JP2012183017A - Japanese pear transformation method - Google Patents

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Ikuko Nakajima
育子 中島
Toshiya Yamamoto
俊哉 山本
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a transformation method of a Japanese pear.SOLUTION: The transformation method of the Japanese pear using the agrobacterium method includes sonicating a Japanese pear-derived plant cell or plant part in the presence of an agrobacterium that maintains T-DNA including a transgene, and cocultivating the plant cell or plant part with the agrobacterium using a co-culture medium containing a calcium ion chelator and excluding a calcium ion.

Description

本発明は、ニホンナシの形質転換方法に関する。   The present invention relates to a method for transforming Japanese pear.

ニホンナシは、我が国で四番目に生産額の多い主要果樹である(農林水産省平成21年生産農業所得統計)。しかしながら、ニホンナシの栽培では、「黒星病」や「黒斑病」をはじめ、果実の商品価値を著しく下げる「みつ症」、「日持ち性の悪さ」、「果面のさび」等が問題となっている。これまでの研究により、これらに関連すると考えられる候補遺伝子群の解析が進んでいるが、単離された遺伝子の機能解析や遺伝子導入により画期的な新品種を作出するためには、ニホンナシで導入遺伝子を安定的に発現させることができる形質転換技術の確立が必要である。しかしながらニホンナシの形質転換技術は全く開発されていない。これは、ニホンナシへのアグロバクテリウムの感染が非常に困難であることが大きな要因とされている。   Japanese pear is the fourth largest fruit tree in Japan (Ministry of Agriculture, Forestry and Fisheries 2009 Production Agricultural Income Statistics). However, the cultivation of Japanese pears has problems such as “black spot disease” and “black spot disease” as well as “mitsumitsu”, “bad shelf life” and “fruit rust” that significantly reduce the product value of fruits. ing. The research so far has been proceeding with the analysis of candidate gene groups that are considered to be related to these. However, in order to create innovative new varieties by analyzing the functions of the isolated genes and introducing genes, Japanese pears It is necessary to establish a transformation technique capable of stably expressing the transgene. However, no Japanese pear transformation technology has been developed. The main reason for this is that it is very difficult to infect Japanese pears with Agrobacterium.

ナシではセイヨウナシの葉片からの不定芽形成系を利用したアグロバクテリウム法による形質転換体の作製が報告され(Mourages, F., et al., Plant Cell Rep., 16:245-249 (1996))、同等の手法を用いて、マンシュウマメナシ、セイヨウナシの品種ラ・フランス及びバートレットで形質転換体の作出に成功している。しかしニホンナシではこの方法による形質転換は成功しておらず、セイヨウナシでも品種により形質転換効率が悪い場合がある。そこでセイヨウナシでは、腋芽培養シュート分裂組織を外植片として用いたアグロバクテリウム媒介形質転換法が開発された(特開2004−283051号公報)。しかしこの方法は、アグロバクテリウムを感染させるのが困難なニホンナシにそのまま適用することはできない。   In pears, the production of transformants by the Agrobacterium method using adventitious bud formation from pear leaf pieces has been reported (Mourages, F., et al., Plant Cell Rep., 16: 245-249 (1996 )), Using the same method, we have succeeded in producing transformants in the cultivar Lamania and Bartlett. However, transformation by this method has not been successful in Japanese pears, and even pears may have poor transformation efficiency depending on the variety. Therefore, an Agrobacterium-mediated transformation method using a sprout cultured shoot meristem as an explant has been developed for Japanese pear (Japanese Patent Laid-Open No. 2004-283051). However, this method cannot be applied directly to Japanese pears that are difficult to infect with Agrobacterium.

特開2004−283051号公報JP 2004-283051 A

Mourages, F., et al., Plant Cell Rep., 16:245-249 (1996)Mourages, F., et al., Plant Cell Rep., 16: 245-249 (1996)

本発明は、ニホンナシの形質転換法を提供することを課題とする。   An object of the present invention is to provide a method for transforming Japanese pears.

本発明者らは、上記課題を解決するため鋭意検討を重ねた結果、ニホンナシ由来の細胞をカルシウム不含でEGTAを含有する共存培地を使用してアグロバクテリウムと共存培養し、かつ超音波処理を施すことにより、ニホンナシについて高効率で安定した形質転換を実現することができることを見出し、本発明を完成するに至った。   As a result of intensive studies to solve the above-mentioned problems, the present inventors have cocultured Agrobacterium cells derived from Japanese pears using calcium-free coexisting medium containing EGTA, and sonication. As a result, it was found that high efficiency and stable transformation of Japanese pear can be realized, and the present invention has been completed.

すなわち、本発明は以下を包含する。   That is, the present invention includes the following.

アグロバクテリウム法を用いたニホンナシの形質転換方法であって、導入遺伝子を含むT-DNAを保持するアグロバクテリウムの存在下でニホンナシ由来植物細胞又は植物体部分を超音波処理し、さらに該植物細胞又は植物体部分を、カルシウムイオンキレート剤を含み、かつカルシウムイオンを除いた共存培地を用いて該アグロバクテリウムと共存培養することを特徴とする、方法。   A method for transforming Japanese pears using the Agrobacterium method, wherein the plant cells or plant body parts derived from Japanese pears are sonicated in the presence of Agrobacterium holding T-DNA containing the transgene, and the plant A method comprising coculturing a cell or a plant part with the Agrobacterium using a coexisting medium containing a calcium ion chelator and excluding calcium ions.

ここで共存培地は、MS培地又は希釈無機塩濃度を有するMS培地を基本培地として調製したものであることが好ましい。   Here, the co-culture medium is preferably prepared using an MS medium or an MS medium having a diluted inorganic salt concentration as a basic medium.

この方法の好ましい態様では、カルシウムイオンキレート剤はエチレングリコールビス(β-アミノエチルエーテル)-N,N,N',N'-四酢酸である。   In a preferred embodiment of this method, the calcium ion chelator is ethylene glycol bis (β-aminoethyl ether) -N, N, N ′, N′-tetraacetic acid.

この方法では、子葉由来の、ニホンナシ由来植物細胞又は植物体部分を用いることも好ましい。   In this method, it is also preferred to use Japanese pear-derived plant cells or plant parts derived from cotyledons.

本発明を用いれば、ニホンナシの安定な形質転換体を作製することができる。   By using the present invention, a stable transformant of Japanese pear can be produced.

図1は、ニホンナシ感染用のアグロバクテリウムに導入したバイナリーベクター中の核酸構築物の構造を示す図である。「sgfp」が、実施例でニホンナシに導入した植物導入用改変型GFP遺伝子(sGFP遺伝子)である。「35S-pro」はカリフラワーモザイクウイルス(CaMV)35Sプロモーター、「Nos-pro」及び「Nos-ter」はそれぞれAgrobacterium tumefaciens由来のノパリンシンターゼ(NOS)プロモーター及びターミネーターを表す。「RB」は右ボーダー配列、「LB」は左ボーダー配列である。FIG. 1 is a diagram showing the structure of a nucleic acid construct in a binary vector introduced into Agrobacterium for infection with Japanese pear. “Sgfp” is a modified GFP gene for plant introduction (sGFP gene) introduced into Japanese pears in Examples. “35S-pro” represents a cauliflower mosaic virus (CaMV) 35S promoter, and “Nos-pro” and “Nos-ter” represent a nopaline synthase (NOS) promoter and terminator derived from Agrobacterium tumefaciens, respectively. “RB” is a right border arrangement, and “LB” is a left border arrangement. 図2は、GFP蛍光が認められたニホンナシ不定芽の再分化の様子を示す写真である。アグロバクテリウムとの共存培養(アグロバクテリウム感染)に続く形質転換体選抜用にカナマイシンを含有する再分化培地での2.5ヶ月培養後(図2A)、同4.5ヶ月培養後(図2B)、同5.5ヶ月培養後(図2C)の、子葉由来の再分化個体の外観を示す写真である。FIG. 2 is a photograph showing the redifferentiation of Japanese pear adventitious buds in which GFP fluorescence was observed. After selection for transformants following co-culture with Agrobacterium (Agrobacterium infection) after 2.5 months of culturing in a regeneration medium containing kanamycin (FIG. 2A), after 4.5 months of culture (FIG. 2B), It is a photograph which shows the external appearance of the redifferentiated individual derived from a cotyledon after 5.5-month culture | cultivation (FIG. 2C). 図3は、GFP蛍光が認められたニホンナシ不定芽個体から抽出したゲノムDNAについて、ゲノム中に組み込まれた核酸構築物(図3A)及びGFP遺伝子(図3B)をそれぞれPCR解析により検出した結果を示す写真である。「コントロール」は非形質転換体ニホンナシ由来のサンプル、「陰性コントロール」はゲノムDNA(鋳型)を加えずに調製したPCR溶液、「プラスミド」はsGFP遺伝子を含んだバイナリーベクター由来のサンプルである。FIG. 3 shows the results of detecting the nucleic acid construct (FIG. 3A) and the GFP gene (FIG. 3B) incorporated into the genome by PCR analysis for genomic DNA extracted from Japanese pear adventitious buds with GFP fluorescence. It is a photograph. “Control” is a sample derived from non-transformed Japanese pear, “Negative control” is a PCR solution prepared without adding genomic DNA (template), and “Plasmid” is a sample derived from a binary vector containing the sGFP gene. 図4は、GFP蛍光が認められたニホンナシ不定芽個体から抽出したゲノムDNAについてのサザンブロット解析結果を示す写真である。TがGFP蛍光が認められたニホンナシ不定芽由来のサンプル、Cが非形質転換体ニホンナシ由来のサンプルである。FIG. 4 is a photograph showing a Southern blot analysis result of genomic DNA extracted from a Japanese pear adventitious bud individual in which GFP fluorescence was observed. T is a sample derived from a Japanese pear adventitious bud in which GFP fluorescence is observed, and C is a sample derived from a non-transformed Japanese pear.

以下、本発明を詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in detail.

本発明は、アグロバクテリウム法に基づくニホンナシの形質転換法に関する。本発明では、ニホンナシにアグロバクテリウム法を適用する際、アグロバクテリウム存在下で超音波処理を行い、さらに、カルシウムイオンを除き、かつカルシウムイオンのキレート剤(好ましくはEGTA)を含めた共存培地(共存培養培地)を用いて共存培養するという複合的な改良を施すことにより、ニホンナシへのアグロバクテリウムの感染効率を大幅に増加させ、ニホンナシの形質転換を可能にするものである。   The present invention relates to a method for transforming Japanese pear based on the Agrobacterium method. In the present invention, when the Agrobacterium method is applied to Japanese pears, the sonication is performed in the presence of Agrobacterium, and further, calcium ions are removed and a coexisting medium containing a calcium ion chelating agent (preferably EGTA). By applying the combined improvement of co-culturing using (co-culture medium), the infection efficiency of Agrobacterium to Japanese pears is greatly increased, and the transformation of Japanese pears becomes possible.

