【発明の詳細な説明】
真核生物における遺伝子発現の制御
この発明は真核生物における遺伝子発現の制御のための方法に関係する。
この発明は、植物の標的の器官または機能における高度に特異的な発現の制御
への独特であるが独占的でない応用性を持ち、また説明の目的でそのような応用
に言及されるであろう。しかし、この発明は、酵母や動物の標的の器官や機能に
おける特異的発現の制御といった他の真核生物遺伝子の発現制御のような、他の
応用においても使用され得よう。
植物、動物および酵母といった下等動物を含む商業的利益のある真核細胞生体
は、しばしば生育資源を非商業的な構造に転換する、すなわち経済的損失のある
違った遺伝子を発現する。別の商業種は、商業価値を増大するであろう特徴の導
入から利益を得よう。
たとえば、森林樹での生殖的な構造の発達は樹木の資源への重大な負担を意味
し、生殖の努力は木の生育を犠牲にして起こる。成熟した樹木の種子は、樹木群
との土壌資源を求める競争を防ぐために、また破壊的な山火事の危険を最小限度
にするために、定期的に除去されねばならない若木の発育不良を引き起こす。
オーストラリア特許明細書No.86224/91は、ある植物における植物性生育を増
大させる方法を開示する。この明細書は、着花制御因子ジベレリンA4/7による誘
導、遺伝子産物の初期の出現、および雄と雌両性の生殖的な芽における発現の特
異性を基礎として、生殖性構造特異的遺伝子に対する、本質的に組織特異的なプ
ロモーター(成長促進物質)が選択された方法を例示する。遺伝子とプロモータ
ーは単離され特徴づけられた、遺伝子の組織特異的プロモーターを包含する遺伝
子の一部が、あるリボヌクレアーゼの構造遺伝子に融合して遺伝子が修飾された
。
形質転換体は生殖的な構造の欠落を示すが、プロモーター漏出は非標的組織に
おける致死性リボヌクレアーゼの低レベルの蓄積に到りやすく、生育の減少を来
し、しがって商業的潜在力を減じた。
遺伝子発現プロモーターは三つの広いクラスの一つに一致すると一般に見なす
ことができる。構成的プロモーターは全ての組織で連続的に遺伝子を発現する。
発生的プロモーターは特異的な組織または特異的段階での組織において発現する
。誘導性プロモーターは代謝物の存在、外来性の化合物または光、熱や圧といっ
た他の刺激に応じて発現をオンまたはオフに切り替えることで応答する。
本質的に花組織に特異的なプロモーターの制御下でのBarnaseバルナーゼとい
った致死性遺伝子産物の発現は、遺伝子産物に対する阻害因子(B'または“Bars
tarバルスター“)の構成的同時発現によって、より組織特異的にされようこと
が知られている。標的細胞にで発現された遺伝子産物の作用は、阻害が遺伝子産
物の作用を抑制するには不十分である所で起こるであろうし、またプロモーター
のある程度の非特異性またはプロモーター漏洩から起こる非標的細胞Barnase活
性は、本質的に抑制される。
しかしながら、挿入されたプロモーターはしばしば漏洩的であり、またより好
ましい強力なプロモーターは、非標的細胞の死を防ぐに不十分な阻害を持つ他の
組織において有害に発現しようし、これは商業的に重要な非標的組織に不利に影
響しよう。プロモーター漏洩は予測され難く、また例えば樹木といった形質転換
体が最初の着花までに長い生育がある場合には、非標的細胞における遺伝子産生
物の結果の活性は着花抑制の利点を無くすか減じよう。一般により好ましい強力
なプロモーターは、プロモーターの選択を制限する。
本発明は、上の不利益の少なくとも一つを本質的に軽減し、真核生物遺伝子発
現を制御することおよび、使用時に信頼でき効率的であろう真核生物遺伝子発現
制御の方法を提供することを目指す。この発明の他の対象や利点は下文に明らか
になろう。
前述および他の目的も期待して、この発明は、真核生物の遺伝子またはその産
物を制御するモジュレーター(修飾因子)遺伝子産物および該モジュレーター遺
伝子またはその産物、該遺伝子2個のプロモーター、モジュレーター遺伝子およ
び誘導性プロモーターならびに同じまたは相補的な組織に対する発生的プロモー
ターから選ばれたさらなる遺伝子を制御するさらなる遺伝子の産物を発現する構
築物を持つ細胞を形質転換することから成り立っている、真核生物で活性な遺伝
子を制御する方法中に、ある面で広く存在する。
真核生物で活性な遺伝子は、関心の有る生体に生得の遺伝子を構成するか、ま
たは誘導された遺伝子を構成いよう。遺伝子は生来のプロモーターによって促進
されようし、あるいは遺伝子と非相同的な構造を構成する。真核生物で活性な遺
伝子は、選ばれたどのような細胞機能の発現産物に対してもコードしよう。例え
ば、遺伝子は標的組織に致死性効果を持つリボヌクレアーゼや根組織に線虫抵抗
性を付与するパーオキシダーゼといった酵素を包含する活性ポリペプチドに対し
てコードしよう。遺伝子は色素とアントシアニンといった染料、Bti毒素といっ
た殺虫化合物、あるいは芳香物の産生への経路を可能にする産物に対してコード
しよう。
誘導性プロモーターの制御下でのレポーター遺伝子の発現は、周辺の細胞への
漏洩無しに標的組織中における標的細胞の正確な位置を示そう。これは病原体お
よび昆虫と植物細胞との間の相互作用の初期段階の研究にとって非常に有用であ
ろう。GUS,Luc,アントシアニン遺伝子およびGFPは、レポーターとしての侯補
を構成しよう。比色定量または蛍光分析は、商品化される前には小規模宣伝の物
質から作製されよう。
この場で使用されるように、表現“致死性遺伝子”は、あるペプチドまたはア
ンチセンスまたはリボザイムまたは標的細胞を本質的に混乱させて標的細胞を死
に到らせる他の非ペプチドをコード化する遺伝子(や複数の遺伝子)を意味する
とされる。発明は、真核生物で効果的な致死性遺伝子を構成する具体物への参照
と共に、下文に記載されであろう。
致死性遺伝子は、いかなる遺伝子、あるいはペプチドやアンチセンスまたは、
標的細胞を本質的に混乱させてそこで標的細胞を死に到らせる、リボザイムをコ
ード化する遺伝子の組み合わせであろう。例えば、致死性遺伝子は、B.amyloliquefaciens
からのBarnase、A.aryzaeからのRNエーズT1,ウシRNエーズ
A,E .coli からのRNエーズ IとRNエーズ Hおよび一組の植物RNエーズ (
S−蛋白質の集団)といったリボザイムをコード化する遺伝子から選択されよう
。代わりに、致死性遺伝子は、制限エンドヌクレアーゼの集団、1-4-β-グルカ
ナーゼや1-3-β-グルカナーゼといったグルカナーゼを含む酵素、ユビキチン、
酸性
ピロホスファターゼおよび植物細胞壁合成阻害因子から選択されよう。
好ましくは、致死性遺伝子は、RNエーズ である。キメラの致死性遺伝子は、
植物生殖器官の雄と雌の部分において発生の初期に発現される上流(プロモータ
ー)配列の制御下に、B.amyloliquefaciens からのBarnase のコーディング領域
を包含して構築されよう。
標的細胞での病原体−宿主植物相互作用の最初の出来事の間に、標的細胞にお
いて致死性遺伝子の発現制限が達成されよう。例えば、攻撃された細胞における
Barnaseまたはβ-グルカナーゼやキチナーゼといった他の毒素の発現は、周辺の
細胞への感染拡大を防ぐであろうこれらの細胞の壊死に到らせるであろう。人工
的過敏反応プロジェクトでの決定的段階は、周辺細胞における可能なプロモータ
ー漏洩の遮断である。
細菌性サルチレート-ヒドロキシレート遺伝子の発現は、全ての植物における
病原体誘導性プロモーターの制御下でのカセットの全身性発現の原因であるサル
チル酸のレベルを減ずるであろう。例えば、ある病原体誘導性プロモーターは、
ウドンコ病(powdery mildew)Eresfy graminis (Mouradov et al.1993)で接種
された後に強力に発現される大麦から分離されよう。この遺伝子のゲノムのクロ
ーンは分離され特徴づけられた(Mouradov et al.1994)。このプロモーター領
域は、致死性または異なる機能性の遺伝子を包含するカセットに融合されよう。
他の植物MADS-ボックス遺伝子と相同性を持ち、EGM1,3および2と名づける
ユーカリ樹遺伝子3種ががクローン化され配列決定された。系統発生の解析が、
ユーカリ樹遺伝子と他のMADS-ボックス遺伝子との関連性を検査するため遂行さ
れた。これから、EGM2は花弁と雄ずいの発生に関係させられたGLOBOSA MADS-ボ
ックス遺伝子群と相同であるらしく、EGM3およびEGM1両者はMADS-ボックス遺伝
子のAGL2群に一致することが示された。これらの遺伝子は極普通には花の内部の
3つの輪生体(花弁、雄ずいと雌ずい)中に発現される。
3種全てEMG遺伝子の発現様式が特徴づけられた。3種の遺伝子の発現はどの
植物性組織でも見出せなかった。EGM1遺伝子はユーカリ樹の花の花弁、雄ずい
および雌ずいで発現される。EGM3は花の成長点およびがく片で発現される。EGM2
は花弁と雄ずいで発現される。EGM3とEGM2遺伝子は、サザンブロット法により単
一
の遺伝子であることが示された。EGM1もまた単一の遺伝子らしい。
不稔性遺伝子構成物中で使用されようこれら3種全ての遺伝子のプロモーター
領域はユーカリ樹遺伝子ライブラリーから単離されて致死性的遺伝子構成物に操
作されよう。
この真核生物で活性な遺伝子、モジュレーター遺伝子とさらなる遺伝子および
それら各々のプロモーターは、それでもって標的生体が既知のいかなる方法によ
ってでも形質変換されるような形質変換カセットを構成しよう。真核細胞で活性
な遺伝子、モジュレーター遺伝子とさらなる遺伝子(や複数の遺伝子)のプロモ
ーターは、真核細胞で活性な遺伝子の発現の特異性が増強されるような組み合わ
せで選択される。例えば、この真核細胞で活性な遺伝子は、モジュレーター遺伝
子は構成的であらうが、誘導的あるいは発生的であるプロモーターにより促進さ
せられよう。弱いプロモーターでさえその特異性と有用性は、真核生物で活性な
遺伝子を促進するのに使用されるのと同じ特異性を持つプロモーターでもってさ
らなる遺伝子(や複数の遺伝子)を促進する事によって、増強されよう。
かわりに、真核生物で活性な遺伝子に対する組織特異的プロモーターは、構成
的に促進される阻害因子遺伝子産物により阻害されようし、これは次いで誘導性
に促進されるさらなる遺伝子産物により制御される。
その上さらにかわって、真核生物で活性な遺伝子産物は、ある組織特異的プロ
モーター、モジュレーター遺伝子または、異なるかまたは相補的な組織に対して
特異的なあるプロモーターの制御のもとにさらなる遺伝子の発現により自身が制
御される産物の制御のもとに発現しているモジュレーター遺伝子のモジュレータ
ー効果を受けて、構成的に発現されよう。この方法で例えば、昆虫抵抗性を付与
している構成的に促進された遺伝子は、種子特異的プロモーターの制御下に遺伝
子阻害因子を発現して種子を排除する効果に集中され、また遺伝子阻害因子自体
は非種子組織に特異的なプロモーターの制御下に発現されるさらなるある遺伝子
産物により制御されよう。
さらなる局面では、この発明は、当該の真核生物で活性な遺伝子、真核生物の
遺伝子またはその産物を制御する産物を発現するあるモジュレーター遺伝子およ
び該モジュレーター遺伝子やその産物、該遺伝子2種のプロモーター、モジュレ
ーター遺伝子と誘導性プロモーターおよび同じか相補的な組織に対する発生性プ
ロモーターから選択されたさらなる遺伝子を制御するある産物を発現するさらな
る遺伝子を構成する形質変換カセットでもってある細胞を形質変換することを構
成する、真核生物で活性な遺伝子の発現を制御する方法に広く存在する。
さらなる局面において、この発明は、真核生物で活性な遺伝子、この真核生物
の遺伝子またはその産物を制御する産物を発現するモジュレーター遺伝子および
該モジュレーター遺伝子やその産物、該遺伝子2種のプロモーター、モジュレー
ター遺伝子と誘導性のプロモーターおよび同じか相補的な組織に対する発生性プ
ロモーターから選択されたさらなる遺伝子を制御するある産物を発現するさらな
る遺伝子を構成する形質転換カセット中に広く存在する。
その上さらなる局面において、この発明は、増殖できる真核生物の細胞を下記
の遺伝子を包含する発現カセットでの形質転換の一方法中に広く存在する:
該標的組織に本質的に特異的なプロモーターの制御下に、標的細胞中に細胞毒
性的ペプチドを発現している致死性遺伝子;
該細胞毒性的ペプチドの産生と作用の阻害因子を構成的に発現しているあるモ
ジュレーター遺伝子、および
当該の本質的に特異的なプロモーターの制御下にあり該阻害因子またはモジュ
レーター遺伝子を遮断するように機能しているさらなる遺伝子。
さらなる局面において、この発明は、下記の遺伝子を包含する発現カセットに
広く存在する:
該標的組織に本質的に特異的なある誘導性プロモーターの制御下に、標的組織
に細胞毒性的ペプチドを発現している遺伝子;
該細胞毒性的ペプチドの産生と作用の阻害因子を発現している阻害因子遺伝子
、および該誘導性プロモーターの制御下に有り、該阻害因子または阻害因子遺伝
子を遮断するように機能しているリプレッサー遺伝子。
さらなる局面で、この発明は、B.amyloliquefaciensの抽出物からのP1およびP
2(Barstarに対して)およびP3とP4(Barnaseに対して)と称され、かつ下記を構
成するBarnaseおよびBarstar遺伝子のPCR分離用プライマーと関連する:
致死性遺伝子発現産物の細胞毒性的効果は、この構成物に局在化シグナル配列
を共役させる事により増加させられよう。例えば、より好ましいRNエーズの細胞
毒性的効果は、大抵の前駆RNAと成熟RNAが非保護形で存在する、核の中に標的す
る事により増加させられよう。この目的のために、例えば、Barnase遺伝子のコ
ーディング領域は、核の局在化シグナル(NLS)配列をRNエーズ遺伝子に融合す
る事により修飾されよう。
従って、以下の局面では、この発明は、A.tumefaciensのVirD2遺伝子からのNL
S配列をBarstar遺伝子に融合するための、下記を構成する、一組のPCRプライマ
ーを提供する: 組織特異的または発生的プロモーターは、植物生殖器官において花発生の初期
段階の間に遺伝子を制御している、これらの組織特異的プロモーターから選択さ
れよう。これらの遺伝子は、非開花期に間全ての植物器官において抑制された状
態で保持され、また開花期の間生殖器官において十分に誘導される。
発生的プロモーターは既知のいかなる方法ででも分離され得よう。例えば、標
的組織の発生の間にのみ存在するmRNAが、同定され分離され、これらの特異的
mRNAからのcDNAが作製され、ゲノムのライブラリーを探索するのに使用されよ
うし、次いでこれらの遺伝子のプロモーター領域を含む植物ゲノムの部分が同定
されよう。組織特異的プロモーターは本来的に相同的(未変の)か、または非相
同的(外来の)であろう。植物生殖器官組織に対して、プロモーターは雄と雌の
両器官における種々の花組織の細胞において、即ち、がく片、花弁、子房、花柱
、柱頭、胚珠、花冠その他といった特異的組織においてのみ発現されるプロモー
ターから選択されよう。不実の植物の産出には雄と雌の両器官発生の初期段階で
組織中に発現するプロモーターがより好ましい。
例えば、花発生において重要な役割を演ずるホメオチック(相同異型形成の)
MADSボックス遺伝子をコード化する遺伝子群は、花の原基発生の初期段階で発現
する。我々は、AGAMOUS AGL-2およびAGL-4遺伝子として知られるArabidopsisホ
メオチックMADSボックス遺伝子に強い相同性を示すMADS遺伝子をP.radiataから
分離した。これらの遺伝子は若い花原基で発現されて花序の成長点では発現され
ない。
致死性遺伝子産物の阻害因子をコード化する遺伝子は、致死性遺伝子の発現を
抑制している遺伝子、アンチセンスRNAを転写する遺伝子を構成するであろうし
、あるいは致死性タンパク質を不活性化できるタンパク質を発現している遺伝子
を構成するであろう。一まとめにされたオペレーター−リプレッサー系が使用さ
れると想像されるが、この阻害因子遺伝子は普通は、非標的組織で阻害因子を発
現する構成的プロモーターの発現制御下にあるだろう。
例えば、Barnase遺伝子/生殖器官組織特異的プロモーター系は、抗Barnase(
B*またはBarstar)遺伝子/プロモーター系に関連させられよう。
代わりに、バクテリオファージ ラムダN遺伝子およびE.coliでのSOS系の発現
における負制御が、発現カセットで使用され得よう。バクテリオファージラムダ
N遺伝子の発現は、PLプロモーターによってきっちりと制御されており、またこ
