CN1396957A - 用于鉴定生物样本中原种事件gat-z m1的方法和试剂盒 - Google Patents

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Abstract

提供了可快速且明确鉴定生物样本中原种事件GAT-ZM1的手段。

Description

用于鉴定生物样本中原种事件GAT-ZM1的方法和试剂盒
发明背景
转基因在植物中的表型表达由该基因自身的结构及其在植物基因组中的位置决定。同时转基因(为外源DNA)在基因组的不同位置存在时,可以不同方式影响植物的总体表型。通过遗传操作在植物中从农业上或工业上成功导入商业感兴趣的性状是一个漫长的、受不同因素影响的过程。经遗传转化的植物的实际转化和再生只是一系列选择步骤的第一步,其中所述选择步骤包括广泛的遗传鉴定、育种及野外试验的评估,最终导致原种事件的选择。
鉴于有关Novel Food/Feed的讨论、GMO和非GMO产物的分离以及对专利物质的鉴定,对原种事件的明确鉴定显得愈发重要。理想的情况是:此类鉴定方法既快速又简单,且不用多方面的实验室设备。进一步地,该方法应提供使原种事件得以明确鉴定且不用专家解释的结果,但如果需要的话可在专家的监视下进行。
在开发玉米对除草剂Liberty的抗性时,GAT-ZM1被选作原种事件,其中所述GAT-ZM1原种事件是通过用质粒pUC/Ac转化玉米而产生的,所述pUC/Ac包含编码对膦丝菌素耐受的pat基因。市场上以Liberty Link玉米为商标出售,例如AgriGold/Akin Seed Company出售的Liberty LinkA6460LL。此处描述了用于以简单明确的方法鉴定生物样本中原种事件GAT-ZM1的手段。
发明概述
本发明涉及用于鉴定生物样本中原种事件GAT-ZM1的方法,该方法基于特异性识别GAT-ZM1 5’和/或3’侧翼序列的引物或探针。
更具体地,本发明涉及这样的方法,其包含用聚合酶链反应扩增在生物样本中存在的核酸,以得到一条在100至350bp之间的DNA片段,其中所述聚合酶链反应使用至少两条引物,一条识别GAT-ZM1 5’或3’侧翼区,另一条识别位于外源DNA内的序列。引物分别优选地识别位于GAT-ZM1 5’侧翼区内的序列,最优选地识别位于SEQ ID No.6的5’侧翼区内的序列,以及识别位于外源DNA内的序列。尤其优选地,识别5’侧翼区的引物包含此处所述的SEQ ID No.11核苷酸序列以及识别外源DNA内的序列的引物包含此处所述的SEQ ID No.12核苷酸序列。
本发明尤其涉及用于鉴定生物样本中原种事件GAT-ZM1的方法,该方法包含用聚合酶链反应扩增在生物样本中存在的核酸,以得到一条在180至220bp之间的DNA片段,优选地约200bp,其中所述聚合酶链反应使用的两条引物分别具有SEQ ID No.11和SEQ ID No.12的核苷酸序列
本发明还涉及此处描述的GAT-ZM1特异的侧翼序列,其可用于开发特异的鉴定方法来鉴定生物样本中的GAT-ZM1。更具体地,本发明涉及GAT-ZM1 5’和/或3’侧翼区,其可用于产生特异的引物和探针。本发明还涉及基于此类特异引物或探针的使用而对生物样本中GAT-ZM1的存在进行鉴定的方法。
本发明还涉及用于鉴定生物样本中原种事件GAT-ZM1的试剂盒,所述试剂盒包含至少一条特异识别GAT-ZM1 5’或3’侧翼区的引物或探针。
优选地本发明的试剂盒除了包含一条特异识别GAT-ZM1 5’或3’侧翼区的引物外,还包含第二条特异识别位于GAT-ZM1的外源DNA内序列的引物,以用于PCR鉴定方法。优选地,本发明的试剂盒包含两条特异引物,其中一条识别位于GAT-ZM1 5’侧翼区内的序列,最优选地识别位于SEQ IDNo.6的5’侧翼区内的序列,且另一条识别位于外源DNA内的序列。尤其优选地,识别5’侧翼区的引物包含此处所述的SEQ ID No.11核苷酸序列以及识别转基因的引物包含此处所述的SEQ ID No.12核苷酸序列。
本发明还涉及用于鉴定生物样本中原种事件GAT-ZM1的试剂盒,所述试剂盒包含具有SEQ ID No.11和SEQ ID No.12核苷酸序列的PCR引物,以用于此处描述的GAT-ZM1 PCR鉴定方法。
本发明还涉及用于鉴定生物样本中原种事件GAT-ZM1的试剂盒,所述试剂盒包含特异探针,其序列对应于(或互补于)与GAT-ZM1特异区具有80%至100%序列同一性的序列。优选地探针序列对应于一个特异区,所述特异区包含部分GAT-ZM1 5’或3’侧翼区。最优选地该特异探针具有(或互补于)与SEQ ID No.6的第286位至第466位核苷酸之间的序列具有80%至100%序列同一性的序列。
本发明所包括的方法和试剂盒可用于不同的目的,例如但不限于以下目的:鉴定植物、植物材料或产品(例如但不限于包含或来自植物材料的食品或饲料产品(新鲜或经加工的))中的GAT-ZM1;另外,本发明的方法和试剂盒可用于鉴定转基因植物材料,以分离转基因和非转基因材料;另外,本发明的方法和试剂盒可用于确定包含GAT-ZM1的植物材料的质量(即材料百分纯)。
本发明还涉及GAT-ZM1 5’和/或3’侧翼区以及从GAT-ZM1 5’和/或3’侧翼序列产生的特异引物和探针。详细描述
重组DNA分子掺入植物基因组一般是细胞或组织转化的结果(或其它遗传操作的结果)。掺入的具体位点或源自“随机”整合,或为预定位置(如果使用的是定向整合方法)。
作为用重组DNA或“转化DNA”转化植物细胞或组织的结果而导入植物基因组的DNA此后称为“外源DNA”,其包含一个或多个“转基因”。这样,外源DNA可包含重组DNA及植物的新导入的重排DNA。但在本发明的上下文中术语“植物DNA”指可在对应的野生型植物的相同遗传位置找到的植物DNA。可通过重组DNA分子在植物基因组中掺入位点处的位置和构型来表示外源DNA的特征。重组DNA在植物基因组中的插入位点也称为“插入位点”或“目标位点”。植物基因组中重组DNA的插入可与植物DNA的缺失相关,称为“目标位点缺失”。此处所用的“侧翼区”或“侧翼序列”指的是这样的序列,其为植物基因组的至少20bp序列,优选地至少50bp序列,以及高达5000bp的序列,其位于紧挨着外源DNA的上游且邻近于外源DNA,或位于紧挨着外源DNA的下游且邻近于外源DNA。导致外源DNA随机整合的转化步骤会产生具有不同侧翼区的转化子,对每一个转化子而言它们是特征性的和唯一的。当重组DNA通过常规的杂交导入植物时,其在植物基因组中的插入位点或其侧翼区一般不改变。此处所用的“插入区”指的是对应于至少40bp,优选地至少100bp,以及高达超过10000bp的区域,其被植物基因组中包含外源DNA的上游和/或下游侧翼区的序列包围。考虑到由于种内突变引起的小差异,插入区在杂交入同一种类的植物后,可保留与包含最初从转化获得的植物中外源DNA上游和下游侧翼区的序列至少85%,优选地90%,更优选地95%,且最优选地100%的序列同一性。