アグロバクテリウム法は、植物細胞への遺伝子導入のために一般的に用いられている形質転換法であり、アグロバクテリウムが自らの有する遺伝子をT-DNAとして感染した植物体のゲノムに組み込むことができる性質を利用したものである。アグロバクテリウム法では、アグロバクテリウムを感染させた植物細胞又は植物組織において、そのアグロバクテリウムが持つプラスミドベクター又はそのゲノム中に保持された、RB(右ボーダー配列)とLB(左ボーダー配列)で挟まれたDNA領域が切り離され、T-DNAとして植物細胞のゲノム中に高頻度に組み込まれる。RBは、T-DNAがアグロバクテリウムから植物ゲノム内へと伝達される際、伝達の開始点として機能する25塩基の配列であり、LBは、T-DNAがアグロバクテリウムから植物ゲノムへと伝達される際、伝達の終止点として機能する25塩基の配列である。植物ゲノムに導入される際のT-DNAの左端がLB、右端がRBとなる。アグロバクテリウム法は、アグロバクテリウムが感染可能な植物に対して広く適用することができる。   The Agrobacterium method is a transformation method that is commonly used for gene transfer into plant cells. The Agrobacterium method incorporates its own gene into the genome of an infected plant as T-DNA. It uses the property that can be. In the Agrobacterium method, RB (right border sequence) and LB (left border sequence) held in a plasmid vector or genome of Agrobacterium in plant cells or plant tissues infected with Agrobacterium. The DNA region sandwiched between is separated and is frequently integrated into the genome of plant cells as T-DNA. RB is a 25-base sequence that functions as a starting point for transmission of T-DNA from Agrobacterium into the plant genome. LB is a T-DNA sequence from Agrobacterium to the plant genome. When transmitted, it is a 25-base sequence that functions as an end point for transmission. When introduced into a plant genome, the left end of T-DNA is LB and the right end is RB. The Agrobacterium method can be widely applied to plants that can be infected by Agrobacterium.

本発明では、ニホンナシ(Pyrus pyrifolia (Burm.) Nakai.)をアグロバクテリウム法による形質転換の対象とする。本発明においてニホンナシは、ニホンナシと他のナシ属種(限定するものではないが、例えば、マメナシ(Pyrus calleryana Decne)、マンシュウマメナシ(Pyrus betulaefolia Bunge)、チュウゴクナシ(Pyrus ussuriensis Maxim.)、セイヨウナシ(Pyrus communis L.)など)との雑種も包含しうる。ニホンナシの例としては、限定するものではないが、二宮、なつしずく、幸水、伯帝竜、安下庄支那梨、晩三吉、豊水、二十世紀、新高、あきづき、王秋等の任意の栽培品種が挙げられる。   In the present invention, Japanese pear (Pyrus pyrifolia (Burm.) Nakai.) Is targeted for transformation by the Agrobacterium method. In the present invention, the Japanese pear and other pear species (including, but not limited to, Pyrus calleryana Decne), Pyrus betulaefolia Bunge, Pyrus ussuriensis Maxim., Pear ( Pyrus communis L.) etc.) may also be included. Examples of Japanese pears include, but are not limited to, Ninomiya, Natsushizuku, Kosui, Hakuryu, Nana Anjosho, Nana Miyoshi, Hosui, Twentieth Century, Shintaka, Akizuki, Wangshui, etc. Cultivated varieties are listed.

本発明の方法では、ニホンナシに導入すべき目的の遺伝子(導入遺伝子)を含むT-DNAを保持するアグロバクテリウムを、感染に使用する。本発明においてT-DNAとは、RBとLBを両端とし、その間に、いわゆる発現カセット(すなわち、プロモーター及びターミネーターの制御下に遺伝子を配置した核酸構築物)を含むDNAである。T-DNAは、1つ又は2つ以上の発現カセットを含んでよい。T-DNAは、ニホンナシに導入すべき遺伝子(導入遺伝子)を含む発現カセットに加えて、薬剤耐性遺伝子(例えば、カナマイシン耐性遺伝子NptII、ハイグロマイシン耐性遺伝子等)を始めとする選択マーカー遺伝子及び/又はGUS遺伝子やGFP遺伝子等のレポーター遺伝子を含む発現カセットを含むことも好ましい。T-DNA中の発現カセットは、任意の構成的プロモーター又は一過性プロモーター(好ましくは、植物細胞で遺伝子発現を誘導可能な植物機能性プロモーター、又は大腸菌等の細菌若しくは真菌で遺伝子発現を誘導可能な細菌機能性プロモーター若しくは真菌機能性プロモーター、又は広宿主域プロモーター)を含んでよく、例えば構成的植物機能性プロモーターとしては、カリフラワーモザイクウイルス(CaMV)35Sプロモーター(Odell J.T., et al., Nature, 313:810-812 (1985))、アグロバクテリウムTiプラスミド由来ノパリンシンターゼ遺伝子のプロモーター(Pnos)、トウモロコシ由来ユビキチン遺伝子のプロモーター、イネ由来のアクチン遺伝子のプロモーター、キャッサバ葉脈モザイクウイルス(CsVMV)プロモーター、タバコPR1aプロモーター、シロイヌナズナPR-1プロモーター等が挙げられる。同様にT-DNA中の発現カセットは、任意のターミネーター、好ましくは植物細胞で機能性の植物機能性ターミネーターを含んでよく、例えば、ノパリンシンターゼ(NOS)遺伝子ターミネーターを含んでもよい。   In the method of the present invention, Agrobacterium carrying T-DNA containing a target gene (transgene) to be introduced into Japanese pear is used for infection. In the present invention, T-DNA is DNA containing RB and LB at both ends and a so-called expression cassette (that is, a nucleic acid construct in which a gene is placed under the control of a promoter and terminator) between them. T-DNA may comprise one or more expression cassettes. In addition to an expression cassette containing a gene (transgene) to be introduced into Japanese pear, T-DNA is a selectable marker gene including a drug resistance gene (for example, kanamycin resistance gene NptII, hygromycin resistance gene, etc.) and / or It is also preferable to include an expression cassette containing a reporter gene such as GUS gene or GFP gene. The expression cassette in T-DNA can be any constitutive promoter or transient promoter (preferably a plant functional promoter capable of inducing gene expression in plant cells, or in bacteria or fungi such as Escherichia coli). For example, constitutive plant functional promoters include cauliflower mosaic virus (CaMV) 35S promoter (Odell JT, et al., Nature, 313: 810-812 (1985)), promoter of nopaline synthase gene derived from Agrobacterium Ti plasmid (Pnos), promoter of ubiquitin gene derived from maize, promoter of actin gene derived from rice, cassava leaf vein mosaic virus (CsVMV) promoter, Tobacco PR1a promoter, Arabidopsis And the PR-1 promoter. Similarly, the expression cassette in T-DNA may comprise any terminator, preferably a plant functional terminator that is functional in plant cells, for example a nopaline synthase (NOS) gene terminator.

導入遺伝子を含むT-DNAを保持するアグロバクテリウムの作製は、常法により行うことができる。例えば導入遺伝子は、アグロバクテリウムのT-DNA上に保持させることができる(中間ベクター法)。この場合、T-DNAはアグロバクテリウムが有するTiプラスミド中に含まれうる。Tiプラスミドを保持するアグロバクテリウムに、導入遺伝子を組み込んだ中間ベクターをヘルパープラスミドを用いて導入し、相同組換えによりTiプラスミド中のT-DNA上に導入遺伝子を組み込ませ、T-DNA上に導入遺伝子が組み込まれたTiプラスミドを保持するアグロバクテリウムを選抜することにより、導入遺伝子を含むT-DNAを保持するアグロバクテリウムを作製することができる。このようなアグロバクテリウムを用いる遺伝子導入法である中間ベクター法の詳細は、例えばDeBlock, M. et al., EMBO J., 3:1681-1689 (1984)に開示されている。   Agrobacterium carrying T-DNA containing the transgene can be prepared by a conventional method. For example, the transgene can be retained on Agrobacterium T-DNA (intermediate vector method). In this case, T-DNA can be contained in the Ti plasmid of Agrobacterium. An intermediate vector incorporating the transgene is introduced into Agrobacterium holding the Ti plasmid using a helper plasmid, and the transgene is incorporated into the T-DNA in the Ti plasmid by homologous recombination. By selecting Agrobacterium that retains the Ti plasmid into which the transgene is incorporated, Agrobacterium that retains the T-DNA containing the transgene can be produced. Details of such an intermediate vector method, which is a gene introduction method using Agrobacterium, are disclosed in, for example, DeBlock, M. et al., EMBO J., 3: 1681-1689 (1984).

一方、アグロバクテリウムを用いる別の遺伝子導入法であるバイナリーベクター法では、バイナリーベクターのT-DNAに導入遺伝子を挿入し、それを、Tiプラスミドを欠損したアグロバクテリウムに、ヘルパープラスミドを用いて導入することにより、導入遺伝子を含むT-DNAを保持するアグロバクテリウムを作製することができる。バイナリーベクター法の詳細は、例えばde Framond, A., et al., Bio/Technology, 1:262-269 (1983)、Hoekcma, A., et a1., Nature, 303:179-180 (1983)、Deblaere, R., et al., Methods in Enzymol., 153:277-292, (1987)、Rogers, S.G., et al., Methodsin Enzymol., 153:253-277 (1987)等に記載されている。   On the other hand, in the binary vector method, which is another gene transfer method using Agrobacterium, the transgene is inserted into the T-DNA of the binary vector, and it is converted into Agrobacterium lacking the Ti plasmid using a helper plasmid. By introducing, Agrobacterium carrying T-DNA containing the transgene can be produced. Details of the binary vector method are described in, for example, de Framond, A., et al., Bio / Technology, 1: 262-269 (1983), Hoekcma, A., et a1., Nature, 303: 179-180 (1983). Deblaere, R., et al., Methods in Enzymol., 153: 277-292, (1987), Rogers, SG, et al., Methodsin Enzymol., 153: 253-277 (1987), etc. Yes.

あるいは導入遺伝子を含むT-DNAを、アグロバクテリウムのゲノム(染色体)中に保持させてもよい。この方法は、例えばOltmanns, H. et al.(Plant Physiol., 152:1158-1166 (2010))に従って実施することができる。   Alternatively, T-DNA containing the transgene may be retained in the Agrobacterium genome (chromosome). This method can be carried out, for example, according to Oltmanns, H. et al. (Plant Physiol., 152: 1158-1166 (2010)).

