比例1的每个外植体产生的不定芽数考察再生培养基对外植体再生不定芽的影响,结果如表1所示:
表1
测试项 | 每个外植体产生的不定芽数 | 再生效率增长率(%) |
实施例8 | 2.83±0.42 | 158 |
对比例1 | 1.32±0.22 | 0 |
由表1中数据对比可以看出,实施例8提供的再生培养基中所含的噻苯隆和N6-[异戊烯]-腺嘌呤不仅诱导效率高,不定芽的分化率高,而且成本低,大大节约了组培成本,噻苯隆、N6-[异戊烯]-腺嘌呤肌醇、烟酸、盐酸吡哆醇和盐酸硫胺素在转基因茄子的选育过程中可提高外植体形成不定芽的个数,提高再生效率,其再生效率的增长率可达到158%。将本发明提供的再生培养基用于转基因茄子的育种,不仅解决了现有转基因茄子育种过程中茄子不定芽再生培养基中再生效率差和再生芽质量不稳定的突出问题,还提高了转基因茄子育种的转化效率,缩短了转化周期,为转基因茄子的高效育种提供了有利准备。
Claims (10)
1.一种用于转基因茄子的再生培养基,其特征在于,包括如下组分:0.1~0.5μg/mL噻苯隆、15~20mM NH4NO3、12~16mM KNO3、2~2.5mM CaCl2·2H2O、1~1.2mM MgSO4·7H2O、0.8~1.0mM KH2PO4、3~4μM KI、0.05~0.08mMH3BO3、0.05~0.08mM MnSO4·4H2O、20~25μMZnSO4·7H2O、0.5~0.8μM Na2MoO4·2H2O、0.05~0.08μM CuSO4·5H2O、0.05~0.08μMCoCl2·6H2O、0.05~0.08mM EDTA,pH5.7~5.9。
2.根据权利要求1所述一种用于转基因茄子的再生培养基,其特征在于,还包括10~15μg/mLN6-[异戊烯]-腺嘌呤。
3.根据权利要求1或2所述一种用于转基因茄子的再生培养基,其特征在于,还包括120~150mg/L肌醇、1.0~1.5mg/L烟酸、1.0~1.5mg/L盐酸吡哆醇、0.2~0.5mg/L盐酸硫胺素。
4.根据权利要求3所述一种用于转基因茄子的再生培养基,其特征在于,还包括20~50g/L蔗糖和5~8g/L琼脂。
5.权利要求1-4任一所述一种用于转基因茄子的再生培养基在获得茄子转基因植株中的应用,其特征在于,具体应用方法如下:
步骤一、采摘自然成熟的茄子果实,取出未成熟胚待用;
步骤二、农杆菌活化:将含有目的基因的农杆菌接种于含有卡那霉素的YEB固体培养基上,一定温度下进行暗培养至长出农杆菌单菌落,挑单菌落接种于含有卡那霉素的YEB液体培养基中,一定温度下进行振荡培养,将振荡培养所得菌液转入离心管中,4000r/min离心,收集菌体后用等体积的无菌水悬浮菌液,得到农杆菌菌悬液待用;
步骤三、农杆菌侵染:将步骤一备好的未成熟胚浸入步骤二备好的农杆菌菌悬液中,浸没10分钟完成农杆菌的侵染;
步骤四、未成熟胚的接种:将步骤三经农杆菌侵染过的未成熟胚置于再生培养基上,27℃黑暗条件下培养至长出外植体后,用无菌水冲洗外植体,并将外植体转移至选择培养基上黑暗培养一定时间;
步骤五、外植体的培养:将步骤四经过黑暗培养的选择培养基置于光照条件下继续培养一定时间,获得健壮分化苗。
6.根据权利要求5所述一种用于转基因茄子的再生培养基在获得茄子转基因植株中的应用,其特征在于,步骤二所述暗培养的温度为27℃,培养时间为48h;所述振荡培养的温度为27℃,振荡培养转速为220r/min。
7.根据权利要求5或6所述一种用于转基因茄子的再生培养基在获得茄子转基因植株中的应用,其特征在于,步骤二所述振荡培养后所得培养液中农杆菌的OD600值为0.4~0.6。
8.根据权利要求7所述一种用于转基因茄子的再生培养基在获得茄子转基因植株中的应用,其特征在于,步骤四所述选择培养基的配方为:40~70μg/mL的卡那霉素、150~300μg/mL奥格门汀、500μg/mL头孢噻肟、0.1~0.5μg/mL噻苯隆、10~15μg/mLN6-[异戊烯]-腺嘌呤、15~20mM NH4NO3、12~16mM KNO3、2~2.5mM CaCl2·2H2O、1~1.2mM MgSO4·7H2O、0.8~1.0mM KH2PO4、3~4μM KI、0.05~0.08mMH3BO3、0.05~0.08mM MnSO4·4H2O、20~25μMZnSO4·7H2O、0.5~0.8μM Na2MoO4·2H2O、0.05~0.08μM CuSO4·5H2O、0.05~0.08μMCoCl2·6H2O、0.05~0.08mM EDTA,120~150mg/L肌醇、1.0~1.5mg/L烟酸、1.0~1.5mg/L盐酸吡哆醇、0.2~0.5mg/L盐酸硫胺素、20~50g/L蔗糖和5~8g/L琼脂、pH5.7~5.9。
9.根据权利要求8所述一种用于转基因茄子的再生培养基在获得茄子转基因植株中的应用,其特征在于,步骤四所述再生培养基上暗培养至长出外植体的时间为1~3天,所述选择培养基上暗培养的时间为5~8天,培养温度为27℃。
10.根据权利要求9所述一种用于转基因茄子的再生培养基在获得茄子转基因植株中的应用,其特征在于,步骤五所述光照培养的条件为光照度2000lx,每日光照时间为12h,培养温度为27℃。
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