JP2015525218A - Method for improving the yield of 2,4-D resistant crops - Google Patents

Method for improving the yield of 2,4-D resistant crops Download PDF

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Abstract

本発明は、植物に有害でない施用量の2,4−Dで植物を処理することにより、除草剤2,4−Dに抵抗性である植物の高さおよび/または作物の収量を改善する方法に関する。より詳細には、2,4−Dの施用を使用して、2,4−D抵抗性のためにAAD−12遺伝子を発現する作物の収量を増加させる方法を提供する。提供する方法は、トウモロコシ、ダイズ、春および冬アブラナ(キャノーラ)、テンサイ、コムギ、ヒマワリ、オオムギ、ならびにコメを含めた作物植物の処理に特に興味深い。The present invention relates to a method for improving plant height and / or crop yield that is resistant to the herbicide 2,4-D by treating the plant with an application rate of 2,4-D that is not harmful to the plant. About. More particularly, a method of using 2,4-D application to increase the yield of crops expressing AAD-12 gene for 2,4-D resistance is provided. The provided method is of particular interest for the treatment of crop plants including corn, soybean, spring and winter rape (canola), sugar beet, wheat, sunflower, barley, and rice.

Description

関連出願の相互参照
本出願は、その開示全体が参照により本明細書に明白に組み込まれている、2012年6月7日に出願の米国仮出願第61/656,546号の優先権を主張する。
CROSS REFERENCE TO RELATED APPLICATIONS This application claims priority from US Provisional Application No. 61 / 656,546, filed June 7, 2012, the entire disclosure of which is expressly incorporated herein by reference. To do.

電子提出した試料の参照による組込み
本出願と同時に提出し、以下のように識別されるコンピュータ読取可能な配列表は、その全体が参照により組み込まれている:11,342バイトのASCII(テキスト)ファイル1つ、ファイル名「72747_ST25.txt」、2013年5月13日に作成。
INCORPORATION BY REFERENCE TO ELECTRONIC SUBMITTED SAMPLE The computer readable sequence listing filed concurrently with this application and identified as follows is incorporated by reference in its entirety: a 11,342 byte ASCII (text) file One file name “72747_ST25.txt”, created on May 13, 2013.

雑草は、作物および他の望ましい植物によって必要とされる貴重な栄養素を土壌から急速に枯渇させることができる。雑草の防除のために現在使用されている多くの種類の除草剤が存在する。人気が非常に高い除草剤の1つはグリホサートである。   Weeds can rapidly deplete valuable nutrients required by crops and other desirable plants from the soil. There are many types of herbicides currently used for weed control. One very popular herbicide is glyphosate.

グリホサートに対して抵抗性があるトウモロコシ、ダイズ、キャノーラ、綿、テンサイ、コムギ、芝生、およびコメなどの作物が開発されている。したがって、たとえば、トウモロコシ植物に顕著な被害を与えずに、活発に成長しているグリホサート抵抗性トウモロコシを有する圃場に噴霧して雑草を防除することができる。   Crop crops such as corn, soybean, canola, cotton, sugar beet, wheat, lawn, and rice that are resistant to glyphosate have been developed. Thus, for example, weeds can be controlled by spraying onto fields with actively growing glyphosate-resistant corn without causing significant damage to the corn plants.

1990年代半ばの、遺伝子操作したグリホサート耐性作物(GTC)の導入に伴って、農業において比類ない、広範囲の広葉およびイネ科雑草を防除するための単純、好都合、柔軟、かつ安価なツールが栽培者に可能となった。その結果、生産者らはGTCを素早く採用し、多くの場合は、輪作、除草剤作用機構回転、タンク混合、機械的雑草防除と化学的および耕種的雑草防除との合体などの、受け入れられている最良の農耕学的実施の多くを放棄した。現在では、グリホサート耐性のダイズ、綿、トウモロコシ、およびキャノーラが米国および西半球の他の箇所において販売されている。さらなるGTC(たとえば、コムギ、コメ、テンサイ、芝生など)が、世界市場の受け入れを待って導入される態勢にある。多くの他のグリホサート抵抗性の種が実験から開発の段階にある(たとえば、アルファルファ、サトウキビ、ヒマワリ、ビート、エンドウマメ、ニンジン、キュウリ、レタス、タマネギ、イチゴ、トマト、およびタバコ、ポプラおよびモミジバフウなどの森林種、ならびにマリーゴールド、ペチュニア、およびベゴニアなどの園芸種、ウェブサイト「isb.vt.edu/cfdocs/fieldtests1.cfm、2005」を参照)。さらに、近年、グリホサートの費用は、少数の慣用の雑草防除プログラムのみが、価格および性能に関してグリホサートGTCシステムと有効に競合することができる程度まで劇的に低下している。   With the introduction of genetically engineered glyphosate-tolerant crops (GTCs) in the mid-1990s, growers have a simple, convenient, flexible and inexpensive tool to control a wide range of broadleaf and grass weeds that are unmatched in agriculture Became possible. As a result, producers have adopted GTC quickly and are often accepted, such as rotation, herbicide rotation, tank mixing, mechanical weed control and chemical and cultivated weed control. Has abandoned many of the best agricultural practices. Currently, glyphosate-tolerant soybeans, cotton, corn, and canola are sold elsewhere in the United States and the Western Hemisphere. Additional GTCs (eg, wheat, rice, sugar beet, lawn, etc.) are ready to be introduced with global market acceptance. Many other glyphosate resistant species are in experimental to developmental stages (for example, alfalfa, sugarcane, sunflower, beet, pea, carrot, cucumber, lettuce, onion, strawberry, tomato, and tobacco, poplar and maple buffalo, etc. Forest species, and horticultural species such as marigold, petunia, and begonia, see the website "isb.vt.edu/cfdocs/fieldtests1.cfm, 2005"). Furthermore, in recent years, the cost of glyphosate has dropped dramatically to the extent that only a few conventional weed control programs can effectively compete with the glyphosate GTC system for price and performance.

グリホサートは、15年以上にわたって、全植生管理のために焼畑(burndown)および他の非作物領域において使用が成功している。GTCと同様、多くの事例において、グリホサートは年に1〜3回、3、5、10、15年間まで連続して使用されている。これらの状況はグリホサートおよびGTC技術に対する過度の依存をもたらしており、グリホサートに対して天然により耐性がある植物、またはグリホサートの除草活性に抵抗する機構を発生した植物に対して、ネイティブ雑草種に重い選択圧を課している。   Glyphosate has been successfully used in burndown and other non-crop areas for whole vegetation management for over 15 years. Like GTC, in many cases glyphosate is used 1-3 times a year for 3, 5, 10, 15 years continuously. These situations have resulted in undue reliance on glyphosate and GTC technology and are heavy on native weed species against plants that are naturally more resistant to glyphosate or that have developed mechanisms that resist glyphosate herbicidal activity. Imposing selective pressure.

グリホサートのみの雑草防除プログラムの広範な使用はグリホサート抵抗性雑草の選択をもたらしており、ほとんどの標的種よりもグリホサートに対して本質的に耐性がある雑草種の繁殖が選択されている(すなわち雑草シフト)。(Ngら、2003、Simarmataら、2003、Lorraine-Colwillら、2003、Sfiligoj、2004、Millerら、2003、Heap、2005、Murphyら、2002、Martinら、2002)。グリホサートは15年以上にわたって世界中で幅広く使用されているが、一握りの雑草のみがグリホサートに対して抵抗性を発生したことが報告されている(Heap、2005)。しかし、これらのほとんどは過去3〜5年間のうちに同定されている。抵抗性雑草には、イネ科および広葉種、ロリウム・リジダム(Lolium rigidum)、ネズミムギ(Lolium multiflorum)、エレウシネ・インディカ(Eleusine indica)、ブタクサ(Ambrosia artemisiifolia)、コニザ・カナデンシス(Conyza canadensis)、コニザ・ボナリエンシス(Conyza bonariensis)、およびヘラオオバコ(Plantago lanceolata)がどちらも含まれる。さらに、GTCの幅広い使用の前には農耕学的な問題でなかった雑草が、現在ではより蔓延しており、米国の綿およびダイズ面積の80%超ならびに米国のトウモロコシ面積の20%超を含むGTCのコンテキストにおいて防除がより困難になりつつある(Gianessi、2005)。これらの雑草シフトは、(排他的ではないが)防除が困難な広葉雑草で主に起こっている。一部の例には、サツマイモ属(Ipomoea)、ヒユ属(Amaranthus)、アカザ属(Chenopodium)、タンポポ属(Taraxacum)、およびツユクサ(Commelina)属の種が含まれる。   The widespread use of glyphosate-only weed control programs has led to the selection of glyphosate-resistant weeds, and the selection of weed species that are inherently resistant to glyphosate over most target species (ie weeds). shift). (Ng et al., 2003, Simarmata et al., 2003, Lorraine-Colwill et al., 2003, Sfiligoj, 2004, Miller et al., 2003, Heap, 2005, Murphy et al., 2002, Martin et al., 2002). Although glyphosate has been widely used around the world for over 15 years, only a handful of weeds have been reported to develop resistance to glyphosate (Heap, 2005). However, most of these have been identified in the past 3-5 years. Resistive weeds include Gramineae and broadleaf species, Lolium rigidum, Lolium multiflorum, Eleusine indica, Ragweed (Ambrosia artemisiifolia), Conyza canadensis, Conyza canadensis Both Bonyariensis (Conyza bonariensis) and Plantago lanceolata are included. In addition, weeds that were not an agricultural issue prior to widespread use of GTC are now more prevalent, including over 80% of the US cotton and soybean area and over 20% of the US corn area Control is becoming more difficult in the context of GTC (Gianessi, 2005). These weed shifts occur mainly in broadleaf weeds that are difficult to control (but not exclusively). Some examples include species of the genus Ipomoea, Amaranthus, Chenopodium, Taraxacum, and Commelina.

栽培者がグリホサート抵抗性雑草または防除がより困難な雑草種へのシフトに直面する地域では、栽培者は、タンク混合または逸した雑草を防除する他の除草剤と交互使用することによって、グリホサートの欠点を補うことができる。多くの事例において広葉の回避を制御するための1つの人気かつ有効なタンク混合パートナーは、2,4−ジクロロ(dicloro)フェノキシ酢酸(2,4−D)である。2,4−Dは、60年超にわたって、農耕学および非作物の状況下において、広範囲の広葉雑草防除のために使用されている。より耐性が高い種の個々の事例が報告されているが、2,4−Dは依然として、世界中で最も幅広く使用されている除草剤のうちの1つである。2,4−Dのさらなる使用に対する制限は、ダイズまたは綿などの双子葉作物におけるその選択性が非常に乏しいことであり、したがって、2,4−Dは典型的には感受性の高い双子葉作物に対して(および一般にその付近には)使用しない。さらに、イネ科作物における2,4−Dの使用は、起こる可能性がある作物被害の性質によって多少制限される。グリホサートと組み合わせた2,4−Dは、無耕農業のダイズおよび綿の植えつけの前により頑強な焼畑処理を提供するために使用されている。しかし、2,4−Dに対するこれらの双子葉植物種の感受性が原因で、これらの焼畑処理は植えつけの少なくとも14〜30日前に起こらなければならない(Agriliance、2003)。   In areas where growers face a shift to glyphosate-resistant weeds or weed species that are more difficult to control, growers can use glyphosate by mixing with tanks or alternating with other herbicides that control missed weeds. You can make up for the shortcomings. One popular and effective tank mixing partner for controlling broadleaf avoidance in many cases is 2,4-diclorophenoxyacetic acid (2,4-D). 2,4-D has been used for a broad range of broadleaf weed control for more than 60 years in agronomical and non-crop conditions. Although individual cases of more resistant species have been reported, 2,4-D remains one of the most widely used herbicides worldwide. A limitation to the further use of 2,4-D is that its selectivity in dicot crops such as soybeans or cotton is very poor and therefore 2,4-D is typically a sensitive dicot crop. Against (and generally in the vicinity). Furthermore, the use of 2,4-D in gramineous crops is somewhat limited by the nature of crop damage that can occur. 2,4-D in combination with glyphosate has been used to provide a more robust slash-and-burn treatment prior to planting no-till soybeans and cotton. However, due to the sensitivity of these dicotyledonous species to 2,4-D, these slash-and-burn processes must occur at least 14-30 days prior to planting (Agriliance, 2003).

2,4−Dはフェノキシ酸の除草剤クラスに属しており、MCPAである。2,4−Dは、所望の作物に重度の被害を与えずに広葉雑草の選択的防除を行うために、多くの単子葉作物(トウモロコシ、コムギ、およびコメなど)で使用されている。2,4−Dは、正常細胞のホルモン恒常性を調節解除してバランスの取れた制御された成長を妨害するように作用する、合成オーキシン誘導体であるが、正確な作用機構は未だ知られていない。トリクロピルおよびフルロキシピルも、その作用機構が合成オーキシンと同様であるピリジルオキシ酢酸系除草剤である。   2,4-D belongs to the herbicide class of phenoxy acid and is MCPA. 2,4-D is used in many monocotyledonous crops (such as corn, wheat, and rice) to selectively control broadleaf weeds without severe damage to the desired crop. 2,4-D is a synthetic auxin derivative that acts to deregulate hormonal homeostasis in normal cells and interfere with balanced controlled growth, but the exact mechanism of action is still unknown. Absent. Triclopyr and fluroxypyr are pyridyloxyacetic acid herbicides whose mechanism of action is similar to that of synthetic auxin.

これらの除草剤は、特定の植物に対して異なるレベルの選択性を有する(たとえば、双子葉植物はイネ科よりも感受性が高い)。様々な植物によって格差がある代謝が、変動的な選択性レベルの1つの説明である。一般に、植物は2,4−Dをゆっくりと代謝するため、2,4−Dに対する変動的な植物応答は、標的部位(複数可)での異なる活性によって、よりふさわしく説明され得る(WSSA、2002)。2,4−Dの植物代謝は、典型的には二段階の機構、すなわち、典型的にはヒドロキシル化、次いでアミノ酸またはグルコースとのコンジュゲーションを介して起こる(WSSA、2002)。   These herbicides have different levels of selectivity for certain plants (eg, dicotyledonous plants are more sensitive than Gramineae). Metabolism that varies across different plants is one explanation for the variable selectivity levels. In general, since plants metabolize 2,4-D slowly, the variable plant response to 2,4-D can be more appropriately explained by different activities at the target site (s) (WSSA, 2002). ). 2,4-D plant metabolism typically occurs via a two-step mechanism, typically hydroxylation followed by conjugation with amino acids or glucose (WSSA, 2002).

時間とともに、微生物集団がこの特定の生体異物を分解するための代替かつ効率的な経路を発生し、これは2,4−Dの完全なミネラル化をもたらす。除草剤の連続的な施用は除草剤を成長の炭素源として利用することができる微生物を選択し、これらに土壌中における競合的利点が与えられる。そのため、現在配合されている2,4−Dは比較的短い土壌半減期を有しており、その後の作物に対する顕著な持ち越し効果には遭遇していない。これにより2,4−Dの除草有用性が増加する。   Over time, microbial populations generate alternative and efficient pathways for degrading this particular xenobiotic, which results in 2,4-D complete mineralization. The continuous application of herbicides selects for microorganisms that can utilize the herbicide as a carbon source for growth, giving them a competitive advantage in the soil. Therefore, the currently formulated 2,4-D has a relatively short soil half-life and has not encountered a significant carry over effect on subsequent crops. This increases the herbicidal utility of 2,4-D.

2,4−Dを分解するその能力について大規模に研究されている1つの生物はラルストニア・ユートロファ(Ralstonia eutropha)である(Streberら、1987)。ミネラル化経路の最初の酵素ステップをコードしている遺伝子はtfdAである。米国特許第6,153,401号およびGENBANK受託番号M16730を参照されたい。TfdAは、α−ケトグルタル酸依存性ジオキシゲナーゼ反応を介した2,4−D酸からジクロロフェノール(DCP)への変換を触媒する(Smejkalら、2001)。DCPは、2,4−Dと比較して除草活性をわずかしか有さない。TfdAは、トランスジェニック植物において、通常は2,4−Dに対して感受性である双子葉植物(たとえば綿およびタバコ)に2,4−D抵抗性を与えるために使用されている(Streberら(1989)、Lyonら(1989)、Lyon (1993)、および米国特許第5,608,147号)。   One organism that has been extensively studied for its ability to degrade 2,4-D is Ralstonia eutropha (Streber et al., 1987). The gene encoding the first enzymatic step of the mineralization pathway is tfdA. See U.S. Patent No. 6,153,401 and GENBANK Accession No. M16730. TfdA catalyzes the conversion of 2,4-D acid to dichlorophenol (DCP) via an α-ketoglutarate-dependent dioxygenase reaction (Smejkal et al., 2001). DCP has little herbicidal activity compared to 2,4-D. TfdA has been used in transgenic plants to confer 2,4-D resistance to dicotyledonous plants (eg cotton and tobacco) that are normally sensitive to 2,4-D (Streber et al. ( 1989), Lyon et al. (1989), Lyon (1993), and US Pat. No. 5,608,147).

2,4−Dを分解することができるタンパク質をコードしている多数のtfdA型遺伝子が環境から同定されており、Genbankデータベースに寄託されている。多くの相同体はtfdAと類似しており(85%超のアミノ酸同一性)、tfdAと類似の酵素特性を有する。しかし、tfdAに対して顕著により低い同一性を有するが(25〜50%)、それでもα−ケトグルタル酸ジオキシゲナーゼFe+2ジオキシゲナーゼに関連する特徴的な残基を有する、いくつかの相同体が存在する。したがって、これらの多岐にわたるジオキシゲナーゼの基底にある特異性が何であるかは明白でない。 A number of tfdA type genes encoding proteins capable of degrading 2,4-D have been identified from the environment and deposited in the Genbank database. Many homologues are similar to tfdA (greater than 85% amino acid identity) and have similar enzymatic properties to tfdA. However, there are several homologs that have significantly lower identity to tfdA (25-50%) but still have characteristic residues related to α-ketoglutarate dioxygenase Fe +2 dioxygenase To do. It is therefore not clear what the underlying specificity of these diverse dioxygenases is.

tfdAに対して低い相同性(31%のアミノ酸同一性)を有するものの1つの独特の例は、デルフチア・アシドボランス(Delftia acidovorans)からのsdpAである(Kohlerら、1999、Westendorfら、2002、Westendorfら、2003)。この酵素は、(S)−ジクロルプロップ(および他の(S)−フェノキシプロピオン酸)ならびに2,4−D(フェノキシ酢酸)のミネラル化の最初のステップを触媒することが示されている(Westendorfら、2003)。植物内へのこの遺伝子の形質転換は現在までに報告されていない。   One unique example of a low homology to tfdA (31% amino acid identity) is sdpA from Delftia acidovorans (Kohler et al., 1999, Westendorf et al., 2002, Westendorf et al. , 2003). This enzyme has been shown to catalyze the first step of mineralization of (S) -dichloroprop (and other (S) -phenoxypropionic acid) and 2,4-D (phenoxyacetic acid) ( Westendorf et al., 2003). The transformation of this gene into plants has not been reported to date.

GTCの有効性、低費用、および利便性が大きな原因となって、新しい除草剤耐性作物(HTC)技術の開発の成功が制限されている。その結果、生産者間でGTCの採用率が非常に高くなっている。これにより、新しいHTC技術を開発するインセンティブがあまり生じなかった。   The success, development of new herbicide tolerant crop (HTC) technology has been limited largely by the effectiveness, low cost and convenience of GTC. As a result, the adoption rate of GTC is very high among producers. As a result, there was little incentive to develop new HTC technology.

アリールオキシアルカノエート化学下部構造が、フェノキシ酢酸オーキシン(2,4−Dおよびジクロルプロップなど)、ピリジルオキシ酢酸オーキシン(フルロキシピルおよびトリクロピルなど)、アリールオキシフェノキシプロピオン酸(AOPP)アセチル補酵素Aカルボキシラーゼ(ACCase)阻害剤(ハロキシホップ、キザロホップ、およびジクロホップなど)、ならびに5置換のフェノキシ酢酸プロトポルフィリノーゲンオキシダーゼIX阻害剤(ピラフルフェンおよびフルミクロラックなど)を含めた多くの市販の除草剤の共通部分である。しかし、これらの除草剤クラスはすべて非常に独特であり、現在の文献中には、これらの化学クラス間に共通の分解経路の証拠は存在しない。複数の作用機構に及ぶ、除草剤を分解するための多機能酵素が最近記載されている(PCT US/2005/014737号、2005年5月2日出願。   Aryloxyalkanoate chemistry substructures include phenoxyacetate auxin (such as 2,4-D and dichloroprop), pyridyloxyacetate auxin (such as fluroxypyr and triclopyr), aryloxyphenoxypropionate (AAPP) acetyl coenzyme A carboxylase ( ACCase) is a common part of many commercially available herbicides including inhibitors (such as haloxyhop, quizalofop, and diclohop) and pentasubstituted phenoxyacetate protoporphyrinogen oxidase IX inhibitors (such as pyraflufen and full microlac) . However, all of these herbicide classes are very unique and there is no evidence of a degradation pathway common between these chemical classes in the current literature. A multifunctional enzyme for breaking down herbicides that span multiple mechanisms of action has recently been described (PCT US / 2005/014737, filed May 2, 2005).

本発明は、植物に有害でない施用量の2,4−Dで植物を処理することにより、除草剤2,4−Dに抵抗性である植物の高さおよび/または作物の収量を改善する方法に関する。より詳細には、2,4−Dの施用を使用して、2,4−D抵抗性のためにAAD−12遺伝子を発現する作物の収量を増加させる方法を提供する。本発明はさらに、2,4−D抵抗性である作物の収量を改善するための、2,4−Dの使用に関する。提供する方法は、トウモロコシ、ダイズ、春および冬アブラナ(キャノーラ)、テンサイ、コムギ、ヒマワリ、オオムギ、ならびにコメを含めた作物植物の処理に特に興味深い。   The present invention relates to a method for improving plant height and / or crop yield that is resistant to the herbicide 2,4-D by treating the plant with an application rate of 2,4-D that is not harmful to the plant. About. More particularly, a method of using 2,4-D application to increase the yield of crops expressing AAD-12 gene for 2,4-D resistance is provided. The invention further relates to the use of 2,4-D to improve the yield of crops that are 2,4-D resistant. The provided method is of particular interest for the treatment of crop plants including corn, soybean, spring and winter rape (canola), sugar beet, wheat, sunflower, barley, and rice.