のプロモーターからの発現レベルを制御する。この系は、標的組織における阻害
因子遺伝子の発現に必要な負制御を提供するのに使用されよう。
SOS系は、2種のタンパク質の相互作業により制御される。転写抑制因子
(LexA)は転写の開始をそのオペレーター標的への特異的結合を通して阻害する
。RecAタンパク質はLexAタンパク質を遮断し、従ってその特異的部位での阻害を
防ぐ。これは一成分の致死性遺伝子系であろうし、また毒素遮断遺伝子を必要と
しないであろう。
誘導性プロモーターの制御下にあるリプレッサー遺伝子は、阻害因子遺伝子の
転写、RNA転写物の翻訳、またはそのもののペプチド産物の作用を抑制するため
に選択されよう。より好ましくは、リプレッサー遺伝子は、阻害因子遺伝子の発
現を直接抑制するペプチド産物をコードする。従って、リプレッサー遺伝子と阻
害因子遺伝子は、特異的なリプレッサー/オペレーター共役対を形成するため適
合されている事がより好ましい。例えば、致死性構成物と同じ組織特異性のプロ
モータの制御下にあるE.coli laclq遺伝子が、lac オペレーター配列の挿入によ
り修飾されたリプレッサー遺伝子プロモーターの作用を抑制するために使用され
よう。
リプレッサー遺伝子プロモーターは、プロモーターとリプレッサーのコーディ
ング領域との間に少なくとも一つのlac オペレーターを持っている修飾された35
S-RNA-CaMVプロモーターであろう。下文に例示される修飾された35S-RNA-CaMVプ
ロモーターの選択において、本発明者等は、修飾された35S-RNA-CaMV配列の増幅
に対するプライマーを開発した。
従って、更なる局面において、この発明は、35S1および35S2と称され下記を構
成する、修飾された35S-RNA-CaMV配列のPCR増幅のためのプライマーを提供する
:
修飾された35S-RNA-CaMVプロモーターの3’および5’の両領域へのlacオぺ
レーターの導入に対しては、配列は下記PCRプライマーにより増幅されよう:
ラクトーズオペロン、DNA結合タンパク質(リプレッサー、laclq)間の相互作
用および標的プロモーター配列(オペレーター)の分子機構は大変詳細に理解さ
れている。Lacオペロンの発現はlaclqリプレッサーからの強力なまた厳密に負の
制御下にある。精製されたリプレッサーは4量体であり、各々360アミノ酸
(MW 38,350 kDa)を持つ同一のサブユニット4個から形成される。オペレータ
ー配列は、28塩基対の対称的な配列を含む35塩基対を構成する。
阻害因子遺伝子の発現の最大の抑制には、リプレッサータンパク質は標的細胞
の核中により好ましく標的される。これは、リプレッサーのC末端へ核局在シグ
ナル配列の融合により達成されよう。
さらなる局面において、この発明は、laclq遺伝子の単離に適合しかつ植物ベ
クターにクローン化するため適当な制限酵素開裂部位を持つ一組のプライマー、
遺伝子の5’および3’末端に対応しAM1ならびにAM2と称される下記プライマ
ー2種、に関係する:
本発明のその上さらなる局面において、laclq遺伝子の3’末端にNLS配列を融
合する時に使用するための、また下記を構成する一組のPCRプライマーが提供さ
れる:
欲するなら、本発明の方法は、逆にも出来る方法であろう。例えば、遺伝子カ
スケードは、生殖力に操作された不毛性の裏返しを許容するだろうし、従って種
子の産生を可能にする分子要素を使用しよう。逆の機構は、抗リプレッサー遺伝
子を、化学的にスイッチできるプロモーターの制御下に置く事により成り立とう
。例えば、生殖力の回復が必要とされる時は、植物は、修飾された阻害因子遺伝
子の発現の阻害を遮断するであろう抗リプレッサーRNAの発現を誘導する化学物
質を散布されるか別に投与されよう。花の器官における阻害因子産物の蓄積は、
致死性遺伝子機能を阻害し、従って正常な花の形成を可能とするだろう。
例えば、記述のlac/laclq系に対して、修飾されたBarstar遺伝子の発現の阻害
を遮断するであろう抗laclq RNAの発現を誘導する化学物質が植物に散布されよ
う。花の器官でのBarstar産物の蓄積は致死性遺伝子の機能を阻害するであろう
し、従って、正常な花の形成を可能とする。トウモロコシ グルタチオン-s-ト
ランスフェラーゼ(GTS II)遺伝子のプロモーター領域は化学的に誘導された発
現に使用され得よう。GST IIプロモーターの発現はジクロラミン(N,N-ジアリル
-2,2-ジクロロアセタミド)やフルオラゾール(ベンジル-2-クロロ-4-トリフル
オロメチル-5-チアゾール-カルボキシレート)といった化学物質でオンにスイッ
チされ得よう。
ユーカリ樹の場合、EGM3遺伝子の上流配列を構成するEGM3プロモーターは、致
死性遺伝子をユーカリ樹の花の組織中に特異的に発現するのに使用されよう。こ
のプロモーターを用いて、細胞毒性的なBarnase遺伝子は発生の極初期において
花の成長点で特異的に発現されよう。阻害因子Barstarはlacオペレーター配列を
持っている35S-RNA-CaMVプロモータの制御下に発現されよう。
EGM3プロモーターの制御下にあるE.coli laclq遺伝子は、開花の開始の間に花
の成長点組織におけるBarstarの発現を防ぐためのリプレッサー遺伝子として使
用されるであろう。開花の間、EGM3プロモーターは花の生長点においてBarnase
とlaclqを発現するであろう、一方、修飾された35S-RNA-CaMVプロモーターは花
の成長点を除いた全組織においてBarstarを発現し、プロモーター漏洩を保護す
るであろう。非開花期の間は、35S-RNA-CaMVプロモーターは、万遍なくBarstar
を発現し、漏洩を保護するであろう。
線虫は世界農業に1000億US$超の年間損失を引き起こす。明らかに最も重要な
病原体は、広範囲の植物を攻撃する線虫Meloidogvne incognitaおよびMeloidogv ne javanica
である。制御法は、危険な化学物質の使用、輪作といった耕作上の
習慣や限定された範囲の作物における抵抗性変種の使用を含む。線虫への抵抗性
を操作する事の利点は、特別な耕作上の習慣を必要の無い事および環境の危険を
減じる事である。
致死性遺伝子/阻害因子/リプレッサー接近法は線虫への抵抗性を操作するの
に使用され得る。線虫に対する植物防御を活性化する理想的な部位は、植物根の
維管束領域における給養細胞中にある。いくつかの植物−線虫相互作用において
、遺伝子プロモーターは、線虫の給養の部位で特異的にBarnase遺伝子を発現す
るために使用され得る鑑別スクリーニングにより同定されようとしている。最近
、Meloidogvne incognitaで感染されたトマトの根での巨大細胞給養部位におい
て高レベルで発現される遺伝子2種(Lemmi9およびLemmi10)が同定された(Van
der Eycken et al.,(1996)Plant Jounal 9, 45-54)。
給養細胞における致死性遺伝子の発現は、速やかに細胞を殺し、また殊に雌の
発生にとって非常に決定的である給養過程を混乱させるであろう。非標的組織に
おける阻害因子遺伝子の発現が、プロモーター漏洩による根の他の部分への損傷
を防ぐのに必要とされるであろう。巨大給養細胞中で高レベルの発現を示すプロ
モーターは、非標的細胞ででも低いレベルで発現されるから、このことは殊に重
要である。給養部位プロモーター下のリプレッサー遺伝子の発現は、致死性遺伝
子が細胞を破壊することを許容するために、標的組織中で、阻害因子遺伝子の発
現を十分に遮断せねばならない。
この発明がより容易に理解されて実用的効果を持つようするために、下記の実
施例と発明のより好ましい具体例を説明する付随の図を参照するがそこでは:
図1はBarnase/NLS遺伝子で局在化された致死性遺伝子系の構築を表す;
図2はlacオペロン修飾された35S-RNA-CaMVオペレーター/Barstar阻害因子遺
伝子系を表す;
図3はlaclq/NLSで局在化されたリプレッサー遺伝子系の構築を表す;
図4は本発明に一致してBarnase/Barstar:lac/laclqカスケードの作用機作を
表す;
図5は本発明に一致して異なるカスケードBarnase:op/LexA/RecAを表す;
図6は本発明に一致して逆のBarnase/Barstar:lac/laclq/アンチセンスlaclq
カスケードの作用機作を表す;
図7は制御カセットならびに図1の致死性的遺伝子/NLS系の作用様式の図解
的説明をを表す;
図8はP.radiataの生殖組織および植物組織におけるPrMADS1,PrMADS2,PrMADS3
,PrFL1およびPrC0N1遺伝子の発現を表す;
図9は雄および雌の毬果でのPrMADS3の発現である;
図10はPrMADS1,PrMADS2とPrMADS3のゲル移動度シフト試験である;
図11はEGM1プロモーターのヌクレオチド配列である;
図12はEGM2プロモーターのヌクレオチド配列である;
図13はユーカリ樹花特異的MADS遺伝子のプロモーターEGM3の推定配列である;
図14はEGM1cDNAで探索された(6時間露出)ユーカリ樹組織から抽出された全RN
Aのノーザンブロットの図式表示である;
図15はEGM3cDNAで探索されたユーカリ樹組織からの抽出された全RNAのノーザ
ンブロットの図式表示である;
図16はEGM2cDNAで探索された(6時間露出)ユーカリ樹組織から)抽出された全
RNAのノーザンブロットの図式表示である;
図17はいくらかの植物MADSボックス遺伝子のMADSボックス領域の予測されるタ
ンパク質配列の整列である;
図18はいくらかの植物MADSボックス遺伝子の関連性を示している系統樹である
;
図19はEcoR1およびHinDIIIで消化し、EGM3およびEGM2遺伝子で探索したEucalvotus grandis
DNAのサザンブロットである;
図20はユーカリ樹から抽出しEGM3 cDNA(6時間露出)で探索したユーカリ樹
組織の全RNAのノーザンブロットである;
図21はプラスミド7prom Barstarの図解的説明である;
図22はV1プロモーターを含むプラスミドp BR Barnase prom Barstarの図解的
説明である;
図23はV2プロモーターを含むプラスミドの図解的説明である;
図24はEGM3 double binのPst1消化物のアガローズ分離の図解的表現である。E
coR1 クローニング部位がEGM3 binにおける塩基6772であるとすると、この消化
に対するマップから予測される断片サイズは4.9、4.4、3.3、1.9、1.1、および0
.6 kbである。
図25は、クローン化された挿入の可能な異なる配向を示すEGM3 bin のPst1消
化物の2種のゲル露出の図解的説明である。消化物から期待される断片サイズは
7.4、4.9、4.4、1.1、0.7、および0.6 kb である。
図26はEGM3 double binのプラスミド図表である。
図27はEGM3 V1 センスのプラスミド図表である。
図28はプラスミドV1(Barnase-Barstar)のプラスミド図表である。
図29はプラスミドV2(LaclqNSL-35sプロモーターOp-Barstar)のプラスミド図表
である。
図30はプロモーター探索子戦略の表示である;
図31はPrMADS2プロモーターのヌクレオチド配列である;
図32はPrMADS3 cDNAプロモーターのヌクレオチド配列である;
図33はPrMADS3タンパク質のアミノ酸配列である;
図34はPrMADSプロモーターのヌクレオチド配列である;
図35はPrFL1 cDNAクローンのヌクレオチド配列である;
図36はPrFL1タンパク質のアミノ酸配列である;
図37はPrFL1プロモーターのヌクレオチド配列である;
図38はPrCon1遺伝子(部分)のヌクレオチド配列である;また
図39はEGM2 cDNA(3日露出)で探索したユーカリ樹組織から抽出した全RNAの
ノーザンブロットである。
実施例1
キメラ生殖器官特異的発現カセットを構築した。これは、生殖器官特異的プロ
モータおよびバルナーゼ阻害剤をコードする遺伝子の正のコントロールの下のバ
チルス・アミロリクエファシエンスからのバルナーゼ遺伝子、導入lacオペレー
タ配列を有する修飾構成的プロモータ(35SRNA CaNV)の下のバチルス
・アミロリクエファシエンスからのバルスター(B*)、および図4に示す致死的
遺伝子を発現するために用いられたのと同じ生殖器官特異的プロモータのコント
ロールの下の大腸菌laclq遺伝子の負のコントロールを含む。
生殖器官特異的プロモータは、後記するように花の発生の初期段階において生
殖器官に発現された遺伝子の上流配列を含む。バルナーゼの細胞毒性作用は、プ
レRNAおよび成熟RNAの大部分が非保護の形態で存在する核をバルナーゼが
標的とすることにより増大された。この目的のために、図1に示すように
A.tumefacieus株C58のVirD2遺伝子からの核局在化シグナル(NLS)配列を
B遺伝子の3'−領域に融合することにより、B遺伝子のコード領域を修飾した
。
35S−RNA−CaMVプロモータ領域の5'−、3'−および5'−、3'−
領域においてlacオペレータ配列を保持する阻害剤バルスター(B*)遺伝子部分ベ
クターを図2に示すように構築した。
致死的遺伝子を発現する用いられたのと同じ生殖器官特異的プロモータのコン
トロールの下の大腸菌laclq遺伝子は、図3に示すようにlaclqタンパク質のC末
にA.tumefacieusのVirD2遺伝子からのNLSを融合することにより、核を標
的としたそのlaclqタンパク質を有する。
実施例2
別のキメラ生殖器官特異的発現カセットを図5のように構築した。そこでは、
生殖器官特異的プロモータおよびバルナーゼ遺伝子は、353−RNA−CaM
Vプロモータのコントロール下でLexA生産物の正の転写コントロール下、およ
びの致死的遺伝子の発現に用いられたのと同じ生殖器官特異的プロモータのコン
トロール下のRecA遺伝子生産物の負のコントロール下にある。
実施例3
逆転システムを実施例1に実質的に準じて構築した。さらに、アンチセンスL
aclqRNA遺伝子を調節するトウモロコシ・グルタチオンS−トランスフェラー
ゼ(GSTII)遺伝子から化学的に切り替えできるプロモータを含めた。このこと
は図6に示すように種子の産生をもたらす。生殖力の回復は、ジクロラミン(N
,N−ジアリール−2,2−ジクロラセタミド)またはフルオラゾール(ベンジル
−2−クロロ−4−トリフルオロメチル−5−チアゾールーカルボキシレート)
などの誘導物質で噴霧することにより達成される。アンチ−laclqRNAのこの化学
的誘導発現は、修飾35S−RNA−CaMV−B*遺伝子の発現阻害を阻止する
。花の器官におけるB*の蓄積は、致死的遺伝子の機能を阻害し、正常な花形成
をもたらすであろう。
実施例4
laclqリプレッサー遺伝子の植物発現ベクターへの修飾および挿入
pRT99GuSベクターをXbaIおよびKpnIで消化し、GUS遺伝子のコード
領域を放出せしめると、植物における発現に適したベクターとなる。
laclqレプレッサーはほとんどすべての市販大腸菌株で利用され得る。いくつ
かの市販プラスミドもレプレッサー遺伝子を含有している。植物においてこの遺
伝子を発現するために、原核翻訳開始コドン(GTG)をATG中に変更した。
laclq遺伝子を単離するために、遺伝子の5'および3'末に対応する2種のプラ
イマーを用いた(AM1およびAM2)。この2種のプライマーは植物ベクター中
にクローニングするために適した制限酵素開裂部位を有する。
増幅後、PCRフラグメントをXba1およびKpn1で消化し、GUS遺伝子(pB
R−35Slaclq)を置換するために同じ酵素で消化されたpBR−35SGUS)
中に連結した。
laclq遺伝子の3'末にNLS配列を融合するために、いくつかのPCRを行っ
た。
プライマー
laclq遺伝子のコード領域に融合したA.tumefacieusからのVirD2遺伝子から
のNLSを含有する最終PCRフラグメントは、XbaIおよびKpnIで消化し、同
じ酵素(pBR−35Slaclq−NLS)で消化された植物発現ベクターpBR32
2−355GUS中に連結された。このベクターは、可能性のある相同組換えを
なくすために、XL1BlueからJC8697(recA)大腸菌株に形質転換された
。
実施例5
バルナーゼおよびバルスター遺伝子
P1およびB2(バルスターについて)、およびP3およびP4(バルナーゼに
ついて)プライマーを用いてバチルス・アミロリクエファシエンスの粗抽出物か
らPCRにより、これらの遺伝子を単離した。