“事件”定义为作为遗传操作结果的(人工)基因座,其携带包含至少一拷贝目的基因的外源DNA。一个事件的一般等位基因状态为外源DNA的存在或缺失。事件的表型特征在于转基因的表达。在基因水平上,事件是植物基因组成的一部分。在分子水平上,事件的特征在于转基因的限制性酶切图谱(例如通过Southern印迹确定)、转基因的上游和/或下游侧翼序列、分子标志物的位置和/或转基因的分子构型。通常用包含至少一种目的基因的转化DNA转化植物,导致多个事件,其中每一个均为唯一的。
此处所用的“原种事件”为基于转基因的表达和稳定性以及与含有它的植物之最佳农艺学特性的相容性而从一组事件选择的事件,其通过用同一转化DNA转化或通过与此类转化所获得的植物回交而获得。因此原种事件选择的标准为一种或多种,优选地两种或多种,有利地为所有下列标准:
a)外源DNA的存在不降低其它所期望有的植物特性,例如那些与农学特性或商业价值相关的特性;
b)事件的特征在于充分定义的稳定遗传之分子构型,且可开发用于鉴定对照的合适诊断手段;
c)在事件的杂合(或半合子)和纯合子的情况下,目标基因在一系列的环境条件下以商业可接受水平显示正确、合适且稳定的空间和时间表型表达,其中携带事件的植物可能处于常规的农业用途。
优选外源DNA与植物基因组的某个位置有关,其中所述位置允许基因易于渗入所期望的商业遗传背景。
事件作为原种事件的情形通过将原种事件渗入不同的相关遗传背景并且观察例如上述a),b)和c)中的一个、两个或所有标准而证实。
因此“原种事件”指的是包含外源DNA的基因座,其满足上述标准。植物、植物材料或子代例如种子可在其基因组中包含一个或多个原种事件。
开发用于鉴定原种事件或鉴定包含原种事件的植物或植物材料,或鉴定包含含有原种事件的植物材料之产品的手段是基于原种事件的特定基因组特性而进行的,其中所述特定基因组特性例如包含外源DNA的基因组区域之特定的限制性图谱、分子标志物或外源DNA侧翼区的序列。
一旦已对外源DNA的一个或两个侧翼区进行了测序,可用分子生物学技术产生特异性识别样本核酸(DNA或RNA)中这种(这些)序列的引物和探针。例如可通过PCR法来鉴定生物样本(如植物、植物材料或包含植物材料的产品样本)中的原种事件。此类PCR基于至少两条特异“引物”,一条识别位于原种事件5’或3’侧翼区中的序列,另一条识别位于外源DNA中的序列。引物优选地为具有15至35个核苷酸的序列,其在优化的PCR条件下分别“特异性识别”位于原种事件5’或3’侧翼区中的序列和原种事件的外源DNA中的序列,这样可从包含原种事件的核酸样本中扩增出特异片段(“整合片段”)。这意味着在优化的PCR条件下植物基因组或外源DNA中只有目标整合片段而没有其它序列被扩增。
优选地,整合片段的长度在50至500个核苷酸之间,最优选地在100至350个核苷酸之间。优选地特异引物的序列分别与原种事件5’或3’侧翼区中的序列和原种事件的外源DNA中的序列具有80%至100%的同一性,只要错配仍允许用这些引物在优化的PCR条件下特异性鉴定原种事件。但允许的错配范围易于实验确定且为本领域技术人员公知。
由于引物序列和它们在基因组中的相对位置对原种事件是独特的,因此只在包含原种事件(的核酸)的生物样本中存在整合片段的扩增。优选地当用PCR鉴定未知样本中GAT-ZM1的存在时,可包括一组引物对照,其中用该引物对照可扩增出在该事件的植物种类的“管家基因”中的片段。管家基因为在大多数细胞类型中表达且为与所有细胞共有的基本代谢活性相关的基因。优选地,从管家基因扩增的片段较扩增的整合片段大。根据待分析样本,可包括其它对照。
本领域对标准的PCR方法进行了描述,例如在“PCR应用手册”(“PCRApplications Manual”)(Roche Molecular Biochemicals,第二版,1999)一书中的描述。优化的PCR条件(包括特异的引物序列)在用于每个原种事件的“PCR鉴定方法”(“PCR identification protocol”)中进行了说明。但应该清楚需要针对具体的实验室条件调节PCR鉴定方法中的一些参数,并且可作些许修改以获得类似结果。例如使用不同的方法制备DNA时,可能需要调节例如所用引物量、聚合酶和退火条件。同样地,选择其它引物则需要其它用于PCR鉴定方法的优化条件。但这些调节显然为本领域技术人员所知,且在如上所引用的最新PCR应用手册中进行了进一步的详述。
另外,特异引物可用于扩增整合片段,后者可用作鉴定生物样本中GAT-ZM1的“特异探针”。在允许探针与其在核酸中的对应序列进行杂交的条件下,将生物样本的核酸与探针接触,导致核酸/探针杂交体的形成。可检测该杂交体的形成(例如标记核酸或探针),其中该杂交体的形成表明存在GAT-ZM1。本领域已描述了基于与(在固相载体上或在溶液中的)特异探针杂交的此类鉴定方法。特异探针优选为这样的序列,其在优化的条件下,特异地与原种事件5’或3’侧翼区且优选地也包含与其邻接的部分外源DNA中的区域(此后称之为“特异区”)杂交。优选地,特异探针包含在50至500bp之间,优选在100至350bp之间的序列,其与特异区的核酸序列至少80%,优选地80至85%,更优选地85至90%,尤其优选地90至95%,最优选地95%至100%相同(或互补)。优选地,特异探针包含约15至约100个邻接的与原种事件特异区相同(或互补)的核苷酸序列。
此处所用的“试剂盒”指的是:以本发明方法实施为目的的一套试剂,更具体地,指的是鉴定生物样本中原种事件GAT-ZM1的一套试剂。更具体地,本发明试剂盒的一个优选的实施方案包含如上所述的至少一条或两条特异引物。任选地,试剂盒可进一步包含此处在PCR鉴定方法中描述的任一其它试剂。另外,根据本发明的另一个实施方案,该试剂盒可包括如上所述的一条特异探针,其与生物样本的核酸特异性杂交以鉴定其中GAT-ZM1的存在。任选地,该试剂盒可进一步包含任一其它试剂(例如但不限于杂交缓冲液、标记物),用于用特异探针鉴定生物样本中的GAT-ZM1。
可使用本发明的试剂盒,且试剂盒的组分可具体调节,以用于质量控制(例如种子批次的纯度),检测植物材料或包含或衍生于植物材料的材料中(例如但不限于食物或饲料产品)的原种事件。
此处所用关于核苷酸序列(DNA或RNA)的“序列同一性”指的是:具有相同核苷酸的位置数除以两个序列中的较短序列的核苷酸数目。两个核苷酸序列的排列用Wilbur和Lipmann算法(Wilbur和Lipmann,1983,美国国家科学院院报(Proc.Nat.Acad.Sci.USA)80:726)进行,所用窗口大小为20个核苷酸,字长为4个核苷酸且缺口罚分为4。例如可用IntelligeneticsTM Suite程序(Intelligenetics Inc.,CA)或GeneticsComputer Group的序列分析软件包(GCG,威斯康星大学生物技术中心)方便地进行计算机辅助分析并解释序列数据,包括上述的序列排列。当此类序列的序列同一性为至少约75%,尤其是至少约80%,更尤其是至少约85%,更尤其是约90%,特别是约95%,更特别是约100%时,序列被表示为“基本相似”。这样当RNA序列被说成是与DNA序列基本相似或具有某种程度的序列同一性时,应清楚DNA序列中的胸腺嘧啶(T)认为与RNA序列中的尿嘧啶(U)是相同的。此处所用的“互补于”是指核酸序列中核苷酸A和T(U)之间以及G和C之间的互补性。