一部の実施形態では、2,4−D抵抗性作物は、アリールオキシアルカノエートジオキシゲナーゼ(AAD)で形質転換したトランスジェニック作物である。さらなる実施形態では、アリールオキシアルカノエートジオキシゲナーゼ(AAD)はAAD−1またはAAD−12である。AAD−1は以前にUS2009/0093366号に開示されており、AAD−12は以前にWO2007/053482号に開示されており、その内容全体が参照により組み込まれている。   In some embodiments, the 2,4-D resistant crop is a transgenic crop transformed with an aryloxyalkanoate dioxygenase (AAD). In a further embodiment, the aryloxyalkanoate dioxygenase (AAD) is AAD-1 or AAD-12. AAD-1 was previously disclosed in US2009 / 0093366 and AAD-12 was previously disclosed in WO2007 / 053482, the entire contents of which are incorporated by reference.

2,4−Dの処理の収量改善効果は、25g ae/ha〜5000g/ha、または100g ae/ha〜2500g ae/ha、または具体的には1000g ae/ha〜2000g ae/haの施用量で観察することができる。一実施形態では、1000g ae/ha〜1500g ae/haの2,4−Dを使用する。別の実施形態では、2000g ae/ha〜2500g ae/haを使用する。さらに、2,4−Dの処理の収量改善効果は、作物が開花する前の2〜8枚葉の段階で2,4−Dを施用した場合に特に明白である。しかし、所要の施用量および/または作物の葉段階は、植物、その高さおよび気候条件の関数として変動する。   The yield improvement effect of 2,4-D treatment is the application rate of 25 g ae / ha to 5000 g / ha, or 100 g ae / ha to 2500 g ae / ha, or specifically 1000 g ae / ha to 2000 g ae / ha. Can be observed. In one embodiment, 2,4-D from 1000 g ae / ha to 1500 g ae / ha is used. In another embodiment, 2000 g ae / ha to 2500 g ae / ha is used. Furthermore, the yield improvement effect of the 2,4-D treatment is particularly evident when 2,4-D is applied at the 2-8 leaf stage before the crops are flowering. However, the required application rate and / or the leaf stage of the crop varies as a function of the plant, its height and climatic conditions.

用語、収量の増加とは、植物収量が50%以上増えることをいう。一実施形態では、収量の増加は少なくとも10%である。別の実施形態では、収量の増加は少なくとも20%である。別の実施形態では、収量の増加は10%〜60%である。別の実施形態では、収量の増加は20%〜50%である。別の実施形態では、収量の増加は統計的に有意である。2,4−D抵抗性作物に対する2,4−Dの成長増強活性は、圃場試験または鉢試験において測定することができる。異なる作用機構を有する除草剤は、一般に、収量に対して有害作用を有する、または収量に対して効果を有さないかのどちらかであることが知られている。   The term increase in yield means an increase in plant yield by 50% or more. In one embodiment, the increase in yield is at least 10%. In another embodiment, the increase in yield is at least 20%. In another embodiment, the increase in yield is between 10% and 60%. In another embodiment, the increase in yield is between 20% and 50%. In another embodiment, the increase in yield is statistically significant. The growth enhancing activity of 2,4-D against 2,4-D resistant crops can be measured in a field test or a pot test. Herbicides with different mechanisms of action are generally known to either have an adverse effect on yield or have no effect on yield.

一態様では、植物を、アリールオキシアルカノエート部分を含む刺激量の除草剤で処理することを含む、2,4−D抵抗性作物の収量を改善する方法を提供する。   In one aspect, a method is provided for improving the yield of 2,4-D resistant crops comprising treating a plant with a stimulating amount of a herbicide comprising an aryloxyalkanoate moiety.

一実施形態では、2,4−D抵抗性作物は、アリールオキシアルカノエートジオキシゲナーゼ(AAD)で形質転換したトランスジェニック植物である。さらなる実施形態では、アリールオキシアルカノエートジオキシゲナーゼ(AAD)はAAD−1またはAAD−12である。別の実施形態では、アリールオキシアルカノエート部分を含む除草剤はフェノキシ除草剤またはフェノキシ酢酸系除草剤である。さらなる実施形態では、アリールオキシアルカノエート部分を含む除草剤は2,4−Dである。さらなる実施形態では、2,4−Dは2,4−Dコリンまたは2,4−Dジメチルアミン(DMA)を含む。   In one embodiment, the 2,4-D resistant crop is a transgenic plant transformed with an aryloxyalkanoate dioxygenase (AAD). In a further embodiment, the aryloxyalkanoate dioxygenase (AAD) is AAD-1 or AAD-12. In another embodiment, the herbicide comprising an aryloxyalkanoate moiety is a phenoxy herbicide or a phenoxyacetic acid herbicide. In a further embodiment, the herbicide comprising an aryloxyalkanoate moiety is 2,4-D. In a further embodiment, 2,4-D comprises 2,4-D choline or 2,4-D dimethylamine (DMA).

一実施形態では、アリールオキシアルカノエートジオキシゲナーゼ(AAD)で形質転換したトランスジェニック植物は、綿、ダイズ、およびキャノーラから選択される。別の実施形態では、処理は、少なくとも1回、雑草防除でも用いられている2,4−Dの施用量で行う。別の実施形態では、処理は、2回、雑草防除でも用いられている2,4−Dの施用量で行う。さらなる実施形態では、2,4−Dは、2,4−D耐性を有するダイズのV3およびR2成長段階で施用する。別の実施形態では、処理は、少なくとも3回、雑草防除でも用いられている2,4−Dの施用量で行う。別の実施形態では、アリールオキシアルカノエート部分を含む除草剤は経根吸収を介して2,4−D抵抗性作物に達する。   In one embodiment, the transgenic plant transformed with aryloxyalkanoate dioxygenase (AAD) is selected from cotton, soybean, and canola. In another embodiment, the treatment is performed at least once with a 2,4-D application rate that is also used in weed control. In another embodiment, the treatment is performed twice, with a 2,4-D application rate that is also used in weed control. In a further embodiment, 2,4-D is applied at the V3 and R2 growth stages of soybean with 2,4-D tolerance. In another embodiment, the treatment is performed at least three times with a 2,4-D application rate that is also used in weed control. In another embodiment, herbicides comprising aryloxyalkanoate moieties reach 2,4-D resistant crops via root absorption.

別の実施形態では、2,4−D抵抗性作物を、雑草防除のために2,4−Dとは異なる除草剤でも処理する。さらなる実施形態では、2,4−Dとは異なる除草剤はリン系除草剤またはアリールオキシフェノキシプロピオン酸系除草剤である。さらなる実施形態では、リン系除草剤は、グリホサート、グルホシネート、その誘導体、またはその組合せを含む。さらなる実施形態では、リン系除草剤は、アンモニウム塩、イソプロピルアンモニウム塩、イソプロピルアミン塩、またはカリウム塩の形態である。別の実施形態では、リン系除草剤は経根吸収を介して2,4−D抵抗性作物に達する。別の実施形態では、アリールオキシフェノキシプロピオン酸系除草剤は、クロラジホップ、フェノキサプロップ、フルアジホップ、ハロキシホップ、キザロホップ、その誘導体、またはその組合せを含む。さらなる実施形態では、アリールオキシフェノキシプロピオン酸系除草剤は経根吸収を介して2,4−D抵抗性作物に達する。   In another embodiment, 2,4-D resistant crops are also treated with a different herbicide than 2,4-D for weed control. In a further embodiment, the herbicide different from 2,4-D is a phosphorus herbicide or an aryloxyphenoxypropionic acid herbicide. In further embodiments, the phosphorus herbicide comprises glyphosate, glufosinate, a derivative thereof, or a combination thereof. In further embodiments, the phosphorus herbicide is in the form of an ammonium salt, isopropylammonium salt, isopropylamine salt, or potassium salt. In another embodiment, the phosphorus herbicide reaches 2,4-D resistant crops via root absorption. In another embodiment, the aryloxyphenoxypropionic acid herbicide comprises chlorazihop, phenoxaprop, fluazihop, haloxyhop, quizalofop, a derivative thereof, or a combination thereof. In a further embodiment, the aryloxyphenoxypropionic acid herbicide reaches 2,4-D resistant crops via root absorption.

一実施形態では、2,4−D抵抗性作物を、少なくとも1回、25g ae/ha〜5000g ae/haの2,4−Dで処理する。別の実施形態では、2,4−D抵抗性作物を、少なくとも1回、100g ae/ha〜2000g ae/haの2,4−Dで処理する。別の実施形態では、2,4−D抵抗性作物を、少なくとも1回、100g ae/ha〜2500g ae/haの2,4−Dで処理する。別の実施形態では、2,4−D抵抗性作物を、少なくとも1回、1000g ae/ha〜2000g ae/haの2,4−Dで処理する。さらなる実施形態では、2,4−Dは2,4−Dコリンまたは2,4−Dジメチルアミン(DMA)を含む。   In one embodiment, a 2,4-D resistant crop is treated at least once with 2,4-D from 25 g ae / ha to 5000 g ae / ha. In another embodiment, the 2,4-D resistant crop is treated at least once with 2,4-D from 100 g ae / ha to 2000 g ae / ha. In another embodiment, the 2,4-D resistant crop is treated at least once with 2,4-D from 100 g ae / ha to 2500 g ae / ha. In another embodiment, a 2,4-D resistant crop is treated at least once with 2,4-D from 1000 g ae / ha to 2000 g ae / ha. In a further embodiment, 2,4-D comprises 2,4-D choline or 2,4-D dimethylamine (DMA).

一実施形態では、2,4−D抵抗性作物の収量を改善する方法を提供する。この方法は、
(a)植物細胞を、アリールオキシアルカノエートジオキシゲナーゼ(AAD)をコードしているヌクレオチド配列を含む核酸分子で形質転換することと、
(b)形質転換細胞を選択することと、
(c)植物を形質転換細胞から再生することと、
(d)植物を、アリールオキシアルカノエート部分を含む刺激量の除草剤で処理することと
を含む。
In one embodiment, a method for improving the yield of 2,4-D resistant crops is provided. This method
(A) transforming a plant cell with a nucleic acid molecule comprising a nucleotide sequence encoding an aryloxyalkanoate dioxygenase (AAD);
(B) selecting transformed cells;
(C) regenerating the plant from the transformed cells;
(D) treating the plant with a stimulating amount of a herbicide comprising an aryloxyalkanoate moiety.

一実施形態では、アリールオキシアルカノエートジオキシゲナーゼ(AAD)はAAD−1またはAAD−12である。別の実施形態では、核酸分子は、アリールオキシアルカノエートジオキシゲナーゼ(AAD)ではない選択可能マーカーを含む。さらなる実施形態または代替実施形態では、選択可能マーカーは、フォスフィノスリシンアセチルトランスフェラーゼ遺伝子(pat)またはビアラホス抵抗性遺伝子(bar)である。別の実施形態では、核酸分子は植物に最適化されている。   In one embodiment, the aryloxyalkanoate dioxygenase (AAD) is AAD-1 or AAD-12. In another embodiment, the nucleic acid molecule comprises a selectable marker that is not an aryloxyalkanoate dioxygenase (AAD). In further or alternative embodiments, the selectable marker is a phosphinothricin acetyltransferase gene (pat) or a bialaphos resistance gene (bar). In another embodiment, the nucleic acid molecule is optimized for plants.

別の態様では、その非トランスジェニック親植物と比較して収量が増加した、2,4−D抵抗性を有するトランスジェニック植物の製造における、アリールオキシアルカノエート部分を含む除草剤の使用を提供する。一実施形態では、アリールオキシアルカノエート部分を含む除草剤は2,4−Dである。さらなる実施形態では、2,4−Dを、少なくとも1回、25g ae/ha〜5000g/haの2,4−Dで施用する。別の実施形態では、2,4−Dを、少なくとも1回、100g ae/ha〜2000g ae/haの2,4−Dで施用する。別の実施形態では、2,4−Dを、少なくとも1回、100g ae/ha〜2500g ae/haの2,4−Dで施用する。別の実施形態では、2,4−Dを、少なくとも1回、1000g ae/ha〜2000g ae/haの2,4−Dで施用する。さらなる実施形態では、2,4−Dは2,4−Dコリンまたは2,4−Dジメチルアミン(DMA)を含む。さらなる実施形態では、2,4−D抵抗性作物を開花前に少なくとも2回、2,4−Dで処理する。別の実施形態では、2,4−D抵抗性作物は、アリールオキシアルカノエートジオキシゲナーゼ(AAD)で形質転換したトランスジェニック植物である。さらなる実施形態では、アリールオキシアルカノエートジオキシゲナーゼ(AAD)はAAD−1またはAAD−12である。   In another aspect, there is provided the use of a herbicide comprising an aryloxyalkanoate moiety in the manufacture of a transgenic plant having 2,4-D resistance with increased yield compared to its non-transgenic parent plant. . In one embodiment, the herbicide comprising an aryloxyalkanoate moiety is 2,4-D. In a further embodiment, 2,4-D is applied at least once with 2,4-D from 25 g ae / ha to 5000 g / ha. In another embodiment, 2,4-D is applied at least once with 2,4-D from 100 g ae / ha to 2000 g ae / ha. In another embodiment, 2,4-D is applied at least once with 2,4-D from 100 g ae / ha to 2500 g ae / ha. In another embodiment, 2,4-D is applied at least once with 2,4-D from 1000 g ae / ha to 2000 g ae / ha. In a further embodiment, 2,4-D comprises 2,4-D choline or 2,4-D dimethylamine (DMA). In a further embodiment, 2,4-D resistant crops are treated with 2,4-D at least twice before flowering. In another embodiment, the 2,4-D resistant crop is a transgenic plant transformed with an aryloxyalkanoate dioxygenase (AAD). In a further embodiment, the aryloxyalkanoate dioxygenase (AAD) is AAD-1 or AAD-12.

本発明のAAD−12酵素によって触媒される一般化学反応を例示する図である。FIG. 2 illustrates a general chemical reaction catalyzed by the AAD-12 enzyme of the present invention. プラスミドpDAB4468の代表的なマップを示す図である。FIG. 5 shows a representative map of plasmid pDAB4468. プラスミドpDAS1740の代表的なマップを示す図である。FIG. 3 shows a representative map of plasmid pDAS1740.

配列の簡単な説明
配列番号1は、デルフチア・アシドボランス(Delftia acidovorans)からのAAD−12のヌクレオチド配列である。
配列番号2は、配列番号1によってコードされている翻訳されたタンパク質の配列である。
配列番号3は、AAD−12の植物に最適化されたヌクレオチド配列である(v1)。
配列番号4は、配列番号3によってコードされている翻訳されたタンパク質の配列である。
配列番号5は、AAD−12の大腸菌(E. coli)に最適化されたヌクレオチド配列である(v2)。
配列番号6は、M13順方向プライマーの配列である。
配列番号7は、M13逆方向プライマーの配列である。
配列番号8は、順方向AAD−12(v1)PTUプライマーの配列である。
配列番号9は、逆方向AAD−12(v1)PTUプライマーの配列である。
配列番号10は、順方向AAD−12(v1)をコードしているPCRプライマーの配列である。
配列番号11は、逆方向AAD−12(v1)をコードしているPCRプライマーの配列である。
配列番号12は、「sdpacodF」AAD−12(v1)プライマーの配列を示す。
配列番号13は、「sdpacodR」AAD−12(v1)プライマーの配列を示す。
配列番号14は、「BradyのNco1」プライマーの配列を示す。
配列番号15は、「BradyのSac1」プライマーの配列を示す。
BRIEF DESCRIPTION OF THE SEQUENCES SEQ ID NO: 1 is the nucleotide sequence of AAD-12 from Delftia acidovorans.
SEQ ID NO: 2 is the translated protein sequence encoded by SEQ ID NO: 1.
SEQ ID NO: 3 is a nucleotide sequence optimized for AAD-12 plants (v1).
SEQ ID NO: 4 is the sequence of the translated protein encoded by SEQ ID NO: 3.
SEQ ID NO: 5 is the nucleotide sequence optimized for E. coli of AAD-12 (v2).
SEQ ID NO: 6 is the sequence of the M13 forward primer.
SEQ ID NO: 7 is the sequence of the M13 reverse primer.
SEQ ID NO: 8 is the sequence of the forward AAD-12 (v1) PTU primer.
SEQ ID NO: 9 is the sequence of reverse AAD-12 (v1) PTU primer.
SEQ ID NO: 10 is the sequence of the PCR primer encoding forward AAD-12 (v1).
Sequence number 11 is the arrangement | sequence of the PCR primer which codes reverse direction AAD-12 (v1).
SEQ ID NO: 12 shows the sequence of the “sdpacodF” AAD-12 (v1) primer.
SEQ ID NO: 13 shows the sequence of the “sdpacodR” AAD-12 (v1) primer.
SEQ ID NO: 14 shows the sequence of the “Brady Nco1” primer.
SEQ ID NO: 15 shows the sequence of the “Brady Sac1” primer.

発明の詳細な説明
本明細書中で使用する語句「形質転換した」または「形質転換」とは、細胞内へのDNAの導入をいう。語句「形質転換体」または「トランスジェニック」とは、形質転換した、または形質転換手順を受けた植物細胞、植物などをいう。通常、導入されたDNAは、挿入されたDNA片を含有するベクターの形態である。
Detailed Description of the Invention As used herein, the phrase "transformed" or "transformation" refers to the introduction of DNA into a cell. The phrase “transformants” or “transgenic” refers to plant cells, plants, etc. that have been transformed or have undergone a transformation procedure. Usually, the introduced DNA is in the form of a vector containing the inserted piece of DNA.

本明細書中で使用する語句「選択可能マーカー」または「選択可能マーカー遺伝子」とは、たとえば、植物細胞を選択剤から保護する、または選択剤に対する抵抗性/耐性を提供するために、植物の形質転換において任意選択で使用される遺伝子をいう。機能的選択可能マーカーを受けた細胞または植物のみが、選択剤を有する条件下で分裂または成長することができる。選択剤の例には、たとえば、スペクチノマイシン、ネオマイシン、カナマイシン、パロモマイシン、ゲンタマイシン、およびハイグロマイシンを含めた抗生物質を含むことができる。これらの選択可能マーカーには、抗生物質カナマイシンに対する抵抗性を与える酵素を発現するネオマイシンホスホトランスフェラーゼの遺伝子(npt II)、ならびに関連抗生物質であるネオマイシン、パロモマイシン、ゲンタマイシン、およびG418用の遺伝子、またはハイグロマイシンに対する抵抗性を与える酵素を発現するハイグロマイシンホスホトランスフェラーゼの遺伝子(hpt)が含まれる。他の選択可能マーカー遺伝子には、Bar(BASTA(登録商標)(グルホシネートアンモニウム)、またはフォスフィノスリシン(PPT)に対する抵抗性)、アセト乳酸合成酵素(ALS、分枝鎖アミノ酸の合成の最初のステップを妨げる、スルホニル尿素(SU)、イミダゾリノン(IMI)、トリアゾロピリミジン(TP)、ピリミジニルオキシ安息香酸(POB)、およびスルホニルアミノカルボニルトリアゾリノンなどの阻害剤に対する抵抗性)、グリホサート、2,4−D、ならびに金属抵抗性または感受性を含めた、除草剤抵抗性をコードしている遺伝子が含まれ得る。語句「マーカー陽性」とは、選択可能マーカー遺伝子を含むように形質転換した植物をいう。   As used herein, the phrase “selectable marker” or “selectable marker gene” refers to a plant, for example, to protect plant cells from a selective agent or to provide resistance / resistance to a selective agent. A gene that is optionally used in transformation. Only cells or plants that have received a functional selectable marker can divide or grow under conditions that have a selective agent. Examples of selective agents can include antibiotics including, for example, spectinomycin, neomycin, kanamycin, paromomycin, gentamicin, and hygromycin. These selectable markers include the gene for neomycin phosphotransferase (npt II), which expresses an enzyme that confers resistance to the antibiotic kanamycin, and the genes for the related antibiotics neomycin, paromomycin, gentamicin, and G418, or hygro The gene for hygromycin phosphotransferase (hpt) expressing an enzyme that confers resistance to mycin is included. Other selectable marker genes include Bar (resisting to BASTA® (glufosinate ammonium), or phosphinothricin (PPT)), acetolactate synthase (ALS, the first in the synthesis of branched chain amino acids). Resistance to inhibitors such as sulfonylurea (SU), imidazolinone (IMI), triazolopyrimidine (TP), pyrimidinyloxybenzoic acid (POB), and sulfonylaminocarbonyltriazolinone), glyphosate, , 4-D, as well as genes encoding herbicide resistance, including metal resistance or sensitivity. The phrase “marker positive” refers to a plant that has been transformed to contain a selectable marker gene.