P1−P2PCRフラグメント(バルスター)は、EcoRIおよびHindIIIで消
化し、同じ酵素で(BS−B*)で消化したBluescript SKベクター中に連結し
た。BS−B*ベクターのBamHI−HindIIIフラグメントをタンパク質発現
ベクターpQE32(pQE3−B*)に導入した。
P3−P4PCRフラグメント(バルナーゼ)は、PCRクローニングベクター
P/GEM−T(pGEM−T−B)中に連結した。B遺伝子の3'末にNLS配列
を融合するために、いくつかのPCRを行った。
プライマー
バルナーゼ遺伝子のコード領域に融合したA.tumefacieusからのVirD2遺伝
子からのNLSを含有する最終PCRフラグメントをPCRクローニングベクタ
ーpGEM−T(pGEM−T−B−NLS)中に連結した。
実施例6
lacオペレータ配列の35S−RNA−CaMVプロモータへの導入
市販のプラスミドpQE32は2つのlacオペレータ(オペレータIおよびII)の
理想的な組み合せを有する。第1工程でpRT99GUSベクターからのHindII
IフラグメントをBluescript SKベクター(A1)中に導入した。35S−RN
A−CaMVプロモータおよびターミネータ領域中に融合されたGUS遺伝子を
保持するA1ベクターのEcoRI−SalIフラグメントを同じ酵素で消化された
pQE32ベクター中に導入した。
得たベクターは、上流領域(Dp+35S−GUS)に2つのlacオペロンを有す
る35−RNA−CaMVプロモータを含有する。
lacオペレータを35SRNA−CaMVプロモータとGUS遺伝子コード領域
の間に導入するために、まず、プロモータのないGUS遺伝子を保持するA1ベ
クターのBamHI−SalIフラグメントを同じ酵素で消化されたpUC19ベク
ター中に連結した。次の工程において、pUC19−プロモータGUSベクター
は、EcoRIおよびSalI酵素で消化し、同じ酵素(pQE−プロモータGUS)
で消化したpQE32中に連結した。35S−RNA−CaMVプロモータの5'
および3'領域に対応する35S1および35S2プライマーを用いてPCRに
より、35S−RNA−CaMVプロモータ領域を増幅した。
PCRフラグメントをXhoIおよびSalIで消化し、Xho1で消化されたpQE
プロモータGUS中に導入した。正しい方向でプロモータを含有するクローンを
選択し、得たプラスミド(35S−GUS)をXL1BlueからVC8692(recA)
大腸菌株に、可能性ある相同組換えをなくするために、形質転換した。
35S−RNA−CaMVプロモータの5'および3'領域の両方にlacオペレー
タを導入するために、35S−GUSベクターのオペレータ35Sプロモータ領
域を、35Sプロモータの5'および3'−領域に対応するOP1および35S2
プライマーを用いてPCRにより増幅した。
PCRフラグメントをXhoIおよびSa1Iで消化し、XhoIで消化したpQEプ
ロモータGUS中に導入した。正しい方向にプロモータを含有するクローンを選
択し、得たプラスミド(35S−プロモータGUS)をXL1BlueからJC869
7(recA)大腸菌株中に、可能性ある相同組換えをなくするために、形質転換し
た。
バルスター遺伝子をpQEプロモータGUSベクター中に、EcoRI+Kpnl両
者の消化後に、クローン化した。
組織切除法の1つの難しさは、他の組織におけるプロモータの漏出および発現
の効果である。これを克服するために、コントロールシステム(遺伝子カスケー
ドを開発した。これによって致死的遺伝子の発現が非標的組織において計数され
る(図7)。バルナーゼ(V1)およびバルスターに加えてこれらのカスケードの
レセプター(laclq)(V2)部分を保有する2種のベクターを設計した。
プロモータ領域をベクターV1およびV2にクローン化するために、V1につ
いて末端のSalI制限部位(SalIプライマー)およびV2についてEcoRI制
限部位(EcoRIプライマー)を持つプライマーセットを用いて、増幅した。V1
およびV2ベクターにおけるプロモータの方向に調べるために、EcoRI制限部
位をSalI部位から下流に前進SalIプロモータに設計し、SalI部位をEcoR
Iから下流のEcoRIプライマーに設計した。
Sa1Iプライマー
PrMADS2プロモータ: PrMADS3プロモータ: PrFL1プロモータ: EcoRIプライマー:
PrMADS2プロモータ: PrMADS3プロモータ: PrFL1プロモータ: SalIプライマーのPCRフラグメントをSa1I制限酵素で消化し、SalIで
消化したV1ベクターに導入した。プロモータの方向をEcoRI酵素での消化を
用いて調べた。
EcoRIプライマーのPCRフラグメントをEcoRI制限酵素で消化し、Eco
RIで消化したV1ベクターに導入した。プロモータの方向をSalI酵素での消
化を用いて調べた。得たプラスミドのマップを図21および22に示す。
これらのベクターをHindIII酵素で線状化し、HindIIIで消化したBin19バ
イナリーベクター中に導入した。修飾Biu19ベクターを保有するコロニーをカ
ナマイシンおよびアンピシリン抗生物質でプレート上に選択した。次の工程とし
て、Bin19−V1−プロモータおよびB19V2−プロモータベクターをいく
つかのアグロバクテリウム株に形質転換した。アラビドプシス・サリアナ、ユー
カリプタス・グランディスおよびピタス・ラジアータの胚および外植体をアグロ
バクテリウム株でもって共形質転換した。
プラスミドpRT99qus(Topfer et al.Nuc1eic Acids Research(198
8)16(17):8725)からのHindIIIフラグメントをpBR322のHind
III部位にクローン化した。この挿入は、両方向にクローンされる挿入に対応す
る2種のプラスミドを生みだした。挿入領域は、カリフラワー・モザイク・ウイ
ルス(CaMV)35SRNAプロモータ、β−グルコロニダーゼ(GUS)遺伝子
およびCaMV35Sターミネータ領域を含む。これらのプラスミドをpBrGus
1およびpBrGus2と名付け、致死的遺伝子構築体の基とした。挿入における方
向はBamHI−消化で調べた。pBrGus2は2.5kbと4.4kbのBamHIフラ
グメントを、pBrGus1は6.1kbと0.8kbのフラグメントをつくりだす。
laclq核局在化シグナルタンパク質をコードするDNAは、5'プライマーLac
I(EcoRI部位を有す)およびKpnI部位を有する3'プライマーD23を用いて
PCRによりプラスミドpGEMlaclqNLSから増幅される。増幅DNAフラグ
メントは、EcoRIおよびKpnIで制限されて、同じ酵素で切断されたpBRGus
2中にクローン化される。得たプラスミドをpBRLacと名付けた。pBRLacプ
ラスミドは、SphI で切断され、次いでSphIでアガロースゲル上で操作して、
除去したい制限部位を含む小さいSphIフラグメントから離れて、Laclq遺伝子
、アンピシリン抵抗性遺伝子および複製源を含有するプラスミドの精製を可能と
する。得たプラスミドをpBRLacBH−と名付けた。
プラスミド構築の第2工程は、修飾CaMVプラスlacオペレータプロモータの
調節下でのバルスター遺伝子のクローニングのための準備である。これは、プロ
モータおよびコード配列の間のEcoRI部位を除去するように修飾されたプロモ
ータ/遺伝子配列を含有するプラスミドp35S−op−バルスターEcoRIから
増幅された。この増幅は、EcoRIでの35S−opバルスタープラスミドの切断
、T4DNAポリメラーゼによる平滑化反応の実施および平滑プラスミドの再連
結によってなされた。PCRを5'−プライマ−pQE−Fおよび3'−プライマ
ーBar−3'を用いて実施した。PCRフラグメントをXholおよびKpn1で切断
した。これをXholおよびKpnlで切断した35S−opバルスタ−EcoRIプラス
ミド中にクローン化した。そこから、望ましくない遺伝子をゲル電気泳動で精製
除去した。これは、バルスターコード領域の3プライム末で制限部位の除去を可
能にした。このプラスミドをp35S−op−バルスターEcoRI−2と名付け
た。
次いでp35S−op−バルスターEcoRI−2からXholおよびSalIでもっ
てバルスター遺伝子を切り出し、SalIでpBrLacBH−中にクローン化した。
バルスターはSalI部位に両方向にはいり得るが、1方向のみ見出された。挿入
の方向はKpnl消化により確認された。プラスミドpBRLacOpバルスター1中
にみられる挿入の方向を示すものとして1kbバンドのみが見られた。この得たプ
ラスミドをV2と呼ぶ。
プラスミドは、本例の場合は花特異的プロモータのlaclq遺伝子の5プライム
部位クローニングのユニークEcoRI中にクローニングする準備が整えられた。
ユーカリプタスMADS遺伝子EGM3からのEGM3プロモータをこの目的に
用いた。このプロモータは両方向にクローン化され、得たプラスミドをV2EG
M3センスおよびV2EGM3アンチセンスと名付けた。V2EGM3センスは
、植物形質転換ベクターのためのlaclqおよびCaMVopバルスター遺伝子を調節
したEGM3の源として用いた。EGM3プロモータの方向をXbalPst1消化
により決定した。2.3および0.9kbバンドの存在は正しい方向の指標であっ
た。
R2構築体V1は、プロモータなしのバルナーゼ遺伝子を含み、出発点として
pBrGus2を用いて構築された。バルナーゼ遺伝子は、プライマーバルナーゼ5
プライムSalおよびバルナーゼ3プライムKpnを用いて遺伝子バチルス・アミロ
リクエファシエンスから増幅された。得たPCR生産物はKpnIおよびSa1Iで
制限しpBrGus1および連結反応を行った。増幅プライマーを用いて、得たコロ
ニーからのプラスミドを配列決定のための鋳型として用いた。プラスミドSB4
はバチルス・アミロリクエファシエンス バルナーゼ遺伝子と同じ配列のバルナ
ーゼフラグメントを含有するのがみられ、これをpBRバルナーゼと名付け、更
なる構築に用いた。
植物における致死遺伝子としてバルナーゼを用いた以前の研究によると、バル
スターについてのアンチトキシン遺伝子が存在することを要し、プロモータ領域
がクローン化バルナーゼ遺伝子の5プライムであり得る前に、バルナーゼと同じ
プラスミドから発現された(Paul et al.1992 Plant Mo1ecu1ar Biolo
gy 19:611−622)。
これは、バルナーゼ配列を有するバチルス・アミロリクエファシエンスからの
バルスター遺伝子およびプロモータを含有するプラスミドを用いて遂行された。
この終了までにプロモータおよびバルスターDNA領域は、プライマー5プライ
ムバルスタープロモータおよびBar3プライムを用いて、バチルス・アミロリク
エファシエンス遺伝子DNAから増幅した。PCRフラグメントをKpnlおよびp
GEM3fで制限し、連結反応を行った。得た白いコロニーを挿入のためにスク
ニーニングした。コロニー7からのDNAを配列決定に用い、遺伝子バチルス・
アミロリクエファシエンスDNAにおけるようにバルスタープロモータおよびバ
ルスター配列を含有するのが分かった。このプラスミドを図21に示すように7
promバルスターと名付けた。
7promバルスタープラスミドをKpnlおよびpBRバルナーゼで制限し、プロモ
ータバルスターフラグメントをpBRバルナーゼDNAのKpnl部位にクローン化
した。この結果、V1として知られるプラスミドを得た。EGM3プロモータを
pEGM3からEcoRIを用いて切除し、DNAポリメラーゼ(Klenowフラグメ
ント)を用いて平滑にし、すでに制限および平滑化されているV1DNAのユニ
ークSa1Iクローニング部位にクローン化した。正しい方向に挿入されたプロモ
ータを有するプラスミドをEGM3VIセソス(図27)と名付けた。
EM3V1センスDNAをHindIIIで直線化し、HindIIIでやはり直線化した
植物形質転換ベクターBin19にクローン化した。挿入の2方向に対応する2種
のプラスミドEGM3V1Bin1および2を得た。方向2において、EGM3V
1Binに存在する2EcoRI部位は約80bp離れていた。EGM3V1Bi
n2をEcoRIで切断し、DNAポリメリラーゼI(Klenowフラグメント)を用い
て平滑化した。EGM3プロモータlaclq遺伝子およびCaMV35Sopバルスタ
ー遺伝子を、AatIIおよびHindIIIを用いてEGM3V2センスから切り出した
。このフラグメントを平滑化し、EcoRIカットおよび平滑EGM3V1Bin2
に結合して、2つの可能な方向に対応するプラスミドEGM3Double BinI
およびII(図26)をつくった。これらのプラスミドはA.tumefacieusでの植物形
質転換に用いた。
この方法をユーカリプタスMADプロモータについて繰り返した。EGM2の
長いもの、短いものおよびEGM3の短いものがあった。
プライマー 実施例7
生殖器官特異的プロモータの単離
Arabidopsis thaliana および Anthirrhinum majus花分裂組織および器官
同定遺伝子に強い相同性を示す5種のコーン特異的遺伝子を非成熟雌性および雄
性コーンからつくられたピタス・ラジアータcDNAライブラリーから単離した
。これらのうち3種、PrMAD1,2および3は、MADS−ボックス遺伝子の
ファミリーに属し、Arabidopsis AGL−2、AGL−4およびAGL6遺伝
子、および他の非アンギオスペルス、Picece abies(ノーウェイspruce)からのd
alI遺伝子に夫々相同性を示す。PrF1遺伝子は、Arabidopsis Leafy(Lfy)お
よびFloricaula(Flo)からのAnthirrhinum遺伝子のパイン・オ
ルソロジーである。PrCon1はArabidopsis CONSTANS(co)遺伝子に強
い相同性を示す。これらの遺伝子の機能を解明するために、コーン発生の相違す
る段階における雄性および雌性コーンの発現パタンを特徴化することを行った。
有意に低いレベルの発現が生長組織:つぼみ、針葉、茎および根で見られた。
インシトウハイブリダイゼイションによると、これらの遺伝子の発現は生殖組織
細胞でのみ検出可能であった。
発現分析によると、5種すべての遺伝子が雄性および雌性コーンの発生の異な
る段階において発現の相違するパターンを示した(図8および9)。PrMADS
1,2および3遺伝子はコーン特異的である。2種の遺伝子の発現は生殖器官原
基組織に限定的であった。生長組織:つぼみ、針葉、茎、根には、これらの検出
可能な発現はみられなかった。PrFL1およびPrCon1については、生長つぼ
みで低い検出可能発現がみられた。
生殖器官において両遺伝子の低レベルの発現が、コーン発生(50mgコーン)の
間に増加されたコーン発生(5mgコーン)の初期段階において、検出された。雄性
コーンにおいて両遺伝子の発現は最初の伝播生殖細胞を含むミクロ伝播生殖に限
定された。雌性コーンにおいて両遺伝子の発現は未成熟卵子に限定された。
インビトロにおけるDNA結合タンパク質としてMADタンパク質を特性化す
めために、大腸菌で両タンパク質を発現し、そのDNA結合性質を特徴付した。
これらのDNA結合コンセンサス配列はAGAMOUSタンパク質のそれに類似
している。これら3種のタンパク質は、PrMADS1およびPrMADS2につ
いてCArGボックスのコンセンサス配列TT(A/T)CC(A/T)(A/t)2(
T/A)NNGG(−G)(A/T)2(oligo A)をマッチするDNA配列を結合す
る(図32)。これらのコンセンサス配列の変異(オリゴB)はそのPrMAD1、
2および3タンパク質の結合を低下する。非放射活性オリゴとの競合は、CAr
Gコンセンサスへのいかなるタンパク質の結合も低下しなかった。このことは、
特異的DNAタンパク質相互作用をとりあつかっていることを示している。
上流配列をプロモータフィンダー戦略を用いて単離した(図30)。EcoRV
、ScaI、DraI、PuuIIおよびSspIによってピタス・ラジアータからゲノム
DNA消化によって個々につくったDNAフラグメント末端に特殊なアダプター
を
連結した。用いた酵素は、6塩基認識部位を有し、平滑末端を生じることから、
選択した。アダプター連結反応後、第1アダプター、プライマーAP1、AP2
および遺伝子特異的プライマーGSP−1,2を用いて、これらのDNAフラグ
メントをPCRの鋳型とした。
アダプター(第1配列)、アダプタープライマーおよびポリメリラーゼ阻止プラ
イマーの配列を以下に示す。アダプタープライマーAP1がアダプターの22塩
