JP2008259497A - Method for creating transformant of domestic variety of soybean through agrobacterium and method for acquiring seed of current generation and progeny of transformant in short period of time - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ダイズ形質転換体の作出方法及び形質転換体に関するものであり、更に詳しくは、国内品種のカリユタカを利用して、アグロバクテリウム法を用いてダイズ形質転換体を作出する方法、当該方法により作出した、従来法による通常品種と比べて極短期間の培養時に着蕾する特性を有する形質転換体、及び当該形質転換体を用いて任意の品種と交配し、その後代から優れた形質を引き継いだ品種を作出する方法等に関するものである。 The present invention relates to a method for producing a soybean transformant and a transformant, and more specifically, a method for producing a soybean transformant using the Agrobacterium method using the domestic variety Kariyutaka, A transformant produced by the method and having a characteristic of cultivating in a very short period of time compared to a conventional variety by the conventional method, and mating with an arbitrary variety using the transformant, This is related to a method for creating a variety that inherits the above.
ダイズの形質転換体は、例えば、パーティクルガン法、並びにアグロバクテリウム法により作出されている。しかしながら、従来、報告されている方法は、一般的な手法として利用するには、未だ多くの改良の余地がある。従来の方法は、通常の培養設備を持つ研究室で容易に利用可能な簡便な形質転換体の作出方法を確立するには至っていない。 Soybean transformants are produced by, for example, the particle gun method and the Agrobacterium method. However, the conventionally reported methods still have much room for improvement in order to be used as a general technique. Conventional methods have not yet established a simple method for producing transformants that can be easily used in laboratories having normal culture facilities.
本発明者らは、これまでに、「発芽種子における子葉を用いた方法」(非特許文献1参照)と「胚軸を用いた方法」(非特許文献2参照)の2種の方法で、ダイズ形質転換体の作出を試みたが、残念ながら、形質転換体を得るまでには至っていない。 The present inventors have so far made two methods, “a method using cotyledons in germinating seeds” (see Non-Patent Document 1) and “a method using hypocotyl” (see Non-Patent Document 2), An attempt was made to produce a soybean transformant, but unfortunately, the transformant was not yet obtained.
一般に、アグロバクテリウム法は、パーティクルガン法に比較して、導入コピー数が少なく、ジーンサイレンシングが起こりにくいこと、また、安価で研究が進められること、等の利点がある。アグロバクテリウム法で効率良くダイズ形質転換体を得る方法があれば、新たなダイズ種子の開発が格段に進歩すると考えられる。しかし、ダイズ形質転換体作出については、未だに安定した系は確立されていないのが実情である。 In general, the Agrobacterium method has advantages in that the number of introduced copies is small and gene silencing is less likely to occur, and that research is advanced at low cost, as compared with the particle gun method. If there is a method for efficiently obtaining soybean transformants by the Agrobacterium method, it is considered that the development of new soybean seeds will make a significant progress. However, the situation is that a stable system has not yet been established for the production of soybean transformants.
また、形質転換体の作出には、多大な労力と時間を要する。更に、ダイズの形質転換体は、形質転換体当代で利用することは極めて少なく、通常は、自殖を繰り返し、導入遺伝子の固定化を図る必要がある。特に、形質転換体当代から種子を得るためには、多大な時間を要する。したがって、短期間で形質転換体当代及び世代更新された後代の種子を得る手法を確立することが必要となる。 In addition, it takes a lot of labor and time to produce transformants. Furthermore, soybean transformants are rarely used in transformant generations, and usually it is necessary to repeat selfing and immobilize the transgene. In particular, it takes a lot of time to obtain seeds from the transformant generation. Therefore, it is necessary to establish a method for obtaining seeds of a progeny whose transformant generation and generation have been renewed in a short period of time.
このような状況の中で、本発明者らは、上記従来技術に鑑みて、国内品種を用いてアグロバクテリウム法で効率良くダイズ形質転換体を作出する方法を開発することを目標として鋭意研究開発を積み重ねた結果、植物部位として吸水させた種子の子葉部分を用いることでアグロバクテリウムの感染程度が高く、不定芽誘導能とシュート形成能が高く、シュートからの発根能が高く、しかも着蕾の時期が極端に早まる特性を有する形質転換体を作出できることを見出し、本発明を完成するに至った。 Under such circumstances, the present inventors, in view of the above-mentioned prior art, have conducted intensive research with the goal of developing a method for efficiently producing soybean transformants by the Agrobacterium method using domestic varieties. As a result of repeated development, by using the cotyledon part of the seed that has absorbed water as the plant part, the degree of Agrobacterium infection is high, the ability to induce adventitious buds and the ability to form shoots, the ability to root from shoots is high, and The present inventors have found that a transformant having the characteristic that the time of arrival can be extremely advanced can be produced, and the present invention has been completed.
本発明は、国内品種のカリユタカを用いて、ダイズ形質転換体を作出する方法、及び当該方法により作出した、短期間の培養時に着蕾する特性を持つダイズ形質転換体を提供すること、できる限り短期間で形質転換体当代及び世代更新された後代の種子を得るための省力技術を提供すること、を目的とするものである。 The present invention provides a method for producing a soybean transformant using Kariyutaka of domestic varieties, and a soybean transformant produced by the method and having a characteristic of culling during a short-term culture, as much as possible. An object of the present invention is to provide a labor-saving technique for obtaining seeds of transformant generations and generations whose generations have been renewed in a short period of time.
上記課題を解決するための本発明は、以下の技術的手段から構成される。
(1)国内品種のカリユタカを利用して、ダイズの形質転換体を作出する方法であって、1)ダイズの外植片の植物部位として吸水させた種子の子葉部分を用いる、2)当該子葉にアグロバクテリウムを感染させる、3)不定芽誘導培地で培養して不定芽を誘導する、4)シュート形成培地で培養してシュート形成を行う、5)シュートから発根、成長、苗化させる、の培養工程により所定の特性を有する形質転換体を作出する、あるいは、得られた形質転換体を用いて、任意の品種と交配し、その後代から優れた形質を引き継いだ品種を作出する、ことを特徴とするダイズ形質転換体の作出方法。
(2)得られた形質転換体を用いて、アグロバクテリウム感染性、不定芽誘導能、及びシュート形成能に優れた北米品種と、あるいはシュートからの発根能に優れた国内品種と交配し、その後代から優れた形質を引き継いだ品種を作出する、前記(1)に記載の方法。
(3)北米品種として、Jack、又はThorneを使用する、前記(2)に記載の方法。
(4)感染させるアグロバクテリウムの濃度が、OD0.3〜0.5である、前記(1)に記載の方法。
(5)国内品種のカリユタカを利用して、ダイズの形質転換体を作出する方法であって、前記(1)に記載の1)〜5)の培養工程により、培養時に着蕾する特性を有する形質転換体を作出することを特徴とするダイズ形質転換体の作出方法。
(6)前記(5)に記載の方法により作出した、培養時に着蕾する特性を有するカリユタカの形質転換体。
(7)前記(1)から(5)のいずれかに記載の方法により作出した形質転換体に由来する生産物。
(8)前記(1)から(5)のいずれかに記載の方法により作出した形質転換体を利用することにより、通常の手法と比べて短期間で形質転換体当代及び/又は世代更新された後代の種子を獲得する方法。
The present invention for solving the above-described problems comprises the following technical means.
(1) A method for producing a transformant of soybean by using Kariyutaka of domestic varieties, 1) using a cotyledon part of a seed that has absorbed water as a plant part of a soybean explant 2) the cotyledon 3) Incubate in adventitious bud induction medium to induce adventitious buds 4) Incubate in shoot formation medium to form shoots 5) Initiate roots, grow and seedling from shoots , To produce a transformant having a predetermined characteristic by the culture process of, or, using the obtained transformant, to cross with any cultivar, to produce a cultivar that inherited an excellent trait from its progeny, And a method for producing a soybean transformant.
(2) Using the obtained transformant, cross with a North American variety excellent in Agrobacterium infectivity, adventitious bud induction ability, and shoot formation ability, or a domestic variety excellent in rooting ability from shoots. The method according to (1) above, wherein a variety that inherits an excellent trait from its progeny is created.
(3) The method according to (2) above, wherein Jack or Thorne is used as the North American variety.