形質転換した植物、または形質転換体の同定および選択を可能にするために、様々な選択可能または検出可能マーカーを選ばれた発現ベクター内に取り込ませることができる。たとえば、DNAシーケンシングおよびPCR(ポリメラーゼ連鎖反応)、サザンブロッティング、RNAブロッティング、ベクターから発現されたタンパク質、たとえば、フォスフィノスリシン抵抗性を媒介する沈殿タンパク質、またはレポーター遺伝子であるβ−グルクロニダーゼ(GUS)、ルシフェラーゼ、緑色蛍光タンパク質(GFP)、DsRed、β−ガラクトシダーゼ、クロラムフェニコールアセチルトランスフェラーゼ(CAT)、アルカリホスファターゼなどの他のタンパク質を検出するための免疫学的方法を含めて、形質転換した植物中での選択マーカーの発現を確認するために多くの方法が利用可能である(その内容全体が参照により本明細書に組み込まれているSambrookら、Molecular Cloning: A Laboratory Manual、第3版、Cold Spring Harbor Press、N.Y.、2001を参照)。   Various selectable or detectable markers can be incorporated into selected expression vectors to allow identification and selection of transformed plants, or transformants. For example, DNA sequencing and PCR (polymerase chain reaction), Southern blotting, RNA blotting, proteins expressed from vectors, eg, precipitated proteins that mediate phosphinothricin resistance, or the reporter gene β-glucuronidase (GUS) ), Luciferase, green fluorescent protein (GFP), DsRed, β-galactosidase, chloramphenicol acetyltransferase (CAT), including immunological methods for detecting other proteins such as alkaline phosphatase A number of methods are available to confirm the expression of selectable markers in plants (Sambrook et al., Molecular Cloning: A Laboratory Manual, 3rd edition, the entire contents of which are incorporated herein by reference) Cold sp see ring Harbor Press, N.Y., 2001).

選択可能マーカー遺伝子は、形質転換細胞または組織を選択するために利用される。選択可能マーカー遺伝子には、ネオマイシンホスホトランスフェラーゼII(NEO)およびハイグロマイシンホスホトランスフェラーゼ(HPT)をコードしているものなどの、抗生物質抵抗性をコードしている遺伝子、ならびに除草性化合物に対する抵抗性を与える遺伝子が含まれる。除草剤抵抗性遺伝子は、一般に、除草剤に対して非感受性である改変標的タンパク質、または植物中の除草剤が作用できる前にそれを分解もしくは解毒する酵素をコードしている。DeBlockら(1987) EMBO J.、6:2513-2518、DeBlockら(1989) Plant Physiol.、91:691-704、Frommら(1990) 8:833-839、Gordon-Kammら(1990) 2:603-618を参照)。たとえば、グリホサートまたはスルホニル尿素除草剤に対する抵抗性は、突然変異標的酵素、5−エノールピルビルシキミ酸−3リン酸合成酵素(EPSPS)およびアセト乳酸合成酵素(ALS)をコードしている遺伝子を使用することによって得られる。グルホシネートアンモニウム、ブロモキシニル、および2,4−ジクロロフェノキシアセテート(2,4−D)に対する抵抗性は、それぞれの除草剤を解毒するフォスフィノスリシンアセチルトランスフェラーゼ、ニトリラーゼ、または2,4−ジクロロフェノキシ酢酸モノオキシゲナーゼをコードしている細菌遺伝子を使用することによって得られる。2,4−D抵抗性のための酵素/遺伝子は、その内容全体が参照により本明細書に組み込まれているUS2009/0093366号およびWO2007/053482号に以前に開示されている。   The selectable marker gene is used to select transformed cells or tissues. Selectable marker genes include genes encoding antibiotic resistance, such as those encoding neomycin phosphotransferase II (NEO) and hygromycin phosphotransferase (HPT), and resistance to herbicidal compounds. The gene to give is included. Herbicide resistance genes generally encode a modified target protein that is insensitive to the herbicide or an enzyme that degrades or detoxifies the herbicide in the plant before it can act. DeBlock et al. (1987) EMBO J., 6: 2513-2518, DeBlock et al. (1989) Plant Physiol., 91: 691-704, Fromm et al. (1990) 8: 833-839, Gordon-Kamm et al. (1990) 2: See 603-618). For example, resistance to glyphosate or sulfonylurea herbicides uses genes encoding mutant target enzymes, 5-enolpyruvylshikimate-3-phosphate synthase (EPSPS) and acetolactate synthase (ALS) It is obtained by doing. Resistance to glufosinate ammonium, bromoxynyl, and 2,4-dichlorophenoxyacetate (2,4-D) is due to the phosphinothricin acetyltransferase, nitrilase, or 2,4-dichlorophenoxyacetic acid monotoxin detoxifying the respective herbicide. It can be obtained by using a bacterial gene encoding oxygenase. Enzymes / genes for 2,4-D resistance have been previously disclosed in US 2009/0093366 and WO 2007/053482, the entire contents of which are hereby incorporated by reference.

イミダゾリノンまたはスルホニル尿素を含めた他の除草剤は成長点または分裂組織を阻害することができる。この分類中の例示的な遺伝子は、たとえばそれぞれLeeら、EMBO J. 7:1241 (1988)およびMikiら、Theon. Appl. Genet. 80:449 (1990)によって記載されているように、突然変異ALSおよびAHAS酵素をコードしている。   Other herbicides including imidazolinones or sulfonylureas can inhibit growth points or meristems. Exemplary genes in this class are mutations, for example as described by Lee et al., EMBO J. 7: 1241 (1988) and Miki et al., Theon. Appl. Genet. 80: 449 (1990), respectively. Encodes ALS and AHAS enzymes.

グリホサート抵抗性遺伝子には、突然変異5−エノールピルビルシキミ酸−3リン酸合成酵素(EPSPs)遺伝子(組換え核酸の導入および/またはネイティブEPSPs遺伝子の様々な形態のin vivo突然変異誘発を介する)、aroA遺伝子、ならびにグリホサートアセチルトランスフェラーゼ(GAT)遺伝子のそれぞれが含まれる)。他のホスホノ化合物の抵抗性遺伝子には、グルホシネート(ストレプトマイセス・ハイグロスコピカス(Streptomyces hygroscopicus)およびストレプトマイセス・ビリジクロモゲネス(Streptomyces viridichromogenes)を含めたストレプトマイセス属(Streptomyces)の種からのフォスフィノスリシンアセチルトランスフェラーゼ(PAT)遺伝子)、ならびにピリジンオキシまたはフェノキシプロプリオン(proprionic)酸およびシクロヘクソン(ACCase阻害剤をコードしている遺伝子)が含まれ、たとえば、植物に対してグリホサートに対する抵抗性を与えることができるEPSPsの形態のヌクレオチド配列を開示している、Shahらの米国特許第4,940,835号およびBarryらの米国特許第6,248,876号を参照されたい。突然変異aroA遺伝子をコードしているDNA分子はATCC受託番号39256の下で得ることができ、突然変異遺伝子のヌクレオチド配列は、L−フォスフィノスリシンなどの除草剤に対する抵抗性を与えるグルタミン合成酵素遺伝子のヌクレオチド配列を開示している、Comaiの米国特許第4,769,061号、Kumadaらの欧州特許出願第0 333 033号、およびGoodmanらの米国特許第4,975,374号に開示されている。PAT遺伝子のヌクレオチド配列は、Leemansらの欧州特許出願第0 242 246号に提供されている。また、DeGreefら、Bio/Technology 7:61 (1989)は、PAT活性をコードしているキメラbar遺伝子を発現するトランスジェニック植物の生成を記載している。セトキシジムおよびハロキシホップを含めたフェノキシプロプリオン(proprionic)酸およびシクロヘクソンに対する抵抗性を与える遺伝子の例は、Marshallら、Theon. Appl. Genet. 83:435 (1992)によって記載されているAcc1−S1、Acc1−S2およびAcc1−S3遺伝子である。グリホサート抵抗性を与えることができるGAT遺伝子は、CastleらのWO2005012515号に記載されている。2,4−D、fopおよびピリジルオキシオーキシン除草剤に対する抵抗性を与える遺伝子は、WO2005107437号および米国特許出願第11/587,893号に記載されている。   The glyphosate resistance gene is mediated by the mutated 5-enolpyruvyl shikimate-3-phosphate synthase (EPSPs) gene (introduction of recombinant nucleic acids and / or various forms of in vivo mutagenesis of the native EPSPs gene. ), AroA gene, and glyphosate acetyltransferase (GAT) gene, respectively). Other phosphono resistance genes include genes from Streptomyces species, including glufosinate (Streptomyces hygroscopicus and Streptomyces viridichromogenes). Phosphinothricin acetyltransferase (PAT) gene), and pyridineoxy or phenoxyproprionic acid and cyclohexone (a gene encoding an ACCase inhibitor), for example for plants against glyphosate See Shah et al., US Pat. No. 4,940,835 and Barry et al., US Pat. No. 6,248,876, which disclose nucleotide sequences in the form of EPSPs that can confer resistance. A DNA molecule encoding a mutated aroA gene can be obtained under ATCC accession number 39256, the nucleotide sequence of the mutated gene is a glutamine synthase that confers resistance to herbicides such as L-phosphinothricin Disclosed in US Pat. No. 4,769,061 to Comai, European Patent Application 0 333 033 to Kumada et al., And US Pat. No. 4,975,374 to Goodman et al., Which discloses the nucleotide sequence of the gene. ing. The nucleotide sequence of the PAT gene is provided in Leemans et al., European Patent Application 0 242 246. DeGreef et al., Bio / Technology 7:61 (1989) also describes the generation of transgenic plants that express a chimeric bar gene encoding PAT activity. Examples of genes that confer resistance to phenoxyproprionic acid and cyclohexone, including cetoxydim and haloxyhops, are described in Acc1-S1, described by Marshall et al., Theon. Appl. Genet. 83: 435 (1992). Acc1-S2 and Acc1-S3 genes. A GAT gene capable of conferring glyphosate resistance is described in Castle et al., WO2005012515. Genes that confer resistance to 2,4-D, fop and pyridyloxyauxin herbicides are described in WO2005107437 and US patent application Ser. No. 11 / 587,893.

トリアジン(psbAおよび1s+遺伝子)またはベンゾニトリル(ニトリラーゼ遺伝子)を含めた他の除草剤は光合成を阻害することができる。Przibilaら、Plant Cell 3:169 (1991)は、突然変異psbA遺伝子をコードしているプラスミドを用いた、クラミドモナス属(Chlamydomonas)の形質転換を記載している。ニトリラーゼ遺伝子のヌクレオチド配列はStalkerの米国特許第4,810,648号に開示されており、これらの遺伝子を含有するDNA分子はATCC受託番号53435、67441、および67442の下で利用可能である。グルタチオンS−トランスフェラーゼをコードしているDNAのクローニングおよび発現はHayesら、Biochem. J. 285:173 (1992)によって記載されている。   Other herbicides including triazine (psbA and 1s + gene) or benzonitrile (nitrilase gene) can inhibit photosynthesis. Przibila et al., Plant Cell 3: 169 (1991), describes the transformation of Chlamydomonas with a plasmid encoding a mutated psbA gene. The nucleotide sequence of the nitrilase gene is disclosed in Stalker US Pat. No. 4,810,648, and DNA molecules containing these genes are available under ATCC Accession Nos. 53435, 67441, and 67442. Cloning and expression of DNA encoding glutathione S-transferase has been described by Hayes et al., Biochem. J. 285: 173 (1992).

本発明の目的のために、選択可能マーカー遺伝子には、それだけには限定されないが、以下をコードしている遺伝子が含まれる:ネオマイシンホスホトランスフェラーゼII(Fraleyら(1986) CRC Critical Reviews in Plant Science、4:1-25)、シアナミド加水酵素(Maier-Greinerら(1991) Proc. Natl. Acad. Sci. USA、88:4250-4264)、アスパラギン酸キナーゼ、ジヒドロジピコリン酸合成酵素(Perlら(1993) Bio/Technology、11:715-718)、トリプトファン脱炭酸酵素(Goddijnら(1993) Plant Mol. Bio.、22:907-912)、ジヒドロジピコリン酸合成酵素および脱感作アスパルテード(aspartade)キナーゼ(Perlら(1993) Bio/Technology、11:715-718)、bar遺伝子(Tokiら(1992) Plant Physiol.、100:1503-1507およびMeagherら(1996) and Crop Sci.、36:1367)、トリプトファン脱炭酸酵素(Goddijnら(1993) Plant Mol. Biol.、22:907-912)、ネオマイシンホスホトランスフェラーゼ(NEO)(Southernら(1982) J. Mol. Appl. Gen.、1:327、ハイグロマイシンホスホトランスフェラーゼ(HPTまたはHYG)(Shimizuら(1986) Mol. Cell Biol.、6:1074)、ジヒドロ葉酸還元酵素(DHFR)(Kwokら(1986) PNAS USA 4552)、フォスフィノスリシンアセチルトランスフェラーゼ(DeBlockら(1987) EMBO J.、6:2513)、2,2−ジクロロプロピオン酸脱ハロゲン酵素(Buchanan-Wollatronら(1989) J. Cell. Biochem. 13D:330)、アセトヒドロキシ酸合成酵素(Andersonら、米国特許第4,761,373号、Haughnら(1988) Mol. Gen. Genet. 221:266)、5−エノールピルビル−シキミ酸−リン酸合成酵素(aroA)(Comaiら(1985) Nature 317:741)、ハロアリールニトリラーゼ(Stalkerら、公開PCT出願WO87/04181号)、アセチル補酵素Aカルボキシラーゼ(Parkerら(1990) Plant Physiol. 92:1220)、ジヒドロプテロイン酸合成酵素(sul I)(Guerineauら(1990) Plant Mol. Biol. 15:127)、ならびに32kD光化学系IIポリペプチド(psbA)(Hirschbergら(1983) Science、222:1346)。   For the purposes of the present invention, selectable marker genes include, but are not limited to, genes encoding the following: neomycin phosphotransferase II (Fraley et al. (1986) CRC Critical Reviews in Plant Science, 4 : 1-25), cyanamide hydrolase (Maier-Greiner et al. (1991) Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 88: 4250-4264), aspartate kinase, dihydrodipicolinate synthase (Perl et al. (1993) Bio / Technology, 11: 715-718), tryptophan decarboxylase (Goddijn et al. (1993) Plant Mol. Bio., 22: 907-912), dihydrodipicolinate synthase and desensitized aspartade kinase (Perl et al. (1993) Bio / Technology, 11: 715-718), bar gene (Toki et al. (1992) Plant Physiol., 100: 1503-1507 and Meagher et al. (1996) and Crop Sci., 36: 1367), tryptophan decarboxylation. Enzyme (Goddijn et al. (1993) Plant Mol. Biol., 22: 907-912), Neo Isin phosphotransferase (NEO) (Southern et al. (1982) J. Mol. Appl. Gen., 1: 327, hygromycin phosphotransferase (HPT or HYG) (Shimizu et al. (1986) Mol. Cell Biol., 6: 1074) , Dihydrofolate reductase (DHFR) (Kwok et al. (1986) PNAS USA 4552), phosphinothricin acetyltransferase (DeBlock et al. (1987) EMBO J., 6: 2513), 2,2-dichloropropionic acid dehalogenase (Buchanan-Wollatron et al. (1989) J. Cell. Biochem. 13D: 330), acetohydroxy acid synthase (Anderson et al., US Pat. No. 4,761,373, Haughn et al. (1988) Mol. Gen. Genet. 221 : 266), 5-enolpyruvyl-shikimate-phosphate synthase (aroA) (Comai et al. (1985) Nature 317: 741), haloaryl nitrilase (Stalker et al., Published PCT application WO 87/04181), acetyl complement Enzyme A carboxy Ase (Parker et al. (1990) Plant Physiol. 92: 1220), dihydropteroic acid synthase (sul I) (Guerineau et al. (1990) Plant Mol. Biol. 15: 127), and 32 kD photosystem II polypeptide (psbA) (Hirschberg et al. (1983) Science, 222: 1346).

また、クロラムフェニコール(Herrera-Estrellaら(1983) EMBO J.、2:987-992)、メトトレキサート(Herrera-Estrellaら(1983) Nature、303:209-213、Meijerら(1991) Plant Mol Bio.、16:807-820 (1991)、ハイグロマイシン(Waldronら(1985) Plant Mol. Biol.、5:103-108、Zhijianら(1995) Plant Science、108:219-227およびMeijerら(1991) Plant Mol. Bio. 16:807-820)、ストレプトマイシン(Jonesら(1987) Mol. Gen. Genet.、210:86-91)、スペクチノマイシン(Bretagne-Sagnardら(1996) Transgenic Res.、5:131-137)、ブレオマイシン(Hilleら(1986) Plant Mol. Biol.、7:171-176)、スルホンアミド(Guerineauら(1990) Plant Mol. Bio.、15:127-136)、ブロモキシニル(Stalkerら(1988) Science、242:419-423)、2,4−D(Streberら(1989) Bio/Technology、7:811-816)、グリホサート(Shawら(1986) Science、233:478-481)、ならびにフォスフィノスリシン(DeBlockら(1987) EMBO J.、6:2513-2518)に対する抵抗性をコードしている遺伝子も含まれる。別段に記述しない限りは、本開示中に引用されているすべての参考文献は、その全体が参照により本明細書に組み込まれている。   In addition, chloramphenicol (Herrera-Estrella et al. (1983) EMBO J., 2: 987-992), methotrexate (Herrera-Estrella et al. (1983) Nature, 303: 209-213, Meijer et al. (1991) Plant Mol Bio 16: 807-820 (1991), hygromycin (Waldron et al. (1985) Plant Mol. Biol., 5: 103-108, Zhijian et al. (1995) Plant Science, 108: 219-227 and Meijer et al. (1991). Plant Mol. Bio. 16: 807-820), streptomycin (Jones et al. (1987) Mol. Gen. Genet., 210: 86-91), spectinomycin (Bretagne-Sagnard et al. (1996) Transgenic Res., 5: 131-137), bleomycin (Hille et al. (1986) Plant Mol. Biol., 7: 171-176), sulfonamides (Guerineau et al. (1990) Plant Mol. Bio., 15: 127-136), bromoxynil (Stalker et al. (1988) Science, 242: 419-423), 2,4-D (Streber et al. (1989) Bio / Technology, 7: 811-816), glyphosate (Shaw et al. (1986) Science, 233: 478-481), And phosphinothricin (DeBlock et al. (1987) EMBO J., 6: 2513-2518) Gene encoding resistance against also included. Unless otherwise stated, all references cited in this disclosure are incorporated herein by reference in its entirety.

選択可能マーカーおよびレポーター遺伝子の上記リストは限定することを意図しない。任意のレポーターまたは選択可能マーカー遺伝子が本発明によって包含されている。必要な場合は、そのような遺伝子は当分野で知られている方法によって配列決定することができる。   The above list of selectable markers and reporter genes is not intended to be limiting. Any reporter or selectable marker gene is encompassed by the present invention. If necessary, such genes can be sequenced by methods known in the art.

レポーターおよび選択可能マーカー遺伝子は、植物中での最適な発現のために合成される。すなわち、遺伝子のコード配列は、植物中での発現を増強させるために改変されている。合成マーカー遺伝子は、植物中にてより高いレベルで発現され、その結果より高い形質転換効率をもたらすように設計されている。遺伝子の合成最適化の方法は当分野で利用可能である。実際、いくつかの遺伝子が、植物中での遺伝子産物の発現を増加させるために最適化されている。   Reporter and selectable marker genes are synthesized for optimal expression in plants. That is, the coding sequence of the gene has been modified to enhance expression in plants. Synthetic marker genes are designed to be expressed at higher levels in plants, resulting in higher transformation efficiency. Methods for gene synthesis optimization are available in the art. In fact, several genes have been optimized to increase the expression of gene products in plants.

マーカー遺伝子配列は、特定の植物種中での発現のために最適化することができる、または植物ファミリー中での最適な発現のために改変することができる。植物の好ましいコドンは、特定の目的植物種において最も大量に発現されるタンパク質中の最も高頻度のコドンから決定し得る。たとえば、参照により本明細書に組み込まれている、EPA0359472号、EPA0385962号、WO91/16432号、Perlakら(1991) Proc. Natl. Acad. Sci. USA、88:3324-3328、およびMurrayら(1989) Nucleic Acids Research、17:477-498、米国特許第5,380,831号、および米国特許第5,436,391号を参照されたい。このようにして、ヌクレオチド配列を任意の植物中での発現のために最適化することができる。遺伝子配列の全体または任意の一部が最適化されている、または合成であってよいことを理解されたい。すなわち、完全に最適化されたまたは部分的に最適化された配列も使用し得る。   The marker gene sequence can be optimized for expression in a particular plant species or can be modified for optimal expression in a plant family. A preferred codon for a plant can be determined from the most frequent codon in the protein that is most abundantly expressed in a particular target plant species. See, for example, EPA 0359472, EPA 0385962, WO 91/16432, Perlak et al. (1991) Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 88: 3324-3328, and Murray et al. (1989), which are incorporated herein by reference. ) Nucleic Acids Research, 17: 477-498, US Pat. No. 5,380,831, and US Pat. No. 5,436,391. In this way, the nucleotide sequence can be optimized for expression in any plant. It should be understood that the entire gene sequence or any portion thereof may be optimized or synthetic. That is, fully optimized or partially optimized sequences can also be used.

さらに、アグロバクテリウム属(Agrobacterium)媒介性の形質転換系を利用したいくつかの形質転換戦略が開発されている。たとえば、バイナリーベクター戦略は2つのプラスミドの系に基づいており、T−DNAはTiプラスミドの残りとは異なるプラスミド中にある。同時組込み戦略では、T−DNAのほんの一部分を外来遺伝子と同じベクター内に配置し、続いてこのベクターがTiプラスミドと組み換えられる。   In addition, several transformation strategies have been developed that utilize an Agrobacterium-mediated transformation system. For example, the binary vector strategy is based on a two-plasmid system where the T-DNA is in a different plasmid than the rest of the Ti plasmid. In the co-integration strategy, a small portion of T-DNA is placed in the same vector as the foreign gene, which is then recombined with the Ti plasmid.