基の1−22に対応し、アダプタープライマーAP2が塩基13−31に対応し
、ポリメラーゼ阻止が塩基41−48に対応することに注意すべきである。
アダプター:
低ストランドの3末端上のアミノ基の存在は、連結していない遊離のアダプタ
ー分子からのポリメラーゼ触媒伸長を阻止し、もし、特定の遺伝子特異的プライ
マーがアダプターの上方ストランドに対するDNAストランドを伸長しなければ
、プライマー結合部位の発生を防止する。
第1次PCRは、Avantage Tth Polymerase Mix(Clontech)、およびPrM
ADS2、3およびPrFL1遺伝子についてのアダプタープライマーAP1お
よびGSP−1を用いて実施される。
GSP−1配列:
PCR2工程サイクル・パラメーター:
7サイクル: 94℃ 25秒
72℃ 4分
32サイクル: 94℃ 25秒
67℃ 4分
最終サイクル後に67℃の4分間を追加する。
同じサイクルパラメーターおよびAP2アダプタープライマーを有するGSP
の第2セットを用いて、第2次PCRにおいて第1次PCR1mlを使用した。
GSP−2プライマー配列:
1−2kbPCRフラグメントをTA型クローニングベクター中にクローン化し
、配列決定した。PrMADS2、PrMADS3およびPrF1についてのcD
NA、タンパク質およびプロモータの配列を図31、34および37に示す。
実施例8
キメラDNA配列の植物への導入
キメラDNA配列を植物組織に、A.tumefacieusを用いて共転移した。選択培
地で生育することにより形質転換体を保持した。標準分子生物学技法(サザン、
ノーザンハイブリダイゼーション、PCR)を用いて、2つのプラスミドの存在
を証明した。植物プロモータのコントロール下で、プラスミドAはバルナーゼ遺
伝子を有し、プラスミドBはバルスター遺伝子を有す。これは、共形質転換のた
めの追加の選択を創生する。
指定したベクター系は、生殖器官特異的プロモータの正のコントロール下に、
および大腸菌ラクターゼ(lac)リプレッサーオペレータ・システムの負のコント
ロール下における配列遺伝子のカスケードを含む。非開花期間において、リプレ
ッサータンパク質の不存在で、オペレータはすべての器官内でバルスター遺伝子
またはアンチセンスRNAの構成的配列を可能とする。生殖器官特異的プロモー
タの可能性ある漏出のために、低レベルの致死的遺伝子生産物が種々の植物器官
および細胞に存在する。
細胞質中のバルスタータンパク質またはこれらの細胞の核中のアンチセンスR
NAの蓄積は、致死的遺伝子生産物の細胞毒性作用を阻止する。開花の初期段階
において、生殖器官の適当な細胞内でのB(または他のRNase)およびlaclq遺伝
子の発現は、劇的に増加する。これらの生殖器官細胞の核におけるlaclqタンパ
ク質の蓄積は、バルスター遺伝子(またはアンチセンスRNA)の発現を、標的生
殖器官細胞における致死的遺伝子生産物のレベルを増加するlacリプレッサー・
オペレータ相互作用を通じて、阻止するであろう。
実施例9
他の植物MADS−ボックス遺伝子に相同性を有する3種のユーカリプト遺伝
子(EGM1,2,3)をクローン化し、配列決定した(図10−13および17)。
ユーカリプト遺伝子と他のMADSボックス遺伝子の関係を調べるために、系統
発生学的解析を行った(図18)。これによると、EGM2は、花片および雄蕊の
発生に関与するGLOBOSAMADS−ボックス遺伝子に相同的であるらしい
ことが分かる。EGM3およびEGM1両者はMADSボックス遺伝子のAGL
2グループに入る。これらの遺伝子は、花の内的3輪生体(花片、雄芯および心
皮)において最も普通に発現されるが、花の発生におけるその機能はまだ分かっ
ていない。
すべての3EGM遺伝子の発現パターンを特徴付けた(図14、15および1
6)。これらの遺伝子の発現はいずれの生育組織においても検出されなかった。
EGM1遺伝子はユーカリプト花の花片、雄芯および心皮で発現する。EGM3
は花の分裂組織および蕚で発現する。EGM2は花片および雄芯で発現する。E
GM3およびEGM2が単一遺伝子であることをサザン分析によって明らかにし
た(図19)。EGM1も単一遺伝子のようである。
これらすべての3遺伝子のプロモータ領域は不毛遺伝子構築体に用いられ、ユ
ーカリプトゲノム・ライブラリーから単離された。EGM3プロモータは致死遺
伝子構築体に用いた。
3種のEGMMADSボックス遺伝子の発現組織特異性を調べるために組織範
囲にノーザンブロットを行った。根、若木茎、シュート葉および成熟花からのR
NA単離に用いた組織はユーカリプス・グランジス植物から得た。花床、花片、
雄芯、心皮および花柱を含む花の組織からのRNA単離のための組織は、ユーカ
リプス・グロブルス花から採取した。この種は、非常に大きい花を産生し、RN
Aの充分量を容易に採取できることから用いた。相違する花の組織を含むブロッ
トにおいて全RNA10mcgを用い、生長組織を含むユーカリプス・グランディ
スのブロットにおいて20mcgを用いた。MADS−ボックスを除去するのに適
する制限酵素で消化される3種のEGM遺伝子でもってブロットをプローブした
。
ノーザン・ブロットにより、3種すべてのEGM遺伝子はユーカリプト花にお
いて高レベルで発現することが分かった。ノーザンが長時間フィルムにさらされ
たとき、生長組織においてEGM2およびEG1の弱い発現がみられた。EGM
3遺伝子は生長組織において特に発現した。花において、EGM2遺伝子は雄芯
および花片に発現するのが観察された。EGM3遺伝子は花床、花片、雄芯、心
皮および花柱で発現する。
実施例10
カスケードの第1部分(因子1)は、lacオペレータ(LEAFY−op)を有する
花分裂組織同定遺伝子プロモータ(すなわちArabidopsis thalianaからのLEA
FY)のコントロール下にレポータGUS遺伝子を含む。第2構成体(因子2)は
、トウモロコシGST−27遺伝子プロモータのコントロール下にレセプターla
clqを含む。このプロモータは、セーフナーであるジクロルミドおよびR−29
148で植物を処理することにより上方調節される。Arabidopsis植物は2因子
で共形質転換された。
他の戦略は、交差すべき因子1および2を別個に保持するArabidopsisライン
ついてである。因子1からのみの発現がX−ガルで着色後に青い花を生産する。
因子2からの発現の因子1を発現する植物への化学的導入は、花に見られる青色
を消失せしめる。
実施例11
カスケードの第1因子1は、lacオペレータを有する花分裂組織同定遺伝子プ
ロモータ(すなわち、Arabidopsis thalianaからのLEAFY)のコントロール
の下にバルナーゼ遺伝子を含む。第2因子はトウモロコシGST−27遺伝子プ
ロモータのコントロールの下にレセプターlaclq遺伝子を含む。Arabidopsis植物
は2つの因子で共形質転換された。非誘導の植物において、唯一つの因子1の発
現が不毛のArabidopsis植物を産生する。因子1を発現する植物において因子2
からの発現の導入は、LEAFY−opプロモータからの発現を停止し、最初は不
毛のArabidopsis植物において生殖能力を回復した。
実施例12
下記において、いくつかの略号を用いる。これらは植物組織培養で普通に使用
されているものである。
BA:6−ベンジルアミノプリンとしても知られるベンジルアデニン
IBA:インドール−3−酪酸
NAA:1−ナフタレン酢酸
TDZ:1−フェニル−3−[1,2,3−チアジアゾール−5−イル]ウレア
としても知られるチジアズロン
下記は、形質転換ユーカリプタスをシュートおよび実生外植材から産生するた
めの好ましい工程について説明したものである。シュート外植体
1.0.2mMのBA含有の固形KG培地に月毎にシュートを継体培養する。弱
光(16時間照射、100−350Luxまたは1−8mmolm-2s-1PAR)および
225℃。
2.継体培養3−4週後の全シュートを使用する。
3.上部4−6葉を残し、下部葉を除去する。
4.針(例えば25G)で5−6回葉を傷つけ、10−100mMアセトシリン
ゴン含有のアグロバクテリウム懸濁液(約1×108cfu−ml)に10分−2時間
全シュートを入れる。600nm希釈1/20で光学濃度1.0のアグロバクテリ
ウム懸濁液は約1×108cfu mL-1である。葉の基部を傷つけたときに最もより
結果が得られる。別法として、アグロバクテリウム懸濁液中に傷つけたシュート
を1時間残す代わりに、40−100Kpaで10−30分間、アグロバクテリウ
ムでシュートを真空浸潤することができる。シュートは真空浸潤のために傷つけ
ることを要しない。しかし、真空浸潤よりも針で傷つけたときの方がカル
ス形成が大きくなる。
5.無菌濾紙の間でシュートを乾かし、0.2mM BA含有のKG培地に垂直に
シュートを挿入する。暗闇で2日間共培養する。
6.0.2mM BAおよび200mgL-1セフォタキシム含有のKG培地にシュー
トを(垂直のまま)移す。弱い光で5日間保つ(照射16時間、100−350
Luxまたは1−8mmolm-2s-1PAR)。
7.4−6の上部葉を採取し、2mM BA、2.5mM NAA、200mgL-1
セフォタキシムおよび5−10mgL-1ゲネティシン含有の固形カルス誘導培地
上に、向軸面を上にして、これらの葉を植える。
8.2mM BA、2.5mM NAA、1.0mM TDZ、200mgL-1セフォ
タキシムおよび15mgL-1ゲネティシン含有のG22培地に外植体を移す。暗闇
で毎2週間継代培養する。光中でインキュベートすると褐色のフェノール性の化
合物を産生する。
9.6週間後に、200mgL-1セフォタキシムおよび15mgL-1ゲネティシン含
有のシュート誘導培地GBA(すなわち5mM BAおよび0.5mM NAA含
有G22)に外植体を移す。暗闇で5−6日間置き、次いで光中(16時間照射
、100−350Luxまたは1−8mmolm-2s-1PAR)に入れる。毎2週間継
代培養を行う。
10.200mgL-1セフォタキシムおよび15mgL-1ゲネティシンのGBA上に
8−10週間置いた後、200mgL-1セフォタキシムおよび30mgL-1ゲネティ
シンのGBAに、つぼみを有するカルス片および元の外植体上に形成したカルス
を移す。
11.この培地上に4−6週間置いた後、0.01mM BA、50mgL-1セフ
ォタキシムおよび5mgL-1ゲネティシン含有の液体KG培地で2週間シュートを
再生し、次いで高ゲネティシン(10mgL-1)の培地に2−4週間移す。液体培
養基を70ml容器中で液体8mlと共に100−120rpmで振盪する。
12.固形培地(200mgL-1セフォタキシムおよび10mgL-1ゲネティシン含
有で、ホルモンのないKG)および強い光環境(16時間照射、450Luxまた
は10mmolm-2s-1PAR)に生存のシュートおよびカルスを移す。毎2週間
継代培養する。
13.マーカー遺伝子活性のために推定の形質転換シュートを検定する。
14.確認した正のシュート材から植物を再生さす。10mgL-1ゲネティシン含
有でホルモンのないKG上にシュートを移すことによって根付きを誘導する。し
かし、3週間後に根付きがなければ、IBA0.2mgL-1(9.8mM)含有の同
じ培地に移す。
以上詳記した方法は、形質転換から再生シュートまで1−8月間行う。実生外植体
1.種子を消毒し、0.2mM BA含有のKG上に発芽させる。
2.10−12日経た実生を用い、根を採取し、50mMアセトシリンゴン含有
の一夜生育アグロバクテリウム懸濁液(約1×108cfu ml)に入れる。600n
m希釈1/20で光学濃度1.0を有するアグロバクテリウム懸濁液は約1×108
cfu mL-1である。顕微鏡下で30ゲージシリンジ針をゆるやかに突き刺して、
子葉と胚軸を傷つける。1時間インキュベートし、懸濁液から実生を採取し、過
剰の液体を除くために実生を滅菌濾紙間で乾燥する。1時間アグロバクテリウム
懸濁液中に傷つけた子葉を放置する代わりに、20分間95KPa(28mgHg
)でアグロバクテリウムでもって子葉を真空浸潤することができる。真空浸潤法
では子葉を傷つけることを要しない。しかし、胚軸は真空浸潤するときでも傷つ
けることを要する。
3.暗闇で2日間KG培地(0.2mM BA含有)上で共培養する。培地で実生
が直立しているように注意する。
4.200mgL-1セフォタキシム含有のKG培地(0.2mM BA含有)に実生
を移す。5日間弱い光(16時間照射、100−350Luxまたは1−8mmolm- 2
s-1PAR)でインキュベーションを続ける。
5.子葉および胚軸を切除する。0.5mM BA、1.0mM NAA、1.0
mMTDZ、200mgL-1セフォタキシムおよび10mgL-1ゲネティシン含有の
カルス誘導培地に胚軸を移す。1.0mM BA、1.0mM NAA、0.3mM
TDZ、200mgL-1セフォタキシムおよび10mgL-1ゲネティシン含有のG
22培地に子葉を移す。2週間暗闇でインキュベーションを続ける。
6.15mgL-1ゲネティシンおよび200mgL-1セフォタキシム含有の同じ培地
に外植体を移す。暗闇でのインキュベーションを続ける。約6週間経過まで毎2
週間継代培養する。
7.6週間後、15mgL-1ゲネティシン含有のシュート誘導培地GBA(すなわ
ち5mgM BAおよび0.5mM NAA含有のG22)に移す。5−7日間暗
闇で培養物を放置し、次いで光環境(16時間照射、100−350Luxまたは
1−8mmolm-2s-1PAR)に移す。
8.15mgL-1ゲネティシンおよび200mgL-1セフォタキシムのGBA上に約
10週間置くと、多くの外植体がシュートを産生する。これらのシュートを採取
し、30mgL-1ゲネティシンおよび200mgL-1セフォタキシムのKG培地(0
.2mM BA含有)に移す。元の外植体上に形成したカルスを15mgL-1ネティ
シンおよび200mgL-1セフォタキシムのGBAに戻して継代培養し、1カ月置
くと、さらにシュートが発生し、30mgL-1ゲネティシンおよび200mgL-1セ
フォタキシムのKG培地(0.2mM BA含有)に移す。
9.30mgL-1ゲネティシンおよび200mgL-1セフォタキシムの新しいKG培
地(0.2mM BA含有)にさらに1カ月間すべてのシュートおよびカルスを移
す。
10.この培地で4−6週間後、0.01M BA、50mgL-1セフォタキシム
および5mgL-1ゲネティシン含有の液体KG培地に2週間再生シュートを入れ、
高度のゲネティシン(10mgL-1)の培地に2−4週間移す。
11.固形培地(200mgL-1セフォタキシムおよび10mgL-1ゲネティシン含
有、しかしホルモンのないKG)、高い光学環境(16時間照射、450Luxま
たは10mmolm-2s-1PAR)に生存のシュートおよびカルスを移す。毎2週間継
代培養する。
12.マーカー遺伝子活性のために推定形質転換シュートを検定する。
13.確認した正のシュート材から植物を再生さす。10mgL-1ゲネティシン含
有でホルモンのないKG上にシュートを移すことによって根付きを誘導する。し
かし、3週間後に根付きがなければ、IBA0.2mgL-1(9.8mM)含有の同
じ培地に移す。
12日またはそれ以下の実生が形質転換に最適であるが、20日までの実生は
再生に用いることができる。
選択なしで非形質転換の子葉および胚軸外葉体のシュート再生率は約80%で
ある。
培地からのセフォタキシムの除去は、3カ月後においてさえ、アグロバクテリ
ウムの急速な過生長をもたらすであろうことを経験は教える。セフォタキシムの
濃度は液体と固形培地とで変化する。
シュート材は、液体培地で急速に生長し、固形培地での生長に比して、多くの
シュートを形成した。
この液体選択工程は、選択圧を増すことにより偽のポジティブを減少し、残渣
のアグロバクテリウムを減少し、そして固形生長培地に比してシュート組織の量
を増大するという利点を有する。
再生の根付き形質転換植物は、土を基にする培地に移され、ある大きさの木に
生長し、植樹に適した形となる。
本研究で用いた培地はLaine and David(1994)に記述されているG22、G
BAおよびKGである。しかし、MS、B5およびP24を含む種々の基本的培
地が試され、シュート再生を支持することが分かった。植物生長レギュレは、La
ine and David(1994)のものと一般的に相違し、葉からのカルス誘導について
は1−3mM BA、0.05−2mM TDZおよび0.5−2.5mM NAA
、子葉については1−3mM BA、0.05−1mM TDZおよび0.5−2.