此处所用术语“引物”包括在模板依赖的方法中(如PCR)可引导新生核酸合成的任一核酸。一般引物为10至30bp的寡核苷酸,但也可使用较长的序列。引物可以双链形式提供,但优选以单链形式提供。虽然探针可被用作引物,但探针是设计为与靶DNA或RNA结合且不必用于扩增步骤。
此处当提到特异引物时所用术语“识别”是指这样的事实:在方法中所提的条件(例如PCR鉴定方法的条件)下,特异引物与原种事件中的核酸序列特异性杂交,其中的特异性通过存在的阳性和阴性对照而确定。
此处当提到特异探针时所用术语“杂交”是指这样的事实:在标准的严紧条件下,探针可与原种事件核酸序列中的特异区结合。此处所用标准的严紧条件是指此处所述的用于杂交的条件或由Sambrook等人(1989)(分子克隆:实验室手册,第二版,冷泉港实验室出版社,纽约(MolecularCloning:A Laboratory Manual,Second Edition,Cold Spring HarbourLaboratory Press,NY))描述的常规杂交条件,其例如包括以下步骤:1)将植物基因组DNA片段固定在滤膜上,2)将滤膜用50%甲酰胺,5×SSPE,2×Denhardt’s试剂和0.1%SDS,42℃预杂交1至2小时,或用6×SSC,2×Denhardt’s试剂和0.1%SDS,68℃预杂交1至2小时,3)加入已标记的杂交探针,4)孵育16至24小时,5)用1×SSC,0.1%SDS室温洗滤膜20分钟,6)洗滤膜三次,20分钟,每次在68℃于0.2×SSC,0.1%SDS,以及7)用增感屏将滤膜于-70℃暴露于X-射线胶片24至48小时。
如此处所用生物样本为植物、植物材料或含有植物材料的产品之样本。术语“植物”指包含在任一成熟阶段的玉米(玉蜀黍(Zea mays))植物组织以及取自或衍生于任一此类植物的任一细胞、组织或器官,包括(但不限于)任一种子、叶、茎、花、根、单细胞、配子、细胞培养物、组织培养物或原生质体。此处所用的“植物材料”指的是来自或衍生于植物的材料。包含植物材料的产品涉及到食物、饲料或其它用植物材料产生的或可被植物材料污染的产品。应该明白在本发明的上下文中,此类生物材料优选地用于测试GAT-ZM1特异核酸的存在,暗示样本中存在核酸。因此此处所指的用于鉴定生物样本中的原种事件GAT-ZM1的方法优选地涉及鉴定包含原种事件生物样本中的核酸。
此处所用的“包含”可解释为使所述特征、整数、步骤或组成的存在如所指的具体化,但不排除另外的一个或多个特征、整数、步骤、组成或组的存在。这样例如包含核苷酸或氨基酸序列的核酸或蛋白质可包含较实际所引用的要多的核苷酸或氨基酸,即包括在较大的核酸或蛋白质中。包含功能上或结构上确定的DNA序列之嵌合基因可包含额外的DNA序列等。
下列实施例描述了开发用于鉴定生物样本中原种事件GAT-ZM1的手段。
除非另外指出,所有的重组DNA技术均按照描述的标准方法进行,描述见Sambrook等人(1989),分子克隆:实验室手册,第二版,冷泉港实验室出版社,纽约以及Ausubel等人,(1994)分子生物学最新方法(CurrentProtocols in Molecular Biology),美国。植物分子研究的标准材料和方法的描述见BIOS Scientific Publications Ltd(UK)和BlackwellScientific Publications,UK R.D.D.Croy出版的植物分子生物学实验室传真(Plant Molecular Biology Labfax)(1993)。
在描述和实施例中,参照以下序列:
SEQ ID No.1:     载体pUC/Ac的遗传成分序列
SEQ ID No.2:     引物MDB286
SEQ ID No.3:     引物MDB391
SEQ ID No.4:     引物MDB411
SEQ ID No.5:     引物MDB420
SEQ ID No.6:     包含GAT-ZM1 5’侧翼区的核苷酸序列
SEQ ID No.7:     引物MDB439
SEQ ID No.8:     引物VDS44
SEQ ID No.9:     引物MDB522
SEQ ID No.10:    包含GAT-ZM1 3’侧翼区的核苷酸序列
SEQ ID No.11:    引物COR17
SEQ ID No.12:    引物COR18
SEQ ID No.13:    引物COR15
SEQ ID No.14:    引物COR16
附图简述
下文的实施例不用于将本发明限制于所述的具体实施方案,其中实施例可通过结合附图来理解,附图于此处引用作为参考,其中:
图1.用PCR鉴定方法评定未知物中产生的GAT-ZM1
凝胶的加样顺序:未知物:泳道1、2、5、6、8、11、13、14,DNA样本来自包含转基因事件GAT-ZM1的玉米植物;泳道4、9、10、12,DNA样本来自不包含原种事件GAT-ZM1的玉米植物;泳道3,PCR失败。对照泳道:泳道19、21,对照DNA样本来自包含原种事件GAT-ZM1的玉米植物;泳道20、22,对照DNA样本来自野生型玉米植物;泳道24,分子量标志物。
实施例
1.鉴定原种事件GAT-ZM1的侧翼区
通过用pUC/Ac载体转化玉米可产生除草剂抗性玉米,其中所述pUC/Ac载体包含在花椰菜花叶病毒(Cauliflower Mosaic Virus)组成型35S启动子控制下编码膦丝菌素乙酰转移酶的pat基因编码序列。表1提供了pUC/Ac遗传成分的详述。SEQ ID No.1提供了pUC/Ac遗传成分的核苷酸序列。
                  表1:载体pUC/Ac的遗传成分
核苷酸no.                  遗传成分
412-618 来自载体pDH51的花椰菜花叶病毒35S终止子(Pietrzak M.等人,核酸研究(Nucl.Acids Res.)14,(1986),5857-5868页)
619-636 合成的多接头序列
637-1188 合成的pat基因(来自绿色产色链霉菌(Streptomycesviridochromogenes)的氨基酸序列)(Strauch等人,(1993)欧洲专利275957 B1)
1189-1216 合成的多接头序列
1217-1746 来自载体pDH51中花椰菜花叶病毒35S启动子(Pietrzak M.等人,1986)