本明細書中で使用する語句「植物」には双子葉植物および単子葉植物が含まれる。双子葉植物の例には、タバコ、シロイヌナズナ(Arabidopsis)、ダイズ、トマト、パパイヤ、キャノーラ、ヒマワリ、綿、アルファルファ、ジャガイモ、ブドウ、キマメ、エンドウマメ、アブラナ属(Brassica)、ヒヨコマメ、テンサイ、ナタネ、スイカ、メロン、コショウ、ピーナッツ、パンプキン、ダイコン、ホウレンソウ、カボチャ、ブロッコリー、キャベツ、ニンジン、カリフラワー、セロリ、ハクサイ、キュウリ、ナス、およびレタスが含まれる。単子葉植物の例には、トウモロコシ、コメ、コムギ、サトウキビ、オオムギ、ライムギ、モロコシ、ラン、タケ、バナナ、ガマ、ユリ、カラスムギ、タマネギ、キビ、およびライコムギが含まれる。   As used herein, the phrase “plant” includes dicotyledonous and monocotyledonous plants. Examples of dicotyledonous plants include tobacco, Arabidopsis, soybean, tomato, papaya, canola, sunflower, cotton, alfalfa, potatoes, grapes, bean, pea, Brassica, chickpea, sugar beet, rapeseed, Includes watermelon, melon, pepper, peanuts, pumpkin, radish, spinach, pumpkin, broccoli, cabbage, carrot, cauliflower, celery, Chinese cabbage, cucumber, eggplant, and lettuce. Examples of monocotyledonous plants include corn, rice, wheat, sugar cane, barley, rye, sorghum, orchid, bamboo, banana, cattail, lily, oats, onion, millet, and triticale.

2,4−D抵抗性遺伝子および続く抵抗性作物の対象開発は、作物内施用のための、広葉のグリホサート抵抗性の(または高耐性かつシフトした)雑草種を防除するための優れた選択肢を提供する。2,4−Dは、広範囲、比較的安価、かつ頑強な広葉除草剤であり、双子葉植物および単子葉作物において同様により高い作物耐性を提供することができれば、栽培者に優れた有用性が提供される。また、2,4−D耐性トランスジェニック双子葉作物は、施用のタイミングおよび量においてより高い柔軟性も有する。2,4−Dの対象除草剤耐性形質さらなる有用性は、通常は感受性である作物に対する、2,4−Dドリフト、揮発、逆転(または他のオフサイト移動現象)、誤施用、破壊行為などからの被害を防止するその有用性である。AAD−12遺伝子のさらなる利点は、現在までに特徴づけられているすべてのtfdA相同体とは異なり、AAD−12は、アキラルフェノキシオーキシン(たとえば、2,4−D、MCPA、4−クロロフェノキシ酢酸)に加えてピリジルオキシ酢酸系オーキシン(たとえば、トリクロピル、フルオロキシピル)を分解できることである。表1を参照されたい。対象AAD−12酵素によって触媒される化学反応の一般的な例示を図1中に示す。(Oの付加は立体特異的であり、中間体からフェノールおよびグリオキシル酸への分解は自発性である)。図1中の化学構造は分子主鎖を例示しており、様々なR基など(表1中に示すものなど)が含まれていても、必ずしも図1中に具体的に例示されていないことを理解されたい。様々なフェノキシオーキシンの組合せの複数の混合物が、様々な地域において具体的な雑草範囲および環境条件に対処するために世界中で使用されている。植物中でのAAD−12遺伝子の使用は、はるかにより広範囲のオーキシン除草剤に対する保護を提供し、それにより、防除することができる雑草の柔軟性および範囲が増加する。 Targeted development of 2,4-D resistance genes and subsequent resistant crops offers excellent options for controlling broad-leaf glyphosate resistant (or highly resistant and shifted) weed species for in-crop applications provide. 2,4-D is a broad, relatively inexpensive, and robust broad-leaf herbicide that has excellent utility for growers if it can provide higher crop resistance in dicotyledonous and monocotyledonous crops as well. Provided. 2,4-D resistant transgenic dicotyledonous crops also have greater flexibility in application timing and quantity. 2,4-D target herbicide tolerance traits Further usefulness includes 2,4-D drift, volatilization, reversal (or other off-site migration phenomenon), misapplication, vandalism, etc. for normally sensitive crops Is its usefulness to prevent damage from. A further advantage of the AAD-12 gene is that, unlike all tfdA homologues that have been characterized to date, AAD-12 is achiral phenoxyauxin (eg 2,4-D, MCPA, 4-chlorophenoxyacetic acid). ) In addition to pyridyloxyacetic acid auxins (for example, triclopyr, fluoroxypyr). See Table 1. A general illustration of a chemical reaction catalyzed by the subject AAD-12 enzyme is shown in FIG. (The addition of O 2 is stereospecific and the degradation of the intermediate to phenol and glyoxylic acid is spontaneous). The chemical structure in FIG. 1 illustrates the molecular main chain, and even though various R groups (such as those shown in Table 1) are included, they are not necessarily specifically illustrated in FIG. I want you to understand. Multiple mixtures of various phenoxy auxin combinations are used worldwide to address specific weed ranges and environmental conditions in various regions. The use of the AAD-12 gene in plants provides protection against a much wider range of auxin herbicides, thereby increasing the flexibility and range of weeds that can be controlled.

単一遺伝子(AAD−12)が現在では同定されており、これは、植物中での発現のために遺伝子操作した場合に、先天的な耐性が一度も存在したことがない、またはこれらの除草剤の使用を許容するには十分に高くなかった植物において、フェノキシオーキシン除草剤の使用を可能にする特性を有する。さらに、AAD−12は、天然の耐性が選択性を許容するには十分でなかった植物体において、ピリジルオキシ酢酸系除草剤に対する保護も提供することができ、これらの除草剤の潜在的な有用性が拡大している。現在では、AAD−12を単独で含有する植物を、順次、または1つ、2つ、もしくはいくつかのフェノキシオーキシン除草剤の組合せと混合したタンクで処理し得る。それぞれのフェノキシオーキシン除草剤の量は、広範囲の双子葉植物雑草を防除するために、25〜4000g ae/ha、より典型的には100〜2000g ae/haの範囲であり得る。同様に、1つ、2つ、またはいくつかのピリジルオキシ酢酸オーキシン化合物の混合物を、AAD−12を発現する植物に施用してよく、前記除草剤からの損傷の危険性は低下している。それぞれのピリジルオキシ酢酸系除草剤の量は、さらなる双子葉植物雑草を防除するために、25〜2000g ae/ha、より典型的には35〜840g ae/haの範囲であり得る。   A single gene (AAD-12) has now been identified that has never had innate tolerance when genetically engineered for expression in plants, or weeding these It has properties that allow the use of phenoxyauxin herbicides in plants that were not high enough to allow the use of the agent. In addition, AAD-12 can also provide protection against pyridyloxyacetic acid herbicides in plants where natural tolerance was not sufficient to allow selectivity, and the potential usefulness of these herbicides. Sex is expanding. Currently, plants containing AAD-12 alone can be treated sequentially or in tanks mixed with one, two or several phenoxyauxin herbicide combinations. The amount of each phenoxy auxin herbicide can range from 25 to 4000 g ae / ha, more typically from 100 to 2000 g ae / ha to control a wide range of dicotyledonous weeds. Similarly, a mixture of one, two or several pyridyloxyacetate auxin compounds may be applied to plants expressing AAD-12, reducing the risk of damage from the herbicide. The amount of each pyridyloxyacetic acid herbicide can range from 25 to 2000 g ae / ha, more typically from 35 to 840 g ae / ha to control additional dicotyledonous weeds.

グリホサートは、非常に広範囲の広葉およびイネ科雑草種を防除するため、大規模に使用されている。しかし、GTCおよび非作物施用におけるグリホサートの反復使用は、天然により耐性がある種またはグリホサート抵抗性の生物型への雑草シフトを選択し、また選択し続ける。同じ種の防除を提供するが異なる作用機構を有する、有効な量で使用するタンク混合除草剤パートナーが、抵抗性雑草の出現を遅延させるための方法としてほとんどの除草剤抵抗管理戦略によって処方されている。AAD−12をグリホサート耐性形質(および/または他の除草剤耐性形質)とスタッキングすることは、グリホサート、フェノキシオーキシン(たとえば2,4−D)およびピリジルオキシ酢酸系オーキシン除草剤(たとえばトリクロピル)の使用を、選択的に同じ作物中で可能にすることによって、GTCにおけるグリホサート抵抗性の双子葉植物雑草種の防除を許容するための機構を提供できる可能性がある。これらの除草剤の施用は、異なる作用機構の2つ以上の除草剤を含むタンク混合物中で同時であることができる、植えつけ前、出芽前、もしくは出芽後としての順次施用および約2時間から約3カ月の分割施用タイミングにおける単一の除草剤組成物の個々の施用であることができる、または、それぞれの化学クラスを表す任意の数の除草剤の任意の組合せを作物の植えつけの約7カ月から作物の収穫まで(もしくは個々の除草剤の収穫前間隔、いずれか短い方)の任意のタイミングで施用することができる。   Glyphosate is used on a large scale to control a very wide range of broadleaf and grass weed species. However, repeated use of glyphosate in GTC and non-crop applications selects and continues to select weed shifts to naturally more resistant species or glyphosate-resistant biotypes. Tank mixed herbicide partners used in effective amounts that provide the same species of control but with different mechanisms of action are prescribed by most herbicide resistance management strategies as a way to delay the emergence of resistant weeds Yes. Stacking AAD-12 with glyphosate tolerance traits (and / or other herbicide tolerance traits) is the use of glyphosate, phenoxyauxin (eg 2,4-D) and pyridyloxyacetic acid auxin herbicides (eg triclopyr) May be able to provide a mechanism to allow control of glyphosate-resistant dicotyledonous weed species in GTC by selectively enabling in the same crop. The application of these herbicides can be simultaneous in a tank mixture containing two or more herbicides with different mechanisms of action, from sequential application as before planting, before emergence, or after emergence and from about 2 hours. It can be an individual application of a single herbicidal composition at a split application timing of about 3 months, or any combination of any number of herbicides representing the respective chemical class can be about It can be applied at any time from 7 months to crop harvest (or individual herbicide pre-harvest interval, whichever is shorter).

施用のタイミング、個々の除草剤の量、および困難なまたは抵抗性の雑草を防除する能力に関して、広範囲のイネ科および広葉雑草の防除において柔軟性を有することが重要である。グリホサート抵抗性遺伝子/AAD−12のスタッキングを有する作物におけるグリホサートの施用は、約250〜2500g ae/haの範囲であることができ、フェノキシオーキシン除草剤(1つまたは複数)は約25〜4000g ae/haで施用することができ、ピリジルオキシ酢酸系オーキシン除草剤(1つまたは複数)は25〜2000g ae/haで施用することができる。これらの施用の最適な組合せ(複数可)およびタイミングは、具体的な状況、種、および環境に依存し、本開示の利点をもって、雑草防除分野の技術者によって最善に決定される。   With regard to timing of application, the amount of individual herbicides, and the ability to control difficult or resistant weeds, it is important to have flexibility in controlling a wide range of gramineous and broadleaf weeds. Application of glyphosate in crops with the glyphosate resistance gene / AAD-12 stacking can range from about 250-2500 g ae / ha and the phenoxy auxin herbicide (s) is about 25-4000 g ae. The pyridyloxyacetic acid auxin herbicide (s) can be applied at 25-2000 g ae / ha. The optimal combination (s) and timing of these applications will depend on the specific situation, species, and environment, and are best determined by engineers in the field of weed control with the benefit of this disclosure.

小植物は、典型的には成長サイクル全体にわたって抵抗性である。形質転換した植物は、典型的には、遺伝子が発現される任意の時点で、新しい除草剤施用に対して抵抗性となる。ここでは、これまで試験された構成的プロモーター(主にCsVMVおよびAtUbi 10)を使用して、生活環全体にわたって2,4−Dに対する耐性が示される。このことは典型的に予想されるが、これは、たとえば、耐性が抵抗性の作用機構の部位での低下した発現によって顕著な影響を受ける場合がある他の非代謝活性の際には改善である。一例はRoundup Readyの綿であり、初期に噴霧した場合は、植物は耐性であったが、噴霧が遅すぎた場合は、グリホサートは分裂組織中に濃縮された(代謝されず移動されるため)。使用したウイルスプロモーターMonsantoは花中では良好に発現されない。本発明はこれらに関する改善を提供する。   Plantlets are typically resistant throughout the growth cycle. Transformed plants are typically resistant to new herbicide application at any point where the gene is expressed. Here, constitutive promoters tested so far (mainly CsVMV and AtUbi 10) are used to show resistance to 2,4-D throughout the life cycle. This is typically expected, but this is an improvement over other non-metabolic activities where, for example, tolerance can be significantly affected by reduced expression at the site of resistance mechanisms of action. is there. An example is Round Ready cotton, where plants were resistant when sprayed early, but when sprayed too slowly, glyphosate was concentrated in meristems (because it was not metabolized and moved) . The viral promoter Monsanto used is not well expressed in flowers. The present invention provides improvements in these respects.

除草剤配合物(たとえば、エステル、酸、もしくは塩配合物、または可溶性濃縮物、乳剤濃縮物、もしくは可溶性液体)およびタンク混合添加剤(たとえば、アジュバント、界面活性剤、ドリフト遅延剤、または適合化剤)は、所定の除草剤または1つもしくは複数の除草剤の組合せからの雑草防除に顕著な影響を与える場合がある。これらと前述の除草剤化学のうちのいずれかとの任意の組合せが本発明の範囲内にある。   Herbicide formulations (eg, ester, acid or salt formulations, or soluble concentrates, emulsion concentrates, or soluble liquids) and tank mix additives (eg, adjuvants, surfactants, drift retarders, or adaptations) Agent) may significantly affect weed control from a given herbicide or a combination of one or more herbicides. Any combination of these with any of the foregoing herbicide chemistries is within the scope of the present invention.

また、当業者には、防除される雑草の範囲および/または天然により耐性があるもしくは抵抗性の雑草種の防除を増加させるために、2つ以上の作用機構を組み合わせることの利点が見える。このことは、ヒトの関与(トランスジェニックまたは非トランスジェニックのどちらか)によって、GTCを越えて作物において除草剤耐性を可能とした化学まで拡大することもできる。実際、グリホサート抵抗性(たとえば、抵抗性植物または細菌EPSPS、グリホサート酸化還元酵素(GOX)、GAT)、グルホシネート抵抗性(たとえば、Pat、bar)、アセト乳酸合成酵素(ALS)阻害性除草剤抵抗性(たとえば、イミダゾリノン、スルホニル尿素、トリアゾロピリミジンスルホンアニリド、ピルミジニル(pyrmidinyl)チオベンゾエート、および他の化合物=AHAS、Csr1、SurAなど)、ブロモキシニル抵抗性(たとえばBxn)、HPPD(4−ヒドロキシル(hydroxl)フェニル−ピルビン酸ジオキシゲナーゼ)酵素の阻害剤に対する抵抗性、フィトエン不飽和化酵素(PDS)の阻害剤に対する抵抗性、光化学系II阻害性除草剤(たとえばpsbA)に対する抵抗性、光化学系I阻害性除草剤に対する抵抗性、プロトポルフィリノーゲンオキシダーゼIX(PPO)阻害性除草剤(たとえばPPO−1)に対する抵抗性、フェニル尿素除草剤(たとえばCYP76B1)に対する抵抗性、ジカンバ分解酵素(たとえばUS20030135879号を参照)などをコードしている形質を、単独または複数の組合せでスタッキングして、雑草シフトを有効に防除もしくは防止する能力および/または前述のクラスの任意の除草剤に対する抵抗性をもたらすことができる。In vivoで改変したEPSPSならびにクラスI、クラスII、およびクラスIIIグリホサート抵抗性遺伝子を一部の好ましい実施形態で使用することができる。   Those skilled in the art will also see the benefits of combining two or more mechanisms of action to increase the range of weeds to be controlled and / or the control of naturally more resistant or resistant weed species. This can also be extended beyond GTC to chemistry that enabled herbicide tolerance in crops, with human involvement (either transgenic or non-transgenic). Indeed, glyphosate resistance (eg resistant plant or bacteria EPSPS, glyphosate oxidoreductase (GOX), GAT), glufosinate resistance (eg Pat, bar), acetolactate synthase (ALS) inhibitory herbicide resistance (Eg, imidazolinones, sulfonylureas, triazolopyrimidinesulfonanilides, pyrmidinyl thiobenzoates, and other compounds = AHAS, Csr1, SurA, etc.), bromoxynyl resistance (eg, Bxn), HPPD (4-hydroxyl (hydroxl ) Phenyl-pyruvate dioxygenase) resistance to inhibitors of enzymes, resistance to inhibitors of phytoene desaturase (PDS), resistance to photosystem II inhibitor herbicides (eg psbA), photosystem I inhibition Herbicide Resistance to protoporphyrinogen oxidase IX (PPO) -inhibiting herbicides (eg PPO-1), resistance to phenylurea herbicides (eg CYP76B1), dicamba-degrading enzymes (see eg US200301535879), etc. Can be stacked alone or in combination to provide the ability to effectively control or prevent weed shift and / or resistance to any herbicide of the aforementioned class. In vivo modified EPSPS and class I, class II, and class III glyphosate resistance genes can be used in some preferred embodiments.

追加の除草剤に関して、一部の追加の好ましいALS阻害剤には、それだけには限定されないが、スルホニル尿素(クロルスルフロン、ハロスルフロン、ニコスルフロン、スルホメツロン、スルホスルフロン、トリフロキシスルフロンなど)、イミダゾロニノン(イマザモックス、イマゼタピル、イマザキンなど)、トリアゾロピリミジンスルホンアニリド(クロランスラムメチル、ジクロスラム、フロラスラム、フルメツラム、メトスラム、およびペノキススラムなど)、ピリミジニルチオベンゾエート(ビスピリバックおよびピリチオバックなど)、ならびにフルカルバゾンが含まれる。一部の好ましいHPPD阻害剤には、それだけには限定されないが、メソトリオン、イソキサフルトール、およびスルコトリオンが含まれる。一部の好ましいPPO阻害剤には、それだけには限定されないが、フルミクロラック、フルミオキサジン、フルフェンピル、ピラフルフェン、フルチアセト、ブタフェナシル、カルフェントラゾン、スルフェントラゾン、ならびにジフェニルエーテル(アシフルオルフェン、ホメサフェン、ラクトフェン、およびオキシフルオルフェンなど)が含まれる。   With respect to additional herbicides, some additional preferred ALS inhibitors include, but are not limited to, sulfonylureas (such as chlorsulfuron, halosulfuron, nicosulfuron, sulfomethulone, sulfosulfuron, trifloxysulfuron), Includes imidazoloninones (such as imazamox, imazetapyr, imazaquin), triazolopyrimidine sulfonanilide (such as chloransrammethyl, diclosram, flurothram, flumethram, methotram, and penoxsulam), pyrimidinylthiobenzoates (such as bispyribac and pyrithiobac), and full carbazones It is. Some preferred HPPD inhibitors include, but are not limited to, mesotrione, isoxaflutole, and sulcotrione. Some preferred PPO inhibitors include, but are not limited to, full microlac, flumioxazin, flufenpyr, pyraflufen, flutiaceto, butaphenacyl, carfentrazone, sulfentrazone, and diphenyl ether (acifluorfen, fomesafen, Lactofen, and oxyfluorfen).

さらに、AAD−12単独、または1つもしくは複数の追加のHTC形質とスタッキングしたAAD−12は、1つまたは複数の追加の入力(たとえば、昆虫抵抗性、真菌抵抗性、もしくはストレス耐性など)または出力(たとえば、増加した収量、改善された油プロフィール、改善された繊維品質など)の形質とスタッキングすることができる。したがって、本発明を使用して、柔軟かつ高い対費用効果で任意の数の農耕学的な悪疫を防除する能力を有する、改善された作物品質の完全な農耕学的パッケージを提供することができる。   In addition, AAD-12 alone, or AAD-12 stacked with one or more additional HTC traits, may include one or more additional inputs (eg, insect resistance, fungal resistance, or stress resistance) or It can be stacked with traits of output (eg, increased yield, improved oil profile, improved fiber quality, etc.). Thus, the present invention can be used to provide a complete agricultural package with improved crop quality that has the ability to control any number of agricultural aggression in a flexible and cost-effective manner. .

本発明は、部分的に、2,4−Dを分解することができるだけでなく、驚くべきことに、たとえば本発明の酵素を以前に知られているtfdAタンパク質から識別する新規特性も保有する酵素の同定に関する。この酵素はtfdAに対して非常に低い相同性を有するが、それでも本発明の遺伝子を同じα−ケトグルタル酸依存性ジオキシゲナーゼの全体的ファミリーに一般的に分類することができる。このタンパク質ファミリーは、活性部位を含む「HX(D/E)X23−26(T/S)X114−183HX10−13R」モチーフ中の3つの保存的なヒスチジン残基によって特徴づけられている。ヒスチジンは触媒活性に必須の活性部位中のFe+2イオンを配位する(Hoganら、2000)。本明細書中に記述した予備in vitro発現実験は、新規属性の選択を助けるように仕立てられている。また、これらの実験は、AAD−12酵素が、以前に出願された特許出願(2005年5月2日出願のPCT US/2005/014737号)中に開示されている、同じクラスの別の本質的に異なる酵素と比べ独特である。その出願のAAD−1酵素は、対象AAD−12タンパク質と約25%の配列同一性しか共有しない。   The present invention is not only partially capable of degrading 2,4-D, but surprisingly, for example, an enzyme that also possesses novel properties that distinguish the enzyme of the present invention from previously known tfdA proteins. Related to identification. Although this enzyme has very low homology to tfdA, it is still possible to generally classify the genes of the present invention into the same whole family of α-ketoglutarate-dependent dioxygenases. This protein family is characterized by three conserved histidine residues in the “HX (D / E) X23-26 (T / S) X114-183HX10-13R” motif that includes the active site. Histidine coordinates Fe + 2 ions in the active site essential for catalytic activity (Hogan et al., 2000). The preliminary in vitro expression experiments described herein are tailored to help select new attributes. These experiments also show that the AAD-12 enzyme is another essence of the same class, disclosed in a previously filed patent application (PCT US / 2005/014737 filed May 2, 2005). It is unique compared to different enzymes. The AAD-1 enzyme of that application shares only about 25% sequence identity with the subject AAD-12 protein.