導入遺伝子を含むT-DNAを保持するアグロバクテリウムを、ニホンナシ由来植物細胞又は植物体部分に感染させることによって、T-DNA上の導入遺伝子を植物ゲノム中に組み込ませることができる。これによりニホンナシの形質転換体を作製できる。   By infecting a Japanese pear-derived plant cell or plant body part with Agrobacterium having T-DNA containing the transgene, the transgene on T-DNA can be integrated into the plant genome. Thereby, a transformant of Japanese pear can be produced.

本発明においてアグロバクテリウム感染に供する植物細胞又は植物体部分は、ニホンナシから採取及び/又は調製された任意の植物細胞又は植物体部分であってよい。ここでニホンナシ由来植物細胞は、ニホンナシの任意の植物器官又は植物組織(例えば、葉、茎、根、花序、果実、種子、腋芽、胚、花粉、子葉、分裂組織等)から単離した細胞、その培養細胞、又はそこから調製したプロトプラスト若しくはカルスであってもよい。またニホンナシ由来植物体部分は、ニホンナシから採取された植物体部分(植物体の一部)、例えば葉、茎、根、花序、果実、種子、腋芽、胚、花粉、若しくは子葉等の任意の植物器官又はその一部である植物組織(例えば分裂組織等)であってもよいし、植物体から単離されていない(植物体の一部分をなお構成している)植物器官又は植物組織であってもよい。ニホンナシ由来植物体部分は、例えば、種子から採取した子葉(好ましくは胚軸部を除いたもの)又はその一部(切片等)であることも好ましい。ニホンナシ由来植物体部分は、ニホンナシ植物体から切り取られ、培地に置床された外植片(例えば、シュート、リーフディスク等)であってもよい。   In the present invention, the plant cell or plant part subjected to Agrobacterium infection may be any plant cell or plant part collected and / or prepared from Japanese pear. Here, the Japanese pear-derived plant cell is a cell isolated from any plant organ or plant tissue of Japanese pear (eg, leaf, stem, root, inflorescence, fruit, seed, axillary bud, embryo, pollen, cotyledon, meristem, etc.) The cultured cells, or protoplasts or callus prepared therefrom may be used. The Japanese pear-derived plant part is a plant part (part of the plant) collected from Japanese pear, for example, any plant such as leaves, stems, roots, inflorescences, fruits, seeds, buds, embryos, pollen, or cotyledons. A plant tissue or plant tissue that is an organ or part thereof (eg, meristem, etc.), or is not isolated from a plant body (still constituting a part of the plant body) Also good. The Japanese pear-derived plant part is preferably, for example, a cotyledon (preferably excluding the hypocotyl part) collected from seeds or a part thereof (eg, a slice). The Japanese pear-derived plant part may be an explant (for example, a shoot or a leaf disk) cut from the Japanese pear plant and placed on a medium.

アグロバクテリウムのニホンナシ植物細胞又は植物体部分への感染は、基本的には、植物細胞又は植物体部分にアグロバクテリウムを接種した後、共存培養を行うことによって引き起こすことができる。これらの処理は、無菌条件下で行うことが好ましい。植物細胞又は植物体部分へのアグロバクテリウムの接種は、通常は、培養したアグロバクテリウムの菌液を植物細胞又は植物体部分と接触させることによって行えばよい。具体的には、アグロバクテリウム菌液中に植物細胞又は植物体部分を浸漬してもよいし、植物細胞又は植物体部分にアグロバクテリウム菌液を添加又は塗布してもよい。アグロバクテリウム菌液の調製は、常法により行えばよい。例えばアグロバクテリウムをYEP培地又はYEB培地等に植菌して28℃で一晩〜24時間培養することにより菌液を調製できる。このように培養したアグロバクテリウムを遠心してペレット化し、それをカルシウムイオンを除去した培養培地(例えば、1/10 MS-Ca+6.3%シュクロース+3.6%グルコース+10mM MES(2-モルホリノエタンスルホン酸)+0.01%プルロニックF-68+100μM アセトシリンゴン)に懸濁した液をアグロバクテリウム菌液として用いることも好ましい。   Infection of Agrobacterium to Japanese pear plant cells or plant body parts can be basically caused by inoculating plant cells or plant body parts with Agrobacterium and then performing co-culture. These treatments are preferably performed under aseptic conditions. Inoculation of plant cells or plant parts with Agrobacterium is usually carried out by bringing the cultured Agrobacterium solution into contact with plant cells or plant body parts. Specifically, the plant cell or plant part may be immersed in the Agrobacterium solution, or the Agrobacterium solution may be added or applied to the plant cell or plant part. The Agrobacterium solution may be prepared by a conventional method. For example, the bacterial solution can be prepared by inoculating Agrobacterium in a YEP medium or YEB medium and culturing at 28 ° C. overnight to 24 hours. Agrobacterium thus cultured is pelleted by centrifuging the culture medium from which calcium ions have been removed (for example, 1/10 MS-Ca + 6.3% sucrose + 3.6% glucose + 10 mM MES (2-morpholino ethane sulfone). Acid) + 0.01% Pluronic F-68 + 100 μM acetosyringone) is preferably used as the Agrobacterium solution.

本発明の方法では、植物細胞又は植物体部分にアグロバクテリウムを接種した後、そのアグロバクテリウムの存在下でニホンナシ由来植物細胞又は植物体部分に対して超音波処理を行う。超音波処理は、限定するものではないが、例えば、発振周波数20〜50KHz、好ましくは30〜40KHz、より好ましくは38KHzを用いて行うことができる。超音波処理は、通常は10秒以上、好ましくは10秒〜30秒、より好ましくは15秒〜25秒、例えば20秒にわたって行う。超音波処理は、例えば、市販の超音波洗浄器を使用して実施することができる。   In the method of the present invention, plant cells or plant parts are inoculated with Agrobacterium, and then the Japanese pear-derived plant cells or plant parts are sonicated in the presence of the Agrobacterium. The ultrasonic treatment is not limited, and can be performed using, for example, an oscillation frequency of 20 to 50 KHz, preferably 30 to 40 KHz, and more preferably 38 KHz. The ultrasonic treatment is usually performed for 10 seconds or longer, preferably 10 seconds to 30 seconds, more preferably 15 seconds to 25 seconds, for example 20 seconds. The ultrasonic treatment can be performed using, for example, a commercially available ultrasonic cleaner.

本発明の方法では、アグロバクテリウムの接種後のニホンナシ由来植物細胞又は植物体部分を、好ましくは上記超音波処理後、カルシウムイオンキレート剤を加えかつカルシウムイオンを除くように改変した共存培地を用いて、該アグロバクテリウムと共存培養する。共存培地とは、アグロバクテリウム法で共存培養のために使用されうる共存培地(共存培養培地)を意味する。共存培地は、植物組織培養培地を基本培地として調製することができる。共存培地を調製するための基本培地となる植物組織培養培地は、無機塩類(ビタミン類、アミノ酸類等を含む)である。基本培地としては、MS培地(Murashige & Skoog培地)、N6培地、L6培地、SB培地、R2培地、Tuleeke培地、SH培地、Knop培地、Tukey & Cox培地、ガンボーグB5培地、Nitsch培地、White培地、LP培地、及びKNUDSON C培地等、並びにそれらの培地について無機塩濃度を希釈(例えば1/2〜1/20に希釈)した培地(希釈無機塩濃度を有する培地)が挙げられるが、これらに限定されるものではない。共存培地を調製するための基本培地としては、MS培地又はその希釈無機塩濃度を有するMS培地(例えば、MS無機塩を1/2濃度に希釈した1/2 MS培地、MS無機塩を1/4濃度に希釈した1/4 MS培地、MS無機塩濃度を1/10濃度に希釈した1/10 MS培地など)がより好ましい。共存培地は、このような基本培地に、炭素原(シュクロース、グルコースなど)、植物成長促進剤として機能するサイトカイニン類やオーキシン類のような植物ホルモン(例えば、ベンジルアデニン(BA)、チジアズロン(TDZ)、ナフタレン酢酸(NAA)、インドール酢酸(IBA))、アセトシリンゴン等のフェノール類や界面活性剤、固体化するための寒天等のアグロバクテリウム法で共存培地に一般的に配合される成分を適宜選択して添加することにより調製することができる。「基本培地として調製する」とは、基本培地として用いられる培地の組成に、必要に応じてこれらの追加的な培地成分を加えることにより培地(共存培地)を調製することを意味する。   In the method of the present invention, a Japanese pear-derived plant cell or plant part after inoculation with Agrobacterium is used, preferably after the ultrasonic treatment, using a co-culture medium modified by adding a calcium ion chelating agent and removing calcium ions. And co-cultivate with the Agrobacterium. The co-culture medium means a co-culture medium (co-culture medium) that can be used for co-cultivation by the Agrobacterium method. The co-culture medium can be prepared using a plant tissue culture medium as a basic medium. The plant tissue culture medium serving as a basic medium for preparing the co-culture medium is inorganic salts (including vitamins, amino acids and the like). As the basic medium, MS medium (Murashige & Skoog medium), N6 medium, L6 medium, SB medium, R2 medium, Tuleeke medium, SH medium, Knop medium, Tukey & Cox medium, Gamborg B5 medium, Nitsch medium, White medium, LP medium, KNUDSON C medium, and the like, and media in which the inorganic salt concentration is diluted (for example, diluted to 1/2 to 1/20) (medium having a diluted inorganic salt concentration) are included in these media. Is not to be done. As a basic medium for preparing the co-culture medium, an MS medium or an MS medium having a diluted inorganic salt concentration thereof (for example, a 1/2 MS medium in which an MS inorganic salt is diluted to a half concentration, an MS inorganic salt in 1 / 1/4 MS medium diluted to 4 concentrations, 1/10 MS medium diluted with MS inorganic salt concentration to 1/10 concentration, and the like are more preferable. The co-culture medium is composed of a basic medium such as carbon source (sucrose, glucose, etc.), plant hormones such as cytokinins and auxins that function as plant growth promoters (for example, benzyladenine (BA), thidiazuron (TDZ). ), Phenols such as naphthalene acetic acid (NAA), indole acetic acid (IBA)), acetosyringone, surfactants, and agrobacterium methods such as agar for solidification, etc. Can be prepared by appropriately selecting and adding. “Preparing as a basic medium” means preparing a medium (coexisting medium) by adding these additional medium components to the composition of the medium used as the basic medium as necessary.