1747-411 载体pUC18的序列,包括β-内酰胺酶基因(位置2923-3783)和在位置2164处的复制起点(Yanisch-Perron等人,(1985),基因(Gene)33,103-119页)
对原种事件GAT-ZM1的选择是在基于除草剂抗性基因的表达和稳定性好且与最佳农业性能具相容性的广泛选择方法基础上进行的。
用Liu等人(1995,植物杂志(Plant J.)8(3):457-463)描述的温度非对称交互(TAIL-)PCR法确定GAT-ZM1事件中外源DNA侧翼区的序列。该方法将三条巢式引物与一条较短的随机简并引物进行连续反应,这样可热控制特异和非特异产物的相对扩增效率。所选择的特异引物与外源DNA的边界在它们的退火条件下退火。用1%琼脂糖凝胶分析小量(5μl)未纯化的二级和三级PCR产物。三级PCR产物用于制备性扩增、纯化并用DyeDeoxyTerminator循环试剂盒于自动测序仪上测序。
1.1.右(5’)侧翼区
所用引物为
序列(5’→3’)    在pUC/Ac中的位置
简并引物MDB286 NgT.CgA.SWg.ANA.WgA.A(SEQ ID No.2)     -
一级TAILMDB391 Tgg.ATA.CAA.gCA.Tgg.Tgg.ATg.g(SEQ ID No.3)     715  736
二级TAILMDB411 Agg.CAT.gCC.gCT.gAA.ATC.ACC(SEQ ID NO.4)     606  626
三级TAILMDB420 GgT.TTC.gCT.CAT.gTg.TTg.AgC(SEQ ID No.5)     507  527
其中:N=A,C,T或g;S=C或g;W=A或T
用MDB286-MDB420扩增的片段约1100bp,测定其全序列(SEQ ID No.6)。在第1至第341位核苷酸之间的序列对应于植物DNA,而在第342至第1041位核苷酸之间的序列对应于T-DNA。
1.2.左(3’)侧翼区
所用引物为
序列(5’→3’) 在pUC/Ac中的位置
简并引物MDB286 NgT.CgA.SWg.ANA.WgA.A(SEQ ID No.2)   -
一级TAIL CTC.ATg.gTT.ATg.gCA.gCA.CTg.C   3401-3422
MDB439 (SEQ ID No.7)
二级TAILVDS44 CTg.TCA.TgC.CAT.CCg.TAA.gAT.gC(SEQ ID No.8) 3435-3457
三级TAILMDB522 TgC.TTT.gAA.gAC.gTg.gTT.gg(SEQ ID No.9) 1326-1345
其中:N=A,C,T或g;S=C或g;W=A或T
用MDB286-MDB522扩增的片段约450bp,测定其全序列(SEQ ID No.10)。在第1至第342位核苷酸之间的序列对应于T-DNA,而在第343至第484位核苷酸之间的序列对应于植物DNA。
2.聚合酶链反应鉴定方法的进行
2.1.引物
设计识别原种事件中序列的特异引物。更具体地,设计的一条引物识别GAT-ZM1 5’侧翼区序列。然后所选择的第二条引物位于外源DNA的序列中,这样引物所跨序列长约200bp。对GAT-ZM1 DNA进行PCR反应时,发现下列引物可给出特别清晰且可重复的结果:
COR17:5’-ggg.TgA.gCT.CgA.ATg.TTg.TTC.T-3’(SEQ ID 11)
       (靶:植物DNA)
COR18:5’-TCT.TAg.ACg.TCA.ggT.ggC.ACT.T-3’(SEQ ID 12)
       (靶:T-DNA)
在PCR混合物中,优选地包括靶向内源序列的引物。在未知样本和在DNA阳性对照中,这些引物作为内部控制。用内源引物对所得的阳性结果表明在基因组DNA制备物中有充分的足够质量DNA可用于产生PCR产物。所选择的内源引物识别玉蜀黍的管家基因:
COR15:5’-AgC.gTC.AAg.gAT.CAT.Tgg.TgT.C-3’(SEQ ID 13)
       (位于玉蜀黍乙醇脱氢酶1基因(X04050)中)
COR16:5’-ggC.CAA.gTT.CAg.CAT.AAg.CTg.T-3’(SEQ ID 14)
       (位于玉蜀黍乙醇脱氢酶1基因(X04050)中)
2.2.扩增片段
在PCR反应中预期的扩增片段为:
对于COR15-COR16引物对:513bp(内源对照)
对于COR17-COR18引物对:202bp(GAT-ZM1原种事件)
2.3.模板DNA
按Edwards等人,(核酸研究,19,1349页,1991)用叶钻孔制备模板DNA。当使用用其它方法制备的DNA时,需要用不同量的模板进行测试。通常50ng的基因组模板DNA产生最佳结果。
2.4.设定阳性和阴性对照
为避免假阳性或假阴性,在PCR运行中坚决应包括下列阳性和阴性对照:
-基本的混合物对照(DNA阴性对照)。此为反应中未加入DNA的PCR。当观察到预期结果即无PCR产物时,表明该PCR混合物未污染靶DNA。
-DNA阳性对照(已知含有转基因序列的基因组DNA样本)。该阳性对照的成功扩增表明PCR是在允许靶序列扩增的条件下运行的。
-野生型DNA对照。此为所提供的模板DNA为制备自非转基因植物的基因组DNA的PCR。当观察到预期结果,即转基因PCR产物未被扩增而内源PCR产物被扩增时,表明在基因组DNA样本中无可检测到的转基因背景扩增。
2.5.PCR条件
在下列条件下可获得最佳结果:
-用于25μl反应的PCR混合物中含有:
        2.5μl模板DNA
        2.5μl 10x扩增缓冲液(与Taq聚合酶同时提供)
        0.5μl 10mM dNTP’s
        0.5μl COR17(10pmoles/μl)
        0.5μl COR18(10pmoles/μl)
        0.25μl COR15(10pmoles/μl)
        0.25μl COR16(10pmoles/μl)
        0.1μl Taq DNA聚合酶(5个单位/μl)
         加水至25μl
-为得到最佳结果,应遵循下列热循环参数:
                  95℃ 4分钟
            然后:95℃ 1分钟
                  57℃ 1分钟
                  72℃ 2分钟
                  进行5个循环
            然后:92℃ 30秒
                  57℃ 30秒
                  72℃ 1分钟
                  进行25个循环
            然后:72℃ 5分钟
2.6.琼脂糖凝胶分析
为显示最佳PCR结果,将10至20μl的PCR样本及合适的分子量标志物(例如100bp梯度PHARMACIA)上样于1.5%琼脂糖凝胶(Tris-硼酸盐缓冲液)。
2.7.结果验证