(4) The method according to (1) above, wherein the concentration of Agrobacterium to be infected is OD 0.3 to 0.5.
(5) A method for producing a transformant of soybean using domestic varieties of Kariyutaka, which has a characteristic of being settled at the time of culturing by the culturing step of 1) to 5) described in (1) above. A method for producing a soybean transformant, comprising producing a transformant.
(6) A Kariyutaka transformant produced by the method described in (5) above, which has a characteristic to be settled during culture.
(7) A product derived from a transformant produced by the method according to any one of (1) to (5).
(8) By using the transformant produced by the method according to any one of (1) to (5) above, the transformant generation and / or generation was renewed in a short period of time compared to the ordinary method. How to get progeny seeds.
次に、本発明について更に詳細に説明する。
本発明は、ダイズの形質転換体を作出する方法であって、ダイズの外植片の植物部位として吸水させた種子の子葉部分を用いること、当該子葉にアグロバクテリウムを感染させること、不定芽誘導培地で培養して不定芽を誘導すること、シュート形成培地で培養してシュート形成を行うこと、シュートから発根、成長、苗化させること、により形質転換体を作出すること、また、得られた形質転換体を用いて、任意の品種と交配し、その後代から優れた形質を引き継いだ品種を作出すること、を特徴とするものである。
Next, the present invention will be described in more detail.
The present invention is a method for producing a transformant of soybean, comprising using a cotyledon part of a seed soaked as a plant part of soybean explant, infecting the cotyledon with Agrobacterium, adventitious bud Induction of adventitious buds by culturing in induction medium, shoot formation by culturing in shoot formation medium, creation of transformants by rooting, growing and seedling from shoots The obtained transformant is used to cross with an arbitrary variety and to produce a variety that inherits an excellent trait from its progeny.
本発明では、得られた形質転換体を用いて、例えば、アグロバクテリウム感染性、不定芽誘導能、及びシュート形成能に優れた北米品種と、あるいはシュートからの発根能に優れた国内品種と交配し、その後代から優れた形質を引き継いだ品種を作出すること、を好ましい実施の態様としている。また、本発明では、上記北米品種として、Jack、又はThorneを用いること、を好ましい実施の態様としている。また、本発明は、上記方法により作出した形質転換体を利用することにより、通常の手法と比べて短期間で形質転換体当代及び/又は世代更新された後代の種子を獲得する方法の点に特徴を有するものである。 In the present invention, using the obtained transformant, for example, North American varieties excellent in Agrobacterium infectivity, adventitious bud induction ability, and shoot formation ability, or domestic varieties excellent in rooting ability from shoots And producing a cultivar having inherited excellent traits from its progeny is a preferred embodiment. Further, in the present invention, it is a preferable embodiment to use Jack or Thorne as the North American variety. In addition, the present invention is a method for obtaining seeds of a progeny whose transformant generation and / or generation has been renewed in a shorter period of time by using the transformant produced by the above-described method. It has characteristics.
次に、本発明の方法について具体的に説明する。本発明では、ダイズの外植片として、吸水させた種子の子葉を使用することが重要である。従来、外植片として、発芽種子における子葉を用いる方法や、胚軸を用いる方法について、種々試験を試みた事例があったが、本発明者らが検討したところ、発芽種子における子葉を用いる方法は、外植片の準備(特に、メスの入れ方)が極めて煩雑であり、研究室で行える実験レベルの範囲を越えるものと考えられた。また、胚軸を用いる方法は、アグロバクテリウムの感染効率は極めて高いものであったが、胚軸からの不定芽誘導は、上記の発芽種子における子葉を用いる方法に比べ、低いものであることが分かった。 Next, the method of the present invention will be specifically described. In the present invention, it is important to use absorbed cotyledon seeds as soybean explants. Conventionally, as an explant, there have been various examples of methods for using cotyledons in germinating seeds and methods for using hypocotyls, and the present inventors have examined the method of using cotyledons in germinating seeds. The preparation of explants (especially how to insert a scalpel) was extremely complicated and was considered to exceed the range of experimental levels that can be performed in the laboratory. In addition, the method using the hypocotyl showed extremely high infection efficiency of Agrobacterium, but the induction of adventitious buds from the hypocotyl was lower than the method using cotyledons in the germinated seeds described above. I understood.
本発明では、外植片として吸水させた種子の子葉を用いることにより、外植片の準備が比較的容易であるという大きな利点がある。また、このことに加え、従来、国内品種では、アグロバクテリウムの感染程度、及び不定芽誘導能とシュート形成能は低く、また、シュートからの発根能の高い品種はない、とされていたものが、これらの全てにおいて高い能力の品種が得られる、という利点があることが分かった。 In the present invention, the use of seed cotyledons that have absorbed water as the explant has the great advantage that the preparation of the explant is relatively easy. In addition to this, in the past, domestic varieties had a low degree of Agrobacterium infection, ability to induce adventitious buds and ability to form shoots, and there were no varieties with high rooting ability from shoots. It has been found that all have the advantage that high-performing varieties are obtained in all of these.
従来、アグロバクテリウムの感染程度、不定芽誘導能とシュート形成能が高いとされていた北米品種のJack、Thorneでも、シュートからの発根能は、高い品種はなかった。このことを考慮すると、国内品種で、シュートからの発根能が高い品種を確立できる系が見出されたことは、国内品種の利用を図る上で非常に重要であると考えられる。 Conventionally, even North American varieties Jack and Thorne, which had been considered to have a high degree of Agrobacterium infection, adventitious bud induction ability and shoot formation ability, did not have cultivars with high rooting ability from shoots. In consideration of this, it has been considered that it is very important for the utilization of domestic varieties to find a line that can establish a variety with high rooting ability from shoots in domestic varieties.
次に、本発明における、アグロバクテリウムの感染、不定芽誘導、シュート形成、シュートからの発根、成長、苗化の過程について具体的に説明する。まず、吸水させた種子の子葉を外植片として切り出す。次いで、これにアグロバクテリウムを感染させ、共存培地(CCM)で5日間程度培養した後、シュートを誘導するために、不定芽誘導培地(SIM)で14日間程度培養する。その間に、抗生物質、除草剤による選抜を行い、シュートを誘導させる。 Next, the process of Agrobacterium infection, adventitious bud induction, shoot formation, rooting from shoots, growth and seedling in the present invention will be specifically described. First, the cotyledons of seeds that have absorbed water are cut out as explants. Next, this is infected with Agrobacterium and cultured in a co-culture medium (CCM) for about 5 days, and then cultured in an adventitious bud induction medium (SIM) for about 14 days to induce shoots. In the meantime, selection with antibiotics and herbicides is used to induce shoots.
次に、シュートを伸長させるために、抗生物質、除草剤で選抜しながら、シュートが3〜4cmになるまで約14日毎にシュート形成培地(SEM)で継代培養を行う。次いで、シュートを発根させるために、Rooting mediumu(RM)で培養し、シュートの発根を行い、発根したシュートを無菌資材で培養して成長させ、これを園芸培土に移植して苗化させる。上述のような植物体の形成過程において、上記CCM、SIM、SEM、及びRMとしては、市販の培地を入手し、用いることが可能である。 Next, in order to elongate the shoots, subculture is performed in a shoot-forming medium (SEM) about every 14 days until the shoots become 3 to 4 cm while selecting with antibiotics and herbicides. Next, in order to root the shoot, it is cultured in Rooting medium (RM), the root of the shoot is rooted, the rooted shoot is grown by cultivating with aseptic material, and this is transplanted into the horticultural soil and seedling Let In the process of forming a plant body as described above, a commercial medium can be obtained and used as the CCM, SIM, SEM, and RM.
本発明の方法において、上述の培地、培養条件等は、シュートの誘導、伸長、シュートの発根、成長の程度に応じて任意に調節することができる。本発明では、外植片として、吸水させた種子の子葉を使用し、アグロバクテリウムの感染程度の品種間差異を試験して調べたところ、北米品種のJack、Thorneの感染程度が高いが、国内品種のカリユタカでも、上記Jack、Thorneと同程度の高い感染程度の品種を確立できることが分かった。 In the method of the present invention, the above-mentioned medium, culture conditions, and the like can be arbitrarily adjusted according to the degree of shoot induction, elongation, shoot rooting, and growth. In the present invention, using the cotyledons of water-absorbed seeds as explants, and examining the difference between the varieties of the degree of Agrobacterium infection, the degree of infection of the North American varieties Jack and Thorne is high, It has been found that even domestic varieties Kariyutaka can establish varieties with a high degree of infection similar to those of Jack and Thorne.