本発明では、共存培養に用いる共存培地に、カルシウムイオンキレート剤、例えばエチレングリコールビス(β-アミノエチルエーテル)-N,N,N',N'-四酢酸(EGTA)、エチレンジアミン-N,N,N',N'-四酢酸二ナトリウム塩二水和物(EDTA)、1,2-ビス(o-アミノフェノキシ)エタン-N,N,N',N'-四酢酸(BAPTA)、1,2-ビス(o-アミノ-5'-メチルフェノキシ)エタン-N,N,N',N'-四酢酸テトラアセトキシメチルエステル(MAPTAM)等を、含有させる。カルシウムイオンキレート剤(例えばEGTA)は、限定するものではないが、0.1〜100mM、例えば1〜50mMの濃度で共存培地に含有させることが好ましい。カルシウムイオンキレート剤に代えて、又はそれに加えて、カルシウムキレート剤と同等の効果を持つカルシウムチャネル阻害剤(ベラパミル、ジルチアゼム)、H+-ATPアーゼ阻害剤(バナジン酸)、カルモジュリン阻害剤(W-7)、プロテインキナーゼ阻害剤(スタウロスポリン)等を利用することもできる。 In the present invention, calcium ion chelating agents such as ethylene glycol bis (β-aminoethyl ether) -N, N, N ′, N′-tetraacetic acid (EGTA), ethylenediamine-N, N , N ', N'-Tetraacetic acid disodium salt dihydrate (EDTA), 1,2-bis (o-aminophenoxy) ethane-N, N, N', N'-tetraacetic acid (BAPTA), 1 , 2-bis (o-amino-5′-methylphenoxy) ethane-N, N, N ′, N′-tetraacetic acid tetraacetoxymethyl ester (MAPTAM) and the like are contained. The calcium ion chelating agent (for example, EGTA) is not limited, but is preferably contained in the co-culture medium at a concentration of 0.1 to 100 mM, for example, 1 to 50 mM. Instead of or in addition to calcium ion chelating agents, calcium channel inhibitors (verapamil, diltiazem), H + -ATPase inhibitors (vanadic acid), calmodulin inhibitors (W- 7) Protein kinase inhibitors (staurosporine) can also be used.

本発明では、さらに、共存培養に用いる共存培地について、カルシウムイオンをその組成から除く(共存培地にカルシウムイオンを含まない)。共存培地の調製に用いる基本培地は無機塩類を含むため、無機塩類中のカルシウムイオンを排除することにより、カルシウムイオンを除いた共存培地の調製が可能になる。カルシウムイオンの除去は、例えば、無機塩類中の塩化カルシウム等、カルシウムイオンを含んだ塩を加えずに培地を作成することによって行うことができる。   In the present invention, calcium ions are further excluded from the composition of the co-culture medium used for co-culture (the co-culture medium does not contain calcium ions). Since the basic medium used for the preparation of the coexisting medium contains inorganic salts, the coexisting medium excluding calcium ions can be prepared by eliminating calcium ions in the inorganic salts. The removal of calcium ions can be performed, for example, by preparing a medium without adding a salt containing calcium ions such as calcium chloride in inorganic salts.

本発明の方法では、上記のような所定の共存培地を用いて、超音波処理したニホンナシ由来植物細胞又は植物体部分とアグロバクテリウムとの共存培養を行う。共存培養の条件は当業者であれば適宜調整することができるが、例えば、18〜28℃、好ましくは24〜27℃、より好ましくは26℃の温度条件下で共存培養を行うことができる。共存培養は暗黒下で実施することがより好ましい。共存培養は、限定するものではないが、例えば1〜10日間、好ましくは3〜7日間、より好ましくは4〜6日間かけて行えばよい。   In the method of the present invention, cocultivation of Agrobacterium with Japanese pear-derived plant cells or plant parts subjected to ultrasonic treatment is performed using the above-mentioned predetermined co-culture medium. The conditions for co-cultivation can be appropriately adjusted by those skilled in the art. For example, co-cultivation can be performed at a temperature of 18 to 28 ° C, preferably 24 to 27 ° C, more preferably 26 ° C. More preferably, the co-culture is performed in the dark. The coculture is not limited, but may be performed, for example, for 1 to 10 days, preferably 3 to 7 days, more preferably 4 to 6 days.

従来、形質転換が困難なセイヨウオトギリソウにおいて、アグロバクテリウム感染に対して植物側が「オキシダティブバースト」と呼ばれる一種の酸化反応等に基づく防御反応を起こしている可能性が示唆されている(Franklin, G. et al., Planta, 227:1401-1408 (2008))。本発明では、共存培地中に含有させるカルシウムイオンキレート剤(EGTA等)により、カルシウムイオンの細胞内流入を抑制し、ニホンナシのアグロバクテリウム感染に対するこのオキシダティブバースト等の防御反応を抑制することができる。さらに、共存培地からカルシウムイオンを除くことによっても、カルシウムイオンの細胞内流入を抑制し、オキシダティブバースト等の防御反応を抑制する。この結果、アグロバクテリウムの感染効率が顕著に増加し、形質転換が誘導される。   Conventionally, it has been suggested that in hypericum perforatum, which is difficult to transform, the plant side may have a protective reaction based on a kind of oxidation reaction called “oxidative burst” against Agrobacterium infection (Franklin, G. et al., Planta, 227: 1401-1408 (2008)). In the present invention, calcium ion chelating agents (EGTA, etc.) contained in the co-culture medium can suppress the inflow of calcium ions into cells and suppress the protective reaction such as oxidative burst against Agrobacterium infection of Japanese pear. it can. Furthermore, by removing calcium ions from the co-culture medium, the intracellular influx of calcium ions is suppressed, and defense reactions such as oxidative burst are suppressed. As a result, the infection efficiency of Agrobacterium is remarkably increased and transformation is induced.

共存培養完了後、ニホンナシ由来植物細胞又は植物体部分を、培養培地で洗浄し、次いで再分化培地を用いた継代培養により再分化させ、植物体へと育成することが好ましい。再分化培地での培養は、限定するものではないが、例えば18℃〜28℃、暗黒条件下で行うことが好ましい。再分化培地としては、MS培地等の植物培養培地に、植物ホルモン(限定するものではないが、NAAやBA、TDZ等)、アグロバクテリウム殺菌用の抗生物質(カルベシリン、クラホラン等)及び形質転換体を選択するための抗生物質(カナマイシン、ハイグロマイシン等)を添加した培地を用いることができる。このようにして得られる再分化個体について、形質転換によって生じる形質(例えば、蛍光)を確認し、その形質が認められた割合を算出することにより形質転換率を決定することもできる。本発明における再分化個体は、再分化植物体、不定芽組織、不定根、及び移植したそれら組織から派生した組織等を包含する。本発明の形質転換方法によれば、例えば共存培養開始から2週間後の形質転換率を、平均値で40%以上、より好ましくは60%以上、さらに好ましくは75%以上、特に好ましくは85%以上とすることができる。本発明の形質転換方法では、例えば共存培養開始から2週間後の形質転換率が、EGTA無添加かつカルシウム含有培地を用いた超音波非処理の場合と比較して、好ましくは1.5倍以上、より好ましくは3倍以上、さらに好ましくは5倍以上、なお好ましくは10倍以上、特に好ましくは25倍以上に増大することが好ましい。また本発明の形質転換方法では、形質転換体をより長期(例えば、5ヶ月以上)にわたってより高率で維持することが可能になる。   After the co-culture is completed, it is preferable that the Japanese pear-derived plant cell or plant part is washed with a culture medium, then re-differentiated by subculture using a regeneration medium, and grown into a plant body. The culture in the regeneration medium is not limited, but it is preferably performed under dark conditions, for example, 18 ° C to 28 ° C. Regeneration media include plant culture media such as MS media, plant hormones (but not limited to NAA, BA, TDZ, etc.), antibiotics for killing Agrobacterium (carbecillin, claphoran, etc.) and transformation. A medium supplemented with antibiotics (kanamycin, hygromycin, etc.) for selecting a body can be used. For the redifferentiated individuals thus obtained, the transformation rate can also be determined by confirming the trait (for example, fluorescence) produced by transformation and calculating the ratio at which the trait was observed. The redifferentiated individuals in the present invention include redifferentiated plants, adventitious bud tissues, adventitious roots, tissues derived from these transplanted tissues, and the like. According to the transformation method of the present invention, for example, the average transformation rate after 2 weeks from the start of co-cultivation is 40% or more, more preferably 60% or more, still more preferably 75% or more, and particularly preferably 85%. This can be done. In the transformation method of the present invention, for example, the transformation rate after 2 weeks from the start of co-culture is preferably 1.5 times or more, compared to the case of non-sonication using EGTA-free and calcium-containing medium. Preferably, it is increased to 3 times or more, more preferably 5 times or more, still more preferably 10 times or more, and particularly preferably 25 times or more. Further, in the transformation method of the present invention, the transformant can be maintained at a higher rate over a longer period (for example, 5 months or more).

本発明の方法によれば、超音波処理とカルシウムイオンの細胞内流入抑制に基づき、ニホンナシの形質転換体の作製が可能になる。本発明はまた、このような本発明に係る形質転換方法によって得られるニホンナシ形質転換体(ニホンナシの形質転換植物体、形質転換細胞、並びに形質転換植物体部分及び組織を包含する)も提供する。   According to the method of the present invention, it becomes possible to produce a Japanese pear transformant based on sonication and suppression of intracellular entry of calcium ions. The present invention also provides Japanese pear transformants (including Japanese pear transformed plants, transformed cells, and transformed plant parts and tissues) obtained by the transformation method according to the present invention.

以下、実施例を用いて本発明をさらに具体的に説明する。但し、本発明の技術的範囲はこれら実施例に限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the technical scope of the present invention is not limited to these examples.

1.アグロバクテリウムの調製
カナマイシン耐性遺伝子(NPTII)とGFP遺伝子(緑色蛍光タンパク質コード遺伝子)を含有する核酸構築物(発現カセット;図1)を含むバイナリーベクターpBIN19-sgfp(Chiu, W. L. et al., Current Biol. 6:325-330 (1996)、Heim, R. et al., Nature. 373:663-664(1995))をアグロバクテリウムLBA4404株(Ooms, G. et al., Plasmid, 7:15-29(1982))に導入して、ニホンナシ形質転換に用いるアグロバクテリウムGFP/LBA4404を作製した。またカナマイシン耐性遺伝子(NPTII)及びハイグロマイシン耐性遺伝子並びに35Sプロモーターにヒマのカタラーゼ遺伝子イントロンをつなげたβ-グルクロニダーゼ遺伝子(GUS)を含有するベクターpIG121(Ohta, S. et al., Plant Cell Physiol. 31:805-813(1990))をアグロバクテリウムLBA4404株に導入して、アグロバクテリウムpIG121/LBA4404を作製した。
1. Preparation of Agrobacterium Binary vector pBIN19-sgfp (Chiu, WL et al., Current Biol) containing nucleic acid construct (expression cassette; Fig. 1) containing kanamycin resistance gene (NPTII) and GFP gene (green fluorescent protein coding gene) 6: 325-330 (1996), Heim, R. et al., Nature. 373: 663-664 (1995)) and Agrobacterium LBA4404 strain (Ooms, G. et al., Plasmid, 7: 15- 29 (1982)) to produce Agrobacterium GFP / LBA4404 used for Japanese pear transformation. In addition, the vector pIG121 (Ohta, S. et al., Plant Cell Physiol. 31) containing the kanamycin resistance gene (NPTII) and hygromycin resistance gene and the β-glucuronidase gene (GUS) in which the castor catalase gene intron is connected to the 35S promoter. : 805-813 (1990)) was introduced into Agrobacterium strain LBA4404 to produce Agrobacterium pIG121 / LBA4404.