转基因植物DNA样本的单一PCR循环和单一PCR混合物的数据不可采用,除非1)DNA阳性对照显示预期的PCR产物(转基因和内源片段),2)PCR扩增的DNA阴性对照为阴性(没有片段)以及3)野生型DNA对照显示预期结果(内源片段扩增)。
当遵循上述GAT-ZM1的PCR鉴定方法时,显示可见量的如预期大小的转基因和内源PCR产物的泳道表明其对应的植物(由其制备的基因组模板DNA)已遗传了GAT-ZM1原种事件。未显示可见量的转基因PCR产物但显示可见量的内源PCR产物的泳道表明其对应的植物(由其制备的基因组模板DNA)不包含原种事件。未显示可见量的内源和转基因PCR产物的泳道表明基因组DNA的质和/或量不能产生PCR产物。这些植物不予以评价。应重复基因组DNA的制备,且必须进行具备合适对照的新一轮PCR循环。
2.8.使用识别PCR法鉴定GAT-ZM1
在尝试筛选未知对象前,需进行具有所有适当对照的试验。对已有的方法,可能需要优化在不同的实验室间可能不同的组分(模板DNA制备物,Taq DNA聚合酶,引物性质,dNTP’s,热循环仪等)。
在方法中对内源序列的扩增起着关键作用。必须达到的PCR和热循环条件为:对已知的转基因基因组DNA模板,可扩增等摩尔量的内源序列和转基因序列。在同样的溴化乙锭染色强度下用琼脂糖凝胶电泳判断时,当目标内源片段未被扩增或目标序列未被扩增时,需要优化PCR条件。
按照上述方法对来自一系列植物(其中一些包含GAT-ZM1)的玉蜀黍叶材料进行试验。来自原种事件GAT-ZM1的样本和来自玉蜀黍野生型的样本分别用作阳性和阴性对照。
图1阐述了用原种事件PCR鉴定法对一系列玉米植物样本中GAT-ZM1的鉴定结果(泳道1至14)。发现在泳道1,2,5,6,7,8,11,13和14中的样本含有原种事件,因为检测到了202bp的条带,而在泳道4,9,10和12中的样本不包含GAT-ZM1。泳道3表明PCR失败,因为未检测到对照条带。泳道19和20代表GAT-ZM1阳性对照样本,泳道20和22代表非转基因玉蜀黍对照;泳道23代表阴性对照(水)样本,以及泳道24为分子量标志物(100bp)。
3.用特异整合片段作为探针,以检测包含GAT-ZM1的材料
用特异性引物COR17(SEQ ID No.11)和COR18(SEQ ID No.12)通过PCR扩增或通过化学合成获得GAT-ZM1的特异整合片段并标记。该整合片段作为特异探针,以检测在生物样本中包含的GAT-ZM1。按照标准步骤从样本中提取核酸。然后在杂交条件下将该核酸与特异探针接触,其中所述杂交条件为优化的,其允许杂交体形成。然后检测杂交体的形成,以表明在样本中存在GAT-ZM1核酸。任选地,样本中的核酸在与特异探针接触前,用特异引物扩增。另外在与特异探针而非整合片段接触前标记该核酸。任选地,在与样本接触前,将该特异探针附着于固相载体(例如但不限于滤膜、条带或珠)。
序列表
                         序列表<110>阿温提斯作物科学公司<120>用于鉴定生物样本中原种事件GAT-ZM1的方法和试剂盒<130>EE-ZM1<140><141><150>US 09/481049<151>2000-01-11<160>14<170>PatentIn Ver.2.0<210>1<211>3983<212>DNA<213>人工序列<220><223>人工序列的描述:pUC/Ac的遗传成分<220><221>终止子<222>(412)..(618)<223>来自花椰菜花叶病毒的35S终止子<220><221>misc_feature<222>(619)..(636)<223>合成的多接头序列<220><221>基因<222>(637)..(1188)<223>合成的pat-基因编码序列<220><221>启动子<222>(1217)..(1746)<223>来自花椰菜花叶病毒的35S启动子<400>1tcgcgcgttt cggtgatgac ggtgaaaacc tctgacacat gcagctcccg gagacggtca 60cagcttgtct gtaagcggat gccgggagca gacaagcccg tcagggcgcg tcagcgggtg 120ttggcgggtg tcggggctgg cttaactatg cggcatcaga gcagattgta ctgagagtgc 180accatatgcg gtgtgaaata ccgcacagat gcgtaaggag aaaataccgc atcaggcgcc 240attcgccatt caggctgcgc aactgttggg aagggcgatc ggtgcgggcc tcttcgctat 300tacgccagct ggcgaaaggg ggatgtgctg caaggcgatt aagttgggta acgccagggt 360tttcccagtc acgacgttgt aaaacgacgg ccagtgccaa gcttgaattc gagctcggta 420cccactggat tttggtttta ggaattagaa attttattga tagaagtatt ttacaaatac 480aaatacatac taagggtttc ttatatgctc aacacatgag cgaaacccta taagaaccct 540aattccctta tctgggaact actcacacat tattatagag agagatagat ttgtagagag 600agactggtga tttcagcggc atgcctgcag gtcgactcag atctgggtaa ctggcctaac 660tggccttgga ggagctggca actcaaaatc cctttgccaa aaaccaacat catgccatcc 720accatgcttg tatccagctg cgcgcaatgt accccgggct gtgtatccca aagcctcatg 780caacctaaca gatggatcgt ttggaaggcc tataacagca accacagact taaaaccttg 840cgcctccata gacttaagca aatgtgtgta caatgtggat cctaggccca acctttgatg 900cctatgtgac acgtaaacag tactctcaac tgtccaatcg taagcgttcc tagccttcca 960gggcccagcg taagcaatac cagccacaac accctcaacc tcagcaacca accaagggta 1020tctatcttgc aacctctcta gatcatcaat ccactcttgt ggtgtttgtg gctctgtcct 1080aaagttcact gtagacgtct caatgtaatg gttaacgata tcacaaaccg cggccatatc 