次に、シュートからの発根能の品種間差異を試験して調べたところ、アグロバクテリウムを感染させない場合は、北米品種では、シュートからの発根能が高い品種を確立することはできなかったが、国内品種のカリユタカでは、北米品種よりシュートからの発根能が高い品種を確立することができることが分かった。また、アグロバクテリウムを感染させた場合(実際に遺伝子を導入した場合)は、国内品種から、シュート形成能が高いダイズ形質転換体の作出が可能である。 Next, we tested and examined the varietal differences in rooting ability from shoots. When not infected with Agrobacterium, North American varieties cannot establish varieties with high rooting ability from shoots. However, it was found that the domestic variety Kariyutaka can establish a variety with higher rooting ability from shoots than the North American variety. In addition, when Agrobacterium is infected (when a gene is actually introduced), it is possible to produce soybean transformants with high shoot-forming ability from domestic varieties.
このことは、アグロバクテリウムの感染程度、不定芽誘導能とシュート形成能が高く、シュートからの発根能が低い北米品種(Jack、Thorne等)と、シュート発根能が高い国内品種を交配した、交配後代から両品種の優れた形質を引き継いだ品種を作出、育成することで、優れた形質を引き継いだダイズの形質転換体の作出が可能であることを示唆している。 This is a cross between North American varieties (Jack, Thorne, etc.) with high Agrobacterium infection, adventitious bud inducing ability and shoot-forming ability and low rooting ability from shoots, and domestic varieties with high shoot rooting ability. This suggests that by producing and cultivating cultivars that inherited the superior traits of both varieties from the progeny of mating, it is possible to produce soybean transformants that inherited the superior traits.
アグロバクテリウム法は、例えば、パーティクルガン法に比較して、導入コピー数が少なく、ジーンサイレンシングが起こりにくい利点があり、また、低コストで安価に実施できる利点がある。ダイズについては、各種外植片を用いたダイズ形質転換方法が種々試みられているが、未だに安定した系は確立されていないのが実情であり、例えば、外植片として、発芽種子における子葉を用いる方法、胚軸を用いる方法では、現在までのところ、形質転換体を得ることができていない。 For example, the Agrobacterium method has the advantage that the introduced copy number is small and gene silencing is less likely to occur than the particle gun method, and that the Agrobacterium method can be implemented at low cost and at low cost. As for soybean, various methods for transforming soybean using various explants have been tried, but it is a fact that a stable system has not yet been established. For example, cotyledons in germinated seeds are used as explants. So far, no transformant has been obtained by the method used or the method using the hypocotyl.
これに対して、本発明では、外植片として吸水させた種子の子葉を用いることで、優れた形質を有する形質転換体を得ることができる。また、それと、アグロバクテリクム感染程度、不定芽誘導能をシュート形成能の高い北米品種(Jack、Thorne等)と、あるいはシュートからの発根能の高い国内品種(カリユタカ、トヨスズ等)と交配して、その交配後代から両品種の優れた形質を引き継いだ品種を作出、育成すること、それにより、国内品種を利用した大豆形質転換体を作出する手法を確立し、提供することを可能とするものである。 On the other hand, in this invention, the transformant which has the outstanding character can be obtained by using the cotyledon of the seed which absorbed water as an explant. Also crossed with North American varieties with high shoot-forming ability (Jack, Thorne, etc.), or with domestic varieties with high rooting ability from shoots (Kariyutaka, Toyosu, etc.) It is possible to create and cultivate varieties that inherited the superior traits of both varieties from their progenies, thereby establishing and providing a method for producing soybean transformants using domestic varieties. Is.
ダイズのアグロバクテリウムを介した形質転換方法は、非常に煩雑な操作を必要とするだけでなく、形質転換体を作出するまでに多くの時間と労力を伴う。更に、形質転換体当代において導入遺伝子の評価をすることは少なく、通常、導入遺伝子を固定した後に、解析を行うことが多い。そのため、短期間で形質転換体当代から種子を得ることができれば、固定化を図るために必要な時間を大幅に短縮することが可能となる。本発明者らは、国内品種のカリユタカの形質転換体が、極めて特徴的な培養特性を具備することを発見した。 The transformation method of soybean via Agrobacterium not only requires a very complicated operation, but also takes a lot of time and labor to produce a transformant. Furthermore, transgenes are rarely evaluated in transformant generations, and analysis is usually performed after the transgene is fixed. Therefore, if seeds can be obtained from the transformant generation in a short period of time, the time required for immobilization can be greatly shortened. The present inventors have found that transformants of domestic varieties Kariyutaka have extremely characteristic culture characteristics.
カリユタカの形質転換体は、16時間日長の26℃一定の培養条件下において、サイトカイニンを含む培地上で子葉から誘導した不定芽が培養1ヶ月後くらいから花芽を形成するようになる。この着蕾した不定芽を発根させた後、土に移植すると1ヶ月くらいで着莢するようになる。通常品種であれば、土に移植後2〜3ヶ月くらいから着蕾を始める。また、吸水させた種子の子葉を用いたアグロバクテリウムによる形質転換方法がカリユタカに適していることも明らかとなった。カリユタカを用いた本方法は、極めて短期間に形質転換体当代の種子を得ることができるため、ダイズにおける遺伝子機能解析のツールとして好適に利用できるものと考えられる。 In the transformant of Kariyutaka, adventitious buds derived from cotyledons on a medium containing cytokinin form flower buds after about one month of culture under a constant culture condition of 26 ° C. for 16 hours. After rooting these adventitious adventitious buds, they will settle in about one month when transplanted to the soil. If it is a normal variety, it will begin to arrive about 2-3 months after transplanting to the soil. In addition, it became clear that the Agrobacterium transformation method using cotyledons of seeds that had absorbed water was suitable for Kariyutaka. This method using Kariyutaka can be used suitably as a tool for gene function analysis in soybean because seeds of the transformant generation can be obtained in a very short time.
本発明により、次のような効果が奏される。
(1)国内品種のカリユタカの吸水した種子の子葉を用いることで、煩雑な操作を省略して、ダイズ形質転換体を作出することを可能とするダイズ形質転換体の作出方法を提供することができる。
(2)米国品種ThorneやJackと同程度の優れた培養特性を持つ国内品種を提供することができる。
(3)ダイズ国内品種のアグロバクテリウム法による新規形質転換体の作出方法を確立し、提供することができる。
(4)本発明による国内品種カリユタカは、培養時に花をつけ、収穫までの期間を3ヶ月程度短縮することができる。
(5)上記形質転換体と北米品種又は国内品種を交配して、その後代の形質転換体を作出する新しい形質転換体系の作出方法を提供することができる。
(6)結果的に、形質転換体の次世代(T2世代)以降の世代更新された後代の種子を短期間で得ることが実施可能となる。
(7)国内品種(カリユタカ)を利用して、培養時に着蕾する特性を有する形質転換体を作出することができる。
(8)上記形質転換体を利用することにより、北米品種(Thorne)と比べて、種子の収穫を約3ヶ月早く行うことが可能となる。
The present invention has the following effects.
(1) To provide a method for producing a soybean transformant that enables the production of a soybean transformant by omitting complicated operations by using cotyledons of seeds absorbed by the domestic variety Kariyutaka. it can.
(2) It is possible to provide domestic varieties having excellent culture characteristics similar to those of US varieties Thorne and Jack.
(3) A method for producing a new transformant of soybean domestic varieties by the Agrobacterium method can be established and provided.
(4) The domestic cultivar Kariyutaka according to the present invention has a flower at the time of cultivation and can shorten the period until harvesting by about 3 months.
(5) It is possible to provide a method for producing a new transformation system in which the transformant is bred with North American varieties or domestic varieties to produce progeny transformants.
(6) consequently, it becomes feasible to obtain the next generation (T 2 generation) subsequent generations updated progeny seeds of transformants in a short period of time.