アグロバクテリウムpIG121/LBA4404又はGFP/LBA4404は、50μg/ml カナマイシン、50μg/ml リファンピシン、300μg/ml ストレプトマイシンを含んだ3ml YEB培地で28℃にて140rpmで一晩培養した。培養したアグロバクテリウムの菌液を室温で6000 rpmで遠心し、上清を取り除いた。得られたアグロバクテリウムのペレットを、培地(1/10 MS-Ca+6.3%シュクロース+3.6%グルコース+10mM MES(2-モルホリノエタンスルホン酸)+0.01%プルロニックF-68+100μM アセトシリンゴン(pH 5.4又はpH 5.8))へ再懸濁し、アグロバクテリウムの濃度を108 cfu/mlに調製した。このアグロバクテリウム懸濁液を、感染に用いた。 Agrobacterium pIG121 / LBA4404 or GFP / LBA4404 was cultured overnight at 28 ° C. and 140 rpm in 3 ml YEB medium containing 50 μg / ml kanamycin, 50 μg / ml rifampicin, 300 μg / ml streptomycin. The cultured Agrobacterium solution was centrifuged at 6000 rpm at room temperature, and the supernatant was removed. The obtained Agrobacterium pellet was added to the medium (1/10 MS-Ca + 6.3% sucrose + 3.6% glucose + 10 mM MES (2-morpholinoethanesulfonic acid) + 0.01% pluronic F-68 + 100 μM acetosyringone ( Resuspended to pH 5.4 or pH 5.8)), the concentration of Agrobacterium was adjusted to 10 8 cfu / ml. This Agrobacterium suspension was used for infection.

2.培養茎切片でのアグロバクテリウム感染効率に対するEGTAの効果
ニホンナシ(Pyrus pyrifolia (Burm.) Nakai.)の栽培品種(晩三吉)について、寒天培地[MS培地(Murashige, T. and Skoog, F., Physiol. Plant., 15:473-497(1962);硝酸カリウム1900mg/L、硝酸アンモニウム1650mg/L、リン酸二水素カリウム170mg/L、硫酸マグネシウム七水和物370mg/L、塩化カルシウム二水和物440mg/L、ホウ酸6.2mg/L、硫酸マンガン一水和物16.9mg/L、硫酸亜鉛七水和物8.6mg/L、モリブデン酸ナトリウム二水和物0.25mg/L、硫酸銅五水和物0.025mg/L、塩化コバルト六水和物0.025mg/L、ヨウ化カリウム0.83mg/L、ミオイノシトール100mg/L、グリシン2mg/L、ニコチン酸0.5mg/L、塩酸ピリドキシン0.5mg/L、塩酸チアミン0.1mg/L、エチレンジアミン-N,N,N',N'-四酢酸二ナトリウム塩二水和物37.3mg/L、硫酸第一鉄七水和物27.8 mg/L、シュクロース30g/L)+0.1μM NAA(ナフタレン酢酸)+10μM BA(ベンジルアデニン)+1μM GA3(ジベレリン酸)+0.85%寒天(pH 5.8)]での培養によりシュートを形成させた。このシュートから葉を切り外し、茎部分を3〜5mmの長さで切り出した。切り出した茎切片は、切り出し用培地(1/10 MS-Ca+6.3%シュクロース+3.6%グルコース+10mM MES(2-モルホリノエタンスルホン酸)(pH 5.8))に浸漬した。またコントロールとして、セイヨウナシ(Pyrus communis L.)の栽培品種ラ・フランス及びバートレットからも、同様にして培養茎切片を調製した。
2. Effect of EGTA on the efficiency of Agrobacterium infection in cultured stem sections For cultivars of Japanese pear (Pyrus pyrifolia (Burm.) Nakai.), Agar medium [MS medium (Murashige, T. and Skoog, F., Physiol. Plant., 15: 473-497 (1962); potassium nitrate 1900mg / L, ammonium nitrate 1650mg / L, potassium dihydrogen phosphate 170mg / L, magnesium sulfate heptahydrate 370mg / L, calcium chloride dihydrate 440mg / L, boric acid 6.2mg / L, manganese sulfate monohydrate 16.9mg / L, zinc sulfate heptahydrate 8.6mg / L, sodium molybdate dihydrate 0.25mg / L, copper sulfate pentahydrate 0.025 mg / L, cobalt chloride hexahydrate 0.025 mg / L, potassium iodide 0.83 mg / L, myo-inositol 100 mg / L, glycine 2 mg / L, nicotinic acid 0.5 mg / L, pyridoxine hydrochloride 0.5 mg / L, hydrochloric acid Thiamine 0.1mg / L, Ethylenediamine-N, N, N ', N'-Tetraacetic acid disodium salt dihydrate 37.3mg / L, Ferrous sulfate heptahydrate 27.8mg / L, Claus was 30g / L) + 0.1μM NAA (naphthalene acetic acid) + 10 [mu] M BA (benzyladenine) + 1 [mu] M GA 3 (to form a chute by culture in gibberellic acid) + 0.85% agar (pH 5.8)]. The leaves were cut off from the shoots, and the stem portions were cut out with a length of 3 to 5 mm. The cut stem sections were immersed in a cutting medium (1/10 MS-Ca + 6.3% sucrose + 3.6% glucose + 10 mM MES (2-morpholinoethanesulfonic acid) (pH 5.8)). As a control, cultured stem sections were similarly prepared from pear (Pyrus communis L.) cultivars La France and Bartlett.

このようにして調製した培養茎切片を、上記で調製したアグロバクテリウム懸濁液(pIG121/LBA4404)に浸漬した。このアグロバクテリウム感染処理後、培養茎切片をアグロバクテリウム懸濁液から取り出し、3%シュクロース+10mM MES+100μM アセトシリンゴン+5μM NAA+10μM BA+0.85%寒天を添加した、1/10 MS培地、1/10 MS-Ca培地、1/10 MS+EGTA培地、又は1/10 MS-Ca+EGTA培地に移植し、26℃の暗黒下で5日間共存培養した。   The cultured stalk section thus prepared was immersed in the Agrobacterium suspension (pIG121 / LBA4404) prepared above. After this Agrobacterium infection treatment, the culture stem section was taken out from the Agrobacterium suspension and added with 3% sucrose + 10 mM MES + 100 μM acetosyringone + 5 μM NAA + 10 μM BA + 0.85% agar, 1/10 MS medium, 1/10 The cells were transplanted to MS-Ca medium, 1/10 MS + EGTA medium, or 1/10 MS-Ca + EGTA medium, and co-cultured in the dark at 26 ° C. for 5 days.

なお実施例で使用した1/10 MS培地の組成は以下の通り:硝酸カリウム190mg/L、硝酸アンモニウム165mg/L、リン酸二水素カリウム17mg/L、硫酸マグネシウム七水和物37mg/L、塩化カルシウム二水和物44mg/L、ホウ酸0.62mg/L、硫酸マンガン一水和物1.69mg/L、硫酸亜鉛七水和物0.86mg/L、モリブデン酸ナトリウム二水和物0.025mg/L、硫酸銅五水和物0.0025mg/L、塩化コバルト六水和物0.0025mg/L、ヨウ化カリウム0.083mg/L、ミオイノシトール10mg/L、グリシン0.2mg/L、ニコチン酸0.05mg/L、塩酸ピリドキシン0.05mg/L、塩酸チアミン0.01mg/L、エチレンジアミン-N,N,N',N'-四酢酸二ナトリウム塩二水和物3.73mg/L、硫酸第一鉄七水和物2.78 mg/L(pH 5.8)。   The composition of the 1/10 MS medium used in the examples is as follows: potassium nitrate 190 mg / L, ammonium nitrate 165 mg / L, potassium dihydrogen phosphate 17 mg / L, magnesium sulfate heptahydrate 37 mg / L, calcium chloride Hydrate 44mg / L, Boric acid 0.62mg / L, Manganese sulfate monohydrate 1.69mg / L, Zinc sulfate heptahydrate 0.86mg / L, Sodium molybdate dihydrate 0.025mg / L, Copper sulfate Pentahydrate 0.0025mg / L, cobalt chloride hexahydrate 0.0025mg / L, potassium iodide 0.083mg / L, myo-inositol 10mg / L, glycine 0.2mg / L, nicotinic acid 0.05mg / L, pyridoxine hydrochloride 0.05 mg / L, thiamine hydrochloride 0.01 mg / L, ethylenediamine-N, N, N ', N'-tetraacetic acid disodium salt dihydrate 3.73 mg / L, ferrous sulfate heptahydrate 2.78 mg / L ( pH 5.8).

また1/10 MS-Ca培地の組成は以下の通り:硝酸カリウム190mg/L、硝酸アンモニウム165mg/L、リン酸二水素カリウム17mg/L、硫酸マグネシウム七水和物37mg/L、ホウ酸0.62mg/L、硫酸マンガン一水和物1.69mg/L、硫酸亜鉛七水和物0.86mg/L、モリブデン酸ナトリウム二水和物0.025mg/L、硫酸銅五水和物0.0025mg/L、塩化コバルト六水和物0.0025mg/L、ヨウ化カリウム0.083mg/L、ミオイノシトール10mg/L、グリシン0.2mg/L、ニコチン酸0.05mg/L、塩酸ピリドキシン0.05mg/L、塩酸チアミン0.01mg/L、エチレンジアミン-N,N,N',N'-四酢酸二ナトリウム塩二水和物3.73mg/L、硫酸第一鉄七水和物2.78 mg/L(pH 5.8)。   The composition of 1/10 MS-Ca medium is as follows: potassium nitrate 190 mg / L, ammonium nitrate 165 mg / L, potassium dihydrogen phosphate 17 mg / L, magnesium sulfate heptahydrate 37 mg / L, boric acid 0.62 mg / L , Manganese sulfate monohydrate 1.69mg / L, Zinc sulfate heptahydrate 0.86mg / L, Sodium molybdate dihydrate 0.025mg / L, Copper sulfate pentahydrate 0.0025mg / L, Cobalt chloride hexahydrate Japanese 0.0025mg / L, potassium iodide 0.083mg / L, myo-inositol 10mg / L, glycine 0.2mg / L, nicotinic acid 0.05mg / L, pyridoxine hydrochloride 0.05mg / L, thiamine hydrochloride 0.01mg / L, ethylenediamine- N, N, N ′, N′-tetraacetic acid disodium salt dihydrate 3.73 mg / L, ferrous sulfate heptahydrate 2.78 mg / L (pH 5.8).