1140agctgctgta gctggcctaa tctcaactgg tctcctctcc ggagacatgt cgactctaga 1200ggatccccgg gtaccctgtc ctctccaaat gaaatgaact tccttatata gaggaagggt 1260cttgcgaagg atagtgggat tgtgcgtcat cccttacgtc agtggagata tcacatcaat 1320ccacttgctt tgaagacgtg gttggaacgt cttctttttc cacgatgctc ctcgtgggtg 1380ggggtccatc tttgggacca ctgtcggcag aggcatcttc aacgatggcc tttcctttat 1440cgcaatgatg gcatttgtag gagccacctt ccttttccac tatcttcaca ataaagtgac 1500agatagctgg gcaatggaat ccgaggaggt ttccggatat taccctttgt tgaaaagtct 1560caattgccct ttggtcttct gagactgtat ctttgatatt tttggagtag acaagcgtgt 1620cgtgctccac catgttgacg aagattttct tcttgtcatt gagtcgtaag agactctgta 1680tgaactgttc gccagtcttt acggcgagtt ctgttaggtc ctctatttga atctttgact 1740ccatgggaat tcgtaatcat ggtcatagct gtttcctgtg tgaaattgtt atccgctcac 1800aattccacac aacatacgag ccggaagcat aaagtgtaaa gcctggggtg cctaatgagt 1860gagctaactc acattaattg cgttgcgctc actgcccgct ttccagtcgg gaaacctgtc 1920gtgccagctg cattaatgaa tcggccaacg cgcggggaga ggcggtttgc gtattgggcg 1980ctcttccgct tcctcgctca ctgactcgct gcgctcggtc gttcggctgc ggcgagcggt 2040atcagctcac tcaaaggcgg taatacggtt atccacagaa tcaggggata acgcaggaaa 2100gaacatgtga gcaaaaggcc agcaaaaggc caggaaccgt aaaaaggccg cgttgctggc 2160gtttttccat aggctccgcc cccctgacga gcatcacaaa aatcgacgct caagtcagag 2220gtggcgaaac ccgacaggac tataaagata ccaggcgttt ccccctggaa gctccctcgt 2280gcgctctcct gttccgaccc tgccgcttac cggatacctg tccgcctttc tcccttcggg 2340aagcgtggcg ctttctcata gctcacgctg taggtatctc agttcggtgt aggtcgttcg 2400ctccaagctg ggctgtgtgc acgaaccccc cgttcagccc gaccgctgcg ccttatccgg 2460taactatcgt cttgagtcca acccggtaag acacgactta tcgccactgg cagcagccac 2520tggtaacagg attagcagag cgaggtatgt aggcggtgct acagagttct tgaagtggtg 2580gcctaactac ggctacacta gaaggacagt atttggtatc tgcgctctgc tgaagccagt 2640taccttcgga aaaagagttg gtagctcttg atccggcaaa caaaccaccg ctggtagcgg 2700tggttttttt gtttgcaagc agcagattac gcgcagaaaa aaaggatctc aagaagatcc 2760tttgatcttt tctacggggt ctgacgctca gtggaacgaa aactcacgtt aagggatttt 2820ggtcatgaga ttatcaaaaa ggatcttcac ctagatcctt ttaaattaaa aatgaagttt 2880taaatcaatc taaagtatat atgagtaaac ttggtctgac agttaccaat gcttaatcag 2940tgaggcacct atctcagcga tctgtctatt tcgttcatcc atagttgcct gactccccgt 3000cgtgtagata actacgatac gggagggctt accatctggc cccagtgctg caatgatacc 3060gcgagaccca cgctcaccgg ctccagattt atcagcaata aaccagccag ccggaagggc 3120cgagcgcaga agtggtcctg caactttatc cgcctccatc cagtctatta attgttgccg 3180ggaagctaga gtaagtagtt cgccagttaa tagtttgcgc aacgttgttg ccattgctac 3240aggcatcgtg gtgtcacgct cgtcgtttgg tatggcttca ttcagctccg gttcccaacg 3300atcaaggcga gttacatgat cccccatgtt gtgcaaaaaa gcggttagct ccttcggtcc 3360tccgatcgtt gtcagaagta agttggccgc agtgttatca ctcatggtta tggcagcact 3420gcataattct cttactgtca tgccatccgt aagatgcttt tctgtgactg gtgagtactc 3480aaccaagtca ttctgagaat agtgtatgcg gcgaccgagt tgctcttgcc cggcgtcaat 3540acgggataat accgcgccac atagcagaac tttaaaagtg ctcatcattg gaaaacgttc 3600ttcggggcga aaactctcaa ggatcttacc gctgttgaga tccagttcga tgtaacccac 3660tcgtgcaccc aactgatctt cagcatcttt