より詳細には、本発明は、部分的に、2,4−Dだけでなく、ピリジルオキシ酢酸系除草剤も分解することができる酵素の使用に関する。現在までに、異なる化学クラスおよび作用様式の除草剤を分解する能力を有することが報告されているα−ケトグルタル酸依存性ジオキシゲナーゼ酵素は存在しない。本発明に従って使用するための好ましい酵素および遺伝子は、本明細書中でAAD−12(アリールオキシアルカノエートジオキシゲナーゼ)遺伝子およびタンパク質と呼ぶ。   More particularly, the present invention relates in part to the use of an enzyme that can degrade not only 2,4-D but also pyridyloxyacetic acid herbicides. To date, there are no α-ketoglutarate-dependent dioxygenase enzymes that have been reported to have the ability to degrade herbicides of different chemical classes and modes of action. Preferred enzymes and genes for use in accordance with the present invention are referred to herein as AAD-12 (aryloxyalkanoate dioxygenase) genes and proteins.

対象タンパク質は、分析アッセイにおいて2,4−Dから2,4−ジクロロフェノール(「DCP」、除草性が不活性)への変換について陽性の試験結果となった。本発明の部分精製タンパク質は、in vitro2,4−DをDCPへと迅速に変換することができる。AAD−12で形質転換した植物が提供するさらなる利点は、親除草剤(複数可)が不活性型へと代謝され、それにより、穀粒または飼い葉中に除草剤残留物が収穫される潜在性が低下することである   The protein of interest gave a positive test result for conversion from 2,4-D to 2,4-dichlorophenol ("DCP", herbicidal inactive) in the analytical assay. The partially purified protein of the present invention can rapidly convert in vitro 2,4-D to DCP. A further advantage provided by plants transformed with AAD-12 is the potential for parental herbicide (s) to be metabolized to an inactive form, thereby harvesting herbicide residues in the grain or fodder. Is to lower

また、本発明には、ピリジルオキシ酢酸系除草剤および/またはフェノキシオーキシン除草剤を、AAD−12遺伝子を含む植物に施用することを含む、雑草を防除する方法も含まれる。   The present invention also includes a method for controlling weeds, comprising applying a pyridyloxyacetic acid herbicide and / or a phenoxyauxin herbicide to a plant containing the AAD-12 gene.

これらの発見に鑑みて、この種の酵素をコードしているポリヌクレオチドを含む新規植物が現在提供されている。これまでは、そのような植物を生成する動機は存在せず、そのような植物がこの酵素を有効に産生して、植物にフェノキシ酸除草剤(2,4−Dなど)だけでなくピリジルオキシ酢酸系除草剤に対する抵抗性を与えることができるという予想は存在しなかった。したがって、本発明は、これまでは当分野において可能であると考えられなかった多くの利点を提供する。   In view of these discoveries, new plants are now provided that contain polynucleotides encoding this type of enzyme. So far, there has been no motive to produce such plants, and such plants effectively produce this enzyme, which not only gives phenoxy acid herbicides (such as 2,4-D) but also pyridyloxy. There was no expectation that resistance to acetic herbicides could be conferred. Thus, the present invention provides many advantages that have not previously been considered possible in the art.

公的に利用可能な株(ATCCまたはDSMZなどの培養物コレクションに寄託されている)を獲得し、本明細書中に開示した技法を使用して、新規遺伝子についてスクリーニングすることができる。本発明によるさらなるスクリーニングおよび試験のために、本明細書中に開示した配列を使用して、相同的な遺伝子を増幅して組換え発現系内にクローニングすることができる。   Publicly available strains (deposited in culture collections such as ATCC or DSMZ) can be obtained and screened for new genes using the techniques disclosed herein. For further screening and testing according to the present invention, the sequences disclosed herein can be used to amplify and clone homologous genes into recombinant expression systems.

背景技術のセクション中で上述したように、2,4−Dを分解するその能力について大規模に研究されている1つの生物はラルストニア・ユートロファ(Ralstonia eutropha)である(Streberら、1987)。分解経路内の最初の酵素をコードしている遺伝子はtfdAである。米国特許第6,153,401号およびGENBANK受託番号M16730を参照されたい。TfdAは、α−ケトグルタル酸依存性ジオキシゲナーゼ反応を介した2,4−D酸から除草性が不活性のDCPへの変換を触媒する(Smejkalら、2001)。TfdAは、トランスジェニック植物において、通常は2,4−Dに対して感受性である双子葉植物(たとえば綿およびタバコ)に2,4−D抵抗性を与えるために使用されている(Streberら、1989、Lyonら、1989、Lyonら、1993)。2,4−Dを分解することができるタンパク質をコードしている多数のtfdA型遺伝子が環境から同定されており、Genbankデータベースに寄託されている。多くの相同体はtfdAと非常に類似しており(85%超のアミノ酸同一性)、tfdAと類似の酵素特性を有する。しかし、tfdAに対して低レベルの相同性を有するα−ケトグルタル酸依存性ジオキシゲナーゼ相同体の小さなコレクションが現在同定されている。   As discussed above in the background section, one organism that has been extensively studied for its ability to degrade 2,4-D is Ralstonia eutropha (Streber et al., 1987). The gene encoding the first enzyme in the degradation pathway is tfdA. See U.S. Patent No. 6,153,401 and GENBANK Accession No. M16730. TfdA catalyzes the conversion of 2,4-D acid to herbicidally inactive DCP via an α-ketoglutarate-dependent dioxygenase reaction (Smejkal et al., 2001). TfdA has been used in transgenic plants to confer 2,4-D resistance to dicotyledonous plants (eg cotton and tobacco) that are normally sensitive to 2,4-D (Streber et al., 1989, Lyon et al., 1989, Lyon et al., 1993). A number of tfdA type genes encoding proteins capable of degrading 2,4-D have been identified from the environment and deposited in the Genbank database. Many homologues are very similar to tfdA (greater than 85% amino acid identity) and have similar enzymatic properties to tfdA. However, a small collection of α-ketoglutarate-dependent dioxygenase homologs with a low level of homology to tfdA has now been identified.

本発明は、部分的に、tfdAに対して低い相同性を有する(31%のアミノ酸同一性)、デルフチア・アシジボランス(Delftia acidivorans)からの遠縁の酵素sdpA(Westendorfら、2002、2003)の新規使用および機能の驚くべき発見に関する。そのネイティブ形態で精製されたこのα−ケトグルタル酸依存性ジオキシゲナーゼ酵素は、2,4−DおよびS−ジクロルプロップを分解することが以前に示されている(Westendorfら、2002および2003)。しかし、現在までに、ピリジルオキシ酢酸系化学クラスの除草剤を分解する能力を有することが報告されているα−ケトグルタル酸依存性ジオキシゲナーゼ酵素は存在しない。SdpAは植物中で発現されたことが一度もなく、また、GTCの有効性、低費用、および利便性が大きな原因となって、新しいHTC技術の開発が制限されていることが部分的に原因で、それを行う動機もまったく存在しなかった(Devine、2005)。   The present invention is in part a novel use of the distantly related enzyme sdpA from Delftia acidivorans (Westendorf et al., 2002, 2003), which has low homology to tfdA (31% amino acid identity). And regarding the amazing discovery of the function. This α-ketoglutarate-dependent dioxygenase enzyme purified in its native form has been previously shown to degrade 2,4-D and S-dichloroprop (Westendorf et al., 2002 and 2003). However, to date, there is no α-ketoglutarate-dependent dioxygenase enzyme that has been reported to have the ability to degrade pyridyloxyacetic acid chemical classes of herbicides. SdpA has never been expressed in plants and is partly due to the limited development of new HTC technology, largely due to the effectiveness, low cost and convenience of GTC. And there was no motivation to do that (Devine, 2005).

新規活性に鑑みて、本発明のタンパク質および遺伝子を、本明細書中でAAD−12タンパク質および遺伝子と呼ぶ。AAD−12は、様々なフェノキシ酢酸オーキシン除草剤をin vitroで分解することが現在確認されている。しかし、この酵素は、本明細書中で初めて報告されるように、驚くべきことに、アリールオキシアルカノエート分子のクラスのさらなる基質も分解できることが判明した。顕著な農耕学的重要性の基質にはピリジルオキシ酢酸オーキシン除草剤が含まれる。この高度に新規な発見は、顕著な除草剤耐性作物(HTC)および選択可能マーカー形質の好機の基となっている。この酵素は、除草剤分解活性を広範囲の様々な広葉除草剤(フェノキシ酢酸およびピリジルオキシ酢酸オーキシン)に送達するその能力が独特である。   In view of the new activity, the proteins and genes of the present invention are referred to herein as AAD-12 proteins and genes. AAD-12 is currently identified to degrade various phenoxyacetate auxin herbicides in vitro. However, it was surprisingly found that this enzyme can also degrade additional substrates of the class of aryloxyalkanoate molecules, as reported for the first time herein. Substrates of significant agricultural importance include pyridyloxyacetate auxin herbicides. This highly novel discovery underpins significant herbicide-tolerant crops (HTC) and the opportunity for selectable marker traits. This enzyme is unique in its ability to deliver herbicide degrading activity to a wide variety of broadleaf herbicides (phenoxyacetic acid and pyridyloxyacetate auxin).

したがって、本発明は、部分的に、組換えによって発現させたアリールオキシアルカノエートジオキシゲナーゼ酵素(AAD−12)による、2,4−ジクロロフェノキシ酢酸、他のフェノキシ酢酸系オーキシン除草剤、およびピリジルオキシ酢酸系除草剤の分解に関する。また、本発明は、部分的に、フェノキシおよび/またはピリジルオキシオーキシン除草剤を分解することができるアリールオキシアルカノエートジオキシゲナーゼ分解酵素をコードしている遺伝子(AAD−12)の同定および使用にも関する。   Accordingly, the present invention is based in part on recombinantly expressed aryloxyalkanoate dioxygenase enzyme (AAD-12), 2,4-dichlorophenoxyacetic acid, other phenoxyacetic auxin herbicides, and pyridyloxy It relates to the degradation of acetic acid herbicides. The present invention is also directed, in part, to the identification and use of a gene (AAD-12) encoding an aryloxyalkanoate dioxygenase degrading enzyme capable of degrading phenoxy and / or pyridyloxyauxin herbicides. Related.

対象酵素はトランスジェニック発現を可能にして、ほぼすべての広葉雑草を防除する除草剤の組合せに対する耐性をもたらす。AAD−12は、たとえば、他のHTC形質[たとえば、グリホサート抵抗性、グルホシネート抵抗性、ALS阻害剤(たとえば、イミダゾリノン、スルホニル尿素、トリアゾロピリミジンスルホンアニリド)抵抗性、ブロモキシニル抵抗性、HPPD阻害剤抵抗性、PPO阻害剤抵抗など]、および昆虫抵抗形質(Cry1F、Cry1Ab、Cry34/45、他のBtタンパク質、または非桿菌起源の殺昆虫タンパク質など)とスタッキングするための優れた除草剤耐性作物(HTC)形質として役割を果たすことができる。さらに、AAD−12は、第2の遺伝子または遺伝子群で遺伝子操作した植物の一次形質転換体の選択を助けるための選択可能マーカーとして役割を果たすことができる。   The enzyme of interest allows for transgenic expression and provides resistance to a combination of herbicides that control almost all broadleaf weeds. AAD-12 is, for example, other HTC traits [eg glyphosate resistance, glufosinate resistance, ALS inhibitor (eg imidazolinone, sulfonylurea, triazolopyrimidinesulfonanilide) resistance, bromoxynyl resistance, HPPD inhibitor Resistance, PPO inhibitor resistance, etc.] and excellent herbicide resistant crops for stacking with insect resistance traits (such as Cry1F, Cry1Ab, Cry34 / 45, other Bt proteins, or insecticidal proteins of non-gonococcal origin) HTC) can serve as a trait. Furthermore, AAD-12 can serve as a selectable marker to help select primary transformants of plants genetically engineered with a second gene or group of genes.

さらに、対象微生物遺伝子は、タンパク質が、単子葉植物および双子葉植物の両方(ヘミコット(hemicot))での使用頻度にも偏りを有するコドンによってコードされているように再設計されている。シロイヌナズナ(Arabidopsis)、トウモロコシ、タバコ、綿、ダイズ、キャノーラ、およびコメがAAD−12含有構築物で形質転換されており、フェノキシおよびピリジルオキシオーキシン除草剤のどちらに対しても高レベルの抵抗性を実証している。したがって、また、本発明は、本発明のタンパク質をコードしている「植物に最適化された」遺伝子にも関する。   Furthermore, the microbial gene of interest has been redesigned such that the protein is encoded by codons that are also biased in frequency of use in both monocotyledonous and dicotyledonous plants (hemicot). Arabidopsis, corn, tobacco, cotton, soybean, canola, and rice have been transformed with constructs containing AAD-12, demonstrating high levels of resistance to both phenoxy and pyridyloxyauxin herbicides doing. Accordingly, the present invention also relates to “plant optimized” genes encoding the proteins of the present invention.

オキシアルカノエート基は、安定な酸官能基を除草剤内に導入するために有用である。酸性基は、除草剤作用の望ましい属性であり、したがって移動性目的のために新規除草剤内に取り込ませることができる「酸トラッピング」によって、師部移動性を与えることができる。また、本発明の態様はHTCを作成する機構も提供する。AAD−12の基質として役割を果たすことができる多くの潜在的な市販および実験用の除草剤が存在する。したがって、対象遺伝子の使用は、これら他の除草剤に対する除草剤耐性ももたらす場合がある。   Oxyalkanoate groups are useful for introducing stable acid functional groups into herbicides. Acidic groups are a desirable attribute of herbicidal action and can therefore impart phloem mobility by “acid trapping” that can be incorporated into new herbicides for mobility purposes. Aspects of the invention also provide a mechanism for creating an HTC. There are many potential commercial and experimental herbicides that can serve as substrates for AAD-12. Thus, the use of the gene of interest may also lead to herbicide resistance to these other herbicides.

本発明のHTC形質は、他のHTC形質(それだけには限定されないがグリホサート耐性が含まれる)との新規組合せで使用することができる。これらの形質の組合せは、除草剤(たとえばグリホサート)に対する新しく獲得された抵抗性または先天的な耐性により、雑草(など)の種を防除するための新規方法を生じる。したがって、HTC形質に加えて、その除草剤耐性がトランスジェニック作物中で前記酵素によって作成された、除草剤を使用した雑草を防除する新規方法が、本発明の範囲内にある。   The HTC traits of the present invention can be used in novel combinations with other HTC traits, including but not limited to glyphosate resistance. The combination of these traits creates a new method for controlling weed (etc.) species due to newly acquired or innate resistance to herbicides (eg glyphosate). Accordingly, within the scope of the present invention is a novel method for controlling weeds using herbicides, in addition to HTC traits, whose herbicide tolerance has been created by the enzyme in transgenic crops.

本発明は、たとえば、ダイズにおける現在のグリホサート抵抗形質とスタッキングした2,4−D抵抗形質を商業化するコンテキストにおいて応用することができる。したがって、本発明は、栽培者による、様々な作物の雑草防除のためのグリホサートに対する非常に高い依存から達する、広葉雑草種シフトおよび/または除草剤抵抗性広葉雑草の選択と闘うためのツールを提供する。   The present invention can be applied, for example, in the context of commercializing the current glyphosate resistance trait and the stacked 2,4-D resistance trait in soybean. Thus, the present invention provides a tool for combating the selection of broadleaf weed species shifts and / or herbicide-resistant broadleaf weeds, resulting from growers' very high dependence on glyphosate for weed control of various crops To do.

対象AAD−12遺伝子のトランスジェニック発現は、たとえば、シロイヌナズナ(Arabidopsis)、タバコ、ダイズ、綿、コメ、トウモロコシおよびキャノーラに例示される。ダイズが本発明による形質転換に好ましい作物である。しかし、本発明は複数の他の単子葉植物(牧草または芝生など)およびアルファルファ、クローバー、樹種などの双子葉作物で利用することができる。同様に、2,4−D(または他のAAD−12−基質)を、耐性が中等度であるイネ科作物により積極的に使用することができ、この形質による増加した耐性は、作物被害の危険性なしにこれらの除草剤をより有効な量かつより広い施用タイミングにわたって使用する好機を栽培者に提供する。   Transgenic expression of the subject AAD-12 gene is exemplified in, for example, Arabidopsis, tobacco, soybean, cotton, rice, corn and canola. Soybean is a preferred crop for transformation according to the present invention. However, the present invention can be utilized in several other monocotyledonous plants (such as grass or lawn) and dicotyledonous crops such as alfalfa, clover, tree species. Similarly, 2,4-D (or other AAD-12-substrate) can be used more actively by gramineous crops with moderate tolerance, and the increased resistance caused by this trait is It provides growers the opportunity to use these herbicides in a more effective amount and over a wider application timing without risk.

さらに、本発明は、広葉雑草を防除する除草剤に対する抵抗性を提供することができる単一遺伝子を提供する。広範囲の除草剤組合せの使用を可能にするために、この遺伝子を複数の作物で利用し得る。また、本発明は、現在の化学薬品に抵抗性である雑草を防除することもでき、また、現在の農耕学的実施から生じている、シフトする雑草範囲の防除を助ける。また、対象AAD−12は、さらなる除草剤基質を非除草性形態へと有効に解毒する試みにおいても使用することができる。したがって、本発明は、さらなるHTC形質および/または選択可能マーカー技術の開発を提供する。   Furthermore, the present invention provides a single gene that can provide resistance to herbicides that control broadleaf weeds. This gene can be utilized in multiple crops to allow the use of a wide range of herbicide combinations. The present invention can also control weeds that are resistant to current chemicals and also helps control the shifting weed range arising from current agricultural practices. The subject AAD-12 can also be used in an attempt to effectively detoxify additional herbicide substrates into a non-herbicidal form. Thus, the present invention provides for the development of additional HTC traits and / or selectable marker technology.

HTCを生じるために対象遺伝子を使用することとは別に、またはそれに加えて、対象遺伝子は、細胞培養物、温室、および圃場における形質転換体の選択を成功させるための選択可能マーカーとしても使用することができる。生命工学プロジェクトでは、対象遺伝子の単に選択可能マーカーとしての高い固有の価値が存在する。他のアリールオキシアルカノエートオーキシン系除草剤におけるAAD−12の乱交雑は、この遺伝子をHTCおよび/または選択可能マーカー目的に利用する多くの好機を提供する。   In addition to or in addition to using the gene of interest to generate HTC, the gene of interest is also used as a selectable marker for successful selection of transformants in cell cultures, greenhouses, and fields. be able to. In biotechnology projects, there is a high inherent value as simply a selectable marker for the gene of interest. The promiscuity of AAD-12 in other aryloxyalkanoate auxin herbicides offers many opportunities to utilize this gene for HTC and / or selectable marker purposes.

動詞「耐性がある」または形容詞「耐性(tolerant)」を使用せずに用語「抵抗性(resistance)」を議論することは容易ではない。この業界では、除草剤耐性作物(HTC)対除草剤抵抗性作物(HRC)を論議するために無数の時間がかけられてきた。HTCがこの業界において好ましい用語である。しかし、米国雑草学学会(Weed Science Society of America)の抵抗性の正式な定義は、「野生型に対して通常は致死的である用量の除草剤への曝露後に生存および繁殖する、植物の遺伝性の能力。植物において、抵抗性は、天然に存在し得る、あるいは遺伝子操作または組織培養もしくは突然変異誘発によって生じた変異体の選択などの技法によって誘導され得る」。別段に指定しない限りは、本明細書中で使用する除草剤「抵抗性」とは、本開示の出願時点での除草剤ハンドブック(The Herbicide Handbook)の現行版によって示唆されるように、遺伝性であり、所定の植物の除草剤による典型的な有効な除草性の処理の存在下で植物が成長および繁殖することを許容する。当業者によって理解されるように、除草性曝露からのある程度の植物損傷が明らかであっても、それでも植物は「抵抗性」であるとみなされ得る。本明細書中で使用する用語「耐性」は用語「抵抗性」よりも広義であり、本明細書中に定義した「抵抗性」、および同じ遺伝子型の野生型植物において同じ除草性用量で典型的にはもたらされる、様々な度合の除草剤に誘導される損傷に耐える、特定の植物の改善された能力が含まれる。   It is not easy to discuss the term “resistance” without using the verb “tolerant” or the adjective “tolerant”. The industry has taken countless hours to discuss herbicide-tolerant crops (HTC) versus herbicide-tolerant crops (HRC). HTC is the preferred term in the industry. However, the official definition of resistance by the American Weed Science Society of America is “the inheritance of plants that survive and reproduce after exposure to doses of herbicides that are normally lethal to wild-type. Sexual abilities.In plants, resistance can exist naturally or can be induced by techniques such as selection of mutants produced by genetic engineering or tissue culture or mutagenesis. Unless otherwise specified, the herbicide “resistant” as used herein is heritable as suggested by the current version of the Herbicide Handbook at the time of filing of this disclosure. And allows plants to grow and propagate in the presence of a typical effective herbicidal treatment with a given plant herbicide. As will be appreciated by those skilled in the art, plants may still be considered “resistant” even though some degree of plant damage from herbicidal exposure is evident. As used herein, the term “tolerance” is broader than the term “resistance” and is typically used at the same herbicidal dose in wild-type plants of the same genotype and “resistance” as defined herein. In particular, the improved ability of certain plants to withstand the damage induced by varying degrees of herbicides is included.

植物または細菌系への機能的活性の伝達は、ベクターが滞在する宿主に適切なタンパク質発現ベクター内に組み込ませた、本発明のタンパク質のアミノ酸配列をコードしている核酸配列を含むことができる。機能的活性を有するタンパク質をコードしている核酸配列を得るための1つの方法は、本明細書中に開示したように、タンパク質のアミノ酸配列から推定された情報を使用して、ネイティブ遺伝物質を、目的タンパク質を産生する細菌種から単離することである。ネイティブ配列は、たとえば以下にさらに詳細に記述するように、植物中での発現のために最適化することができる。また、最適化されたポリヌクレオチドはタンパク質配列に基づいて設計することもできる。   Transfer of functional activity to a plant or bacterial system can include a nucleic acid sequence encoding the amino acid sequence of the protein of the invention incorporated into a protein expression vector appropriate for the host in which the vector resides. One method for obtaining a nucleic acid sequence that encodes a protein with functional activity is to use information deduced from the amino acid sequence of the protein, as disclosed herein, to derive native genetic material. To isolate from the bacterial species producing the protein of interest. The native sequence can be optimized for expression in plants, eg, as described in more detail below. Optimized polynucleotides can also be designed based on protein sequences.