5mM NAA、胚軸について1−3mM BA、0.05−2mM TDZおよ
び0.5−2.5mM NAAの併用であった。分化培地は一般的にGBA培地で
あり、これはG22であるが、2.5−5mM BAおよび0.5mM NAA(L
aine and David,1994)が補充されていた。0.2mM BA含有のKG培地は
一般的にクローン材のサブ培養培地として用いられる。すべての培地0.25%G
e1rite または Phytage1で固形化された。15分間121Cでオートクレーブに
かける前に、pHは水酸化カリウムを用いて5.7−5.8に調製された。アグロ
バクテリウム接種物の好ましい製法について下記する。
1.選択して構成体含有のアグロバクテリウム株を植物上に線状に置く、例えば
pBin GUSINT構造体を含むLBA4404、EHA105およびAGL
1についてYEP+リファンピシン(50mg/L)+カナマイシン(100mg/
L)。
2.280Cで2日間プレートをインキュベートする。
3.選択して単一コロニーをYEPブロスにとりあげ、28OCで一夜シェーカ
上で生長さす。
4.一夜培養物を用い、選択して新鮮な培地に接種し(1%接種物)280Cで
一夜シェーカで生長さす。この追加の工程は植物形質転換により持続的な接種を
産生する。
5.アグロバクテリウムを採取し、水洗し、組織培養培地に再懸濁する。形質転
換に適した濃度にまで希釈する。
6.再懸濁アグロバクテリウムをラクトース酵母培地プレート上に線状に植え付
け、280Cで2日間プレートをインキュベートする。コロニーについてBened
ict試験(Bernaerts and Deley,1963)を行い、アグロバクテリウムであること
を確認する。
この方法は、形質転換の日にアグロバクテリウムの優れた濃い培養物をもたら
すであろう。
プレートまたはグリセロール・ストックからインキュベートした一夜生長培養
物は種々の結果をもたらすであろう。
上記のように生長させ、かつ光学濃度(600nm)0.98まで希釈したAG
L1培養物は、変化値2.37×109cfu/mlを有する。
上記は本発明の説明のためになされたものであって、それについてのすべての
他の修飾および変更が当業者にとって、請求の範囲による本発明の範囲および域
内にあるべきことは、申すまでもなく理解されるであろう。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Regulation of gene expression in eukaryotes
The present invention relates to a method for controlling gene expression in eukaryotes.
The present invention relates to the regulation of highly specific expression in target organs or functions of plants.
Has a unique but not exclusive application to
Will be mentioned. However, the invention does not address the organs and functions of yeast and animal targets.
Other regulation, such as regulation of expression of other eukaryotic genes, such as regulation of specific expression in
It could also be used in applications.
Eukaryotic organisms of commercial interest including lower animals such as plants, animals and yeast
Often convert habitats to non-commercial structures, i.e.,
Express different genes. Another commercial species introduces features that will increase commercial value.
Benefit from your entry.
For example, the development of reproductive structures in forest trees implies a significant burden on tree resources.
And reproductive efforts come at the expense of tree growth. Mature tree seeds
To prevent competition for soil resources and also minimize the risk of catastrophic wildfires
To cause poor growth of young trees that must be removed on a regular basis.
Australian Patent Specification No. 86224/91 increases plant growth in certain plants
A method for increasing the size is disclosed. This specification describes the induction by the flowering regulator gibberellin A4 / 7.
Induction, early appearance of gene products, and expression characteristics in both male and female reproductive buds.
Essentially tissue-specific processes for reproductive structure-specific genes on a heterosexual basis
Figure 4 illustrates the method by which the motor (growth promoting substance) was selected. Genes and promoters
Is a gene that includes an isolated and characterized tissue-specific promoter for the gene
Some of the offspring were fused to a ribonuclease structural gene and the gene was modified
.
Transformants show a lack of reproductive structure, but promoter leaks into non-target tissues
Are likely to accumulate low levels of lethal ribonuclease in
And thus reduced its commercial potential.
Gene expression promoters are generally considered to correspond to one of three broad classes
be able to. Constitutive promoters express genes continuously in all tissues.
Developmental promoters are expressed in specific tissues or at specific stages
. Inducible promoters include the presence of metabolites, exogenous compounds or light, heat or pressure.
Respond by switching expression on or off in response to other stimuli.
Barnase barnase under the control of a promoter that is essentially specific to flower tissue
Expression of a lethal gene product is dependent on the inhibitor (B 'or "Bars
Become more tissue-specific by constitutive coexpression of tar balstar “)”
It has been known. Inhibition of gene products expressed in target cells
Will occur where it is insufficient to control the action of
Non-target cell Barnase activity resulting from some degree of non-specificity or promoter leakage
Sex is essentially suppressed.
However, inserted promoters are often leaky and better
Stronger promoters have other inhibitors with insufficient inhibition to prevent non-target cell death.
Try to be harmful in tissues, which adversely affects commercially important non-target tissues
Let's sound. Promoter leaks are less predictable and transformation of, for example, trees
Gene production in non-target cells if the body has long growth by the first flowering
The resulting activity of the product will eliminate or reduce the benefits of flowering control. Generally more favorable
Suitable promoters limit the choice of promoter.
The present invention substantially alleviates at least one of the above disadvantages and provides eukaryotic gene expression.
Controlling expression and eukaryotic gene expression that will be reliable and efficient in use
Aims to provide a method of control. Other objects and advantages of the invention will be apparent below.
Would.
With the foregoing and other objectives in mind, the present invention relates to eukaryotic genes or their production.
(Modulator) gene product that regulates a product
The gene or its product, the two promoters, the modulator gene and
And inducible promoters and developmental promoters for the same or complementary tissues
A structure that expresses the product of a further gene that controls a further gene selected from the
Active eukaryotic inheritance consisting of transforming cells with structures
There are certain aspects of how to control children.
Genes that are active in eukaryotes constitute genes that are innate in the organism of interest, or
Or make up the derived gene. Genes are driven by native promoters
Or construct a structure that is non-homologous to the gene. Active eukaryotic remains
The gene will code for an expression product of any chosen cellular function. example
Gene has a lethal effect on ribonucleases in target tissues and nematode resistance in root tissues
For active polypeptides including enzymes such as peroxidase that imparts
Let's code. Genes include pigments, dyes such as anthocyanins, and Bti toxins.
For insecticide compounds or products that allow a route to the production of fragrances
Try.
Expression of the reporter gene under the control of an inducible promoter is transmitted to surrounding cells.
Show the exact location of target cells in the target tissue without leakage. This is the pathogen
Very useful for studying the early stages of interactions between plant and insect and plant cells.
Would. GUS, Luc, anthocyanin gene and GFP are candidates for reporters
Let's configure. Colorimetry or fluorescence analysis is a small-scale promotion
Made from quality.
As used herein, the expression “lethal gene” refers to a peptide or an antigen.
Kills target cells by essentially disrupting antisense or ribozymes or target cells
Means the gene (or genes) encoding other non-peptides that lead to
It is said. The invention provides a reference to an embodiment that constitutes an effective lethal gene in a eukaryote.
Along with it will be described below.
A lethal gene can be any gene, or peptide or antisense or
A ribozyme, which essentially disrupts the target cells and kills them there.
It may be a combination of genes to be encoded. For example, a lethal geneB.amyloliquefaciens
Barnase, fromA.aryzaeRN AIDS T1, Bovine RN AIDS
A,E . coli RNases I and RNases H and a set of plants RNases from
(A population of S-proteins).
. Instead, the lethal gene is a population of restriction endonucleases, 1-4-β-gluca.
Enzymes containing glucanase, such as enzyme and 1-3-β-glucanase, ubiquitin,
Acidic
It may be selected from pyrophosphatase and plant cell wall synthesis inhibitors.
Preferably, the lethal gene is RNase. The chimeric lethal gene is
Upstream (promoter) expressed early in development in the male and female parts of the plant reproductive organs
-) Under the control of the array,B.amyloliquefaciens Coding region of Barnase from
Will be built including
During the first event of a pathogen-host plant interaction on the target cell,
Thus, restriction of the expression of the lethal gene may be achieved. For example, in an attacked cell
Expression of Barnase or other toxins such as β-glucanase and chitinase
It will lead to necrosis of these cells which will prevent the spread of infection to the cells. Artificial
The critical step in a hypersensitivity project is the possible promoter in peripheral cells
-To shut off the leak.
Expression of the bacterial salicylate-hydroxylate gene is found in all plants
Monkeys responsible for systemic expression of the cassette under the control of a pathogen-inducible promoter
Will reduce the level of citrate. For example, one pathogen-inducible promoter is
Powdery mildewEresfy graminis (Mouradov et al. 1993)
Will be separated from strongly expressed barley after being processed. Clones of this gene's genome
Were isolated and characterized (Mouradov et al. 1994). This promoter territory
The region will be fused to a cassette containing genes that are lethal or of different functionality.
Has homology to other plant MADS-box genes and is named EGM1, 3 and 2.
Three Eucalyptus tree genes have been cloned and sequenced. Phylogenetic analysis
Performed to test the association of eucalyptus tree genes with other MADS-box genes
Was. From now on, EGM2 has been linked to the development of petals and stamens in GLOBOSA MADS-bodies.
EGM3 and EGM1 are both MADS-box
It was shown to be consistent with the offspring AGL2 group. These genes are most commonly found inside flowers.
It is expressed in three ring organisms (petals, stamens and pistils).
The expression pattern of all three EMG genes was characterized. What are the expression of the three genes
It could not be found in plant tissues. EGM1 gene is eucalyptus flower petal, stamen
And expressed in pistils. EGM3 is expressed in flower growth points and sepals. EGM2
Is expressed in petals and stamens. EGM3 and EGM2 genes were isolated by Southern blotting.
one
Gene. EGM1 also seems to be a single gene.
Promoters of all three genes to be used in the sterility gene construct
The region was isolated from a eucalyptus tree gene library and manipulated into a lethal gene construct.
Let's make it.
This eukaryotic active gene, modulator gene and additional genes and
Each of these promoters can be used in any manner by which the target organism is known.
Let's construct a transformation cassette that can be transformed. Active in eukaryotic cells
Promoters for different genes, modulator genes and additional genes (or multiple genes)
Are combinations that enhance the specificity of expression of active genes in eukaryotic cells.
Is selected. For example, the gene active in eukaryotic cells is a modulator gene.
The offspring may be constitutive but driven by an inducible or developmental promoter.
Let's get it. The specificity and usefulness of even weak promoters is
With a promoter with the same specificity used to drive the gene.
It may be enhanced by promoting the gene (or genes) that comprise it.
Instead, tissue-specific promoters for eukaryotic active genes are constructed
Is likely to be inhibited by the stimulatory inhibitor gene product, which is then inducible
Is controlled by additional gene products that are promoted by
Still further, gene products that are active in eukaryotes may be based on certain tissue-specific processes.
For motor, modulator genes or different or complementary tissues
Controlled by the expression of additional genes under the control of a specific promoter
Modulator of a modulator gene expressed under the control of a controlled product
-Be constitutively expressed in response to the effect. In this way, for example, confer insect resistance
Constitutively promoted genes are inherited under the control of a seed-specific promoter.
Focus on the effect of expressing seed inhibitors and eliminating seeds, and the gene inhibitors themselves
Is an additional gene expressed under the control of a promoter specific to non-seed tissues
Will be controlled by product.
In a further aspect, the present invention provides a method for producing a eukaryotic gene, comprising the steps of:
A modulator gene that expresses the gene or a product that controls the product, and
And the modulator genes and their products, the promoters of the two genes,
Gene and an inducible promoter and developmental promoter for the same or complementary tissue.
Further express certain products that control additional genes selected from
To transform a certain cell with a transformation cassette constituting a gene.
Thus, there is a wide range of methods for controlling the expression of eukaryotic active genes.
In a further aspect, the invention relates to a gene active in a eukaryote, the eukaryote
A modulator gene expressing a gene or a product controlling the product thereof, and
The modulator gene and its products, the promoters of the two genes, the modulator
Inducible promoter for the promoter gene and developmental promoters for the same or complementary tissues.
Further express certain products that control additional genes selected from
Are widely present in transformation cassettes that constitute genes.
In a still further aspect, the present invention provides a eukaryotic cell capable of growing
Widely present in one method of transformation with an expression cassette containing the following genes:
Cytotoxicity in target cells under the control of a promoter essentially specific for the target tissue
A lethal gene expressing a sexual peptide;
A model constitutively expressing an inhibitor of the production and action of the cytotoxic peptide.
The durator gene, and
The inhibitor or modulator under the control of the essentially specific promoter of interest.
Additional genes that function to block the translator gene.
In a further aspect, the present invention provides an expression cassette comprising the following genes:
Exists widely:
Under the control of an inducible promoter essentially specific for the target tissue, the target tissue
A gene that expresses a cytotoxic peptide;
Inhibitor gene expressing an inhibitor of the production and action of the cytotoxic peptide
And under the control of the inducible promoter, the inhibitor or the inhibitor gene
A repressor gene that functions to block offspring.
In a further aspect, the present invention providesB.amyloliquefaciensAnd P from the extract of
2 (for Barstar) and P3 and P4 (for Barnase), and
Associated with primers for PCR separation of the resulting Barnase and Barstar genes:
The cytotoxic effect of the lethal gene expression product is determined by the localization signal sequence
Would be increased by conjugating For example, more preferred RNase cells
Toxic effects target the nucleus where most precursor and mature RNAs exist in unprotected form.
Will be increased. For this purpose, for example, the Barnase gene
The coding region fuses the nuclear localization signal (NLS) sequence to the RNase gene.
Will be qualified by
Therefore, in the following aspects, the present inventionA.tumefaciensNL from VirD2 gene
A set of PCR primers for fusing the S sequence to the Barstar gene, comprising:
Provide: Tissue-specific or developmental promoters are used early in flower development in plant reproductive organs.
Selected from these tissue-specific promoters that control the gene during the
Let's go. These genes are suppressed in all plant organs during the non-flowering period.
And is well induced in the reproductive tract during the flowering period.
The developmental promoter could be isolated in any known manner. For example,
MRNA that is only present during the development of the target tissue is identified and isolated and these specific
cDNA from mRNA is generated and used to search genomic libraries.
Cattle then identify parts of the plant genome that contain the promoter region of these genes
Let's do it. Tissue-specific promoters may be homologous (unchanged)
Same (exotic). For plant reproductive organ tissues, the promoters are male and female
In the cells of various flower tissues in both organs: sepals, petals, ovary, style
Promoters that are expressed only in specific tissues such as, stigma, ovule, corolla, etc.
Let's choose from The production of illegitimate plants occurs early in the development of both male and female organs.
Promoters expressed in tissues are more preferred.
For example, homeotics play an important role in flower development
Genes encoding the MADS box gene are expressed early in flower primordium development
I do. We are known as AGAMOUS AGL-2 and AGL-4 genesArabidopsisE
MADS gene showing strong homology to meotic MADS box geneP.radiataFrom
separated. These genes are expressed in young flower primordia and are expressed at the inflorescence growth point.
