JP2009525750A - 色素体ゲノム内に挿入された外来遺伝子の二次組換えを防止するための色素体形質転換システム - Google Patents
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Abstract
Description
1)本発明の色素体形質転換用組換え発現ベクターに外来遺伝子配列を挿入する工程、
2)工程1)の外来遺伝子を挿入した色素体形質転換用組換え発現ベクターを植物体の葉に形質転換する工程、
3)工程2)の植物体の葉を選抜培地を使用して抵抗性幼い芽(shoot)を誘導する工程、
4)工程3)の幼い芽を再分化して再誘導する工程、
5)工程4)の再誘導された幼い芽からDNAを抽出して外来遺伝子導入を確認して選別する工程、及び
6)工程5)の選別された形質転換植物体を栽培する工程。
本発明者らは、アメリカのダニエル(Daniell)教授研究室から分譲を受けた葉緑体形質転換ベクターCtV2(Guda G,Lee SB,Daniell H Plant Cell Rep,2000年、第19巻,257−26頁)を変形して、pTIG ベクター(Jeong SW,Jeong WJ,Woo JW,Choi DW,Park YI,Liu JR,Plant Cell Rep,2004年,第22巻,747−751頁)と同じ方法でGFPを有する典型的な葉緑体形質転換ベクターCtVGを対照として製作(図8b)し、葉緑体形質転換を遂行して対照色素体形質転換植物体を生産した。二次組換えが発生したことを調査するために、下記のような実験を遂行した。
稲(Oryza sativa)の染色体DNAを鋳型にrclpP5プライマー(配列番号3)とrclpP3プライマー(配列番号4)を使用して下記の方法でPCR増幅した後、pCR2.1−TOPOベクター(Invitrogen,米国)でクローニングした。PCRは、exTaq酵素(タカラ,日本)を使用して、10〜100ngの稲ゲノミックDNAを鋳型にして、94℃で5分間前変性反応以後、94℃で1分間変性過程、55℃で1分間プライマー結合過程、72℃で1分間伸長過程を30回反復した後、72℃で10分間伸長過程を遂行した。rrnB1/B2ターミネーターは、日本のタカラ社の常用大膓菌(Escherichia coli)発現ベクターpHCE19から800bpのrrnB1/B2ターミネーターをPstI/HincIIで分離して使用した(配列番号2)。稲のclpプロモーターは、塩基配列を配列決定して確認した(配列番号1)。
実施例2で製作したベクターを使用して色素体形質転換実験を下記のように遂行した。ここで、対照に従来から使用されているrrnプロモーター/psbAターミネーターを有したCtVGベクターを使用した。
形質転換植物体での外来遺伝子の導入有無、ホモプラスミー水準及び二次組換えによって生成されたゲノムの存在有無を確認するために、aadA、trnAまたはtrnI遺伝子をプローブに使用してサザンブロット分析を遂行した。サザンブロット分析のためのすべての染色体DNAは、植物用DNA抽出キット(DNeasy Plant Mini Kit,QIAGENE,ドイツ)を使用して抽出した。形質転換植物体の制限酵素処理及びPCR、制限酵素処理等を通じたプローブの準備など、サザンブロットのすべての方法は前記実施例1と同一の方法で遂行した。
本発明者らは、稲clpプロモーター及びrrnB1/B2ターミネーターを含むベクターで形質転換して得られた色素体形質転換体で、二次組換えによる非正常ゲノムが存在するのかどうかを確認するためにPCRを遂行した。PCR条件は、実施例1と同一な方法を使用した。Iプライマー(配列番号5)とAプライマー(配列番号9)を使用した結果、すべての独立形質転換体に遺伝子が正常に導入されたことを確認した(図10a)。また、Iプライマー(配列番号5)とHプライマー(配列番号6)を使用した結果、対照のみでPCRバンドが現われて、clpプロモーター及びrrnB1/B2ターミネーターを使用した10個形質転換体すべてでバンドが検出されなかった(図10b)。以後、RR23プライマー(配列番号12)とMKプライマー(配列番号13)を使用した場合にも、対照のみでPCRバンドが検出された。前記結果を通じて、稲clpプロモーター及びrrnB1/B2ターミネーターを含むベクターで形質転換して得られたすべての色素体形質転換体では、二次組換えによる非正常的ゲノムが生成されないことを確認した。