本発明に従って使用するためのタンパク質を得る方法がいくつか存在する。たとえば、本明細書中に開示したタンパク質に対する抗体を使用して、他のタンパク質をタンパク質の混合物から同定および単離することができる。具体的には、抗体を、他の関連タンパク質と比較して最も保存的または最も明白に異なるタンパク質の一部分に対して産生し得る。その後、これらの抗体を使用して、特徴的な活性を有する等価タンパク質を免疫沈降、酵素連結免疫吸着アッセイ(ELISA)、または免疫ブロッティングによって具体的に同定することができる。本明細書中に開示したタンパク質もしくは等価タンパク質、またはこれらのタンパク質の断片に対する抗体は、標準の手順を使用して容易に調製することができる。そのような抗体は本発明の一態様である。本発明の抗体には、モノクローナルおよびポリクローナル抗体、好ましくは例示または示唆したタンパク質に応答して産生されたものが含まれる。   There are several ways to obtain a protein for use in accordance with the present invention. For example, antibodies against the proteins disclosed herein can be used to identify and isolate other proteins from a mixture of proteins. Specifically, antibodies can be raised against a portion of the protein that is most conservative or most distinctly different compared to other related proteins. These antibodies can then be used to specifically identify equivalent proteins with characteristic activities by immunoprecipitation, enzyme linked immunosorbent assay (ELISA), or immunoblotting. Antibodies against the proteins disclosed herein or equivalent proteins, or fragments of these proteins, can be readily prepared using standard procedures. Such antibodies are an aspect of the present invention. Antibodies of the present invention include monoclonal and polyclonal antibodies, preferably those produced in response to the exemplified or suggested protein.

当業者には、本発明のタンパク質(および遺伝子)を様々な供給源から得ることができることが容易に理解される。除草剤分解オペロンの全体がプラスミドなどの転位因子上にコードされている、および遺伝子組み込みされていることが知られているため、本発明のタンパク質は、たとえば組換えおよび/または野生型細菌を含めた様々な微生物から得ることができる。   One skilled in the art will readily appreciate that the proteins (and genes) of the present invention can be obtained from a variety of sources. Since the entire herbicide-degrading operon is known to be encoded and integrated on a transposable element such as a plasmid, the proteins of the invention include, for example, recombinant and / or wild-type bacteria. It can be obtained from various microorganisms.

細菌単離体の突然変異体は当分野で周知の手順によって作製することができる。たとえば、胞子無形性突然変異体は、単離体のエチルメタンスルホン酸(EMS)突然変異誘発によって得ることができる。また、突然変異株は、紫外光およびニトロソグアニジンを使用して、当分野で周知の手順によって作製することもできる。   Mutants of bacterial isolates can be made by procedures well known in the art. For example, a spore intangible mutant can be obtained by isolating ethyl methane sulfonate (EMS) mutagenesis. Mutant strains can also be generated by procedures well known in the art using ultraviolet light and nitrosoguanidine.

本明細書中で言及または示唆した対象単離体のうちのいずれか「からの」または「から得ることができる」タンパク質とは、タンパク質(または同様のタンパク質)を、単離体または別の細菌株もしくは植物などの何らかの他の供給源から得ることができることを意味する。また、「に由来する」もこの暗示的意味を有しており、たとえば植物中での発現のために改変されている所定の種類の細菌から得ることができるタンパク質が含まれる。当業者には、細菌遺伝子およびタンパク質の開示が与えられた際、植物を操作してタンパク質を産生することができることが容易に理解される。本明細書中に開示したポリヌクレオチドおよび/またはアミノ酸配列を使用して抗体調製物、核酸プローブ(たとえばDNA、RNA、またはPNA)などを調製し、他の(天然)供給源から他の関連遺伝子をスクリーニングおよび回収するために使用することができる。   A protein “from” or “obtainable from” any of the subject isolates mentioned or suggested herein refers to a protein (or similar protein), an isolate or another bacterium. It can be obtained from some other source such as a strain or plant. “Derived from” also has this implicit meaning and includes, for example, proteins obtainable from certain types of bacteria that have been modified for expression in plants. One skilled in the art will readily appreciate that given the disclosure of bacterial genes and proteins, plants can be manipulated to produce proteins. The polynucleotide and / or amino acid sequences disclosed herein are used to prepare antibody preparations, nucleic acid probes (eg, DNA, RNA, or PNA), and other related genes from other (natural) sources Can be used for screening and recovery.

標準の分子生物学的技法を使用して、本明細書中に記載のタンパク質および遺伝子をクローニングおよび配列決定し得る。さらなる情報は、参照により本明細書に組み込まれているSambrookら、1989中に見つけ得る。   Standard molecular biology techniques can be used to clone and sequence the proteins and genes described herein. Further information can be found in Sambrook et al., 1989, which is incorporated herein by reference.

ポリヌクレオチドおよびプローブ:本発明はさらに、本発明に従って使用するためのタンパク質をコードしている核酸配列を提供する。本発明はさらに、所望の除草活性を有するタンパク質をコードしている遺伝子を同定および特徴づける方法を提供する。一実施形態では、本発明は、PCR技法用のハイブリダイゼーションプローブおよび/またはプライマーとして有用である独特なヌクレオチド配列を提供する。プライマーは、目的の具体的な遺伝子の同定、特徴づけ、および/または単離に使用することができる、特徴的な遺伝子断片を生成する。本発明のヌクレオチド配列は、以前に記載されているタンパク質とは明白に異なるタンパク質をコードしている。   Polynucleotides and probes: The present invention further provides nucleic acid sequences encoding proteins for use in accordance with the present invention. The present invention further provides methods for identifying and characterizing genes encoding proteins having the desired herbicidal activity. In one embodiment, the present invention provides unique nucleotide sequences that are useful as hybridization probes and / or primers for PCR techniques. Primers generate characteristic gene fragments that can be used to identify, characterize, and / or isolate a specific gene of interest. The nucleotide sequences of the present invention encode proteins that are distinctly different from those previously described.

本発明のポリヌクレオチドを使用して、所望の宿主細胞中でタンパク質またはペプチドをコードするための完全「遺伝子」を形成することができる。たとえば、当業者には容易に理解されるように、対象ポリヌクレオチドを、当分野で容易に知られているように、目的宿主中でプロモーターの制御下に適切に置くことができる。遺伝子発現および時間的/組織特異的発現のレベルは本発明の有用性に大きく影響を与える場合がある。一般に、分解遺伝子のタンパク質発現がより高いレベルであれば、基質(この場合は標的除草剤)のより素早く完全な分解がもたらされる。高い発現が植物の健康に結果的な負の影響を与えない限りは、標的遺伝子を高レベルで発現させるためにプロモーターが所望される。典型的には、すべての成長段階において植物を完全に保護するために、すべての組織中でAAD−12遺伝子が構成的に発現されることが望まれる。しかし、その代わりに植物発現させた抵抗性遺伝子を使用することができる。このことは、雑草防除のために標的除草剤を作物内で使用し、続いて、開花段階中の施用によって標的作物の有性生殖の制御を行うことを可能にする。さらに、発現の所望のレベルおよび時期は、植物の種類および所望する耐性のレベルにも依存する場合がある。一部の好ましい実施形態では、発現レベルを増加させ、耐性を所望のレベルまで増強させるために、転写エンハンサーと組み合わせた強力な構成的プロモーターなどを使用する。一部のそのような応用は、実施例セクションの前に以下により詳細に記述されている。   The polynucleotides of the invention can be used to form complete “genes” for encoding proteins or peptides in a desired host cell. For example, as will be readily understood by those skilled in the art, the polynucleotide of interest can be suitably placed under the control of a promoter in the target host, as is readily known in the art. The level of gene expression and temporal / tissue specific expression can greatly affect the usefulness of the present invention. In general, higher levels of protein expression of degraded genes result in faster and more complete degradation of the substrate (in this case the target herbicide). A promoter is desired to express the target gene at a high level, as long as high expression does not have a negative impact on plant health. Typically, it is desired that the AAD-12 gene be constitutively expressed in all tissues in order to fully protect the plant at all stages of growth. However, a plant-expressed resistance gene can be used instead. This makes it possible to use the target herbicide in the crop for weed control and subsequently to control the sexual reproduction of the target crop by application during the flowering stage. Furthermore, the desired level and timing of expression may also depend on the type of plant and the level of tolerance desired. In some preferred embodiments, a strong constitutive promoter or the like combined with a transcription enhancer is used to increase expression levels and enhance resistance to a desired level. Some such applications are described in more detail below before the Examples section.

当業者には知られているように、DNAは典型的には二本鎖形態で存在する。この配置では、一方の鎖は他方の鎖に相補的であり、逆もそうである。DNAが植物(たとえば)中で複製されることに伴って、DNAのさらなる相補鎖が生成される。「コード鎖」は、当分野において、しばしば、アンチセンス鎖と結合する鎖をいうために使用される。mRNAはDNAの「アンチセンス」鎖から転写される。「センス」または「コード」鎖は、オープンリーディングフレーム(ORF)として読み取られて目的のタンパク質またはペプチドを形成することができる、一連のコドン(コドンとは、3個の残基の単位として読み取られて特定のアミノ酸を指定することができる、3個のヌクレオチドである)を有する。タンパク質をin vivoで生成するためには、典型的にはDNAの鎖がmRNAの相補鎖へと転写され、これがタンパク質の鋳型として使用される。したがって、本発明には、相補鎖を含めた、添付の配列表および/または均等物中に示す例示したポリヌクレオチドの使用が含まれる。例示したDNA分子と機能的に等価であるRNAおよびPNA(ペプチド核酸)が本発明に含まれる。   As is known to those skilled in the art, DNA is typically present in double-stranded form. In this arrangement, one strand is complementary to the other and vice versa. As DNA is replicated in plants (for example), additional complementary strands of DNA are produced. “Coding strand” is often used in the art to refer to the strand that binds to the antisense strand. mRNA is transcribed from the “antisense” strand of DNA. The “sense” or “coding” strand is read as a series of codons (a codon is read as a unit of 3 residues) that can be read as an open reading frame (ORF) to form the protein or peptide of interest. Specific amino acids can be specified). In order to produce a protein in vivo, typically a strand of DNA is transcribed into a complementary strand of mRNA, which is used as a template for the protein. Accordingly, the present invention includes the use of the exemplified polynucleotides shown in the accompanying sequence listing and / or equivalent, including complementary strands. RNA and PNA (peptide nucleic acids) that are functionally equivalent to the exemplified DNA molecules are included in the present invention.

本発明に従って使用するためのタンパク質および遺伝子は、たとえばオリゴヌクレオチドプローブを使用して同定および入手することができる。これらのプローブは、適切な標識によって検出可能な検出可能なヌクレオチド配列であるか、国際出願WO93/16094号に記載のように本質的に蛍光であるようにし得る。プローブ(および本発明のポリヌクレオチド)はDNA、RNA、またはPNAであり得る。アデニン(A)、シトシン(C)、グアニン(G)、チミン(T)、およびウラシル(U、RNA分子用)に加えて、本発明の合成プローブ(およびポリヌクレオチド)は、イノシン(4つすべての塩基と対合することができる中性塩基であり、合成プローブ中で4つすべての塩基の混合物の代わりに使用される場合がある)および/または他の合成(非天然)塩基も有することができる。したがって、本明細書中で合成の縮重オリゴヌクレオチドに言及し、「N」または「n」を一般的に使用する場合、「N」または「n」はG、A、T、C、またはイノシンであることができる。本明細書中で使用するコードのあいまい性は、本出願の出願時での標準のIUPAC命名法に準拠している(たとえば、RはAまたはGを意味し、YはCまたはTを意味するなど)。   Proteins and genes for use in accordance with the present invention can be identified and obtained using, for example, oligonucleotide probes. These probes can be detectable nucleotide sequences that can be detected by a suitable label or can be essentially fluorescent as described in International Application WO 93/16094. The probe (and the polynucleotide of the present invention) can be DNA, RNA, or PNA. In addition to adenine (A), cytosine (C), guanine (G), thymine (T), and uracil (U, for RNA molecules), the synthetic probes (and polynucleotides) of the present invention contain inosine (all four And may also be used in place of a mixture of all four bases in synthetic probes) and / or other synthetic (unnatural) bases Can do. Thus, where reference is made herein to a synthetic degenerate oligonucleotide and “N” or “n” is generally used, “N” or “n” is G, A, T, C, or inosine. Can be. The ambiguity of the codes used herein conforms to the standard IUPAC nomenclature at the time of filing of this application (eg, R means A or G, Y means C or T) Such).

当分野で周知のように、プローブ分子が核酸試料とハイブリダイズする場合、プローブおよび試料は実質的な相同性/類似度/同一性を有することが合理的に仮定される。好ましくは、ポリヌクレオチドのハイブリダイゼーションが最初に実施され、次いで、たとえばKeller, G. H.、M. M. Manak (1987) DNA Probes、Stockton Press、New York、N.Y.、169〜170ページに記載の当分野で周知の技法による低、中等度、または高いストリンジェンシー条件下での洗浄を実施する。たとえば、その中に記述されているように、低ストリンジェンシー条件は、2×SSC(標準クエン酸添加生理食塩水)/0.1%のSDS(ドデシル硫酸ナトリウム)を用いて15分間、室温で最初に洗浄することによって達成することができる。典型的には2回の洗浄が行われる。その後、塩濃度を下げるおよび/または温度を上げることによって、高ストリンジェンシーを達成することができる。たとえば、上述の洗浄に次いで、0.1×SSC/0.1%のSDSを用いて、それぞれ15分間、室温で2回洗浄し、続いて、0.1×SSC/0.1%のSDSを用いてそれぞれ30分間、55℃で洗浄することができる。これらの温度は、本明細書中に記載のもの、および当業者に知られている他のハイブリダイゼーションおよび洗浄プロトコルと共に使用することができる(たとえば、塩としてSSCの代わりにSSPEを使用することができる)。2×SSC/0.1%のSDSは、50mlの20×SSCおよび5mlの10%のSDSを445mlの水に加えることによって調製することができる。20×SSCは、NaCl(175.3g/0.150M)、クエン酸ナトリウム(88.2g/0.015M)、および水を合わせ、10NのNaOHでpHを7.0に調節し、その後、体積を1リットルに調節することによって調製することができる。10%のSDSは、10gのSDSを50mlのオートクレーブ水に溶かし、その後、100mlまで希釈することによって調製することができる。   As is well known in the art, when a probe molecule hybridizes with a nucleic acid sample, it is reasonably assumed that the probe and sample have substantial homology / similarity / identity. Preferably, polynucleotide hybridization is performed first, followed by techniques well known in the art as described, for example, in Keller, GH, MM Manak (1987) DNA Probes, Stockton Press, New York, NY, pages 169-170. Wash under low, moderate or high stringency conditions. For example, as described therein, low stringency conditions can be achieved using 2 × SSC (standard citrated saline) /0.1% SDS (sodium dodecyl sulfate) for 15 minutes at room temperature. This can be achieved by first washing. Typically two washes are performed. Thereafter, high stringency can be achieved by lowering the salt concentration and / or raising the temperature. For example, following the above wash, 0.1 × SSC / 0.1% SDS is used and washed twice at room temperature for 15 minutes each, followed by 0.1 × SSC / 0.1% SDS. Can be washed at 55 ° C. for 30 minutes each. These temperatures can be used with those described herein, and other hybridization and wash protocols known to those skilled in the art (eg, using SSPE instead of SSC as a salt). it can). 2 × SSC / 0.1% SDS can be prepared by adding 50 ml of 20 × SSC and 5 ml of 10% SDS to 445 ml of water. 20 × SSC was combined with NaCl (175.3 g / 0.150 M), sodium citrate (88.2 g / 0.015 M), and water, adjusted to pH 7.0 with 10 N NaOH, then volume Can be adjusted to 1 liter. 10% SDS can be prepared by dissolving 10 g SDS in 50 ml autoclave water and then diluting to 100 ml.

プローブの検出は、ハイブリダイゼーションが維持されたかどうかを既知の様式で決定するための手段を提供する。そのようなプローブ分析は、本発明の遺伝子を同定するための迅速な方法を提供する。本発明によるプローブとして使用するヌクレオチドセグメントは、DNA合成器および標準の手順を使用して合成することができる。また、これらのヌクレオチド配列は、本発明の遺伝子を増幅するためのPCRプライマーとしても使用することができる。   Detection of the probe provides a means for determining in a known manner whether hybridization has been maintained. Such probe analysis provides a rapid method for identifying the genes of the present invention. Nucleotide segments used as probes according to the present invention can be synthesized using a DNA synthesizer and standard procedures. These nucleotide sequences can also be used as PCR primers for amplifying the gene of the present invention.

分子のハイブリダイゼーション特徴を使用して本発明のポリヌクレオチドを定義することができる。したがって、本発明には、本明細書中に例示したポリヌクレオチドとハイブリダイズするポリヌクレオチド(および/またはその補体、好ましくはその完全補体)が含まれる。すなわち、遺伝子(およびそれがコードしているタンパク質)を定義するための一方法は、たとえば、既知または具体的に例示した遺伝子とハイブリダイズする(本明細書中に具体的に開示した条件のうちの任意の条件下で)その能力によるものである。   The hybridization characteristics of molecules can be used to define the polynucleotides of the invention. Accordingly, the present invention includes polynucleotides (and / or their complements, preferably their full complements) that hybridize to the polynucleotides exemplified herein. That is, one method for defining a gene (and the protein it encodes) is, for example, hybridizing to a known or specifically exemplified gene (among the conditions specifically disclosed herein). Due to its ability (under any conditions).

本明細書中で使用するハイブリダイゼーションの「ストリンジェンシー」条件とは、本出願人らによって用いられた条件と同じ、またはほぼ同じ度合のハイブリダイゼーションの特異性を達成する条件をいう。具体的には、32Pで標識した遺伝子に特異的なプローブを用いたサザンブロット上の固定DNAのハイブリダイゼーションを、標準の方法によって行うことができる(たとえばManiatisら、1982を参照)。一般に、ハイブリダイゼーションおよび続く洗浄は、標的配列の検出を可能にする条件下で実施することができる。二本鎖DNA遺伝子プローブには、ハイブリダイゼーションは、終夜、DNAハイブリッドの融解温度(Tm)の20〜25℃低い温度で、6×SSPE、5×デンハルト液、0.1%のSDS、0.1mg/mlの変性DNA中で実施することができる。   As used herein, hybridization “stringency” conditions refer to conditions that achieve the same or approximately the same degree of hybridization specificity as those used by the Applicants. Specifically, hybridization of immobilized DNA on Southern blots using a probe specific for a gene labeled with 32P can be performed by standard methods (see, eg, Maniatis et al., 1982). In general, hybridization and subsequent washing can be performed under conditions that allow detection of the target sequence. For double-stranded DNA gene probes, hybridization is performed overnight at 20-25 ° C. below the melting temperature (Tm) of the DNA hybrid, 6 × SSPE, 5 × Denhardt's solution, 0.1% SDS, 0. It can be carried out in 1 mg / ml denatured DNA.

洗浄は、典型的には以下のように実施することができる:(1)2回、室温で15分間、1×SSPE、0.1%のSDS中(低ストリンジェンシーの洗浄)、および(2)1回、Tm−20℃で15分間、0.2×SSPE、0.1%のSDS中(中等度ストリンジェンシーの洗浄)。   Washing can typically be performed as follows: (1) 2 times, 15 minutes at room temperature, 1 × SSPE, in 0.1% SDS (low stringency wash), and (2 ) Once at Tm-20 ° C. for 15 minutes in 0.2 × SSPE, 0.1% SDS (moderate stringency wash).

オリゴヌクレオチドプローブでは、ハイブリダイゼーションは、終夜、ハイブリッドの融解温度(Tm)の10〜20℃低い温度で、6×SSPE、5×デンハルト液、0.1%のSDS、0.1mg/mlの変性DNA中で実施することができる。   For oligonucleotide probes, hybridization is performed overnight at 10-20 ° C. below the melting temperature (Tm) of the hybrid, 6 × SSPE, 5 × Denhardt's solution, 0.1% SDS, 0.1 mg / ml denaturation. It can be performed in DNA.

洗浄は、典型的には以下のように実施することができる:(1)2回、室温で15分間、1×SSPE、0.1%のSDS(低ストリンジェンシーの洗浄)、(2)1回、ハイブリダイゼーション温度で15分間、1×SSPE、0.1%のSDS中(中等度ストリンジェンシーの洗浄)。   Washing can typically be performed as follows: (1) 2 × 15 minutes at room temperature, 1 × SSPE, 0.1% SDS (low stringency wash), (2) 1 1 × SSPE in 0.1% SDS (moderate stringency wash) for 15 minutes at hybridization temperature.

一般に、塩および/または温度を変更してストリンジェンシーを変化させることができる。長さが約70個の塩基より長い標識DNA断片では、以下の条件を使用することができる:(1)低:1もしくは2×SSPE、室温、(2)低:1もしくは2×SSPE、42℃、(3)中等度:0.2×もしくは1×SSPE、65℃、または(4)高:0.1×SSPE、65℃。   In general, the stringency can be changed by changing the salt and / or temperature. For labeled DNA fragments longer than about 70 bases, the following conditions can be used: (1) Low: 1 or 2 × SSPE, room temperature, (2) Low: 1 or 2 × SSPE, 42 ° C, (3) moderate: 0.2 x or 1 x SSPE, 65 ° C, or (4) high: 0.1 x SSPE, 65 ° C.