なお、1/10 MS培地からカルシウムイオンを除いたこの1/10 MS-Ca培地は、無機塩類中の塩化カルシウム二水和物を加えずに培地を作成することにより調製した。   The 1/10 MS-Ca medium in which calcium ions were removed from the 1/10 MS medium was prepared by preparing a medium without adding calcium chloride dihydrate in inorganic salts.

1/10 MS+EGTA培地の組成は以下の通り:硝酸カリウム190mg/L、硝酸アンモニウム165mg/L、リン酸二水素カリウム17mg/L、硫酸マグネシウム七水和物37mg/L、塩化カルシウム二水和物44mg/L、ホウ酸0.62mg/L、硫酸マンガン一水和物1.69mg/L、硫酸亜鉛七水和物0.86mg/L、モリブデン酸ナトリウム二水和物0.025mg/L、硫酸銅五水和物0.0025mg/L、塩化コバルト六水和物0.0025mg/L、ヨウ化カリウム0.083mg/L、ミオイノシトール10mg/L、グリシン0.2mg/L、ニコチン酸0.05mg/L、塩酸ピリドキシン0.05mg/L、塩酸チアミン0.01mg/L、エチレンジアミン-N,N,N',N'-四酢酸二ナトリウム塩二水和物3.73mg/L、硫酸第一鉄七水和物2.78 mg/L、EGTA 10mM(pH 5.8)。   The composition of 1/10 MS + EGTA medium is as follows: potassium nitrate 190 mg / L, ammonium nitrate 165 mg / L, potassium dihydrogen phosphate 17 mg / L, magnesium sulfate heptahydrate 37 mg / L, calcium chloride dihydrate 44 mg / L, boric acid 0.62mg / L, manganese sulfate monohydrate 1.69mg / L, zinc sulfate heptahydrate 0.86mg / L, sodium molybdate dihydrate 0.025mg / L, copper sulfate pentahydrate 0.0025 mg / L, cobalt chloride hexahydrate 0.0025 mg / L, potassium iodide 0.083 mg / L, myo-inositol 10 mg / L, glycine 0.2 mg / L, nicotinic acid 0.05 mg / L, pyridoxine hydrochloride 0.05 mg / L, Thiamine hydrochloride 0.01mg / L, ethylenediamine-N, N, N ', N'-tetraacetic acid disodium salt dihydrate 3.73mg / L, ferrous sulfate heptahydrate 2.78mg / L, EGTA 10mM (pH 5.8).

1/10 MS-Ca+EGTA培地の組成は以下の通り:硝酸カリウム190mg/L、硝酸アンモニウム165mg/L、リン酸二水素カリウム17mg/L、硫酸マグネシウム七水和物37mg/L、ホウ酸0.62mg/L、硫酸マンガン一水和物1.69mg/L、硫酸亜鉛七水和物0.86mg/L、モリブデン酸ナトリウム二水和物0.025mg/L、硫酸銅五水和物0.0025mg/L、塩化コバルト六水和物0.0025mg/L、ヨウ化カリウム0.083mg/L、ミオイノシトール10mg/L、グリシン0.2mg/L、ニコチン酸0.05mg/L、塩酸ピリドキシン0.05mg/L、塩酸チアミン0.01mg/L、エチレンジアミン-N,N,N',N'-四酢酸二ナトリウム塩二水和物3.73mg/L、硫酸第一鉄七水和物2.78 mg/L、EGTA 10mM(pH 5.8)。   The composition of 1/10 MS-Ca + EGTA medium is as follows: potassium nitrate 190 mg / L, ammonium nitrate 165 mg / L, potassium dihydrogen phosphate 17 mg / L, magnesium sulfate heptahydrate 37 mg / L, boric acid 0.62 mg / L, manganese sulfate monohydrate 1.69mg / L, zinc sulfate heptahydrate 0.86mg / L, sodium molybdate dihydrate 0.025mg / L, copper sulfate pentahydrate 0.0025mg / L, cobalt chloride hexa Hydrate 0.0025mg / L, potassium iodide 0.083mg / L, myo-inositol 10mg / L, glycine 0.2mg / L, nicotinic acid 0.05mg / L, pyridoxine hydrochloride 0.05mg / L, thiamine hydrochloride 0.01mg / L, ethylenediamine -N, N, N ', N'-tetraacetic acid disodium salt dihydrate 3.73 mg / L, ferrous sulfate heptahydrate 2.78 mg / L, EGTA 10 mM (pH 5.8).

次いで組織化学解析としてGUSアッセイを行った。まず、抽出緩衝液(50mM リン酸ナトリウムバッファー(pH 7.0)+10mM エチレンジアミン-N,N,N',N'-四酢酸二ナトリウム塩二水和物+0.1% Triton X-100+0.1% ラウロイルサルコシン酸ナトリウム+10mM 2-メルカプトエタノール)中に、アグロバクテリウムとの共存培養後の培養茎切片を浸漬し、37℃で1時間インキュベートした。その後、終濃度約1mMになるように発色基質原液X-Gluc(5-ブロモ-4-クロロ-3-インドリル-β-D-グルクロニド)を加えた上記抽出緩衝液に液交換し、37℃で1〜2日間さらにインキュベートした。その後、葉緑素を脱色するために70%エタノールで培養茎切片を処理して脱色した。このGUSアッセイの結果、セイヨウナシのラ・フランス及びバートレットでは1/10 MS+EGTA培地、ニホンナシの晩三吉では1/10 MS-Ca+EGTA培地での共存培養の場合に、青い染色が示された。共存培養EGTAの添加によりアグロバクテリウム感染効率が顕著に増加することが示された。   A GUS assay was then performed as a histochemical analysis. First, extraction buffer (50 mM sodium phosphate buffer (pH 7.0) + 10 mM ethylenediamine-N, N, N ', N'-tetraacetic acid disodium salt dihydrate + 0.1% Triton X-100 + 0.1% lauroyl sarcosine The culture stem section after co-culture with Agrobacterium was immersed in (acid sodium + 10 mM 2-mercaptoethanol) and incubated at 37 ° C. for 1 hour. Then, the solution was exchanged with the above extraction buffer to which the chromogenic substrate stock solution X-Gluc (5-bromo-4-chloro-3-indolyl-β-D-glucuronide) was added to a final concentration of about 1 mM, and the solution was incubated at 37 ° C Incubated further for 1-2 days. Then, in order to decolorize chlorophyll, the culture stem section was treated with 70% ethanol for decolorization. As a result of this GUS assay, blue staining was shown when co-culturing in 1/10 MS + EGTA medium in La France and Bartlett of pear, and in 1/10 MS-Ca + EGTA medium in Japanese pear Sankichi. It was. It was shown that the efficiency of Agrobacterium infection was significantly increased by the addition of co-cultured EGTA.

3.子葉のアグロバクテリウム感染効率に対する各種処理の効果
ニホンナシの5つの栽培品種について、アグロバクテリウム感染効率に対する、EGTA(エチレングリコールビス(β-アミノエチルエーテル)-N,N,N',N'-四酢酸)の共存培地への添加の効果、及びアグロバクテリウム感染処理時の超音波処理(SAAT)の効果を以下のようにして調べた。共存培地として1/10 MS培地又は1/10 MS-Ca培地を使用し、10mM EGTAを添加した試験区と添加しない試験区を設けた。
3. Effects of various treatments on Agrobacterium infection efficiency of cotyledons EGTA (ethylene glycol bis (β-aminoethyl ether) -N, N, N ', N'- for five Agrobacterium cultivars on Agrobacterium infection efficiency The effect of addition of tetraacetic acid to the co-culture medium and the effect of sonication (SAAT) during Agrobacterium infection treatment were examined as follows. A 1/10 MS medium or a 1/10 MS-Ca medium was used as a co-culture medium, and a test group with 10 mM EGTA added and a test group without addition were provided.

まずニホンナシ(Pyrus pyrifolia (Burm.) Nakai.)の5つの栽培品種(二宮、なつしずく、幸水、伯帝竜、安下庄支那梨;二宮はニホンナシとセイヨウナシとの雑種)について子葉の調製を行った。各品種のナシの完熟種子を、0.1%ハイドロキシキノリンで表面殺菌し、4℃で保存しておいた。   First, prepare cotyledons for five cultivars of Japanese pear (Pyrus pyrifolia (Burm.) Nakai.) (Ninomiya, Natsushizuku, Kosui, Hakuryu, Anshita Shonanashi; went. Ripe seeds of various varieties were surface sterilized with 0.1% hydroxyquinoline and stored at 4 ° C.

この完熟種子を、80%エタノールで30秒処理した後、Tween 20を数滴加えた次亜塩素酸ナトリウム溶液(有効塩素 約1%)で20分処理して滅菌した。その後滅菌水で種子を2回すすいだ。   The mature seeds were treated with 80% ethanol for 30 seconds and then sterilized by treatment with a sodium hypochlorite solution (approximately 1% effective chlorine) added with a few drops of Tween 20 for 20 minutes. The seeds were then rinsed twice with sterile water.

その後、種子から種皮、胚軸、及び子葉のうち胚軸に近い1/3の部分を取り除き、2枚ある子葉を1枚ずつに分け、1枚の子葉をさらに主脈に沿って2分割したものを1つの外植片とした。得られた外植片は切り出し用培地(1/10 MS-Ca+6.3%シュクロース+3.6%グルコース+10mM MES(2-モルホリノエタンスルホン酸)(pH 5.8))に浸漬した。   After that, the seed coat, hypocotyl, and 1/3 of the cotyledon that are close to the hypocotyl are removed from the seed, and the two cotyledons are divided into one, and one cotyledon is further divided into two along the main vein. Was one explant. The obtained explants were immersed in a cutting medium (1/10 MS-Ca + 6.3% sucrose + 3.6% glucose + 10 mM MES (2-morpholinoethanesulfonic acid) (pH 5.8)).