(7) Using domestic varieties (Kariyutaka), it is possible to produce a transformant having the characteristics of culling during culture.
(8) By using the transformant, seeds can be harvested about 3 months earlier than in the case of North American variety (Thorne).
次に、本発明を実施例に基づいて具体的に説明するが、本発明は、以下の実施例によって何ら限定されるものではない。 EXAMPLES Next, although this invention is demonstrated concretely based on an Example, this invention is not limited at all by the following Examples.
本実施例では、ダイズのアグロバクテリウム法による形質転換系の確立を試みた。 In this example, an attempt was made to establish a transformation system for soybean by the Agrobacterium method.
1)方法
培養実験には、米国の栽培品種であるJackとThorneの2品種を用いた。形質転換の方法は、従来の方法〔Planta(2003)216:723−735〕をもとに改良を試みた。アグロバクテリウムの3strainsである、LBA4404、EHA101、EHA105を用いて、2品種に対する感染実験を行った。発現プラスミドDNAには、CaMV35Sプロモーターの下流にレポーター遺伝子の一つであるGUS遺伝子を持つpIG121−Hm(ハイグロマイシン選択マーカー遺伝子を保有する)を用いた。感染程度は、組織片のGUS染色の度合いで判断した。
1) Method In the culture experiment, two cultivars, US and Jack, were used. The transformation method tried improvement based on the conventional method [Planta (2003) 216: 723-735]. An infection experiment was conducted on two varieties using LBA4404, EHA101, and EHA105, which are 3 strains of Agrobacterium. As the expression plasmid DNA, pIG121-Hm (having a hygromycin selectable marker gene) having a GUS gene which is one of reporter genes downstream of the CaMV35S promoter was used. The degree of infection was determined by the degree of GUS staining of the tissue piece.
2)アグロバクテリウムを接種する外植片の準備
無菌発芽5日目の芽生えを外植片として用いた。種子を縦に二つの切り分け、伸長しつつある上胚軸の付け根部分をメスで切り落とした。上胚軸を取り除いた部分(再分化能力が高いと考えられる部分)に集中して、深さ0.5mmほどの傷を7、8本つけた。
2) Preparation of explants to inoculate Agrobacterium The seedlings on the 5th day of germination were used as explants. The seeds were cut into two lengths, and the base of the extending hypocotyl was cut off with a scalpel. Concentrating on the part from which the epicotyl was removed (part considered to have high redifferentiation ability), 7 or 8 wounds having a depth of about 0.5 mm were made.
3)アグロバクテリウム接種と共存培養
子葉の先から1/2(半分)を切り落としたところ、共存培地に接地しやすくなり、結果的に、アグロバクテリウムの感染程度が上がった。感染実験の結果、共存培養直後のGUS染色程度は、EHA100が最も良く染まった。EHA105を用いて感染実験を行ったところ、JackとThorneの2品種の間で差は認められなかった。共存培養中に外植片が反り返り、培地に接地していないことから、共存培養3日目に一度だけ、ピンセットを使って外植片を培地に押しつけたところ、染色程度が格段に良くなった。
3) Agrobacterium inoculation and co-cultivation When 1/2 (half) of the cotyledon was cut off, it became easier to contact the co-culture medium, resulting in an increase in the degree of Agrobacterium infection. As a result of the infection experiment, EHA100 stained the best with respect to the degree of GUS staining immediately after co-culture. When an infection experiment was performed using EHA105, no difference was observed between the two varieties, Jack and Thorne. Since the explants turned back during co-cultivation and were not in contact with the culture medium, when the explants were pressed against the culture medium using tweezers only once on the third day of co-culture, the degree of staining was significantly improved. .
4)シュート誘導と選抜
どの程度の選抜圧を加える必要があるかを確認するために、感染処理をしていないJackの外植片のハイグロマイシンを含む培地上で、シュート誘導培養の最初から選抜試験を行った。培養初期に太いシュートが出てくることもあるが、これらのシュートが形質転換されているものはなかった。おそらく、形質転換は、傷を付けた場所から誘導される多芽体から出てくるシュートの中に含まれていると考えられた。このようなシュートの出方の違いは、外植片を準備する時につける傷のつけ方によると考えられる。
4) Shoot induction and selection To confirm how much selection pressure needs to be applied, select from the beginning of the shoot induction culture on a medium containing hygromycin in an unexposed Jack explant. A test was conducted. Although thick shoots may appear at the beginning of the culture, none of these shoots were transformed. Presumably, the transformation was thought to be contained in shoots emanating from the shoots derived from the injured location. This difference in the way the shoots come out is thought to be due to the way the scratches are made when preparing the explants.
培養初期に見られるシュートは、その後の多芽体形成に悪影響を及ばすと考えられ、上胚軸を取り除いた跡に的確に傷をつけ、その辺りの組織を分割することができれば、太いシュートが再生されることをある程度防ぐことができる。JackとThorne間のシュート再生率に大きな差はなかった。また、シュート伸長培養時における選抜試験も、シュート誘導培養と同様に行った結果、hyg:10mg/l程度の選抜が適切と考えられた。 The shoots seen in the early stage of culture are thought to have an adverse effect on the subsequent formation of multiple buds, and if the wounds can be accurately damaged and the tissue around them can be divided, thick shoots can be obtained. Can be prevented to some extent. There was no significant difference in the rate of shoot regeneration between Jack and Thorne. Moreover, as a result of conducting the selection test at the time of shoot elongation culture in the same manner as the shoot induction culture, it was considered that selection with about hymg: 10 mg / l was appropriate.
以上により、外植片の傷のつけ方が多芽体形成頻度に大きな影響を及ぼすこと、共存培養中に外植片を培地に密着させることで形質転換頻度は格段に上がる(そのためには、子葉の一部切断が必要である)こと、JackとThorneでは、アグロバクテリウムのstrainはEAA105が最も感染の頻度が良いこと、Jackでは、上胚軸を取り除いた部分へのアグロバクテリウムの感染が難しいとされているが、少し改良することで、Thorneと同等の感染程度を持たせることができたこと、選抜時期を早めることで、効果的な選抜ができる可能性が示唆されたこと、が分かった。 As described above, how to damage the explant has a great influence on the frequency of multi-bud formation, and the transformation frequency is dramatically increased by bringing the explant into close contact with the medium during co-culture (for that purpose, In the case of Jack and Thorne, Agrobacterium strain is most frequently infected with EAA105, and in Jack, Agrobacterium is infected in the part where the hypocotyl is removed. However, it was suggested that by improving a little, it was possible to have the same degree of infection as Thorne, and that it was possible to select effectively by advancing the selection time. I understood.
本実施例では、アグロバクテリウム感染方法の確立、形質転換体選択条件の確立、培養条件の検討(チジアズロン(TDZ)をBAPの代わりに使用)を試みた。 In this example, the establishment of the Agrobacterium infection method, the establishment of transformant selection conditions, and the examination of the culture conditions (using thidiazuron (TDZ) instead of BAP) were attempted.
1)アグロバクテリウム感染方法の検討
上記実施例1の方法と同様にして、アグロバクテリウムの感染方法を検討した。その結果、LBA4404、EHA101、EHA105の3strainsの内、最も感染程度が良かったものは、EHA105であった。実験に供した植物材料である2品種のJack:Thorneの間において、感染程度に違いは認められなかった。アグロバクテリウムの感染程度にばらつきが認められた。感染実験に用いるアグロバクテリウムの培養時間を極端に短くすると共に、感染時の誘導剤であるアセトシリンゴン(4mg/L)を加えて培養することで、ばらつきを著しく改良することができた。以上により、感染時における条件を確立した。
1) Examination of Agrobacterium Infection Method Agrobacterium infection method was examined in the same manner as in Example 1 above. As a result, among the 3 strains of LBA4404, EHA101, and EHA105, the one with the best infection was EHA105. There was no difference in the degree of infection between the two varieties of Jack: Thorn, which are plant materials subjected to the experiment. Variations in the degree of Agrobacterium infection were observed. The culturing time of Agrobacterium used for the infection experiment was extremely shortened, and by adding acetosyringone (4 mg / L) as an inducer at the time of infection, the variation could be remarkably improved. Thus, the conditions at the time of infection were established.