二重鎖の形成および安定性はハイブリッドの2本の鎖間の実質的な相補性に依存し、上述のように、特定の度合のミスマッチは耐容される。したがって、本発明のプローブ配列には、突然変異(単一および複数の両方)、記載した配列の欠失、挿入、ならびにその組合せが含まれ、前記突然変異、挿入および欠失は、目的の標的ポリヌクレオチドとの安定なハイブリッドの形成を許容する。多くの方法で所定のポリヌクレオチド配列中に突然変異、挿入、および欠失を生じさせることができ、これらの方法は当業者に知られている。他の方法も将来知られることとなり得る。   Duplex formation and stability depend on substantial complementarity between the two strands of the hybrid, and as noted above, a certain degree of mismatch is tolerated. Accordingly, the probe sequences of the present invention include mutations (both single and multiple), deletions, insertions, and combinations of the described sequences, wherein the mutations, insertions and deletions are of interest for the target Allows formation of stable hybrids with the polynucleotide. Many methods can cause mutations, insertions, and deletions in a given polynucleotide sequence, and these methods are known to those skilled in the art. Other methods may also be known in the future.

PCR技術:ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)は、核酸配列の反復性の、酵素的な、プライミングされた合成である。この手順は周知であり、当分野の技術者によって一般的に使用されている(Mullis、米国特許第4,683,195号、第4,683,202号、および第4,800,159号、Saikiら、1985を参照)。PCRは、標的配列の逆の鎖とハイブリダイズする2つのオリゴヌクレオチドプライマーに隣接された、目的DNA断片の酵素増幅に基づく。プライマーは、好ましくは、3’末端が互いの方を指しているように配向されている。鋳型の熱変性、プライマーとその相補配列とのアニーリング、およびアニーリングしたプライマーのDNAポリメラーゼを用いた伸長の反復サイクルが、PCRプライマーの5’末端によって定義されるセグメントの増幅をもたらす。それぞれのプライマーの伸長産物が他のプライマーの鋳型として役割を果たすことができるため、各サイクルにおいて、その前のサイクルで生成されたDNA断片の量が本質的に2倍となる。これにより、数時間以内で数百万倍までの、特異的標的断片の指数関数的な蓄積がもたらされる。好熱細菌サーマス・アクアチクス(Thermus aquaticus)から単離したTagポリメラーゼなどの熱安定性DNAポリメラーゼを使用することによって、増幅プロセスを完全に自動にすることができる。使用することができる他の酵素が当業者に知られている。   PCR technology: Polymerase chain reaction (PCR) is a repetitive, enzymatic, primed synthesis of nucleic acid sequences. This procedure is well known and commonly used by those skilled in the art (Mullis, US Pat. Nos. 4,683,195, 4,683,202, and 4,800,159, (See Saiki et al., 1985). PCR is based on enzymatic amplification of a DNA fragment of interest flanked by two oligonucleotide primers that hybridize with opposite strands of the target sequence. The primers are preferably oriented so that the 3 'ends are pointing towards each other. Thermal cycling of the template, annealing of the primer and its complementary sequence, and repeated cycles of extension of the annealed primer with DNA polymerase result in amplification of the segment defined by the 5 'end of the PCR primer. Since each primer extension product can serve as a template for other primers, each cycle essentially doubles the amount of DNA fragments produced in the previous cycle. This results in an exponential accumulation of specific target fragments up to millions of times within hours. By using a thermostable DNA polymerase such as Tag polymerase isolated from the thermophilic bacterium Thermus aquaticus, the amplification process can be made fully automatic. Other enzymes that can be used are known to those skilled in the art.

例示したDNA配列またはそのセグメントは、PCR増幅のプライマーとして使用することができる。PCR増幅を行うにあたって、プライマーと鋳型との間で特定の度合のミスマッチは耐容することができる。したがって、例示したプライマーの突然変異、欠失、および挿入(特に5’末端へのヌクレオチドの付加)は本発明の範囲内にある。突然変異、挿入、および欠失は、当業者に知られている方法によって、所定のプライマー中に生成することができる。   The exemplified DNA sequence or a segment thereof can be used as a primer for PCR amplification. In performing PCR amplification, a certain degree of mismatch between the primer and the template can be tolerated. Accordingly, mutations, deletions and insertions of the exemplified primers (especially addition of nucleotides at the 5 'end) are within the scope of the invention. Mutations, insertions and deletions can be made in a given primer by methods known to those skilled in the art.

遺伝子およびタンパク質の修飾:対象遺伝子およびタンパク質を他の遺伝子およびタンパク質と融合させて、キメラまたは融合タンパク質を生成することができる。本発明に従って有用な遺伝子およびタンパク質には、具体的に例示した完全長配列だけでなく、これらの配列、変異体、突然変異体、キメラ、ならびにその融合体の一部分、セグメントならびに/または断片(連続断片や完全長分子と比較した内部および/または末端欠失が含まれる)も含まれる。本発明のタンパク質は、所望の機能的活性を保持している限りは、置換されたアミノ酸を有することができる。「変異」遺伝子は、例示したタンパク質と同じタンパク質、または等価もしくは同様の活性を有する等価タンパク質をコードしているヌクレオチド配列を有する。   Gene and protein modification: The gene and protein of interest can be fused with other genes and proteins to produce chimeric or fusion proteins. Genes and proteins useful according to the present invention include not only the full-length sequences specifically exemplified, but also those sequences, variants, mutants, chimeras, and portions, segments and / or fragments (consecutive) of fusions thereof. Including internal and / or terminal deletions compared to fragments and full-length molecules). The protein of the present invention can have a substituted amino acid as long as it retains the desired functional activity. A “mutant” gene has a nucleotide sequence that encodes the same protein as the exemplified protein, or an equivalent protein having equivalent or similar activity.

ネイティブaad−12ヌクレオチド配列を用いたBLAST検索の上位2件の結果は、120塩基対の配列にわたって合理的なレベルの相同性(約85%)を示す。特定の条件下でのハイブリダイゼーションには、これら2つの配列が含まれることが予想される。GENBANK受託番号DQ406818.1(89329742、ロドフェラックス属(Rhodoferax))およびAJ6288601.1(44903451、スフィンゴモナス属(Sphingomonas))を参照されたい。ロドフェラックス属(Rhodoferax)はデルフチア属(Delftia)に非常に似ているが、スフィンゴモナス属(Sphingomonas)は系統学的に完全に異なるクラスである。   The top two results of the BLAST search using the native aad-12 nucleotide sequence show a reasonable level of homology (about 85%) over the 120 base pair sequence. Hybridization under specific conditions is expected to include these two sequences. See GENBANK accession numbers DQ406818.1 (893329742, Rhodoferax) and AJ6288601.1 (44903451, Sphingomonas). Rhodoferax is very similar to Delftia, but Sphingomonas is a completely different phylogenetic class.

用語「変異タンパク質」および「等価タンパク質」とは、標的基質および等価配列に対して、例示したタンパク質と同じまたは本質的に同じ生物学的/機能的活性を有するタンパク質をいう。本明細書中で使用する「等価」配列への言及は、活性を改善する、または顕著な程度まで有害な影響を与えない、アミノ酸の置換、欠失、付加、または挿入を有する配列をいう。また、活性を保持する断片もこの定義に含まれる。例示したタンパク質の対応する断片と同じまたは同様の機能または活性を保持する断片および他の等価物は本発明の範囲内にある。アミノ酸の置換または付加などの変化は、タンパク質のプロテアーゼ安定性を増加(または減少)させるため(タンパク質の機能的活性を相当に/実質的に減少させずに)、制限部位を除去または付加するためなどの、様々な目的のために行うことができる。遺伝子の変種は、たとえば点突然変異を作製するための標準の技法を使用して容易に構築し得る。   The terms “mutant protein” and “equivalent protein” refer to a protein having the same or essentially the same biological / functional activity as the exemplified protein for the target substrate and equivalent sequence. As used herein, reference to an “equivalent” sequence refers to a sequence having amino acid substitutions, deletions, additions or insertions that improve activity or do not adversely affect to a significant extent. Fragments that retain activity are also included in this definition. Fragments and other equivalents that retain the same or similar function or activity as the corresponding fragment of the exemplified protein are within the scope of the invention. Changes, such as amino acid substitutions or additions, to increase (or decrease) the protease stability of the protein (without significantly or substantially reducing the functional activity of the protein), to remove or add restriction sites Etc. for various purposes. Genetic variants can be readily constructed using, for example, standard techniques for creating point mutations.

さらに、たとえば米国特許第5,605,793号は、ランダムまたは集中断片化の後のDNA再構築を使用することによってさらなる分子多様性を生じさせる方法を記載している。これは遺伝子「シャフリング」と呼ぶことができ、典型的には、2つ以上の異なるDNA分子の断片(所望の大きさのもの)を混合し、次いで反復回数の再生を行うことを含む。これにより、開始遺伝子によってコードされているタンパク質の活性を改善することができる。その結果は、改善された活性、変更された基質特異性、増加した酵素安定性、変更された立体特異性、または他の特徴を有するキメラタンパク質である。   Further, for example, US Pat. No. 5,605,793 describes a method for generating additional molecular diversity by using DNA reconstruction after random or intensive fragmentation. This can be referred to as gene “shuffling” and typically involves mixing two or more fragments (of the desired size) of different DNA molecules and then performing repetitive rounds of regeneration. This can improve the activity of the protein encoded by the initiation gene. The result is a chimeric protein with improved activity, altered substrate specificity, increased enzyme stability, altered stereospecificity, or other characteristics.

「シャフリング」は、目的タンパク質の原子3D(三次元)座標および結晶構造を得て検査した後に、設計および標的とすることができる。したがって、「集中シャフリング」は、好ましくは、タンパク質の折り畳みおよび必須の3D構造的完全性に関与している内部セグメントではなく、表面に曝露されるセグメントなどの、修飾に理想的なタンパク質の特定のセグメントに向けることができる。   “Shuffling” can be designed and targeted after obtaining and examining atomic 3D (three-dimensional) coordinates and crystal structure of the protein of interest. Thus, “focused shuffling” preferably identifies proteins that are ideal for modification, such as segments exposed to the surface, rather than internal segments involved in protein folding and essential 3D structural integrity. Can be directed to the segment.

酵素の「活性部位」への具体的な変化は、活性または立体特異性に関する固有の機能に影響を与えるために行うことができる。Mullerら(2006). The known tauD crystal structure was used as a model dioxygenase to determine active site residues while bound to its inherent substrate taurine.、Elkinsら(2002) 「X-ray crystal structure of Escerichia coli taurine/alpha-ketoglutarate dioxygenase complexed to ferrous iron and substrates」、Biochemistry 41(16):5185-5192。酵素活性部位の配列の最適化および設計可能性に関しては、Chakrabartiら、PNAS、(2005年8月23日)、102(34):12035-12040を参照されたい。   Specific changes to the “active site” of an enzyme can be made to affect the intrinsic function of activity or stereospecificity. Muller et al. (2006) .The known tauD crystal structure was used as a model dioxygenase to determine active site residues while bound to its inherent substrate taurine., Elkins et al. (2002) `` X-ray crystal structure of Escerichia coli taurine / alpha-ketoglutarate dioxygenase complexed to ferrous iron and substrates ", Biochemistry 41 (16): 5185-5192. See Chakrabarti et al., PNAS, (August 23, 2005), 102 (34): 12035-12040 for optimization and design possibilities of the enzyme active site sequence.

完全長遺伝子の断片は、市販のエキソヌクレアーゼまたはエンドヌクレアーゼを使用して、標準の手順に従って作製することができる。たとえば、Bal31などの酵素または部位特異的突然変異誘発を使用して、これらの遺伝子の末端からヌクレオチドを系統的に切り離すことができる。また、活性断片をコードしている遺伝子は、様々な制限酵素を使用して得てもよい。プロテアーゼを使用してこれらのタンパク質の活性断片を直接得てもよい。   Full-length gene fragments can be made according to standard procedures using commercially available exonucleases or endonucleases. For example, enzymes such as Bal31 or site-directed mutagenesis can be used to systematically cleave nucleotides from the ends of these genes. In addition, a gene encoding an active fragment may be obtained using various restriction enzymes. Proteases may be used to directly obtain active fragments of these proteins.

タンパク質を切断しても、依然として機能的活性を保持できることは、本明細書中に開示した本発明の範囲内にある。「切断タンパク質」とは、タンパク質の一部分を切り離しても、残りの切断タンパク質が切断後に所望の活性を保持し、示し得ることを意味する。切断は様々なプロテアーゼによって達成することができる。さらに、有効に切断されたタンパク質は、前記タンパク質をコードしているDNA塩基を、制限エンドヌクレアーゼを用いた消化または当業者が利用可能な他の技法のいずれかによって除去する、分子生物学的技法を使用して生成することができる。切断後、前記タンパク質を大腸菌(E. coli)、バキュロウイルス、植物に基づくウイルス系、酵母などの異種系中で発現させ、その後、本明細書中に開示した昆虫アッセイ内に配置して活性を決定することができる。全長の完全長配列未満を有する一方で機能的活性を保持するように切断タンパク質を生成することが成功していることは、当分野で周知である。たとえば、B.t.タンパク質を切断(コアタンパク質)形態で使用することができる(たとえば、Hofteら(1989)、およびAdangら(1985)を参照)。本明細書中で使用する用語「タンパク質」には、機能的に活性のある切断片を含めることができる。   It is within the scope of the invention disclosed herein that a protein can still be cleaved to retain functional activity. “Cleaved protein” means that even if a portion of the protein is cleaved, the remaining cleaved protein can retain and exhibit the desired activity after cleavage. Cleavage can be achieved by various proteases. In addition, the effectively cleaved protein may be a molecular biological technique that removes the DNA base encoding the protein either by digestion with restriction endonucleases or other techniques available to those skilled in the art. Can be generated using After cleavage, the protein is expressed in heterologous systems such as E. coli, baculoviruses, plant-based virus systems, yeast, and then placed in the insect assay disclosed herein for activity. Can be determined. It is well known in the art that it has been successful to generate cleaved proteins to retain functional activity while having less than the full length full length sequence. For example, B.I. t. The protein can be used in a truncated (core protein) form (see, eg, Hofte et al. (1989) and Adang et al. (1985)). As used herein, the term “protein” can include functionally active fragments.

別段に指定しない限りは、本明細書中で使用する2つの核酸のパーセント配列同一性および/または類似度は、KarlinおよびAltschul 1993に記載のように改変したKarlinおよびAltschul、1990のアルゴリズムを使用して決定する。そのようなアルゴリズムは、Altschulら、1990のNBLASTおよびXBLASTプログラムに組み込まれている。BLASTヌクレオチド検索は、NBLASTプログラム、スコア=100、ワード長=12を用いて行う。ギャップ付BLASTはAltschulら、1997に記載のように使用することができる。BLASTおよびギャップ付BLASTプログラムを利用する場合、それぞれのプログラム(NBLASTおよびXBLAST)の初期設定パラメータを使用する。NCBI/NIHウェブサイトを参照されたい。比較目的のためにギャップ付アラインメントを得るためには、Vector NTI Suite 8(InforMax,Inc.、米国メリーランド州North Bethesda)のAlignX機能を、初期設定パラメータを用いて使用した。これらは、ギャップ開きペナルティが15、ギャップ伸長ペナルティが6.66、およびギャップ分離ペナルティ範囲が8であった。   Unless otherwise specified, the percent sequence identity and / or similarity of two nucleic acids used herein is determined using the algorithm of Karlin and Altschul, 1990, modified as described in Karlin and Altschul 1993. To decide. Such an algorithm is incorporated into the NBLAST and XBLAST programs of Altschul et al., 1990. The BLAST nucleotide search is performed using the NBLAST program, score = 100, word length = 12. Gapped BLAST can be used as described in Altschul et al., 1997. When using BLAST and a BLAST program with a gap, initial setting parameters of the respective programs (NBLAST and XBLAST) are used. See NCBI / NIH website. To obtain a gapped alignment for comparison purposes, the AlignX function of Vector NTI Suite 8 (InforMax, Inc., North Bethesda, MD, USA) was used with default parameters. These had a gap opening penalty of 15, a gap extension penalty of 6.66, and a gap separation penalty range of 8.

また、タンパク質の様々な特性および三次元特長を、タンパク質の活性/機能性に有害な影響を与えずに変化させることもできる。保存的アミノ酸置換を耐容することができる/分子の活性および/または三次元立体配置に有害な影響を与えないように行うことができる。アミノ酸は以下のクラスに位置づけることができる:非極性、非荷電極性、塩基性、および酸性。1つのクラスのアミノ酸を同じ種類の別のアミノ酸で置き換える保存的置換は、置換が化合物の生物活性に有害でない限りは、本発明の範囲内にある。表1は各クラスに属するアミノ酸の例のリストを提供する。一部の例では、非保存的置換を行うこともできる。しかし、好ましい置換はタンパク質の機能活性/生物活性を顕著に損なわせない。   It is also possible to change various properties and three-dimensional features of a protein without adversely affecting the activity / functionality of the protein. Conservative amino acid substitutions can be tolerated / can be done without adversely affecting the activity and / or three-dimensional configuration of the molecule. Amino acids can be assigned to the following classes: nonpolar, uncharged polar, basic, and acidic. Conservative substitutions that replace one class of amino acids with another of the same type are within the scope of the invention, so long as the substitution is not detrimental to the biological activity of the compound. Table 1 provides a list of examples of amino acids belonging to each class. In some examples, non-conservative substitutions can also be made. However, preferred substitutions do not significantly impair the functional / biological activity of the protein.

本明細書中で使用する「単離」ポリヌクレオチドおよび/または「精製」タンパク質への言及は、それらが自然では共に見つかる他の分子と会合していない場合の、これらの分子をいう。したがって、「単離した」および/または「精製した」への言及は、本明細書中に記載の「人の手」の関与を意味する。たとえば、発現のために植物内に入れられた本発明の細菌「遺伝子」は「単離ポリヌクレオチド」である。同様に、細菌タンパク質に由来し、植物によって産生されるタンパク質は「単離タンパク質」である。   As used herein, references to “isolated” polynucleotides and / or “purified” proteins refer to these molecules when they are not associated with other molecules found together in nature. Thus, reference to “isolated” and / or “purified” refers to the involvement of “human hands” as described herein. For example, a bacterial “gene” of the present invention placed in a plant for expression is an “isolated polynucleotide”. Similarly, proteins derived from bacterial proteins and produced by plants are “isolated proteins”.

遺伝暗号の縮重/冗長が原因で、様々な異なるDNA配列が本明細書中に開示したアミノ酸配列をコードすることができる。同じまたは本質的に同じタンパク質をコードしている代替DNA配列を作製することは、当分野の技術者の技術範囲内に十分ある。これらの変異DNA配列は本発明の範囲内にある。このことは、以下の表題「植物中で発現させるための配列の最適化」のセクション中でもより詳細に記述されている。   Due to the degeneracy / redundancy of the genetic code, a variety of different DNA sequences can encode the amino acid sequences disclosed herein. It is well within the skill of one of ordinary skill in the art to create alternative DNA sequences that encode the same or essentially the same protein. These mutant DNA sequences are within the scope of the present invention. This is described in more detail in the section entitled "Optimizing sequences for expression in plants" below.

植物中で発現させるための配列の最適化:植物中で異種遺伝子の高い発現を得るためには、遺伝子を、植物細胞(の細胞質)中でより効率的に発現されるように操作することが一般に好ましい。トウモロコシが、前記植物中でのその発現レベルを増加させるために、形質転換の前に異種遺伝子(複数可)を再設計することが好ましい場合があり得るそのような植物の1つである。したがって、細菌タンパク質をコードしている遺伝子の設計における追加のステップは、双子葉植物であるか単子葉植物種であるかにかかわらず、標的植物配列により密に合わせられたコドンの偏りを使用して、最適な発現のために異種遺伝子を再操作することである。また、配列を、本明細書中の他の箇所で記述したより具体的な種類の植物のうちのいずれかの中での発現のために最適化することもできる。   Optimization of sequences for expression in plants: In order to obtain high expression of heterologous genes in plants, the genes can be engineered to be expressed more efficiently in (the cytoplasm of) plant cells. Generally preferred. Maize is one such plant where it may be preferable to redesign the heterologous gene (s) prior to transformation in order to increase its expression level in the plant. Thus, an additional step in the design of genes encoding bacterial proteins uses codon bias closely matched to the target plant sequence, whether dicotyledonous or monocotyledonous species. Re-engineering heterologous genes for optimal expression. The sequences can also be optimized for expression in any of the more specific types of plants described elsewhere in this specification.

トランスジェニック宿主:本発明のタンパク質をコードしている遺伝子は、様々な微生物または植物宿主内に導入することができる。本発明にはトランスジェニック植物細胞およびトランスジェニック植物が含まれる。好ましい植物(および植物細胞)は、トウモロコシ、シロイヌナズナ(Arabidopsis)、タバコ、ダイズ、綿、キャノーラ、コメ、コムギ、芝生、マメ科植物飼料(たとえばアルファルファおよびクローバー)、牧草などである。また、果実、野菜、観賞植物、および樹などの、他の種類のトランスジェニック植物も本発明に従って作製することができる。より一般には、双子葉植物および/または単子葉植物を本発明の様々な態様で使用することができる。   Transgenic host: The gene encoding the protein of the invention can be introduced into a variety of microbial or plant hosts. The present invention includes transgenic plant cells and transgenic plants. Preferred plants (and plant cells) are corn, Arabidopsis, tobacco, soybean, cotton, canola, rice, wheat, lawn, legumes (eg alfalfa and clover), grass and the like. Also, other types of transgenic plants such as fruits, vegetables, ornamental plants, and trees can be made according to the present invention. More generally, dicotyledonous plants and / or monocotyledonous plants can be used in various aspects of the present invention.

好ましい実施形態では、遺伝子の発現は、直接または間接的に、目的タンパク質(複数可)の細胞内産生(および維持)をもたらす。このような様式で植物に除草剤抵抗性を与えることができる。そのような宿主は、トランスジェニック、組換え、形質転換した、および/または形質移入した宿主および/または細胞と呼ぶことができる。本発明の一部の態様では(たとえば目的遺伝子をクローニングおよび調製する場合)、本開示の利点をもって、標準の技法に従って、微生物(好ましくは細菌)細胞を生成して使用することができる。   In preferred embodiments, gene expression results in intracellular production (and maintenance) of the protein (s) of interest, either directly or indirectly. In this manner, plants can be given herbicide resistance. Such hosts can be referred to as transgenic, recombinant, transformed, and / or transfected hosts and / or cells. In some aspects of the invention (eg, when cloning and preparing a gene of interest), microbial (preferably bacterial) cells can be generated and used according to standard techniques, with the benefit of this disclosure.