Absent.
A gene encoding an inhibitor of a lethal gene product can increase the expression of a lethal gene.
It may constitute a repressing gene and a gene that transcribes antisense RNA.
Or a gene expressing a protein that can inactivate a lethal protein
Will be composed. An integrated operator-repressor system is used.
As you might imagine, this inhibitor gene usually produces the inhibitor in non-target tissues.
It will be under the control of the expression of the constitutive promoter that appears.
For example, the Barnase gene / reproductive organ tissue-specific promoter system is an anti-Barnase (
B * or Barstar) gene / promoter system.
Instead, the bacteriophage lambda N gene andE.coliExpression of SOS system
Could be used with the expression cassette. Bacteriophage lambda
The expression of the N gene isLIt is tightly controlled by the promoter and
Controls the expression level from the promoter. This system inhibits target tissue
Will be used to provide the necessary negative control for expression of the factor gene.
The SOS system is controlled by the interaction of two proteins. Transcription repressor
(LexA) inhibits transcription initiation through specific binding to its operator target
. The RecA protein blocks the LexA protein, thus inhibiting its specific site
prevent. This would be a one-part lethal gene system and would require a toxin-blocking gene.
Will not.
The repressor gene under the control of an inducible promoter is
To suppress the action of transcription, translation of RNA transcript, or the peptide product itself
Will be selected. More preferably, the repressor gene is the expression of an inhibitor gene.
Encodes a peptide product that directly suppresses expression. Therefore, repressor genes and
The agent gene is suitable for forming a specific repressor / operator conjugate pair.
It is more preferable that they are combined. For example, the same tissue specificity
Under motor controlE.coli The laclq gene is inserted by inserting the lac operator sequence.
Used to suppress the action of the modified repressor gene promoter.
Like.
The repressor gene promoter is the promoter and repressor code
35 having at least one lac operator between the marking region
Will be the S-RNA-CaMV promoter. The modified 35S-RNA-CaMV template exemplified below
In the selection of the promoters, we used amplification of the modified 35S-RNA-CaMV sequence.
Primers have been developed.
Accordingly, in a further aspect, the present invention is referred to as 35S1 and 35S2 and comprises the following:
Provides primers for PCR amplification of the modified 35S-RNA-CaMV sequence
:
Lac ぺ into both the 3 'and 5' regions of the modified 35S-RNA-CaMV promoter
For transfection of the sequencer, the sequence will be amplified by the following PCR primers:
Interaction between lactose operon and DNA binding protein (repressor, laclq)
The molecular mechanisms of the promoter and target promoter sequences (operators) are very well understood
Have been. Lac operon expression is strong and strictly negative from the laclq repressor
Under control. The purified repressor is a tetramer, each containing 360 amino acids
(MW 38,350 kDa) formed from four identical subunits. operator
The sequence comprises 35 base pairs, including a 28 base pair symmetric sequence.
For maximal suppression of inhibitor gene expression, the repressor protein is
Is more preferably targeted in the nucleus. This is a nuclear localization signal to the C-terminus of the repressor.
This may be achieved by fusion of the null sequence.
In a further aspect, the invention is adapted for isolating the laclq gene and comprises
A set of primers with appropriate restriction sites for cloning into
The following primers corresponding to the 5 'and 3' ends of the gene and designated as AM1 and AM2
-2 types, related to:
In yet a further aspect of the invention, an NLS sequence is fused at the 3 'end of the laclq gene.
A set of PCR primers is provided for use when combining and consists of:
Is:
If desired, the method of the present invention could be the reverse. For example, gene
The scade would allow fertility-engineered barren inversions, and thus
Use molecular elements that allow the production of offspring. The reverse mechanism is anti-repressor genetics
By placing the offspring under the control of a chemically switchable promoter
. For example, when fertility needs to be restored, plants can
Chemicals that induce the expression of anti-repressor RNA that will block inhibition of offspring expression
The quality may be sprayed or administered separately. The accumulation of inhibitory products in flower organs
It will inhibit lethal gene function and thus allow normal flower formation.
For example, inhibition of the expression of the modified Barstar gene against the described lac / laclq system
Chemicals that induce the expression of anti-laclq RNA that will block
U. Accumulation of Barstar products in floral organs may inhibit lethal gene function
And thus allow normal flower formation. Corn glutathione-s-to
The promoter region of the transferase (GTS II) gene is chemically induced
Could actually be used. The expression of the GST II promoter is dichloramine (N, N-diallyl)
-2,2-dichloroacetamide) and fluorazole (benzyl-2-chloro-4-trifur)
Switch on with a chemical substance such as olomethyl-5-thiazole-carboxylate).
Let's get started.
In the case of eucalyptus trees, the EGM3 promoter constituting the upstream sequence of the EGM3 gene is
It may be used to express the mortality gene specifically in the eucalyptus flower tissue. This
The cytotoxic Barnase gene is used in the early stages of development
It will be specifically expressed at the flower growth point. Inhibitor Barstar uses the lac operator sequence
It will be expressed under the control of the 35S-RNA-CaMV promoter.
Under the control of the EGM3 promoterE.coli The laclq gene controls the flower during the onset of flowering.
As a repressor gene to prevent Barstar expression in meristem tissues
Will be used. During flowering, the EGM3 promoter regulates Barnase at the flower growth point.
And the modified 35S-RNA-CaMV promoter will
Expresses Barstar in all tissues except the growth point of E. coli and protects against promoter leakage
Will be. During the non-flowering period, the 35S-RNA-CaMV promoter is evenly distributed on Barstar
And will protect against leakage.
Nematodes cause global agriculture to lose more than US $ 100 billion annually. Obviously the most important
Pathogens are nematodes that attack a wide range of plantsMeloidogvne incognitaandMeloidogv ne javanica
It is. Control methods include the use of hazardous chemicals and cultivation such as rotation.
Includes habits and the use of resistant varieties in a limited range of crops. Nematode resistance
The advantage of operating is that no special cultivation habits are required and the dangers of the environment
It is to reduce.
Lethal gene / inhibitor / repressor approaches manipulate resistance to nematodes
Can be used for The ideal site for activating plant defense against nematodes is the plant root
In feed cells in the vascular area. In some plant-nematode interactions
, A gene promoter specifically expresses the Barnase gene at the site of feeding of nematodes
To be identified by differential screening that can be used to Recently
,Meloidogvne incognitaAt a giant cell feeding site in tomato root infected with
And two genes (Lemmi9 and Lemmi10) expressed at high levels were identified (Van
der Eycken et al., (1996) Plant Jounal 9, 45-54).
Expression of a lethal gene in feed cells kills cells rapidly and, in particular, in females.
Will disrupt the feeding process, which is very critical for the occurrence. For non-target tissues
Inhibitor gene expression in the root causes damage to other parts of the root due to promoter leakage
Will be needed to prevent Pro shows high levels of expression in giant feed cells
This is particularly important since motors are expressed at low levels even in non-target cells.
It is important. Expression of the repressor gene under the feeding site promoter is
Expression of the inhibitor gene in the target tissue to allow the offspring to destroy cells
The reality must be cut off enough.
To make the invention easier to understand and have practical effects,
Reference is made to the accompanying drawings, which illustrate examples and more preferred embodiments of the invention, in which:
Figure 1 depicts the construction of a lethal gene system localized at the Barnase / NLS gene;
Figure 2 shows the lac operon-modified 35S-RNA-CaMV operator / Barstar inhibitor
Represents the gene system;
FIG. 3 depicts the construction of a repressor gene system localized in laclq / NLS;
FIG. 4 shows the mechanism of action of the Barnase / Barstar: lac / laclq cascade in accordance with the present invention.
Represent;
FIG. 5 represents a different cascade Barnase: op / LexA / RecA according to the invention;
FIG. 6 shows the reverse Barnase / Barstar: lac / laclq / antisense laclq in accordance with the present invention.
Represents the mechanism of action of the cascade;
FIG. 7 illustrates the mode of action of the control cassette and the lethal gene / NLS system of FIG.
Express a description;
FIG. 8 shows PrMADS1, PrMADS2, and PrMADS3 in reproductive and plant tissues of P. radiata.
Represents the expression of the PrFL1 and PrC0N1 genes;
FIG. 9 is expression of PrMADS3 in male and female cones;
FIG. 10 is a gel mobility shift test of PrMADS1, PrMADS2 and PrMADS3;
FIG. 11 is the nucleotide sequence of the EGM1 promoter;
FIG. 12 is the nucleotide sequence of the EGM2 promoter;
FIG. 13 is the deduced sequence of the EGM3 promoter of the Eucalyptus flower-specific MADS gene;
FIG. 14 shows total RNs extracted from eucalyptus tree tissues probed with EGM1 cDNA (exposed for 6 hours).
Schematic representation of Northern blot of A;
FIG. 15 shows the total RNA extracted from eucalyptus tree tissues probed with EGM3 cDNA.
Schematic representation of the blot;
FIG. 16 shows the total extracted (from eucalyptus tree tissue) probed with EGM2 cDNA (exposed for 6 hours).
Schematic representation of a Northern blot of RNA;
Figure 17 shows the predicted tags of the MADS box region of some plant MADS box genes.
Alignment of protein sequences;
FIG. 18 is a phylogenetic tree showing the association of some plant MADS box genes
;
FIG. 19 was digested with EcoR1 and HinDIII and searched for EGM3 and EGM2 genes.Eucalvotus grandis
Southern blot of DNA;
Figure 20: Eucalyptus tree extracted from eucalyptus tree and probed with EGM3 cDNA (exposed for 6 hours)
Northern blot of total RNA of tissue;
FIG. 21 is a schematic illustration of the plasmid 7prom Barstar;
Figure 22 is a diagrammatic representation of the plasmid pBR Barnase prom Barstar containing the V1 promoter
Is an explanation;
Figure 23 is a schematic illustration of a plasmid containing the V2 promoter;
FIG. 24 is a diagrammatic representation of the agarose separation of the Pst1 digest of the EGM3 double bin. E
Given that the coR1 cloning site is at base 6772 in the EGM3 bin,
The fragment sizes predicted from the map for 4.9, 4.4, 3.3, 1.9, 1.1, and 0
.6 kb.
FIG. 25 shows Pst1 deletion of EGM3 bin showing possible different orientations of the cloned insert.
2 is a schematic illustration of two gel exposures of a compound. The expected fragment size from the digest
7.4, 4.9, 4.4, 1.1, 0.7, and 0.6 kb.
FIG. 26 is a plasmid diagram of the EGM3 double bin.
FIG. 27 is a plasmid diagram of EGM3 V1 sense.
FIG. 28 is a plasmid diagram of plasmid V1 (Barnase-Barstar).
FIG. 29 is a plasmid diagram of plasmid V2 (LaclqNSL-35s promoter Op-Barstar).
It is.
Figure 30 is a representation of the promoter seeker strategy;
FIG. 31 is the nucleotide sequence of the PrMADS2 promoter;
FIG. 32 is the nucleotide sequence of the PrMADS3 cDNA promoter;
FIG. 33 is the amino acid sequence of the PrMADS3 protein;
FIG. 34 is the nucleotide sequence of the PrMADS promoter;
FIG. 35 is the nucleotide sequence of the PrFL1 cDNA clone;
FIG. 36 is the amino acid sequence of the PrFL1 protein;
FIG. 37 is the nucleotide sequence of the PrFL1 promoter;
FIG. 38 is the nucleotide sequence of the PrCon1 gene (part);
FIG. 39 shows the total RNA extracted from eucalyptus tree tissues probed with EGM2 cDNA (exposed for 3 days).
It is a Northern blot.
Example 1
A chimeric reproductive organ-specific expression cassette was constructed. This is a reproductive organ specific pro
Under the positive control of the genes encoding the motor and barnase inhibitor
Barnase gene from T. amyloliquefaciens, transfected lac operation
Bacillus under a modified constitutive promoter (35SRNA CaNV) having a
・ Balster from Amilorique Efficience (B*), And lethal as shown in FIG.
Control of the same reproductive organ-specific promoter used to express the gene
Including the negative control of the E. coli laclq gene under the roll.
Reproductive organ-specific promoters are produced during the early stages of flower development, as described below.
Includes upstream sequences of genes expressed in reproductive organs. The cytotoxic effect of barnase is
Barnase nuclei where most of the reRNA and mature RNA are in unprotected form
Increased by targeting. For this purpose, as shown in FIG.
The nuclear localization signal (NLS) sequence from the VirD2 gene of A. tumefacieus strain C58 was
The coding region of the B gene was modified by fusing to the 3'-region of the B gene.
.
5'-, 3'- and 5'-, 3'- of the 35S-RNA-CaMV promoter region
Inhibitor Balster (B*) Gene part
The reactor was constructed as shown in FIG.
The same reproductive organ-specific promoter used to express the lethal gene
The E. coli laclq gene under the troll is the C-terminal of the laclq protein as shown in FIG.
The nucleus was labeled by fusing NLS from the VirD2 gene of A. tumefacieus
It has its targeted laclq protein.
Example 2
Another chimeric reproductive organ-specific expression cassette was constructed as in FIG. Where,
The reproductive organ-specific promoter and barnase gene are 353-RNA-CaM
Under the control of the V promoter, under the positive transcriptional control of the LexA product, and
Of the same reproductive organ-specific promoter used to express the lethal gene
Under negative control of RecA gene product under troll.
Example 3
A reversal system was constructed substantially according to Example 1. Furthermore, antisense L
Maize glutathione S-transferr regulates aclq RNA gene
A promoter that can be chemically switched from the zeta (GSTII) gene was included. this thing
Results in seed production as shown in FIG. Fertility is restored by dichloramine (N
, N-diaryl-2,2-dichloracetamide) or fluorazole (benzyl)
-2-chloro-4-trifluoromethyl-5-thiazole-carboxylate)
It is achieved by spraying with an inducer such as. This chemistry of anti-laclqRNA
Induced expression was determined using the modified 35S-RNA-CaMV-B*Prevents inhibition of gene expression
. B in flower organs*Accumulation inhibits lethal gene function and normal flower formation
Will bring.
Example 4
Modification and insertion of laclq repressor gene into plant expression vector
The pRT99GuS vector was digested with XbaI and KpnI to encode the GUS gene.
Release of the region results in a vector suitable for expression in plants.
The laclq repressor can be used in almost all commercial E. coli strains. How many
Such commercial plasmids also contain a repressor gene. This remains in plants
The prokaryotic translation initiation codon (GTG) was changed into ATG to express the gene.
To isolate the laclq gene, two plasmids corresponding to the 5 'and 3' ends of the gene were used.
Immers were used (AM1 and AM2). These two primers are contained in a plant vector
It has a restriction enzyme cleavage site suitable for cloning into E. coli.
After amplification, the PCR fragment was digested with Xba1 and Kpn1 and the GUS gene (pB
R-35Slaclq) (pBR-35SGUS digested with the same enzymes to replace)
Connected inside.
Several PCRs were performed to fuse the NLS sequence to the 3 'end of the laclq gene.
Was.
Primer
From the VirD2 gene from A. tumefacieus fused to the coding region of the laclq gene
The final PCR fragment containing NLS was digested with XbaI and KpnI and
Plant expression vector pBR32 digested with the same enzyme (pBR-35Slaclq-NLS)
Linked into 2-355 GUS. This vector contains potential homologous recombination
XL1Blue was transformed into a JC8697 (recA) E. coli strain to eliminate
.
Example 5
Barnase and barstar genes
P1 and B2 (for Barstar), and P3 and P4 (for Barnase)
About the Bacillus amyloliquefaciens crude extract using primers
These genes were isolated by PCR.
The P1-P2 PCR fragment (barstar) was digested with EcoRI and HindIII.
(BS-B)*) And ligated into Bluescript SK vector digested with
Was. BS-B*Protein expression of BamHI-HindIII fragment of vector
Vector pQE32 (pQE3-B*).
The P3-P4 PCR fragment (Barnase) is a PCR cloning vector
Ligation was performed in P / GEM-T (pGEM-TB). NLS sequence at 3 'end of B gene
Several PCRs were performed to fuse.
Primer
VirD2 gene from A. tumefacieus fused to the coding region of barnase gene
The final PCR fragment containing NLS from the offspring is cloned into a PCR cloning vector.
-Ligation was performed in pGEM-T (pGEM-TB-NLS).