tactttcacc agcgtttctg ggtgagcaaa 3720aacaggaagg caaaatgccg caaaaaaggg aataagggcg acacggaaat gttgaatact 3780catactcttc ctttttcaat attattgaag catttatcag ggttattgtc tcatgagcgg 3840atacatattt gaatgtattt agaaaaataa acaaataggg gttccgcgca catttccccg 3900aaaagtgcca cctgacgtct aagaaaccat tattatcatg acattaacct ataaaaatag 3960gcgtatcacg aggccctttc gtc                                         3983<210>2<211>16<212>DNA<213>人工序列<220><223>人工序列的描述:引物MDB286<400>2ngtcgaswga nawgaa                                                 16<210>3<211>22<212>DNA<213>人工序列<220><223>人工序列的描述:引物MDB391<400>3tggatacaag catggtggat gg                                          22<210>4<211>21<212>DNA<213>人工序列<220><223>人工序列的描述:引物MDB411<400>4aggcatgccg ctgaaatcac c                                           21<210>5<211>21<212>DNA<213>人工序列<220><223>人工序列的描述:引物MDB420<400>5ggtttcgctc atgtgttgag c                                           21<210>6<211>1073<212>DNA<213>人工序列<220><223>人工序列的描述:包含GAT-ZM1 5’侧翼区的序列<220><221>misc feature<222>(1)..(341)<223>植物DNA<220><221>misc_feature<222>(342)..(1073)<223>pUC/Ac的T-DNA<220><221>引物_结合<222>(286)..(307)<223>引物COR17的结合位点<220><221>引物_结合<222>互补序列((466)..(487))<223>引物COR18的结合位点<400>6cgtcgagtga gatgaagtca cgacggggac tgactgcacc gtcgtctcag gtacgagggt 60gacgtccagc aagcgtttcg cgagcvtgcc ggcgtcgtcc gtttgctcgg gattggcgtg 120tcgcggggag acvgcvchcg tctttgtctc aaacvmgagg tcgatgcccg acgcgccccc 180cgttggggcg ctggcgccgt cgactcgatc gacagccgac gaggcgctgc ctcctgcttg 240accttggttg ccctgcctcc tcctccgtcg gcgggggaga ggacggggtg agctcgaatg 300ttgttcttcc accacgcggg gaagacgtcg tcgattccac cctcatactc ttcctttttc 360aatattattg aagcatttat cagggttatt gtctcatgag cggatacata tttgaatgta 420tttagaaaaa taaacaaata ggggttccgc gcacatttcc ccgaaaagtg ccacctgacg 480tctaagaaac cattattatc atgacattaa cctataaaaa taggcgtatc acgaggccct 540ttcgtctcgc gcgtttcggt gatgacggtg aaaacctctg acacatgcag ctcccggaga 600cggtcacagc ttgtctgtaa gcggatgccg ggagcagaca agcccgtcag ggcgcgtcag 660cgggtgttgg cgggtgtcgg ggctggctta actatgcggc atcagagcag attgtactga 720gagtgcacca tatgcggtgt gaaataccgc acagatgcgt aaggagaaaa taccgcatca 780ggcgccattc gccattcagg ctgcgcaact gttgggaagg gcgatcggtg cgggcctctt 840cgctattacg ccagctggcg aaagggggat gtgctgcaag gcgattaagt tgggtaacgc 900cagggttttc ccagtcacga cgttgtaaaa cgacggccag tgccaagctt gaattcgagc 960tcggtaccca ctggattttg gttttaggaa ttagaaattt tattgataga agtattttac 1020aaatacaaat acatactaag ggtttcttat atgctcaaca catgagcgaa acc        1073<210>7<211>22<212>DNA<213>人工序列<220><223>人工序列的描述:引物MDB439<400>7ctcatggtta tggcagcact gc                                          22<210>8<211>23<212>DNA<213>人工序列<220><223>人工序列的描述:引物VDS44<400>8ctgtcatgcc atccgtaaga tgc                                         23<210>9<211>20<212>DNA<213>人工序列<220><223>人工序列的描述:引物MDB522<400>9tgctttgaag acgtggttgg                                             20<210>10<211>484<212>DNA<213>人工序列<220><223>人工序列的描述:包含GAT-ZM1 3’侧翼区的序列<220><221>misc_feature<222>(1)..(342)<223>pUC/Ac的T-DNA<220><221>misc_feature<222>(343)..