2)形質転換体選抜条件の検討
従来の方法について、a)選抜時期を早め、培養段階に応じて選抜剤であるハイグロマイシンの濃度を変更したこと、b)アグロバクテリウム自身の増殖を抑える薬剤にメロペネム(メロペン)を25mg/L加えたこと、により、改変を試みた。
2) Examination of selection conditions for transformants Regarding conventional methods, a) the selection time was advanced and the concentration of hygromycin as a selection agent was changed according to the culture stage, b) a drug that suppresses the growth of Agrobacterium itself. The modification was attempted by adding 25 mg / L of meropenem (meropen).
アグロバクテリウム感染直後から、5mg/Lハイグロマイシンで選抜を行い、2週間後に10mg/Lの培地に移植した。以後、2週間毎に10mg/Lの培地で継代選抜を行った(なお、全ての培地に25mg/Lメロペンが含まれている)。GUS染色することで感染後53日目の外植片においても、遺伝子導入された細胞の存在を確認した。更に、感染後65日目の培養物において、ハイグロマイシン耐性と考えられるシュートが認められた。これらの結果は、遺伝子導入された細胞を選択的に培養できることを示唆している。ハイグロマイシン耐性と思われるシュートの出現率は1.9%であった。 Immediately after infection with Agrobacterium, selection was performed with 5 mg / L hygromycin, and after 2 weeks, the cells were transplanted to a 10 mg / L medium. Thereafter, subculture selection was performed with a 10 mg / L medium every two weeks (note that 25 mg / L meropen is contained in all the mediums). The presence of the gene-transferred cells was also confirmed in the explants 53 days after infection by GUS staining. Furthermore, shoots considered to be hygromycin resistant were observed in the cultures on day 65 after infection. These results suggest that the transfected cells can be selectively cultured. The appearance rate of shoots that seemed to be resistant to hygromycin was 1.9%.
3)培養条件の検討
従来、アグロバクテリウム感染後のシュート誘導のためにBAPを用いているが、より多くのシュートを誘導する効果があると云われるチジアズロン(TDZ)を用いた。TDZは、BAPと同じサイトカイニンに分類される植物ホルモンである。シュート誘導培地に、BAPの代わりに、TDZ(2μM、4μM、10μM、20μM)を添加し、シュートの誘導率を調べた。ただし、この実験では、アグロバクテリウムの感染を行わず、培養だけを行った。
3) Examination of culture conditions Conventionally, BAP was used for shoot induction after Agrobacterium infection, but thidiazuron (TDZ), which is said to have an effect of inducing more shoots, was used. TDZ is a plant hormone classified into the same cytokinin as BAP. TDZ (2 μM, 4 μM, 10 μM, 20 μM) was added to the shoot induction medium instead of BAP, and the induction rate of shoots was examined. However, in this experiment, Agrobacterium infection was not performed and only the culture was performed.
その結果、TDZは、BAPに比べて、小さなシュートを数多く誘導することが分かった。TDZによって誘導された小シュートの数を数えることはできなかったが、観察の結果、小シュートの誘導率は、2μM<4μM>4μM>10μM>20μMであった。小シュートが誘導された外植片をシュート伸長培地に置床したところ、シュートの伸長が見られたので、BAPの代わりにTDZを使用することは、可能であると考えられた。 As a result, it was found that TDZ induces many small shoots compared to BAP. Although the number of small shoots induced by TDZ could not be counted, as a result of observation, the induction rate of small shoots was 2 μM <4 μM> 4 μM> 10 μM> 20 μM. When the explants in which small shoots were induced were placed on a shoot elongation medium, shoot elongation was observed, so it was considered possible to use TDZ instead of BAP.
ハイグロマイシン耐性と考えられるシュートの出現率は、外植片50に対して1本程度であるが、シュートの形成率を上げるために、チジアズロン(サイトカイニン様物質)を用い、獲得シュート数を高めることを試みた。ハイグロマイシン耐性と考えるシュートは、随時、GUS染色と共に、PCRによるHPT遺伝子(ハイグロマイシン耐性遺伝子)の導入を確認する必要がある。 The appearance rate of shoots that are considered to be resistant to hygromycin is about 1 per explant 50, but in order to increase the formation rate of shoots, increase the number of acquired shoots by using thidiazuron (cytokinin-like substance). Tried. It is necessary to confirm the introduction of the HPT gene (hygromycin resistance gene) by PCR together with GUS staining as needed for shoots considered to be hygromycin resistance.
本実施例では、ダイズのアグロバクテリウム法による形質転換系を確立するために、アグロバクテリウム感染条件の検討、不定芽誘導条件の検討、及び形質転換方法の検討、を試みた。 In this example, in order to establish a transformation system of soybean by the Agrobacterium method, examination of Agrobacterium infection conditions, examination of adventitious bud induction conditions, and examination of transformation methods were attempted.
1)アグロバクテリウム感染条件の検討
実施例1と同様の方法により、アグロバクテリウム感染条件を検討した。その結果、感染させるアグロバクテリウムの濃度は、OD0.3〜0.5が最も好適であった。20時間アグロバクテリウムを感染させた後、5日間共存培養をすることで、感染効率を著しく上げることができた。過去に報告例(Planta 2004,219:1042−1049)のある共存培地よりも、発芽種子における子葉を外植片に用いる場合の共存培地での培養の方が良好な結果が得られた。共存培養の場合、外植片は、縦向けに培地に貫通する状態に床置することで、感染効率を上昇させることができた。
1) Examination of Agrobacterium infection conditions Agrobacterium infection conditions were examined in the same manner as in Example 1. As a result, the concentration of Agrobacterium to be infected was most preferably OD 0.3 to 0.5. Infecting Agrobacterium for 20 hours and then co-culturing for 5 days significantly increased the infection efficiency. Better results were obtained in the culture in the coexisting medium when cotyledons in germinated seeds were used for the explants than in the coexisting medium in the past reported example (Planta 2004, 219: 1042-1049). In the case of co-cultivation, the inoculation efficiency could be increased by placing the explants in a state of penetrating the medium vertically.
2)不定芽誘導条件の検討
アグロバクテリウムを感染させた子葉を、強光(140〜180μmoles/s/m2)条件下で培養することにより、不定芽誘導能を著しく向上させることができた。なお、その不定芽誘導率は、強光の場合が75%であるのに対し、弱光条件下(50〜80μmoles/s/m2)では、12.5%であった。アグロバクテリウムの感染後、発芽種子における子葉を用いた方法による形質転換方法で用いるシュート誘導培地で培養することにより、不定芽誘導性を高めることが可能になった。
2) Examination of adventitious bud induction conditions By culturing cotyledons infected with Agrobacterium under strong light conditions (140-180 μmoles / s / m 2 ), adventitious bud induction ability could be remarkably improved. . The adventitious bud induction rate was 75% in the case of strong light, whereas it was 12.5% under low light conditions (50 to 80 μmoles / s / m 2 ). After infection with Agrobacterium, adventitious bud inducibility can be increased by culturing in a shoot induction medium used in a transformation method using a cotyledon in germinated seeds.
尚、embryonic−tip用培地での不定芽形成率は28.0%、子葉節用培地での不定芽形成率は40.0%である。サイトカイニンの効果を調査したところ、TDZ(チジアズロン)よりもBAP(ベンジルアデノプリン)の効果の方が有効であった。JackとThorneでは、明らかに品種間差異が認められ、Jackの方が当該培養方法では、不定芽誘導能が高いことが明らかとなった〔BAP(1μM)・・・Jack:62.5%、Thorne:28.5%〕。 The adventitious bud formation rate in the embryonic-tip medium was 28.0%, and the adventitious bud formation rate in the cotyledon node medium was 40.0%. When the effect of cytokinin was investigated, the effect of BAP (benzyladenopurine) was more effective than TDZ (thidiazuron). In Jack and Thorne, the difference between cultivars was clearly recognized, and it was revealed that Jack has higher ability to induce adventitious buds in the culture method [BAP (1 μM) ... Jack: 62.5%, Thorne: 28.5%].