Example 6
Introduction of lac operator sequence into 35S-RNA-CaMV promoter
The commercially available plasmid pQE32 contains two lac operators (operators I and II).
Have the ideal combination. In the first step, HindII from pRT99GUS vector
The I fragment was introduced into the Bluescript SK vector (A1). 35S-RN
GUS gene fused into A-CaMV promoter and terminator region
The EcoRI-SalI fragment of the retained A1 vector was digested with the same enzymes.
It was introduced into the pQE32 vector.
The resulting vector has two lac operons in the upstream region (Dp + 35S-GUS).
35-RNA-CaMV promoter.
lac operator with 35S RNA-CaMV promoter and GUS gene coding region
First, an A1 vector carrying the GUS gene without a promoter was introduced.
BamHI-SalI fragment of pUC19 vector digested with the same enzymes.
Connected in the heater. In the next step, the pUC19-promoter GUS vector
Is digested with EcoRI and SalI enzymes and digested with the same enzyme (pQE-promoter GUS).
And ligated into pQE32 digested with. 5 'of 35S-RNA-CaMV promoter
PCR using the 35S1 and 35S2 primers corresponding to the
Thus, the 35S-RNA-CaMV promoter region was amplified.
The PCR fragment was digested with XhoI and SalI, and pQE digested with Xho1.
Introduced into the promoter GUS. Clones containing the promoter in the correct orientation
The selected plasmid (35S-GUS) was converted from XL1Blue to VC8692 (recA).
E. coli strains were transformed to eliminate possible homologous recombination.
A lac operator was used in both the 5 'and 3' regions of the 35S-RNA-CaMV promoter.
35S-GUS vector operator 35S promoter
Regions OP1 and 35S2 corresponding to the 5 'and 3'-regions of the 35S promoter.
Amplified by PCR using primers.
The PCR fragment was digested with XhoI and SalI and the pQE plasmid digested with XhoI.
Introduced into the Motora GUS. Select clones containing the promoter in the correct direction
And the resulting plasmid (35S-promoter GUS) was transferred from XL1Blue to JC869.
7 (recA) E. coli strain to eliminate possible homologous recombination.
Was.
The bulster gene was ligated into the pQE promoter GUS vector by EcoRI and Kpnl.
After digestion of the individual, it was cloned.
One difficulty with tissue resection is leakage and expression of the promoter in other tissues.
The effect is. To overcome this, a control system (gene cascade)
Developed. This allows the expression of lethal genes to be counted in non-target tissues.
(FIG. 7). Barnase (V1) and Barstar plus these cascades
Two vectors carrying the receptor (laclq) (V2) portion were designed.
To clone the promoter region into vectors V1 and V2,
And EcoRI control for the SalI restriction site at the end (SalI primer) and V2.
Amplification was performed using a primer set having a restriction site (EcoRI primer). V1
EcoRI restriction site to look for promoter orientation in V2 and V2 vectors.
Position is designed downstream from the SalI site to the SalI promoter, and the SalI site is
An EcoRI primer downstream from I was designed.
Sa1I primer
PrMADS2 promoter: PrMADS3 promoter: PrFL1 promoter: EcoRI primer:
PrMADS2 promoter: PrMADS3 promoter: PrFL1 promoter: The PCR fragment of the SalI primer is digested with SalI restriction enzyme and digested with SalI.
It was introduced into the digested V1 vector. Direction of the promoter to digestion with EcoRI enzyme
It examined using.
The PCR fragment of the EcoRI primer was digested with EcoRI restriction enzyme,
It was introduced into the V1 vector digested with RI. Turn off promoter direction with SalI enzyme
It was examined using the chemical formula. A map of the resulting plasmid is shown in FIGS.
These vectors were linearized with the HindIII enzyme and the Hin19-digested Bin19 plasmid.
Introduced into the Inari vector. Colonies carrying the modified Biu19 vector
Selected on plates with namycin and ampicillin antibiotics. The next step
To transfer the Bin19-V1-promoter and B19V2-promoter vectors.
Several Agrobacterium strains were transformed. Arabidopsis Sariana, You
Agrot embryos and explants from Calyptus grandis and Pitus radiata
Co-transformed with the bacterial strain.
Plasmid pRT99qus (Topfer et al. NuclEic Acids Research (198
8) The HindIII fragment from 16 (17): 8725) was converted to the Hind of pBR322.
It was cloned into the III site. This insert corresponds to an insert that is cloned in both directions.
Two types of plasmids were generated. The insertion area is cauliflower mosaic
Rus (CaMV) 35S RNA promoter, β-glucoronidase (GUS) gene
And a CaMV35S terminator region. These plasmids are called pBrGus
1 and pBrGus2 were used as the basis for the lethal gene construct. In the insertion
The orientation was determined by BamHI-digestion. pBrGus2 is a 2.5 kb and 4.4 kb BamHI plasmid.
Fragment, pBrGus1 produces fragments of 6.1 kb and 0.8 kb.
The DNA encoding the laclq nuclear localization signal protein comprises the 5 'primer Lac
I (with EcoRI site) and 3 'primer D23 with KpnI site
It is amplified from the plasmid pGEMlaclqNLS by PCR. Amplified DNA flag
Were restricted with EcoRI and KpnI and pBRGus cut with the same enzymes.
2 cloned. The resulting plasmid was named pBRLac. pBRLac
Rasmids are cut with SphI and then run on agarose gel with SphI,
Apart from the small SphI fragment containing the restriction site to be removed, the Laclq gene
Enables purification of plasmids containing ampicillin resistance gene and replication origin
I do. The resulting plasmid was named pBRAcBH-.
The second step in plasmid construction involves the modification of the modified CaMV plus lac operator promoter.
Preparation for the cloning of the Balstar gene under regulation. This is a professional
Promoter modified to remove EcoRI site between motor and coding sequence
From the plasmid p35S-op-barstar EcoRI containing the promoter / gene sequence
Amplified. This amplification was performed by digestion of the 35S-op balster plasmid with EcoRI.
Of blunting reaction with T4 DNA polymerase and reconnection of blunt plasmid
It was made by the conclusion. PCR was performed using 5'-primer-pQE-F and 3'-primer
Performed using Bar-3 '. Cut PCR fragment with Xhol and Kpn1
did. This was cleaved with Xhol and Kpnl to give 35S-op balster-EcoRI plus.
Cloned into mid. From there, purify unwanted genes by gel electrophoresis
Removed. This allows for the removal of restriction sites at the 3 prime end of the balster coding region.
Functioned. This plasmid was named p35S-op-barstar EcoRI-2.
Was.
The p35S-op-barstar EcoRI-2 was then replaced with Xhol and SalI.
The Balstar gene was excised and cloned into pBrLacBH- with SalI.
Barstars can enter the SalI site in both directions, but only in one direction. Insert
Direction was confirmed by Kpnl digestion. In the plasmid pBRacOp Ballstar 1
Only the 1 kb band was seen as an indication of the direction of the insertion seen in the E. coli. This gained
The rasmid is called V2.
The plasmid is, in this case, 5 prime of the laclq gene of the flower-specific promoter.
You are now ready to clone into the unique EcoRI for site cloning.
The EGM3 promoter from the Eucalyptus MADS gene EGM3 for this purpose
Using. This promoter was cloned in both directions and the resulting plasmid was
Named M3 sense and V2EGM3 antisense. V2EGM3 sense
Regulates laclq and CaMVop balstar genes for plant transformation vectors
Was used as the source of the purified EGM3. XbalPst1 digestion of EGM3 promoter direction
Determined by The presence of the 2.3 and 0.9 kb bands is an indicator of the correct direction.
Was.
R2 construct V1 contains the barnase gene without promoter, and as a starting point
Constructed using pBrGus2. The barnase gene is a primer barnase 5
Gene Bacillus amylo using Prime Sal and Barnase 3 Prime Kpn
Amplified from the request faculty. The resulting PCR products were KpnI and Sa1I.
Restriction was performed for pBrGus1 and ligation. Rolls obtained using amplification primers
Plasmid from knee was used as a template for sequencing. Plasmid SB4
Is a barna with the same sequence as the Bacillus amyloliquefaciens barnase gene.
It was found to contain a DNA fragment, which was named pBR barnase and
Used for construction.
Previous studies using barnase as a lethal gene in plants show that
The presence of the antitoxin gene for the star requires the presence of the promoter region.
Same as barnase before can be 5 prime of cloned barnase gene
Expressed from a plasmid (Paul et al. 1992 Plant Mo1ecu1ar Biolo
gy 19: 611-622).
This is from Bacillus amyloliquefaciens with a barnase sequence.
This was accomplished using a plasmid containing the bulster gene and promoter.
By this end, the promoter and bulster DNA region must be
Bacillus amylolic using the Mbalstar promoter and Bar3 prime
Amplified from Efacience gene DNA. The PCR fragment is converted to Kpnl and p
Ligation was performed with restriction with GEM3f. The resulting white colony is screened for insertion.
I knew it. DNA from colony 7 was used for sequencing and the gene Bacillus
As in Amyloliquefaciens DNA, the bulster promoter and
It was found to contain a Luster sequence. As shown in FIG.
Prom named Barstar.
The 7prom barstar plasmid was restricted with Kpnl and pBR barnase,
Cloning of the bartarstar fragment into the Kpnl site of pBR barnase DNA
did. This resulted in a plasmid known as V1. EGM3 promoter
The pEGM3 was excised using EcoRI, and DNA polymerase (Klenow fragment) was excised.
(Unique) and V1 DNA units already restricted and smoothed.
Cloned into the Sac I cloning site. Promo inserted correctly
The plasmid with the data was named EGM3VI Sessos (FIG. 27).
EM3V1 sense DNA was linearized with HindIII and also linearized with HindIII.
It was cloned into the plant transformation vector Bin19. Two types corresponding to two directions of insertion
Plasmids EGM3V1Bin1 and 2 were obtained. In direction 2, EGM3V
The 2 EcoRI sites present in 1 Bin were approximately 80 bp apart. EGM3V1Bi
n2 is cut with EcoRI and DNA polymerase I (Klenow fragment) is used.
And smoothed. EGM3 promoter laclq gene and CaMV35Sop balsta
The gene was excised from EGM3V2 sense using AatII and HindIII.
. This fragment was blunted, EcoRI cut and smooth EGM3V1Bin2
And the plasmid EGM3Double BinI corresponding to the two possible orientations
And II (FIG. 26). These plasmids are in plant form in A. tumefacieus
Used for quality conversion.
This procedure was repeated for the Eucalyptus MAD promoter. EGM2
There were long, short and short EGM3.
Primer Example 7
Isolation of reproductive organ-specific promoters
Arabidopsis thaliana and Anthirrhinum majus flower meristems and organs
Five corn-specific genes showing strong homology to the identified genes were identified in immature female and male
Isolated from a Pita radiata cDNA library made from sex corn
. Three of these, PrMADs 1, 2 and 3, are of the MADS-box gene.
Arabidopsis AGL-2, AGL-4 and AGL6 genes belonging to the family
Offspring, and other non-angiospellus, d from Picece abies (Noway spruce)
Each shows homology to the alI gene. The PrF1 gene is derived from Arabidopsis Leafy (Lfy) and
Pine and antithirrhinum genes from Floricaula (Flo)
It is lithology. PrCon1 is strong against Arabidopsis CONSTANS (co) gene
High homology. To elucidate the function of these genes,
Characterization of the expression patterns of male and female corn at different stages was performed.
Significantly lower levels of expression were found in the growing tissues: buds, needles, stems and roots.
According to in situ hybridization, the expression of these genes was
Only detectable in cells.
Expression analysis showed that all five genes differed in male and female corn development.
Different patterns of expression were shown at different stages (FIGS. 8 and 9). PrMADS
The 1, 2 and 3 genes are corn specific. Expression of the two genes is a reproductive organ
Limited to the underlying tissue. Growth tissue: buds, needles, stems, roots, these are detected
No possible expression was found. For PrFL1 and PrCon1, grow pots
Only low detectable expression was seen.
Low levels of expression of both genes in the reproductive tract indicate that corn development (50 mg corn)
Detected in the early stages of corn development (5 mg corn) increased during the period. Male
Expression of both genes in corn is restricted to micropropagated reproduction, including the first transmitted germ cells
Was decided. In female corn, expression of both genes was restricted to immature eggs.
Characterize MAD protein as a DNA binding protein in vitro
To this end, both proteins were expressed in E. coli and characterized for their DNA binding properties.
These DNA binding consensus sequences are similar to those of the AGAMOUS protein
are doing. These three proteins are PrMADS1 and PrMADS2.
And the consensus sequence of the CArG box TT (A / T) CC (A / T) (A / t)Two(
T / A) NNGG (-G) (A / T)Twoligates DNA sequences that match (oligo A)
(FIG. 32). Mutations in these consensus sequences (oligo B) were due to their PrMAD1,
Reduces binding of 2 and 3 proteins. Competition with non-radioactive oligos was determined by CAr
It did not reduce the binding of any protein to the G consensus. This means
This indicates that they are dealing with specific DNA-protein interactions.
The upstream sequence was isolated using a promoter finder strategy (FIG. 30). EcoRV
From Pita radiata by ScaI, DraI, PuuII and SspI
Special adapter at the end of each DNA fragment created by DNA digestion
To
Connected. Since the enzyme used has a 6 base recognition site and generates blunt ends,
Selected. After the adapter ligation reaction, the first adapter, primers AP1, AP2
And these DNA flags using the gene-specific primers GSP-1 and GSP-2.
Was used as a template for PCR.
Adapter (first sequence), adapter primer and polymerase inhibitor
The sequence of the immer is shown below. Adapter primer AP1 is 22 salts of adapter
Corresponds to bases 1-22, and adapter primer AP2 corresponds to bases 13-31.
It should be noted that polymerase inhibition corresponds to bases 41-48.
adapter:
The presence of an amino group on the 3 end of the low strand indicates that the
-Blocking polymerase catalyzed elongation from the molecule, and
Must extend the DNA strand to the upper strand of the adapter
Prevents the occurrence of primer binding sites.
The primary PCR was performed using Avantage Tth Polymerase Mix (Clontech) and PrM
Adapter primers AP1 and A1 for ADS2, 3 and PrFL1 genes
And GSP-1.
GSP-1 sequence:
PCR two-step cycle parameters:
7 cycles: 94 ° C for 25 seconds
72 ° C for 4 minutes
32 cycles: 94 ° C for 25 seconds
67 ° C for 4 minutes
Add an additional 4 minutes at 67 ° C after the last cycle.
GSP with same cycle parameters and AP2 adapter primer
1 ml of the primary PCR was used in the secondary PCR using a second set of
GSP-2 primer sequence:
Cloning the 1-2 kb PCR fragment into a TA cloning vector
Was sequenced. CD for PrMADS2, PrMADS3 and PrF1
The sequences of NA, protein and promoter are shown in FIGS. 31, 34 and 37.
Example 8
Introduction of chimeric DNA sequence into plant
The chimeric DNA sequence was co-transferred to plant tissue using A. tumefacieus. Selective culture
The transformant was maintained by growing on the ground. Standard molecular biology techniques (Southern,
Presence of two plasmids using Northern hybridization (PCR)
Proved. Under the control of the plant promoter, plasmid A
The plasmid B has the bulster gene. This is a co-transformation
Create additional choices for
The specified vector system, under the positive control of a reproductive organ-specific promoter,
And E. coli lactase (lac) repressor operator system negative control
Includes a cascade of sequence genes under the roll. During the non-flowering period,
In the absence of the tumor protein, the operator must
Alternatively, it allows for a constitutive sequence of the antisense RNA. Reproductive organ-specific promotion
Low levels of lethal gene products may be present in various plant organs due to potential leakage of
And present in cells.
Barstar protein in the cytoplasm or antisense R in the nucleus of these cells
Accumulation of NA blocks the cytotoxic effects of lethal gene products. Early stage of flowering
B (or other RNase) and laclq genes in appropriate cells of the reproductive organs
Offspring expression increases dramatically. Laclq proteins in the nucleus of these reproductive organ cells
Accumulation of protein can alter expression of the bulster gene (or antisense RNA) to target
Lac repressor increases the level of lethal gene products in reproductive organ cells
Will block through operator interaction.
Example 9
Three Eucalyptus inheritances with homology to other plant MADS-box genes
Offspring (EGM1,2,3) were cloned and sequenced (FIGS. 10-13 and 17).