GFP発現ベクターで形質転換された植物体でGFPが正常に発現しているのかどうかを直接観察するために、葉切片から表皮細胞を分離して蛍光顕微鏡でGFPの発現を調査した。
本発明者らは、稲clpプロモーター及びrrnB1/B2ターミネーターを含むベクターで形質転換して得られた色素体形質転換体で、外来遺伝子の発現を形質転換体の葉からRNAを分離してノーザンブロットを遂行して確認した。ノーザンブロット分析のためのすべてのRNAは、植物用RNA分離キット(RNAeasy Plant Mini Kit,QIAGENE,ドイツ)を使用して抽出した。抽出したRNA5μgを1%アガロースゲルで電気泳動して分離した後、ブロッティング膜(Zeta−Probe GT blotting membrane,Bio−Rad,米国)にブロッティングした。プローブは、gfp遺伝子を使用し、GFP(F)プライマー(配列番号23)とGFP(R)プライマー(配列番号24)を使用して実施例1と同一な条件でPCRを遂行して準備した。予備混成化と混成化過程は、7%(w/v)SDSを含む0.25Mリン酸ナトリウム緩衝液(pH7.2)を使用して、65℃でひと晩遂行した。反応が終わった膜は、5%(w/v)SDSを含んだ20mMリン酸ナトリウム緩衝液(pH7.2)で65℃で30分間洗浄して、1時間露出させた。
Claims (11)
- 対象植物体の色素体ゲノム内に存在するDNA塩基配列と相同性が低い外来プロモーター、リボソーム結合部位配列、対象植物体の色素体ゲノム内に存在するDNAヌクレオチド配列と相同性が低い外来ターミネーターを順次に含む、色素体形質転換用組換え発現ベクター。
- 前記外来プロモーターが、稲(Oryza sativa)に由来したclpプロモーターであり、前記対象植物体が、稲を含まないことを特徴とする、請求項1に記載の発現ベクター。
- 前記外来プロモーターが、原核生物由来または対象植物と異なる植物由来の葉緑体プロモーターであることを特徴とする、請求項1に記載の発現ベクター。
- 前記外来ターミネーターが、pHCE19ベクターから由来したrrnB1/B2ターミネーターであることを特徴とする、請求項1に記載の発現ベクター。
- 前記外来ターミネーターが、原核生物由来または対象植物と異なる植物由来の葉緑体ターミネーターであることを特徴とする、請求項1に記載の発現ベクター。
- 追加的に選別遺伝子を含むことを特徴とする、請求項1に記載の発現ベクター。
- 前記選別遺伝子が、aadAまたはgfp遺伝子であることを特徴とする、請求項6に記載の発現ベクター。
- 1)請求項1に記載の色素体形質転換用組換え発現ベクターに外来遺伝子配列を挿入する工程、
2)工程1)の外来遺伝子を挿入した色素体形質転換用組換え発現ベクターを対象植物体の葉に形質転換する工程、
3)工程2)の植物体の葉から選抜培地を使用して抵抗性幼い芽(shoot)を誘導する工程、
4)工程3)の幼い芽を再分化して再誘導する工程、
5)工程4)の再誘導された幼い芽からDNA及び/又はRNAを抽出して外来遺伝子導入を確認して選別する工程、及び
6)工程5)の選別された形質転換植物体を栽培する工程
を含む色素体形質転換植物体製造方法。 - 工程5)の外来遺伝子導入確認方法が、PCR、ノーザンブロット、又はサザンブロットを使用することを特徴とする、請求項8に記載の製造方法。
- 請求項8に記載の製造方法によって作製されたことを特徴とする形質転換植物体。
- 前記植物体が、タバコ、緑豆、インゲン豆、エンドウ、じゃがいも、カッサバ、さつまいも、大豆、菜の花、ひまわり、綿、トマト、茄子、にんじん、唐辛子、白菜、大根、すいか、きゅうり、メロン、春菊、ほうれんそう、キャベツ、いちご、菊、バラ、カーネーション、ペチュニアおよびシロイヌナズナからなる群より選択されることを特徴とする、請求項10に記載の形質転換植物体。
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