3)形質転換方法の検討(子葉:本発明、胚軸:参考例)
embryonic−tipを培養すると、その伸長に伴い、外植片が大きく湾曲し、その後の扱いが極めて困難となることが分かった。embryonic−tipは、外植片として扱うには極めて小さいため、ピンセットでの操作に注意が必要になる。これらの問題を解決するために、播種5日後ぐらいの胚軸を外植片に利用することを検討したところ、感染時間は、embryonic−tipと異なり、30分感染後に5日間共存培養することで、感染程度が良好であった。共存培養での外植片の置床方法は、embryonic−tipと同様に、縦向けに培地に貫通する状態に置床することで、感染効率を上昇させることができた。以上の方法を用いることで、embryonic−tipと同等に不定芽の誘導も可能であった。
3) Examination of transformation method (cotyledon: present invention, hypocotyl: reference example)
When embryonic-tip was cultured, it was found that the explant was greatly curved with its elongation, and the subsequent handling became extremely difficult. Embryonic-tips are extremely small to handle as explants, so care must be taken with tweezers. In order to solve these problems, we examined the use of the hypocotyl about 5 days after seeding as an explant, and the infection time was different from embronic-tip, and was co-cultured for 5 days after 30 minutes of infection. The degree of infection was good. In the method of placing explants in co-cultivation, the infection efficiency could be increased by placing the explants in a state of penetrating the medium vertically, similarly to embryonic-tip. By using the above method, it was possible to induce adventitious buds as well as embryonic-tip.
以上の結果から、embryonic−tipを用いた形質転換方法を一部改良し、外植片に胚軸部分を用いることで、従来の方法に比べ、簡便な方法として利用できることが示唆された。 From the above results, it was suggested that the transformation method using embryonic-tip is partly improved and the hypocotyl part is used as an explant, so that it can be used as a simpler method than the conventional method.
本実施例では、アグロバクテリウム感染程度の品種間差異、不定芽誘導能とシュート形成能の品種間差異、及びシュートからの発根能の品種間差異の検討、並びにJack並びにThorneを用いた形質転換実験を行った。 In this example, varietal differences in the degree of Agrobacterium infection, varietal differences in adventitious bud induction ability and shoot formation ability, and varietal differences in rooting ability from shoots, and traits using Jack and Thorne A conversion experiment was conducted.
(1)アグロバクテリウムの感染とシュートからの発根
種子を滅菌水に一晩浸し、子葉を切り出し、アグロバクテリウムを感染させ、共存培地(CCM)で5日間培養した。次に、シュートを誘導するために、アグロバクテリウムを感染させた子葉を不定芽誘導培地(SIM)で14日間培養し、抗生物質、除草剤による選択を行い、シュートの誘導を行った。次に、シュートが3〜4cmになるまで伸長させるために、14日毎にSIM培地で継代培養を行った。次に、シュートを、発根させるために、Root medium(RM)で培養し、次いで、無菌資材にて培養を行い、成長させて苗化し、園芸培土に移植した。
(1) Agrobacterium infection and rooting from shoots Seeds were immersed in sterilized water overnight, the cotyledons were cut out, infected with Agrobacterium, and cultured in a co-culture medium (CCM) for 5 days. Next, in order to induce shoots, cotyledons infected with Agrobacterium were cultured for 14 days in adventitious bud induction medium (SIM), and selection with antibiotics and herbicides was performed to induce shoots. Next, in order to extend until the shoot became 3-4 cm, subculture was performed in SIM medium every 14 days. Next, in order to root the shoots, they were cultured with Root medium (RM), then cultured with aseptic materials, grown into seedlings, and transplanted to horticultural soil.
(2)品種間差の検討
1)GUS染色による各品種のアグロバクテリウムの感染程度を比較した。表1に、その結果を示す。アグロバクテリウムの感染程度は、次の基準、0*:全く染色が認められなかった外植片、1*:一部にのみ染色が認められた外植片、2*:全体的に染色されているがその色が薄い外植片、3*:全体的に染色されていて、その色が濃い外植片、により評価した。
(2) Examination of differences between cultivars 1) The degree of infection of Agrobacterium in each cultivar by GUS staining was compared. Table 1 shows the results. The degree of Agrobacterium infection is as follows: 0 * : explants that were not stained at all, 1 * : explants that were only partially stained, 2 * : overall stained Although the color of the explant was 3 * : the explant was dyed as a whole, and its color was dark.
2)また、不定芽誘導能とシュート形成能の品種間差異を比べるために、不定芽誘導能とシュート形成率の比較を行った。表2に、その結果を示す。各品種における不定芽誘導能とシュート形成能は、次の基準、0*:全く不定芽の誘導が認められなかった外植片、1*:一部にのみ不定芽の誘導が認められた外植片、2*:全体的に不定芽の誘導が認められるがその量が少ない外植片、3*:全体的に不定芽の誘導が認められ、その量が多い外植片、により評価した。誘導率は、誘導率=1*〜3*の外植片の数/全外植片の数×100で算出した。 2) In order to compare the adventitious bud inducing ability and the shoot-forming ability between cultivars, the adventitious bud inducing ability and the shoot formation rate were compared. Table 2 shows the results. The adventitious bud inducing ability and shoot-forming ability of each variety are as follows: 0 * : explant in which no adventitious bud induction was observed, 1 * : outside in which adventitious bud induction was observed only in part Explants, 2 * : explants in which adventitious buds were induced overall but less in amount 3 * : explants in which adventitious buds were induced overall and evaluated in large amounts . The induction rate was calculated by the following equation: number of explants with induction rate = 1 * to 3 * / number of all explants × 100.
3)また、シュートからの発根能の品種間差異を比べるために、各品種におけるシュートからの発根能の比較を行った。表3に、その結果を示す。尚、タチユタカに関しては、伸長したシュートが少なかったため、発根能力の比較は行わなかった。発根率は、発根率=発根したシュート数/発根培地に移したシュート数×100により算出した。 3) In addition, in order to compare varietal differences in rooting ability from shoots, rooting ability from shoots in each variety was compared. Table 3 shows the results. Regarding Tachiyutaka, since there were few extended shoots, the comparison of rooting ability was not performed. The rooting rate was calculated by rooting rate = number of shoots rooted / number of shoots transferred to rooting medium × 100.
(3)形質転換実験
GUSレポーター遺伝子は、その組織染色により、極めて明瞭に感染部位を特定することができる。しかしながら、染色した組織片は死滅するために、その後の培養を続けることが不可能である。そこで、ある程度感染が可能であると確認できたことから、レポーター遺伝子をsGFP(オワンクラゲ由来の緑色発光タンパク質)に変更して行うことにした。
(3) Transformation experiment The GUS reporter gene can very clearly identify the site of infection by its tissue staining. However, since the stained tissue pieces die, it is impossible to continue the subsequent culture. Therefore, since it was confirmed that infection was possible to some extent, the reporter gene was changed to sGFP (green jellyfish-derived green photoprotein).
発現ベクターとして、pMpC123由来のCaMV355S pro−sGFP−NosT領域を含む発現ベクターを用い、グリホシネート(6mg/L)選抜による形質転換実験を行い、Jackにおいて、50外植片から1つの形質転換不定芽を得ることができた。文献(Plant Cell Rep.,25:206−213,2006)によると、品種Thorneでの形質転換率が、(4/70=5.7%)と報告されている。そこで、Thorne(外植片数約150)を中心とした形質転換実験を行ったところ、吸水した種子の子葉を用いた方法が最も有効であることが分かった。 Using an expression vector containing a CaMV355S pro-sGFP-NosT region derived from pMpC123 as an expression vector, a transformation experiment was performed by glyphosate (6 mg / L) selection. In Jack, one transformed adventitious bud was obtained from 50 explants. I was able to get it. According to the literature (Plant Cell Rep., 25: 206-213, 2006), the transformation rate in the cultivar Thorne is reported as (4/70 = 5.7%). Then, when a transformation experiment centering on Thorne (explant number of about 150) was performed, it was found that the method using the cotyledons of the seed that absorbed water was the most effective.