切り出し用培地から取り出した外植片(子葉の一部)を、上記で調製したアグロバクテリウム懸濁液に浸漬した。一部の外植片については、この段階で、超音波処理(SAAT処理)を施した。超音波処理は、iuchi超音波洗浄器US-2(発振周波数38KHz)を使用して20秒間にわたって行った。次いでアグロバクテリウム懸濁液(GFP/LBA4404株)中で15分間培養することにより、アグロバクテリウム感染処理を実施した。   The explant (part of cotyledon) taken out from the cutting medium was immersed in the Agrobacterium suspension prepared above. Some explants were subjected to ultrasonic treatment (SAAT treatment) at this stage. Sonication was performed for 20 seconds using an iuchi ultrasonic cleaner US-2 (oscillation frequency 38 KHz). Subsequently, Agrobacterium infection treatment was carried out by culturing in an Agrobacterium suspension (GFP / LBA4404 strain) for 15 minutes.

外植片をアグロバクテリウム懸濁液から取り出し、余分な菌液を滅菌濾紙で吸い取った後、それを3%シュクロース+10mM MES+100μM アセトシリンゴン+5μM NAA+10μM BA(又は10μM TDZ)+0.85%寒天を添加した、1/10 MS培地、1/10 MS-Ca培地、1/10 MS+EGTA培地、又は1/10 MS-Ca+EGTA(いずれもpH 5.8)培地に移植し、26℃の暗黒下で5日間共存培養した。   Remove the explants from the Agrobacterium suspension and blot the excess bacteria with sterile filter paper, then add 3% sucrose + 10 mM MES + 100 μM acetosyringone + 5 μM NAA + 10 μM BA (or 10 μM TDZ) + 0.85% agar. Transfer to the added 1/10 MS medium, 1/10 MS-Ca medium, 1/10 MS + EGTA medium, or 1/10 MS-Ca + EGTA (both pH 5.8) medium, in the dark at 26 ° C For 5 days.

共存培養後、400μg/mlクラホランを含むMS液体培地で外植片を洗浄した。その後、外植片を、再分化培地(MS培地+5μM NAA+10μM BA(又は10μM TDZ)+5μg/mlカナマイシン+200μg/mlクラホラン+0.85%寒天)にて、26℃、暗黒条件下で培養することにより、選抜及び再分化を誘導した。1ヶ月毎に1度、同組成の新しい再分化培地に継代した。   After co-culture, the explants were washed with an MS liquid medium containing 400 μg / ml claphoran. Thereafter, the explants were cultured in a regeneration medium (MS medium + 5 μM NAA + 10 μM BA (or 10 μM TDZ) +5 μg / ml kanamycin + 200 μg / ml claphoran + 0.85% agar) at 26 ° C. under dark conditions, Selection and redifferentiation were induced. Once a month, the cells were subcultured to a new regeneration medium having the same composition.

得られる再分化個体について、再分化個体のLeica MZ FLIII実体蛍光顕微鏡(480/40nm 励起フィルター、50nm バリアーフィルター)を用いて、GFP蛍光を観察した。   About the obtained redifferentiated individual, GFP fluorescence was observed using the Leica MZ FLIII stereofluorescence microscope (480/40 nm excitation filter, 50 nm barrier filter) of the redifferentiated individual.

共存培地として1/10 MS-Ca培地を使用した共存培養開始から2週間後、GFP蛍光が認められた再分化個体(再分化植物体、不定芽組織、不定根、及び植えた組織から派生した組織を含む)の割合を処理ごとに比較した結果を表1に示す。   Redifferentiated individuals (redifferentiated plants, adventitious shoots, adventitious roots, and tissues derived from planted tissues) that have been observed GFP fluorescence 2 weeks after the start of co-cultivation using 1/10 MS-Ca medium as the coexisting medium Table 1 shows the result of comparing the ratio of each process.

Figure 2012183017
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表1に示すように、EGTA添加及び超音波処理(SAAT)のいずれも行っていない試験区では34%、EGTA添加のみ行った試験区では44%の再分化個体でGFP蛍光が認められた。また超音波処理(SAAT)のみ行った試験区では64%の再分化個体でGFP蛍光が認められ、EGTA添加及び超音波処理(SAAT)の両方を行った試験区では70%もの再分化個体でGFP蛍光が認められた。ここで、GFP蛍光が認められた割合は、アグロバクテリウムが感染し、形質転換が成立又は細胞内で導入遺伝子が発現した割合を示している。EGTAを添加し、カルシウムイオンを除いた植物組織培養培地中で植物組織片とアグロバクテリウムとの共存培養を行い、超音波処理(SAAT)を施すことにより、アグロバクテリウム感染効率を顕著に増加させることができ、形質転換体の作製が可能になることが示された。   As shown in Table 1, GFP fluorescence was observed in 34% of the test group in which neither EGTA addition nor sonication (SAAT) was performed, and 44% in the test group in which only EGTA was added. In addition, GFP fluorescence was observed in 64% of the redifferentiated individuals in the test group where only sonication (SAAT) was performed, and 70% of the redifferentiated individuals in the test group where both EGTA addition and sonication (SAAT) were performed. GFP fluorescence was observed. Here, the rate at which GFP fluorescence was observed indicates the rate at which Agrobacterium was infected and transformation was established or the transgene was expressed in the cell. Agrobacterium infection efficiency is significantly increased by adding EGTA and co-cultivating plant tissue fragments and Agrobacterium in a plant tissue culture medium excluding calcium ions and applying sonication (SAAT). It was shown that transformants can be produced.

さらに、比較のため、1/10 MS培地を共存培地として用いた場合の共存培養開始の2週間後の再分化個体について、GFP蛍光が認められた割合も調べた。一例として安下庄支那梨についての結果を表2に示す。   Furthermore, for comparison, the ratio of GFP fluorescence was also examined for redifferentiated individuals 2 weeks after the start of co-culture when 1/10 MS medium was used as the co-culture medium. As an example, Table 2 shows the results for Anshita Shonanashi.

Figure 2012183017
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表2に示すように、EGTA添加及び超音波処理(SAAT)のいずれも行っていない試験区では3%、EGTA添加のみ行った試験区では10%の再分化個体でGFP蛍光が認められた。また超音波処理(SAAT)のみ行った試験区では22%の再分化個体でGFP蛍光が認められ、EGTA添加及び超音波処理(SAAT)の両方を行った試験区では36%の再分化個体でGFP蛍光が認められた。これらの値は1/10 MS-Ca培地を用いた場合(表1)よりも明らかに低かった。   As shown in Table 2, GFP fluorescence was observed in 3% in the test group where neither EGTA addition nor sonication (SAAT) was performed, and 10% in the test group where only EGTA addition was performed. In addition, GFP fluorescence was observed in 22% of the redifferentiated individuals in the test group where only sonication (SAAT) was performed, and 36% of the redifferentiated individuals in the test group where both EGTA addition and sonication (SAAT) were performed. GFP fluorescence was observed. These values were clearly lower than when 1/10 MS-Ca medium was used (Table 1).

一方、共存培地として1/10 MS-Ca培地を使用した感染開始から約5ヶ月後、GFP蛍光が認められた再分化個体の割合は、表3のとおりであった。   On the other hand, the proportion of redifferentiated individuals in which GFP fluorescence was observed about 5 months after the start of infection using 1/10 MS-Ca medium as the co-culture medium was as shown in Table 3.

Figure 2012183017
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表3に示すように、EGTA添加及び超音波処理(SAAT)のいずれも行っていない試験区では17%、EGTA添加のみ行った試験区では28%の再分化個体でGFP蛍光が認められた。また超音波処理(SAAT)のみ行った試験区では43%の再分化個体でGFP蛍光が認められ、EGTA添加及び超音波処理(SAAT)の両方を行った試験区では47%もの再分化個体でGFP蛍光が認められた。外植片などの植物体部分について、アグロバクテリウム菌液中で超音波処理(SAAT)を行い、かつ、EGTAを含有させカルシウムイオンを除いた共存培地中でアグロバクテリウムとの共存培養を行うことにより、アグロバクテリウム感染効率を顕著に増加させることができ、さらに、5ヶ月以上という長期間にわたって形質転換体を比較的高率で維持できることが示された。   As shown in Table 3, GFP fluorescence was observed in 17% of the re-differentiated individuals in the test group where neither EGTA addition nor sonication (SAAT) was performed, and in the test group where only EGTA addition was performed. In addition, GFP fluorescence was observed in 43% of the redifferentiated individuals in the test group where only sonication (SAAT) was performed, and 47% of the redifferentiated individuals in the test group where both EGTA addition and sonication (SAAT) were performed. GFP fluorescence was observed. Plant parts such as explants are sonicated (SAAT) in Agrobacterium solution and co-cultured with Agrobacterium in a co-culture medium containing EGTA and excluding calcium ions Thus, it was shown that the efficiency of Agrobacterium infection can be remarkably increased, and that the transformant can be maintained at a relatively high rate over a long period of 5 months or longer.

この結果をEGTA添加の有無、SAAT処理の有無で大きく分類すると、共存培養の5ヶ月後の、GFP蛍光を示した再分化個体は、EGTA添加試験区では122/324(37.7%)、EGTA無添加試験区では39/122(32.0%)、SAAT処理試験区では109/238(45.8%)、SAAT無処理試験区では52/208(25.0%)であった。EGTA添加、及び超音波処理による、アグロバクテリウム感染効率の増加効果が示された。   The results are roughly categorized by the presence or absence of EGTA and the presence or absence of SAAT treatment. The redifferentiated individuals showing GFP fluorescence after 5 months of coculture were 122/324 (37.7%) in the EGTA-added test group and no EGTA. It was 39/122 (32.0%) in the additive test group, 109/238 (45.8%) in the SAAT-treated test group, and 52/208 (25.0%) in the SAAT-untreated test group. The effect of increasing Agrobacterium infection efficiency by adding EGTA and sonication was shown.

4.子葉のアグロバクテリウム感染効率
上記でGFP蛍光を示した再分化個体(不定芽)を、培地(MS培地+0.1μM NAA+2.5〜10μM BA+0.85%寒天(pH 5.8)+5μg/ml カナマイシン+200μg/mlクラホラン)にて16時間明期、8時間暗黒の日長で培養することにより、植物体への生育を促した。
4). Agrobacterium infection efficiency of cotyledons Redifferentiated individuals (adventitious buds) exhibiting GFP fluorescence as described above were cultured in a medium (MS medium + 0.1 μM NAA + 2.5-10 μM BA + 0.85% agar (pH 5.8) +5 μg / ml kanamycin + 200 μg / In order to promote the growth to plants, the cells were cultured for 16 hours in the light period and 8 hours in the dark.