To investigate the relationship between the eucalypt gene and other MADS box genes,
Embryological analysis was performed (FIG. 18). According to this, EGM2 is found in flower pieces and stamens.
Appears to be homologous to the GLOBOSAMADS-box gene involved in development
You can see that. EGM3 and EGM1 are both MADS box gene AGLs.
Join two groups. These genes are responsible for the internal three-wheeled body of the flower (flower pieces, male core and heart).
Most commonly expressed in bark, but its function in flower development is still unknown
Not.
The expression patterns of all 3EGM genes were characterized (FIGS. 14, 15 and 1).
6). Expression of these genes was not detected in any of the growing tissues.
The EGM1 gene is expressed in flower pieces, male core and carpel of Eucalyptus flowers. EGM3
Is expressed in flower meristems and cups. EGM2 is expressed in flower pieces and male wicks. E
Southern analysis revealed that GM3 and EGM2 were single genes.
(FIG. 19). EGM1 also appears to be a single gene.
The promoter regions of all three genes are used in barren gene constructs and
-Isolated from the Calypto Genome Library. EGM3 promoter is deadly
Used for the gene construct.
To examine the tissue specificity of the expression of the three EGMMADS box genes,
A Northern blot was performed on the box. R from roots, shoots, shoot leaves and mature flowers
The tissues used for NA isolation were obtained from Eucalyptus granges plants. Flower bed, flower pieces,
Tissue for the isolation of RNA from flower tissue, including male wick, carpel and style, was obtained from Euca
Collected from Lips globulus flowers. This species produces very large flowers and RN
A was used because a sufficient amount of A could be easily collected. Blocks containing different flower tissues
Eucalyptus grandi containing 10 mcg of total RNA
20 mcg was used in the bacterial blot. Suitable for removing the MADS-box
The blot was probed with three EGM genes digested with different restriction enzymes
.
By Northern blot, all three EGM genes were found in Eucalyptus flowers.
And was found to be expressed at a high level. Northern is exposed to film for a long time
Then, weak expression of EGM2 and EG1 was observed in the growing tissue. EGM
The three genes were specifically expressed in growing tissues. In flowers, the EGM2 gene is male-core
And expression in flower pieces. EGM3 gene is flower bed, flower piece, male core, heart
It is expressed in skins and styles.
Example 10
The first part of the cascade (factor 1) has a lac operator (LEAFY-op)
Flower meristem identification gene promoter (ie, LEA from Arabidopsis thaliana)
The reporter GUS gene is included under the control of FY). The second construct (factor 2)
And the receptor la under control of the corn GST-27 gene promoter.
Including clq. This promoter uses the safener dichlormid and R-29.
Upregulated by treating the plant at 148. Arabidopsis plants have two factors
Was co-transformed.
Another strategy involves the Arabidopsis line, which separately holds factors 1 and 2 to be crossed
About Expression only from Factor 1 produces blue flowers after coloring with X-gal.
Chemical transfer of a factor 2 expression into a plant that expresses factor 1 results in the blue color seen in the flower.
Disappear.
Example 11
The first factor 1 of the cascade is a flower meristem identification gene vector with a lac operator.
Control of the lomoter (ie LEAFY from Arabidopsis thaliana)
Under the barnase gene. The second factor is the maize GST-27 gene
Includes the receptor laclq gene under the control of the motor. Arabidopsis plant
Was co-transformed with the two factors. Only one factor 1 is expressed in uninduced plants
Produces barren Arabidopsis plants. Factor 2 in plants expressing factor 1
Introduction of expression from E. coli stops expression from the LEAFY-op promoter and is initially
Fertility was restored in haired Arabidopsis plants.
Example 12
In the following, some abbreviations are used. These are commonly used in plant tissue culture
Is what is being done.
BA: benzyladenine, also known as 6-benzylaminopurine
IBA: indole-3-butyric acid
NAA: 1-naphthaleneacetic acid
TDZ: 1-phenyl-3- [1,2,3-thiadiazol-5-yl] urea
Thidiazuron, also known as
The following shows the production of transformed Eucalyptus from shoots and seedling explants.
This is a description of a preferred process for the above.Shoot explants
Shoots are subcultured monthly in a solid KG medium containing 1.0.2 mM BA. weak
Light (irradiated for 16 hours, 100-350 Lux or 1-8 mmolm-2s-1PAR) and
225 ° C.
2. All shoots after 3-4 weeks of subculture are used.
3. Leave the upper 4-6 leaves and remove the lower leaves.
4. Injure leaves 5-6 times with a needle (for example, 25G), and use 10-100 mM acetosyline.
Gon-containing Agrobacterium suspension (about 1 × 108cfu-ml) for 10 minutes-2 hours
Put all shots. Agrobacterium with optical density of 1.0 at 1/200 dilution at 600nm
About 1 × 108cfu ML-1It is. Best when you hurt the base of the leaf
The result is obtained. Alternatively, damaged shoots in Agrobacterium suspension
Agrobacterium at 40-100 Kpa for 10-30 minutes instead of leaving for 1 hour
The vacuum can infiltrate the chute with the system. Chute hurts due to vacuum infiltration
You don't need to. However, when wounded with a needle, it is more calculable than with vacuum infiltration.
The size of the formation increases.
5. Dry the shoots between sterile filter papers and place vertically in KG medium containing 0.2 mM BA.
Insert a shoot. Co-culture for 2 days in the dark.
6.0.2 mM BA and 200 mgL-1Shoe on KG medium containing cefotaxime
Transfer (still vertical). Keep in low light for 5 days (irradiation 16 hours, 100-350
Lux or 1-8 mmolm-2s-1PAR).
The upper leaves of 7.4-6 were collected and 2 mM BA, 2.5 mM NAA, 200 mgL-1
Cefotaxime and 5-10 mgL-1Solid callus induction medium containing geneticin
The leaves are planted on top, with the axial side up.
8.2 mM BA, 2.5 mM NAA, 1.0 mM TDZ, 200 mgL-1Sefo
Taxim and 15mgL-1Transfer explants to G22 medium containing geneticin. darkness
And subculture every 2 weeks. Incubation in light turns brown phenolic
Produce a compound.
After 9.6 weeks, 200 mg L-1Cefotaxime and 15mgL-1Geneticin included
With a shoot-inducing medium GBA (ie containing 5 mM BA and 0.5 mM NAA)
Transfer the explants to G22). Place in dark for 5-6 days, then in light (irradiate for 16 hours
, 100-350 Lux or 1-8 mmolm-2s-1PAR). Every 2 weeks
Perform subculture.
10.200mgL-1Cefotaxime and 15mgL-1On Geneticin's GBA
200mgL after 8-10 weeks-1Cefotaxime and 30mgL-1Geneti
Callus pieces with buds and callus formed on original explants in Shin GBA
Transfer.
11. After 4-6 weeks on this medium, 0.01 mM BA, 50 mgL-1Sef
Otaxime and 5mgL-1Shoot for 2 weeks in liquid KG medium containing geneticin
Regenerate, then high geneticin (10 mg L-12) Transfer to medium for 2-4 weeks. Liquid culture
The substrate is shaken at 100-120 rpm with 8 ml of liquid in a 70 ml container.
12. Solid medium (200mgL-1Cefotaxime and 10mgL-1Geneticin included
Yes, hormone-free KG) and strong light environment (16 hours irradiation, 450 Lux or
Is 10 mmolm-2s-1Transfer surviving shoots and calli to PAR). Every two weeks
Subculture.
13. The putative transformed shoots are assayed for marker gene activity.
14. Regenerate the plant from the confirmed positive shoot material. 10mgL-1Geneticin included
Rooting is induced by transferring shoots on KGs with and without hormones. I
However, if there is no root after 3 weeks, 0.2 mg IBA-1(9.8 mM)
Transfer to the same medium.
The method described in detail above is performed for 1-8 months from transformation to regenerating shoot.Seedling explants
1. Seeds are disinfected and germinated on KG containing 0.2 mM BA.
2. Roots were collected using seedlings aged 10-12 days and contained 50 mM acetosyringone.
Overnight grown Agrobacterium suspension (about 1 × 108cfu ml). 600n
Agrobacterium suspension having an optical density of 1.0 at 1/20 m dilution is about 1 × 108
cfu ML-1It is. Gently pierce the 30 gauge syringe needle under the microscope,
Injure cotyledons and hypocotyls. Incubate for 1 hour, remove seedlings from suspension,
The seedlings are dried between sterile filter papers to remove excess liquid. 1 hour Agrobacterium
Instead of leaving the damaged cotyledons in the suspension, 95 KPa (28 mgHg) for 20 minutes
) Allows the cotyledons to be vacuum infiltrated with Agrobacterium. Vacuum infiltration method
Then it is not necessary to hurt the cotyledons. However, the hypocotyl is hurt even when vacuum infiltrated
Need to be removed.
3. Co-culture on KG medium (containing 0.2 mM BA) for 2 days in the dark. Seedlings in medium
Be careful to be upright.
4.200mgL-1Seedling on cefotaxime-containing KG medium (containing 0.2 mM BA)
Transfer. 5 days weak light (16 hours irradiation, 100-350 Lux or 1-8 mmolm- Two
s-1PAR).
5. Cotyledons and hypocotyls are excised. 0.5 mM BA, 1.0 mM NAA, 1.0
mMTDZ, 200 mgL-1Cefotaxime and 10mgL-1Geneticin-containing
Transfer hypocotyls to callus induction medium. 1.0 mM BA, 1.0 mM NAA, 0.3 mM
TDZ, 200mgL-1Cefotaxime and 10mgL-1G with geneticin
Transfer cotyledons to medium 22. Continue incubation in the dark for 2 weeks.
6.15mgL-1Geneticin and 200mgL-1Same medium with cefotaxime
Transfer explants to Continue incubation in the dark. Every 2 weeks until approximately 6 weeks
Subculture for a week.
7.6 weeks later, 15mgL-1Shoot-inducing medium GBA containing geneticin
To G22) containing 5 mgM BA and 0.5 mM NAA. 5-7 days dark
The culture is left in the dark and then in a light environment (irradiated for 16 hours, 100-350 Lux or
1-8 mmolm-2s-1PAR).
8.15mgL-1Geneticin and 200mgL-1About on Cefotaxime's GBA
After 10 weeks, many explants produce shoots. Collect these shoots
And 30mgL-1Geneticin and 200mgL-1Cefotaxime KG medium (0
.2 mM BA). 15 mgL of callus formed on the original explant-1Neti
Syn and 200mgL-1Return to cefotaxime GBA and subculture and place for 1 month
And more shoots, 30mgL-1Geneticin and 200mgL-1C
Transfer to fotaxime KG medium (containing 0.2 mM BA).
9.30mgL-1Geneticin and 200mgL-1New KG culture of Cefotaxime
All shoots and calli were transferred to the ground (containing 0.2 mM BA) for an additional month.
You.
10. After 4-6 weeks in this medium, 0.01 M BA, 50 mg L-1Cefotaxime
And 5mgL-1Put the regenerated shoots for 2 weeks in liquid KG medium containing geneticin,
Advanced Geneticin (10mgL-12) Transfer to medium for 2-4 weeks.
11. Solid medium (200mgL-1Cefotaxime and 10mgL-1Geneticin included
Yes, but hormone-free KG), high optical environment (16 hours irradiation, 450 Lux
Or 10 mmolm-2s-1Transfer surviving shoots and calli to PAR). Every 2 weeks
Subculture.
12. The putative transformed shoots are assayed for marker gene activity.
13. Regenerate the plant from the confirmed positive shoot material. 10mgL-1Geneticin included
Rooting is induced by transferring shoots on KGs with and without hormones. I
However, if there is no root after 3 weeks, 0.2 mg IBA-1(9.8 mM)
Transfer to the same medium.
Seedlings 12 days or less are optimal for transformation, but seedlings up to 20 days
Can be used for reproduction.
The shoot regeneration rate of untransformed cotyledons and hypocotyls without selection is about 80%.
is there.
Removal of cefotaxime from the culture medium, even after 3 months,
Experience teaches that it will result in rapid overgrowth of um. Of cefotaxime
The concentration varies between liquid and solid media.
Shoot material grows rapidly in liquid medium, and in comparison to solid medium,
A shoot was formed.
This liquid selection process reduces false positives by increasing the selection pressure and reduces residue
Agrobacterium and reduce the amount of shoot tissue compared to solid growth media
Has the advantage of increasing
Regenerated rooted transgenic plants are transferred to soil-based media and transformed into trees of a certain size.
It grows and becomes suitable for tree planting.
The media used in this study were G22, G described in Laine and David (1994).
BA and KG. However, various basic cultures, including MS, B5 and P24,
The ground was tested and found to support shoot regeneration. Plant growth regulation is La
In general, it differs from that of ine and David (1994), in terms of callus induction from leaves.
Are 1-3 mM BA, 0.05-2 mM TDZ and 0.5-2.5 mM NAA
For cotyledons, 1-3 mM BA, 0.05-1 mM TDZ and 0.5-2.
5 mM NAA, 1-3 mM BA, 0.05-2 mM TDZ for hypocotyl and
And 0.5-2.5 mM NAA. Differentiation medium is generally GBA medium
And this is G22, but with 2.5-5 mM BA and 0.5 mM NAA (L
aine and David, 1994). KG medium containing 0.2 mM BA
Generally used as a subculture medium for cloned material. 0.25% G for all media
Solidified with e1rite or Phytage1. Autoclave at 121C for 15 minutes
Prior to application, the pH was adjusted to 5.7-5.8 with potassium hydroxide. Aggro
The preferred method of making the bacterial inoculum is described below.
1. Selectively place a construct-containing Agrobacterium strain on a plant, for example,
LBA4404, EHA105 and AGL containing pBin GUSINT structure
YEP + rifampicin (50 mg / L) + kanamycin (100 mg /
L).
2. Incubate the plate at 280C for 2 days.
3. Select and pick a single colony into YEP broth, shaker overnight at 28OC
Grow on top.
4. Using overnight culture, select and inoculate fresh medium (1% inoculum) at 280C
Grow overnight on a shaker. This additional step allows for continuous inoculation by plant transformation.
Produce.
5. Agrobacterium is harvested, washed with water and resuspended in tissue culture medium. Transformation
Dilute to an appropriate concentration.
6. Resuspended Agrobacterium is linearly inoculated on a lactose yeast medium plate
And incubate the plate at 280C for 2 days. Bened About Colony
Perform an ict test (Bernaerts and Deley, 1963) and be Agrobacterium
Check.
This method yields an excellent, dense culture of Agrobacterium on the day of transformation.
Will.
Overnight growth culture incubated from plate or glycerol stock
Things will have a variety of consequences.
AG grown as above and diluted to an optical density (600 nm) of 0.98
The L1 culture had a change of 2.37 × 109Has cfu / ml.
The foregoing has been made for the purpose of describing the present invention and all
Other modifications and changes will occur to those skilled in the art in the scope and scope of the invention as claimed.
What should be inside will be understood, of course.
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(81)指定国 EP(AT,BE,CH,DE,
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SN,TD,TG),AP(KE,LS,MW,SD,S
Z,UG),UA(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD
,RU,TJ,TM),AL,AM,AT,AU,AZ
,BA,BB,BG,BR,BY,CA,CH,CN,
CU,CZ,DE,DK,EE,ES,FI,GB,G
E,HU,IL,IS,JP,KE,KG,KP,KR
,KZ,LC,LK,LR,LS,LT,LU,LV,
MD,MG,MK,MN,MW,MX,NO,NZ,P
L,PT,RO,RU,SD,SE,SG,SI,SK
,TJ,TM,TR,TT,UA,UG,US,UZ,
VN,YU
(72)発明者 サザートン,サイモン・ジョージ
オーストラリア4520クイーンズランド州
サムフォード、キャッスルウッド・コート
1番
(72)発明者 ソーブリッジ,ティモシー・アイバー
オーストラリア4067クイーンズランド州
セント・ルシア、カーモディ・ロード142
番、ユニット1
【要約の続き】
させるために使用される。────────────────────────────────────────────────── ───
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L, PT, RO, RU, SD, SE, SG, SI, SK
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VN, YU
(72) Inventor Southerton, Simon George
Australia 4520 Queensland
Samford, Castlewood Court
No. 1
(72) Inventor Sawbridge, Timothy Iver
Australia 4067 Queensland
St. Lucia, Carmody Road 142
Number, unit 1
[Continuation of summary]
Used to let.