本実施例では、本発明者らの研究室で系が確立している、子葉を外植片に用いたアグロバクテリウム形質転換方法を、カリユタカに対して適用した。なお、導入遺伝子として、緑色蛍光タンパク質(GFP)レポーター遺伝子を形質転換実験に用い、図1の発現ベクターを構築した(図1)。カリユタカからGFP蛍光を持つ、形質転換体を作出することに成功した。なお、カリユタカのGFP蛍光を持つシュート出現頻度がThorneと比べ格段に高いことが分かった。しかしながら、発根を伴う形質転換シュート数は、比較的少なく、結果的に、Thorneの形質転換効率が0.85%であるのに対して、カリユタカ形質転換効率は0.77%であった。 In this example, the Agrobacterium transformation method using cotyledons as explants, which was established in the laboratory of the present inventors, was applied to Kariyutaka. In addition, the expression vector of FIG. 1 was constructed using a green fluorescent protein (GFP) reporter gene as a transgene for transformation experiments (FIG. 1). We succeeded in producing a transformant having GFP fluorescence from Kariyutaka. It was found that the frequency of appearance of shoots having GFP fluorescence of Kariyutaka was much higher than that of Thorne. However, the number of transformation shoots with rooting was relatively small. As a result, the transformation efficiency of Thorne was 0.85%, whereas the transformation efficiency of Kariyutaka was 0.77%.
また、形質転換実験でも、同様に、シュート伸長培地での培養中に着蕾が見られた。更に、形質転換シュートを発根後、鉢上げを行うと、2ヶ月後には着莢が見られた。また、形質転換体当代から得られた種子数は数粒程度であるが、GFP蛍光が認められることから、導入遺伝子は、次世代に遺伝していると考えられた。 Similarly, in the transformation experiment, anchoring was observed during the culture in the shoot elongation medium. Furthermore, after rooting of the transformed shoots, potting was performed, and after 2 months, wrinkles were observed. Moreover, although the number of seeds obtained from the transformant generation is about several grains, since GFP fluorescence was observed, it was considered that the transgene was inherited in the next generation.
図2のように、カリユタカは、米国品種Thorneの培養特性と比べ、培養中に着蕾する特性が見られ、着蕾の時期が極端に早まることが分かった。これは、16時間日長(26℃一定)でサイトカイニンがある条件下で見られる現象である。結果的に、カリユタカは、Thorneに比べ、収穫までに要する期間を約3ヶ月程度短縮することが可能となることが明らかとなった。 As shown in FIG. 2, Kariyutaka was found to have characteristics that settled during the culture compared to the culture characteristics of the American variety Thorne, and it was found that the timing of the landing was extremely advanced. This is a phenomenon seen under conditions where cytokinin is present for 16 hours in day length (constant at 26 ° C.). As a result, it was revealed that Kariyutaka can shorten the time required for harvesting by about 3 months compared to Thorne.
以下に、本実施例において実施した試験方法の詳細を説明する。 Below, the detail of the test method implemented in the present Example is demonstrated.
バイナリーベクターpMDC(Curtis and Grossniklaus 2003)をベースに、本試験用に改良した。また、アグロバクテリウムstrainは、EHA105(Hood et al.1993)を用いた。 Based on the binary vector pMDC (Curtis and Grossnikulaus 2003), it was modified for this study. Further, EHA105 (Hood et al. 1993) was used as the Agrobacterium strain.
pMDC123には、植物形質転換体の選抜マーカー遺伝子として、Bar(除草剤グルフォシネート耐性遺伝子)が含まれている。また、本試験のために、制限酵素HindIII部位からEcoRI部位までを削除した。 pMDC123 contains Bar (herbicide glufosinate resistance gene) as a selection marker gene for plant transformants. For this test, the restriction enzyme HindIII site to EcoRI site were deleted.
pMDC123をベースに、pIG121−Hm(Akama et al.1992)に由来するカリフラワーモザイクウイルス35Sプロモーター、ノパリンシンターゼのターミネーター並びにsGFP遺伝子(Niwa et al.1999)を挿入したpMDC123GFPを構築した(図1)。 Based on pMDC123, pMDC123GFP was constructed in which a cauliflower mosaic virus 35S promoter derived from pIG121-Hm (Akama et al. 1992), a terminator of nopaline synthase and a sGFP gene (Niwa et al. 1999) were inserted (FIG. 1). .
(2)アグロバクテリウムの培養及び感染培地
pMDC123GFPを持つEHA105株を50mg/lカナマイシン(和光純薬)を含むYEP培地(An et al.1988)で28℃で2日間培養した。アグロバクテリウムの単一クローンを、50mg/lカナマイシンを含む液体YEP培地に植菌し、28℃で一晩、160rpmで培養した。次いで、その一部を200mlびYEP培地に移し、28℃で一晩培養し、OD650=0.3−0.5にした。
(2) Agrobacterium culture and infection medium EHA105 strain having pMDC123GFP was cultured at 28 ° C. for 2 days in YEP medium (An et al. 1988) containing 50 mg / l kanamycin (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.). A single Agrobacterium clone was inoculated into liquid YEP medium containing 50 mg / l kanamycin and cultured at 28 ° C. overnight at 160 rpm. Then, a part of the solution was transferred to 200 ml of YEP medium and cultured overnight at 28 ° C. to OD 650 = 0.3−0.5.
感染の日に一晩培養した菌液を3,500rpmで10分間遠心分離して集菌を行い、7.5μM 6−ベンジルアミノプリン(BAP)、0.7μMのジベレリン酸(GA 3)、20mMのMES[2−(N−モルフォリノ)エタンスルフォン酸]、3%ショ糖及び200μMアセトシリンゴンを含んだ1/10のB5培地に再懸濁させた。菌液濃度を分光光度計を用いて、OD650=0.7−0.8に調整した。 The bacterial solution cultured overnight on the day of infection was centrifuged at 3,500 rpm for 10 minutes to collect bacteria, and 7.5 μM 6-benzylaminopurine (BAP), 0.7 μM gibberellic acid (GA 3 ), 20 mM. MES [2- (N-morpholino) ethanesulfonic acid], resuspended in 1/10 B5 medium containing 3% sucrose and 200 μM acetosyringone. The bacterial solution concentration was adjusted to OD 650 = 0.7-0.8 using a spectrophotometer.
(3)外植変の調整及び感染
殺菌処理した完熟種子を滅菌した純水に約16時間浸した。種子の臍に沿ってメスで切断し子葉を切り分けた。更に、水平方向にメスを入れ1/2子葉を得た。胚軸を部分を含む約50外植片を、アグロバクテリウム懸濁を入れた100mm×20mmシャーレに移した。これらの外植片は、10分間おきに軽くかき混ぜ、30分間感染処理を行った。感染後、ろ紙を敷いた共存培地上に外植片を平らな面を培地に向けてシャーレあたり5つずつ置床した。
(3) Adjustment of explant change and infection Sterilized ripe seeds were immersed in sterilized pure water for about 16 hours. Cut the cotyledons by cutting with a scalpel along the navel of the seed. Further, a female was put in the horizontal direction to obtain 1/2 cotyledons. About 50 explants including part of the hypocotyl were transferred to a 100 mm × 20 mm petri dish containing Agrobacterium suspension. These explants were lightly stirred every 10 minutes and infected for 30 minutes. After infection, five explants were placed on a co-culture medium spread with filter paper, 5 pieces per petri dish with the flat side facing the medium.
共存培地は、B5塩、B5ビタミン類、7.5μM BAP、0.7μM GA3、20mM MES、3%ショ糖、200μMアセトシリンゴン、400mg/lシステイン、154mg/lジチオスレイトール、pH 5.4、0.425%寒天を含む。共存培養は、16時間日長(140−180μmoles/s/m2)で26℃で5日間行った。 The co-culture medium was B5 salt, B5 vitamins, 7.5 μM BAP, 0.7 μM GA 3 , 20 mM MES, 3% sucrose, 200 μM acetosyringone, 400 mg / l cysteine, 154 mg / l dithiothreitol, pH 5. 4. Contains 0.425% agar. The coculture was performed at 26 ° C. for 5 days with a 16-hour day length (140-180 μmoles / s / m 2 ).
(4)培養条件及び植物体再分化
共存培養後、外植片を不定芽誘導(SI)培地[B5塩、B5ビタミン類、3%ショ糖、3mM MES、5.0μM BAP、25mg/lメロペン(大日本住友製薬)、pH 5.7〕で洗浄を行った。
(4) Culture conditions and regeneration of plant body After co-cultivation, explants were induced to adventitious buds (SI) medium [B5 salt, B5 vitamins, 3% sucrose, 3 mM MES, 5.0 μM BAP, 25 mg / l meropen (Dainippon Sumitomo Pharma Co., Ltd., pH 5.7).