SAAT処理を行った後1/10 MS-Ca培地+10mM EGTA+3%シュクロース+10mM MES+100μM アセトシリンゴン+5μM NAA+10μM BA+0.85%寒天(pH 5.8)の共存培地上で培養した外植片の中から、GFP蛍光を示したニホンナシ(品種:安下庄支那梨)の不定芽1個体を得た(図2)。この不定芽個体において、GFP蛍光が各発生段階を通じて検出された(図2A〜C)。   GFP fluorescence from explants cultured on 1/10 MS-Ca medium + 10 mM EGTA + 3% sucrose + 10 mM MES + 100 μM acetosyringone + 5 μM NAA + 10 μM BA + 0.85% agar (pH 5.8) after SAAT treatment One adventitious bud of a Japanese pear (variety: Anshita Shonanashi) that showed the above was obtained (FIG. 2). In this adventitious bud individual, GFP fluorescence was detected throughout each developmental stage (FIGS. 2A-C).

その培養葉よりゲノミックDNAをDNeasy plant mini kit(キアゲン)を用いて抽出した。コントロールとして、圃場で生育させた非形質転換体の葉からゲノミックDNAをQIAGEN Genomic-tip(キアゲン)を用いて抽出した。抽出方法はマニュアルに従った。得られたゲノミックDNAを鋳型として、GFP遺伝子を含む核酸構築物(T-DNA)のニホンナシゲノム中への組み込みをPCRにより確認した。   Genomic DNA was extracted from the cultured leaves using DNeasy plant mini kit (Qiagen). As a control, genomic DNA was extracted from leaves of non-transformed plants grown in the field using QIAGEN Genomic-tip (Qiagen). The extraction method followed the manual. Using the obtained genomic DNA as a template, the integration of the nucleic acid construct (T-DNA) containing the GFP gene into the Japanese pear genome was confirmed by PCR.

PCR用には、まずプライマーセットAとして、35Sプロモーター領域中に設計されたプライマー(5'-GATGTGATATCTCCACTGACGTAAG-3';配列番号1)とNOSターミネーター中に設計されたプライマー(5'-GTATAATTGCGGGACTCTAAT-3';配列番号2)を用いた。PCRのサイクル条件は、95℃5分を1サイクル、94℃1分、55℃1分、及び72℃1.5分を30サイクル、72℃7分を1サイクルで行った。このPCRにより、35S-gfp-Nos遺伝子部分(約1kb)を増幅した。さらに、GFP遺伝子内に設計されたプライマーセットB(5'-AGCTGACCCTGAAGTTCATC-3'(配列番号3)及び5'-GTGTTCTGCTGGTAGTGGTC-3'(配列番号4))を使用し、94℃5分を1サイクル、94℃1分、60℃1分、及び72℃2分を35サイクル、72℃7分を1サイクルで行うPCRにより、両プライマーで挟まれるGFP遺伝子部分(約400bp)を増幅した。形質転換体由来ゲノミックDNAから、GFP遺伝子を挟むように設計された35Sプロモーター領域中のプライマーとNOSターミネーター中のプライマーのプライマーセットにより、目的のサイズ(約1.0kb)の増幅産物が得られたことが示された(図3A)。またGFP遺伝子内に設計されたプライマーセットにより、形質転換体由来ゲノミックDNAから、目的のサイズ(約0.4kb)の増幅産物が得られたことが示された(図3B)。   For PCR, as primer set A, the primer designed in the 35S promoter region (5'-GATGTGATATCTCCACTGACGTAAG-3 '; SEQ ID NO: 1) and the primer designed in the NOS terminator (5'-GTATAATTGCGGGACTCTAAT-3' SEQ ID NO: 2) was used. PCR cycle conditions were 95 ° C for 5 minutes in 1 cycle, 94 ° C for 1 minute, 55 ° C for 1 minute, and 72 ° C for 1.5 minutes for 30 cycles, and 72 ° C for 7 minutes in 1 cycle. By this PCR, the 35S-gfp-Nos gene part (about 1 kb) was amplified. Furthermore, using primer set B (5'-AGCTGACCCTGAAGTTCATC-3 '(SEQ ID NO: 3) and 5'-GTGTTCTGCTGGTAGTGGTC-3' (SEQ ID NO: 4)) designed in the GFP gene, 1 cycle at 94 ° C for 5 minutes The GFP gene portion (about 400 bp) sandwiched between both primers was amplified by PCR in 35 cycles of 94 ° C for 1 minute, 60 ° C for 1 minute, and 72 ° C for 2 minutes, and 72 ° C for 7 minutes in 1 cycle. From the transformant-derived genomic DNA, an amplification product of the desired size (approximately 1.0 kb) was obtained with the primer set in the 35S promoter region and the primer in the NOS terminator designed to sandwich the GFP gene. Was shown (FIG. 3A). Moreover, it was shown that the amplification product of the target size (about 0.4 kb) was obtained from the transformant-derived genomic DNA by the primer set designed in the GFP gene (FIG. 3B).

さらに、DIG DNA Labeling Kit(Roche)、及びGFP遺伝子内に設計したプローブを用いてゲノミックサザン解析を行った。まずゲノミックDNAをDraIで消化し、ナイロンメンブレン(Hybond-N、アマシャム)に転写した。プローブとしては、GFP遺伝子内に設計したプロモーター5'-AGCTGACCCTGAAGTTCATC-3'(配列番号3)及び5'-GTGTTCTGCTGGTAGTGGTC-3'(配列番号4)を用いて得られた増幅産物(約400bp)をDIG-PCRでラベルしたものを用いた。ゲノミックサザン解析における、GFP遺伝子断片のプローブによるゲノミックDNA断片の検出結果から、ニホンナシ形質転換体におけるゲノミックDNAへの3コピーのGFP遺伝子の導入が確認できた(図4)。   Furthermore, genomic Southern analysis was performed using the DIG DNA Labeling Kit (Roche) and a probe designed in the GFP gene. First, genomic DNA was digested with DraI and transferred to a nylon membrane (Hybond-N, Amersham). As a probe, an amplification product (about 400 bp) obtained by using promoters 5′-AGCTGACCCTGAAGTTCATC-3 ′ (SEQ ID NO: 3) and 5′-GTGTTCTGCTGGTAGTGGTC-3 ′ (SEQ ID NO: 4) designed in the GFP gene was used as DIG -Labeled with PCR was used. In the genomic Southern analysis, the detection result of the genomic DNA fragment with the probe of the GFP gene fragment confirmed the introduction of 3 copies of the GFP gene into the genomic DNA in the Japanese pear transformant (FIG. 4).

以上の結果から、得られた不定芽が、ゲノム中にGFP遺伝子を含む核酸構築物が組み込まれた形質転換体であることを確認できた。この不定芽は、MS培地+0.1μM NAA+2.5〜10μM BA+0.85%寒天(pH 5.8)の培地で増殖させることができ、芽接ぎを行うことにより鉢上げすることができた。   From the above results, it was confirmed that the obtained adventitious bud was a transformant in which a nucleic acid construct containing a GFP gene in the genome was incorporated. The adventitious shoots could be grown on a medium of MS medium + 0.1 μM NAA + 2.5-10 μM BA + 0.85% agar (pH 5.8), and could be potted by bud-contacting.

したがって本願発明の方法を用いれば、ニホンナシについて目的の遺伝子をゲノム中に組み込んだ安定な形質転換体を作製できることが示された。   Therefore, it has been shown that the use of the method of the present invention makes it possible to produce a stable transformant in which the target gene of Japanese pear is integrated into the genome.

本発明の方法は、ニホンナシの安定した形質転換体を作製するために用いることができる。本発明を利用することにより、既存のニホンナシ種に対して紋羽病や線虫などの病虫害に強くなる遺伝子を導入した病虫害抵抗性台木や、乾燥や塩ストレスなどに強くなる遺伝子を導入したストレス耐性台木の作出が可能になり、ニホンナシ栽培で発生している問題の解決手段を提供することができるようになる。最近では、マイクロアレイ解析によってニホンナシにおける目的現象(形質)に関連する遺伝子解析が進展していることから、本発明を利用することにより、「花芽形成」や「休眠」、「みつ症」などの重点研究課題を解決するために必要な遺伝子の機能を解明することも可能となり、更なる研究を重ねることにより地球温暖化にも適応した新たな栽培技術の開発が期待される。   The method of the present invention can be used to produce a stable transformant of Japanese pear. By using the present invention, a pest-resistant rootstock introduced with genes that are resistant to diseases such as herringbone disease and nematodes, and genes that are resistant to drought and salt stress were introduced into existing Japanese pear species. It becomes possible to produce stress-resistant rootstocks, and to provide a solution for the problems occurring in Japanese pear cultivation. Recently, gene analysis related to the target phenomenon (character) in Japanese pear has progressed by microarray analysis. By using the present invention, emphasis on “flower bud formation”, “dormant”, “mitschism”, etc. It is also possible to elucidate the functions of genes necessary to solve research issues, and further research is expected to develop new cultivation techniques adapted to global warming.

配列番号1〜4:プライマーである。   Sequence number 1-4: It is a primer.

Claims (4)

アグロバクテリウム法を用いたニホンナシの形質転換方法であって、導入遺伝子を含むT-DNAを保持するアグロバクテリウムの存在下でニホンナシ由来植物細胞又は植物体部分を超音波処理し、さらに該植物細胞又は植物体部分を、カルシウムイオンキレート剤を含み、かつカルシウムイオンを除いた共存培地を用いて該アグロバクテリウムと共存培養することを特徴とする、方法。   A method for transforming Japanese pears using the Agrobacterium method, wherein the plant cells or plant body parts derived from Japanese pears are sonicated in the presence of Agrobacterium holding T-DNA containing the transgene, and the plant A method comprising coculturing a cell or a plant part with the Agrobacterium using a coexisting medium containing a calcium ion chelator and excluding calcium ions. 共存培地が、MS培地又は希釈無機塩濃度を有するMS培地を基本培地として調製したものである、請求項1記載の方法。   The method according to claim 1, wherein the co-culture medium is prepared using an MS medium or an MS medium having a diluted inorganic salt concentration as a basic medium. カルシウムイオンキレート剤がエチレングリコールビス(β-アミノエチルエーテル)-N,N,N',N'-四酢酸である、請求項1又は2記載の方法。   The method according to claim 1 or 2, wherein the calcium ion chelating agent is ethylene glycol bis (β-aminoethyl ether) -N, N, N ', N'-tetraacetic acid. 前記植物細胞又は植物体部分が子葉由来のものである、請求項1〜3のいずれか1項記載の方法。   The method according to claim 1, wherein the plant cell or plant part is derived from cotyledons.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111454986A (en) * 2020-04-13 2020-07-28 南京农业大学 Genetic transformation method for pears

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