(484)<223>植物DNA<400>10tgctttgaag acgtggttgg aacgtcttct ttttccacga tgctcctcgt gggtgggggt 60ccatctttgg gaccactgtc ggcagaggca tcttcaacga tggcctttcc tttatcgcaa 120tgatggcatt tgtaggagcc accttccttt tctactatct tcataataaa gtgacagata 180gctgggcaat ggaatccgag gaggtttccg gatattaccc tttgttgaaa agtctcaatt 240gccctttggt cttctgagac tgtatctttg atatttttgg agtagacaag cgtgtcgtgc 300tccaccatgt tgacgaagat tttcttcttg tcattgagtc gttccgccat tgtcgctgtc 360gcacggcggt ggaaggagta tcatgtcgta gctgccgtca agctccagat gggcagtctc 420cagcaacctc tccggcccgg gacggtgctc cgtttcggga gtcttgagtt catctcactc 480gacc                                                              484<210>11<211>22<212>DNA<213>人工序列<220><223>人工序列的描述:引物COR17<400>11gggtgagctc gaatgttgtt ct                                          22<210>12<211>22<212>DNA<213>人工序列<220><223>人工序列的描述:引物COR18<400>12tcttagacgt caggtggcac tt                                          22<210>13<211>22<212>DNA<213>人工序列<220><223>人工序列的描述:引物COR15<400>13agcgtcaagg atcattggtg tc                                          22<210>14<211>22<212>DNA<213>人工序列<220><223>人工序列的描述:引物COR16<400>14ggccaagttc agcataagct gt                                          22

Claims (27)

1.鉴定生物样本中原种事件GAT-ZM1的方法,该方法包含用特异性识别GAT-ZM1 5’或3’侧翼区的特异引物或探针检测GAT-ZM1特异区。
2.权利要求1的方法,所述方法包含用至少两条引物通过聚合酶链反应从所述生物样本中存在的核酸扩增出一条在100和350bp之间的DNA片段,其中所述至少两条引物之一识别GAT-ZM1的5’或3’侧翼区,另一条识别位于外源DNA内的序列。
3.权利要求2的方法,其中所述引物之一识别位于GAT-ZM1 5’侧翼区内的序列,且所述另一条引物识别位于外源DNA内的序列。
4.权利要求3的方法,其中所述引物之一识别位于SEQ ID No.65’侧翼区内的序列,且另一条引物识别位于外源DNA内的序列。
5.权利要求4的方法,其中所述引物分别包含SEQ ID No.11和SEQID No.12的序列。
6.权利要求2的方法,该方法包含用GAT-ZM1鉴定方法扩增出一条在150和220bp之间的片段,其中所述引物序列分别对应于SEQ ID No.11和SEQ ID No.12的核苷酸序列。
7.权利要求6的方法,该方法包含用GAT-ZM1鉴定方法扩增出一条约202bp的片段。
8.用于鉴定生物样本中原种事件GAT-ZM1的试剂盒,所述试剂盒包含至少一条PCR引物,后者识别位于GAT-ZM1 3’或5’边界侧翼区内的序列。
9.权利要求8的试剂盒,其进一步包含至少一条第二条PCR引物,后者识别位于GAT-ZM1的外源DNA内的序列。
10.权利要求8的试剂盒,其中所述至少一条PCR引物识别位于SEQ IDNo.6的5’侧翼区内的序列。
11.权利要求8的试剂盒,其中所述至少两条PCR引物分别包含SEQID No.11和SEQ ID No.12的序列。
12.用于GAT-ZM1 PCR鉴定方法的引物,其具有的序列在优化的PCR条件下特异性识别位于GAT-ZM1 5’或3’侧翼区内的序列。
13.权利要求12的引物,其具有的序列与SEQ ID No.6或SEQ ID No.10内的序列具有至少80%的序列同一性。
14.具有SEQ ID No.11序列的引物。
15.具有SEQ ID No.12序列的引物。
16.权利要求1的方法,该方法包含将生物样本的核酸与GAT-ZM1特异探针杂交。
17.权利要求16的方法,其中所述特异探针的序列与包含部分GAT-ZM1 5’侧翼序列和与其邻接的外源DNA序列的序列具有至少80%的序列同一性。
18.权利要求17的方法,其中所述特异探针的序列与SEQ ID No.6从第286至第487位核苷酸具有至少80%的序列同一性。
19.用于鉴定生物样本中原种事件GAT-ZM1的试剂盒,所述试剂盒包含可特异性与GAT-ZM1特异区杂交的特异探针。
20.权利要求19的试剂盒,其中所述特异探针的序列与包含部分GAT-ZM1 5’侧翼序列和与其邻接的外源DNA序列的序列具有至少80%的序列同一性。
21.权利要求20的试剂盒,其中所述特异探针的序列与SEQ ID No.6从第286至第487位核苷酸或其互补序列具有至少80%的序列同一性。
22.用于鉴定生物样本中原种事件GAT-ZM1的特异探针。
23.权利要求22的探针,其与包含部分GAT-ZM1 5’侧翼序列和与其邻接的外源DNA序列的序列或所述序列的互补序列具有至少80%的序列同一性。
24.权利要求23的探针,其与SEQ ID No.6中从第286至第487位核苷酸或其互补序列具有至少80%的序列同一性。
25.用于鉴定生物样本中原种事件GAT-ZM1的特异探针,其序列基本上类似于SEQ ID No.6中从第286至第487位核苷酸或其互补序列。
26.用于证实种子纯度的方法,该方法包含用特异引物或探针检测种子样本中的GAT-ZM1特异区,其中所述特异引物或探针可特异识别GAT-ZM1 5’或3’侧翼区。
27.筛选种子中存在GAT-ZM1的方法,该方法包含用特异引物或探针检测种子批次样本中的GAT-ZM1特异区,其中所述特异引物或探针可特异识别GAT-ZM1 5’或3’侧翼区。
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