更に、0.7%の寒天を含むSI培地(SIM)上に、外植片を平らな面を培地に向けて、シャーレあたり5つずつ置床した。この外植片を、16時間日長(140−180μmoles/s/m2)で26℃で2週間培養した。 Furthermore, 5 pieces of explants were placed on a Petri dish on a SI medium (SIM) containing 0.7% agar with the flat surface facing the medium. The explants were cultured at 26 ° C. for 2 weeks at a day length of 16 hours (140-180 μmoles / s / m 2 ).
選抜のため、外植片を6mg/lグルフォシネートを含むSIM培地に移植し、2週間培養した。更に、もう2週間、同様に、培養を行った。その後、MS塩、B5ビタミン類、3%ショ糖、3mM MES、1mg/lゼアチンリボサイド、0.5mg/l GA3、0.1mg/l IAA、100mg/l DL−ピログルタミン酸、50mg/l L−アスパラギン、25mg/lメロペン(大日本住友製薬)、6mg/l グルフォシネート、pH 5.7、0.7%寒天を含むシュート形成培地(SEM)に移した。 For selection, explants were transplanted into SIM medium containing 6 mg / l glufosinate and cultured for 2 weeks. Furthermore, culture was carried out in the same manner for another 2 weeks. Thereafter, MS salt, B5 vitamins, 3% sucrose, 3 mM MES, 1 mg / l zeatin riboside, 0.5 mg / l GA 3 , 0.1 mg / l IAA, 100 mg / l DL-pyroglutamic acid, 50 mg / It was transferred to a shoot formation medium (SEM) containing 1 L-asparagine, 25 mg / l meropen (Dainippon Sumitomo Pharma), 6 mg / l glufosinate, pH 5.7, 0.7% agar.
2週間毎にSEM培地で移植を繰り返すと、シュートの伸長が見られるようになる。特に、カリユタカは、他の品種と比べ、シュートの伸長段階で着蕾が認められ、開花に至る場合がある。中でも、2.5cm以上に伸長したシュートに関しては、メスで切り取った後に、無菌的に1mg/lインドール酪酸溶液に1分間程度浸した。これらのシュートは、MS塩、B5ビタミン類、2%ショ糖、3mM MES、pH 5.6、0.7%寒天を含んだ発根用培地(RM)へ移植した。発根処理2−3週間後、幼植物体を培地から取り出し水で洗浄した後に鉢上げを行った。1週間、順化処理を行った後、16時間日長条件の閉鎖系温室へ移動し、養成した。 When transplantation is repeated in SEM medium every two weeks, shoot elongation is observed. In particular, Kariyutaka is recognized as having arrived at the stage of shoot elongation compared to other varieties, and may lead to flowering. Among them, the shoots extending to 2.5 cm or more were cut with a scalpel and then aseptically immersed in a 1 mg / l indole butyric acid solution for about 1 minute. These shoots were transplanted to rooting medium (RM) containing MS salt, B5 vitamins, 2% sucrose, 3 mM MES, pH 5.6, 0.7% agar. After 2-3 weeks of rooting treatment, the seedlings were removed from the medium, washed with water, and then potted. After acclimatization treatment for one week, they moved to a closed greenhouse with a daytime condition of 16 hours and trained.
(3)形質転換体の導入遺伝子の確認
鉢上げした幼植物体の葉の一部から全DNAを抽出を行い、導入遺伝子をPCRによって確認した。また、カリユタカ由来の形質転換体は、鉢上げ後、2−3ヶ月で完熟した種子を得ることができた。これは、他の品種(例:Thorne)と比べ、約3ヶ月程度早く収穫が可能であったことを示す。
(3) Confirmation of transgene of transformant Total DNA was extracted from a part of the leaves of the planted young plant, and the transgene was confirmed by PCR. Moreover, the transformant derived from Kariyutaka was able to obtain fully ripe seeds in 2-3 months after potting. This indicates that harvesting was possible about three months earlier than other varieties (eg, Thorne).
本実施例では、カリユタカを用いた形質転換体の世代更新された後代の作出試験を行った。上記実施例5と同様の方法で作出したカリユタカ由来の形質転換体の幼植物体を培地から取り出し、水で洗浄した後に鉢上げを行い、1週間順化処理を行った後、16時間日長の26℃一定の培養条件下の閉鎖系温室の土へ移植し、養成した。鉢上げ後、約2−3ヶ月で完熟した種子(T1種子)を収穫することができた。 In this example, the generation test of the progeny whose generation of the transformant using Kariyutaka was renewed was conducted. A seedling of a transformant derived from Kariyutaka produced by the same method as in Example 5 above was taken out from the medium, washed with water, then potted and acclimatized for 1 week, and then 16 hours long. This was transplanted and cultivated in soil of a closed greenhouse under a constant culture condition of 26 ° C. After potting, we were able to harvest the ripe seeds in about 2-3 months (T 1 seed).
次に、カリユタカの形質転換体から収穫した種子(T1種子)を16時間日長の26℃一定の培養条件下の閉鎖系温室の土に播種して養成し、約2ヶ月半で完熟した種子(T2種子)を同条件下の閉鎖系温室の土に播種して養成し、約2ヶ月で完熟した種子(T3種子)を収穫することができた。同様に、完熟したT3種子を上記条件下の閉鎖系温室の土に播種して養成し、約3ヶ月で完熟したT4種子を収穫することができた。それらの結果を表4にまとめて示す。本実施例によって、本発明の方法で作出したダイズ形質転換体は、通常の品種と比べて、約2−3ヶ月の極めて短期間に形質転換体当代の種子並びに同様の期間で世代更新された後代の種子を得ることができることが実証された。 Next, trained and seeded soil closed greenhouse the harvested seeds (T 1 seed) to 26 ° C. certain culture conditions for 16 hours day length from transformants Kariyutaka was ripe in about two and a half months seeds (T 2 seed) and training were seeded in the soil of a closed system greenhouse under the same conditions, we were able to harvest the ripe seeds in about two months (T 3 seed). Similarly, the ripe T 3 seeds were trained were seeded in soil closed greenhouse above conditions, it was possible to harvest of T 4 seeds ripe in about 3 months. The results are summarized in Table 4. According to this example, the soybean transformant produced by the method of the present invention was renewed in a very short period of about 2-3 months compared to the normal variety, and the generation of seeds of the transformant generation in the same period. It has been demonstrated that progeny seeds can be obtained.
以上詳述したように、本発明は、アグロバクテリウムを介したダイズ国内品種の形質転換体の作出方法及び形質転換体の種子を短期間で獲得する方法に係るものであり、本発明により、簡便にダイズ形質転換体を作出できる新しいダイズ形質転換体の作出方法を提供することができる。特に、通常の品種を用いると形質転換体当代の種子を得るまでに約9ヶ月程度の期間を要するのに対して、カリユタカを用いることで3ヶ月程度短縮することが可能となり、結果的に、導入した遺伝子の固定化に要する時間を大幅に短縮することが可能となる。本発明により、培養時に着蕾する特性を有するダイズ形質転換体を作出し、提供することができる。本発明は、通常品種と比べて、極めて短期期間に形質転換体当代並び世代更新された後代の種子を得ることができる画期的な手法を提供するものとして高い技術的意義を有する。 As described in detail above, the present invention relates to a method for producing a transformant of soybean domestic varieties via Agrobacterium and a method for obtaining the seed of the transformant in a short period of time. It is possible to provide a method for producing a new soybean transformant capable of easily producing a soybean transformant. In particular, when a normal variety is used, it takes about 9 months to obtain seeds of the transformant generation, whereas using Kariyutaka, it can be shortened by about 3 months. The time required for immobilization of the introduced gene can be greatly shortened. According to the present invention, a soybean transformant having the property of culling during culture can be produced and provided. The present invention has a high technical significance as providing an epoch-making technique capable of obtaining a seed of a progeny that has been renewed in generations and generations of a transformant in a very short period of time compared to a normal variety.
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