本発明のポリヌクレオチドで形質移入した植物細胞を全植物へと再生させることができる。本発明には、組織細胞培養物、液体培養物、および平板培養物を含めた細胞培養物が含まれる。また、本発明の植物によって生産された、および/またはそれを作製するために使用した種子も本発明の範囲内に含まれる。また、他の植物組織および部分も本発明に含まれる。同様に、本発明には、本発明のポリヌクレオチドを含む植物または細胞を生成する方法が含まれる。そのような植物を生成する好ましい一方法は、本発明の種子を植えつけることによる。   Plant cells transfected with the polynucleotide of the present invention can be regenerated into whole plants. The invention includes cell cultures including tissue cell cultures, liquid cultures, and plate cultures. Also included within the scope of the present invention are seeds produced by and / or used to produce the plants of the present invention. Other plant tissues and parts are also included in the present invention. Similarly, the present invention includes a method for producing a plant or cell comprising a polynucleotide of the present invention. One preferred method of producing such plants is by planting the seeds of the present invention.

植物が好ましい場合があるが、本発明には、たとえば蛍光菌(Pseudomonas fluorescens)(Pf)宿主株中での高活性の組換えAAD−12の産生も含まれる。本発明には、この宿主中で可溶性の活性AAD−12を維持するための好ましい成長温度、AAD−12が全細胞タンパク質の40%より高くとして、または少なくとも10g/L産生される発酵条件、Pf宿主からの活性組換えAAD−12の高い回収率をもたらす精製プロセス、細胞1kgあたり少なくとも10gの活性AAD−12を生じる精製スキーム、細胞1kgあたり20gの活性AAD−12を生じることができる精製スキーム、AAD−12活性を溶液中で保管および再保管することができる配合プロセス、ならびに長期貯蔵および貯蔵寿命のためにAAD−12活性を保持することができる凍結乾燥プロセスが含まれる。   Although plants may be preferred, the invention also includes the production of highly active recombinant AAD-12 in, for example, a Pseudomonas fluorescens (Pf) host strain. The present invention includes preferred growth temperatures for maintaining soluble active AAD-12 in this host, fermentation conditions where AAD-12 is produced above 40% of total cellular protein, or at least 10 g / L produced, Pf A purification process that results in a high recovery of active recombinant AAD-12 from the host, a purification scheme that yields at least 10 g of active AAD-12 per kg of cells, a purification scheme that can yield 20 g of active AAD-12 per kg of cells, Formulation processes that can store and re-store AAD-12 activity in solution and lyophilization processes that can retain AAD-12 activity for long-term storage and shelf life are included.

トランスジェニック宿主を形成するための遺伝子の挿入:本発明の一態様は、本発明のタンパク質を発現する本発明のポリヌクレオチドを用いた、植物、植物細胞、および他の宿主細胞の形質転換/形質移入である。このようにして形質転換した植物には、様々な作用機構を有する様々な除草剤に対する抵抗性を与えることができる。   Insertion of genes to form transgenic hosts: One aspect of the present invention is the transformation / trait of plants, plant cells, and other host cells using the polynucleotides of the invention that express the proteins of the invention. It is an import. Plants transformed in this way can be given resistance to various herbicides having various mechanisms of action.

遺伝子の安定した維持および発現を可能にする条件下で、所望のタンパク質をコードしている遺伝子を標的宿主内に導入するために、様々な方法が利用可能である。これらの方法は当業者に周知であり、たとえば米国特許第5,135,867号に記載されている。   A variety of methods are available for introducing a gene encoding a desired protein into a target host under conditions that allow for stable maintenance and expression of the gene. These methods are well known to those skilled in the art and are described, for example, in US Pat. No. 5,135,867.

AAD−12ポリヌクレオチドを含むベクターが本発明の範囲内に含まれる。たとえば、大腸菌(E. coli)中の複製系および形質転換細胞の選択を可能にするマーカーを含む多数のクローニングベクターが、高等植物内への外来遺伝子の挿入を調製するために利用可能である。ベクターは、たとえば、pBR322、pUCシリーズ、M13 mpシリーズ、pACYC184などを含む。したがって、タンパク質をコードしている配列をベクター内の適切な制限部位に挿入することができる。生じるプラスミドを大腸菌(E. coli)内への形質転換に使用する。大腸菌(E. coli)細胞を適切な栄養素培地中で培養し、その後、収穫および溶解する。プラスミドは、ゲノムDNAから精製して取り出すことによって回収する。配列解析、制限分析、電気泳動、および他の生化学的−分子生物学的方法が分析方法として一般に実施される。各操作の後、使用したDNA配列を制限消化し、次のDNA配列と結合させることができる。それぞれのプラスミド配列を同じまたは別のプラスミド中にクローニングすることができる。所望の遺伝子を植物内に挿入する方法に応じて、他のDNA配列が必要となり得る。たとえば、TiまたはRiプラスミドを植物細胞の形質転換に使用する場合は、TiまたはRiプラスミドT−DNAの少なくとも右側の境界(多くの場合は左右の境界)を、挿入する遺伝子のフランキング領域として結合させる必要がある。植物細胞の形質転換のためのT−DNAの使用は集中的に研究されており、EP120 516号、Hoekema (1985)、Fraleyら(1986)、およびAnら(1985)に記載されている。   Vectors comprising AAD-12 polynucleotides are included within the scope of the present invention. For example, a number of cloning vectors containing a replication system in E. coli and markers that allow selection of transformed cells are available for preparing insertions of foreign genes into higher plants. Vectors include, for example, pBR322, pUC series, M13 mp series, pACYC184, and the like. Thus, the protein coding sequence can be inserted into an appropriate restriction site in the vector. The resulting plasmid is used for transformation into E. coli. E. coli cells are cultured in a suitable nutrient medium and then harvested and lysed. The plasmid is recovered by purification and removal from the genomic DNA. Sequence analysis, restriction analysis, electrophoresis, and other biochemical-molecular biological methods are commonly performed as analytical methods. After each manipulation, the used DNA sequence can be digested by restriction and combined with the next DNA sequence. Each plasmid sequence can be cloned into the same or another plasmid. Depending on the method of inserting the desired gene into the plant, other DNA sequences may be required. For example, when a Ti or Ri plasmid is used for transformation of plant cells, at least the right border (in many cases, the left and right borders) of Ti or Ri plasmid T-DNA is bound as a flanking region of the gene to be inserted. It is necessary to let The use of T-DNA for plant cell transformation has been intensively studied and is described in EP 120 516, Hoekema (1985), Fraley et al. (1986), and An et al. (1985).

多数の技法が、DNAを植物宿主細胞内に挿入するために利用可能である。これらの技法には、アグロバクテリウム・ツメファシエンス(Agrobacterium tumefaciens)もしくはアグロバクテリウム・リゾゲネス(Agrobacterium rhizogenes)を形質転換剤として使用したT−DNAを用いた形質転換、融合、注入、微粒子銃(微粒子照射)、炭化ケイ素髭結晶、エアロゾルビーム、PEG、または電気穿孔、および他の可能な方法が含まれる。アグロバクテリウム属(Agrobacterium)を形質転換に使用する場合、挿入するDNAを特殊なプラスミド内、すなわち中間ベクター内またはバイナリーベクター内のどちらかにクローニングしなければならない。中間ベクターは、T−DNA中の配列に相同的な配列のおかげで、相同組換えによってTiまたはRiプラスミド内に組み込まれることができる。また、TiまたはRiプラスミドは、T−DNAの転移に必要なvir領域も含む。中間ベクターはアグロバクテリウム属(Agrobacterium)中で自身を複製することができない。中間ベクターは、ヘルパープラスミド(コンジュゲーション)によってアグロバクテリウム・ツメファシエンス(Agrobacterium tumefaciens)内に転移されることができる。バイナリーベクターは大腸菌(E. coli)およびアグロバクテリウム属(Agrobacterium)のどちら中でも自身を複製することができる。これらは、T−DNAの左右の境界領域によって囲まれた選択マーカー遺伝子およびリンカーまたはポリリンカーを含む。これらはアグロバクテリウム属(Agrobacterium)内に直接形質転換することができる(Holsters、1978)。宿主細胞として使用されるアグロバクテリウム属(Agrobacterium)はvir領域を保有するプラスミドを含むべきである。vir領域は、植物細胞内へのT−DNAの転移に必要である。さらなるT−DNAが含有され得る。このように形質転換した細菌を植物細胞の形質転換に使用する。DNAを植物細胞内に転移させるために、植物外植片をアグロバクテリウム・ツメファシエンス(Agrobacterium tumefaciens)またはアグロバクテリウム・リゾゲネス(Agrobacterium rhizogenes)と共に有利に培養することができる。その後、全植物を、感染した植物材料(たとえば、葉片、茎のセグメント、根であるが、プロトプラストまたは懸濁培養した細胞も)から、選択のための抗生物質または殺生物剤を含有し得る適切な培地中で再生することができる。その後、このようにして得られた植物を、挿入されたDNAの存在について試験することができる。注入および電気穿孔の場合はプラスミドに特別な要求は行われない。たとえばpUC誘導体などの通常のプラスミドを使用することが可能である。   A number of techniques are available for inserting DNA into plant host cells. These techniques include transformation, fusion, injection, and particle gun (microparticle irradiation) using T-DNA using Agrobacterium tumefaciens or Agrobacterium rhizogenes as a transformant. ), Silicon carbide soot crystals, aerosol beams, PEG, or electroporation, and other possible methods. When Agrobacterium is used for transformation, the DNA to be inserted must be cloned into a special plasmid, ie either in an intermediate vector or in a binary vector. The intermediate vector can be integrated into the Ti or Ri plasmid by homologous recombination thanks to a sequence homologous to the sequence in T-DNA. The Ti or Ri plasmid also contains a vir region necessary for T-DNA transfer. An intermediate vector cannot replicate itself in Agrobacterium. The intermediate vector can be transferred into Agrobacterium tumefaciens by a helper plasmid (conjugation). Binary vectors can replicate themselves in both E. coli and Agrobacterium. These include a selectable marker gene and a linker or polylinker surrounded by left and right border regions of T-DNA. They can be transformed directly into Agrobacterium (Holsters, 1978). The Agrobacterium used as a host cell should contain a plasmid carrying the vir region. The vir region is necessary for the transfer of T-DNA into plant cells. Additional T-DNA can be included. The bacteria transformed in this way are used for transformation of plant cells. Plant explants can be advantageously cultured with Agrobacterium tumefaciens or Agrobacterium rhizogenes in order to transfer the DNA into plant cells. Thereafter, the whole plant can be loaded with antibiotics or biocides for selection from infected plant material (eg, leaf pieces, stem segments, roots, but also protoplasts or suspension cultured cells). Can be regenerated in fresh medium. The plants thus obtained can then be tested for the presence of the inserted DNA. In the case of injection and electroporation no special requirements are made on the plasmid. For example, a normal plasmid such as a pUC derivative can be used.

形質転換細胞は、通常の様式にて植物内で成長する。これらは、生殖細胞を形成し、形質転換した形質(複数可)を子孫植物へと伝達することができる。そのような植物は、通常の様式にて成長させ、同じ形質転換した遺伝性要因または他の遺伝性要因を有する植物と交雑させることができる。生じるハイブリッド個体は対応する表現型特性を有する。本発明の一部の好ましい実施形態では、細菌タンパク質をコードしている遺伝子は、植物ゲノム内に挿入された転写単位から発現される。好ましくは、前記転写単位は、植物ゲノム内への安定な組込みが可能であり、かつタンパク質をコードしているmRNAを発現する形質転換した植物系統の選択を可能にする組換えベクターである。   Transformed cells grow in plants in the normal manner. They can form germ cells and transmit the transformed trait (s) to progeny plants. Such plants can be grown in the normal manner and crossed with plants having the same transformed genetic factor or other genetic factors. The resulting hybrid individuals have corresponding phenotypic characteristics. In some preferred embodiments of the invention, the gene encoding the bacterial protein is expressed from a transcription unit inserted into the plant genome. Preferably, the transcription unit is a recombinant vector capable of stable integration into the plant genome and enabling selection of transformed plant lines that express mRNA encoding the protein.

挿入されたDNAがゲノム内に組み込まれた後、これはそこで比較的安定する(かつ再度出ていかない)。これは、通常、形質転換した植物細胞に、とりわけカナマイシン、G418、ブレオマイシン、ハイグロマイシン、またはクロラムフェニコールなどの殺生物剤または抗生物質に対する抵抗性を与える選択マーカーを含有する。また、植物選択可能マーカーは、典型的には、グルホシネート(たとえばPAT/bar)、グリホサート(EPSPS)、ALS阻害剤(たとえば、イミダゾリノン、スルホニル尿素、トリアゾロピリミジンスルホンアニリドなど)、ブロモキシニル、HPPD阻害剤抵抗性、PPO阻害剤、ACC−ase阻害剤などの様々な除草剤に対する抵抗性も提供することができる。したがって、個々に用いられるマーカーは、挿入されたDNAを含有しない細胞ではなく形質転換細胞の選択を可能にするはずである。目的遺伝子(複数可)は、好ましくは、植物細胞中の構成的または誘導性プロモーターのどちらかによって発現される。発現された後、mRNAはタンパク質へと翻訳され、それによって目的アミノ酸がタンパク質内に取り込まれる。植物細胞中で発現されるタンパク質をコードしている遺伝子は、構成的プロモーター、組織特異的プロモーター、または誘導性プロモーターの制御下であることができる。   After the inserted DNA is integrated into the genome, it is relatively stable there (and does not come out again). This usually contains a selectable marker that confers resistance to biocides or antibiotics, such as kanamycin, G418, bleomycin, hygromycin, or chloramphenicol, amongst transformed plant cells. Also, plant selectable markers typically include glufosinate (eg PAT / bar), glyphosate (EPSPS), ALS inhibitors (eg imidazolinone, sulfonylurea, triazolopyrimidine sulfonanilide, etc.), bromoxynil, HPPD inhibition Resistance to various herbicides such as drug resistance, PPO inhibitors, ACC-ase inhibitors can also be provided. Thus, the marker used individually should allow selection of transformed cells rather than cells that do not contain the inserted DNA. The gene of interest (s) is preferably expressed by either a constitutive or inducible promoter in the plant cell. After being expressed, the mRNA is translated into a protein, thereby incorporating the target amino acid into the protein. The gene encoding a protein expressed in plant cells can be under the control of a constitutive promoter, tissue-specific promoter, or inducible promoter.

外来組換えベクターを植物細胞内に導入するため、ならびに導入された遺伝子を安定に維持および発現する植物を得るための、いくつかの技法が存在する。そのような技法には、微粒子上にコーティングした遺伝物質を細胞内に直接導入することが含まれる(Cornellの米国特許第4,945,050号およびDowElanco、現在はDow AgroSciences,LLCの第5,141,131号)。さらに、アグロバクテリウム属(Agrobacterium)技術を使用して植物を形質転換してもよく、トリード大学の米国特許第5,177,010号、テキサスA&M大学の第5,104,310号、欧州特許出願第0131624B1号、Schilperootの欧州特許出願第120516号、第159418B1号および第176,112号、Schilperootの米国特許第5,149,645号、第5,469,976号、第5,464,763号、第4,940,838号および第4,693,976号、すべてMax Planckの欧州特許出願第116718号、第290799号、第320500号、日本たばこ産業株式会社の欧州特許出願第604662号、第627752号、および米国特許第5,591,616号、すべてCiba Geigy、現在はSyngentaの欧州特許出願第0267159号、第0292435号、および米国特許第5,231,019号、どちらもCalgeneの米国特許第5,463,174号および第4,762,785号、ならびにどちらもAgracetusの米国特許第5,004,863号および第5,159,135号を参照されたい。他の形質転換技術には髭結晶技術が含まれる。どちらもZeneca、現在はSyngentaの米国特許第5,302,523号および第5,464,765号を参照されたい。他の直接DNA送達形質転換技術にはエアロゾルビーム技術が含まれる。米国特許第6,809,232を参照されたい。また、電気穿孔技術も植物を形質転換するために使用されている。Boyce Thompson InstituteのWO87/06614、どちらもDekalbの米国特許第5,472,869号および第5,384,253号、ならびにどちらもPlant Genetic SystemsのWO92/09696号およびWO93/21335号を参照されたい。さらに、ウイルスベクターを使用して目的タンパク質を発現するトランスジェニック植物を生成することもできる。たとえば、Mycogen Plant ScienceおよびCiba−Geigy(現在はSyngenta)の米国特許第5,569,597号、ならびにどちらもBiosource、現在はLarge Scale Biologyの米国特許第5,589,367号および第5,316,931号に記載されている方法を使用して、単子葉植物をウイルスベクターで形質転換することができる。   There are several techniques for introducing foreign recombinant vectors into plant cells and for obtaining plants that stably maintain and express the introduced gene. Such techniques include the direct introduction of genetic material coated on microparticles into cells (Cornell US Pat. No. 4,945,050 and DowElanco, currently Dow AgroSciences, LLC No. 5, 141, 131). In addition, plants may be transformed using Agrobacterium technology, US Patent No. 5,177,010 from Toledo University, US Patent No. 5,104,310 from Texas A & M University, European Patent Application No. 0131624B1, Schipperpert European Patent Applications No. 120516, 159418B1 and 176,112, Schipperpert US Pat. Nos. 5,149,645, 5,469,976, 5,464,763 No. 4,940,838 and No. 4,693,976, all of Max Planck's European Patent Applications No. 116718, No. 290799, No. 320500, Japanese Tobacco Inc. European Patent Application No. 604662, No. 627752, and US Pat. No. 5,591,616, Ciba Geigy, now Syngenta European Patent Applications 0267159, 0292435, and US Pat. No. 5,231,019, both of which are Calgene US Pat. Nos. 5,463,174 and 4,762. No. 785, as well as Agracetus, US Pat. Nos. 5,004,863 and 5,159,135. Other transformation techniques include the soot crystal technique. See both Zeneca, currently Syngenta US Pat. Nos. 5,302,523 and 5,464,765. Other direct DNA delivery transformation techniques include aerosol beam techniques. See US Pat. No. 6,809,232. Electroporation techniques have also been used to transform plants. See Boyce Thompson Institute's WO 87/06614, both of Dekalb US Pat. Nos. 5,472,869 and 5,384,253, both of which are Plant Genetic Systems WO 92/09696 and WO 93/21335. . Furthermore, a transgenic plant expressing the protein of interest can also be generated using a viral vector. For example, Mycogen Plant Science and Ciba-Geigy (now Syngenta) U.S. Pat. No. 5,569,597, and both Biosource, now Large Scale Biology U.S. Pat. Nos. 5,589,367 and 5,316. , 931 can be used to transform monocotyledonous plants with viral vectors.

既に言及したように、DNA構築物を植物宿主内に導入する様式は本発明にとって重大ではない。効率的な形質転換をもたらす任意の方法を用い得る。たとえば、植物細胞の形質転換のための様々な方法が本明細書中に記載されており、TiまたはRiプラスミドなどを使用してアグロバクテリウム属(Agrobacterium)媒介性の形質転換を行うことが含まれる。多くの事例において、形質転換に使用する構築物の片側または両側、より詳細には右側の境界がT−DNA境界に境界隣接することが望ましい。このことは、形質転換の様式として構築物がアグロバクテリウム・ツメファシエンス(Agrobacterium tumefaciens)またはアグロバクテリウム・リゾゲネス(Agrobacterium rhizogenes)を使用する場合に特に有用であるが、T−DNA境界は他の形質転換様式においても使用が見つかり得る。アグロバクテリウム属(Agrobacterium)を植物細胞の形質転換に使用する場合、宿主中に存在するT−DNAまたはTiもしくはRiプラスミドとの相同組換えのために宿主内に導入し得るベクターを使用し得る。ベクターの導入は、電気穿孔、トリペアレンタルメイティングおよび当業者に知られている、グラム陰性細菌を形質転換する他の技法によって行い得る。アグロバクテリウム属(Agrobacterium)宿主内へのベクター形質転換の様式は本発明にとって重大ではない。組換えのためのT−DNAを含有するTiまたはRiプラスミドは、ゴール形成を引き起こすことができるまたはできない場合があるが、vir遺伝子が前記宿主中に存在する限りは、本発明にとって重大ではない。   As already mentioned, the manner in which the DNA construct is introduced into the plant host is not critical to the invention. Any method that results in efficient transformation can be used. For example, various methods for transformation of plant cells are described herein, including performing Agrobacterium-mediated transformation using Ti or Ri plasmids or the like. It is. In many cases, it is desirable that one or both sides of the construct used for transformation, more specifically the right border, border the T-DNA border. This is particularly useful when the construct uses Agrobacterium tumefaciens or Agrobacterium rhizogenes as the mode of transformation, but the T-DNA border is not compatible with other transformations. Use can also be found in the form. When Agrobacterium is used for transformation of plant cells, vectors that can be introduced into the host for homologous recombination with T-DNA or Ti or Ri plasmids present in the host can be used. . Introduction of the vector can be done by electroporation, triparental mating and other techniques known to those skilled in the art for transforming gram negative bacteria. The mode of vector transformation into the Agrobacterium host is not critical to the present invention. Ti or Ri plasmids containing T-DNA for recombination may or may not cause goal formation, but are not critical to the present invention so long as the vir gene is present in the host.

アグロバクテリウム属(Agrobacterium)を形質転換に使用する一部の事例では、T−DNA境界内にある発現構築物を、Dittaら(1980)およびEPO0 120 515号に記載されているpRK2またはその誘導体などの広範囲のベクター内に挿入する。発現構築物およびT−DNA内には、形質転換したアグロバクテリウム属(Agrobacterium)および形質転換した植物細胞の選択を可能にする、本明細書中に記載した1つまたは複数のマーカーが含まれる。用いる具体的なマーカーは本発明にとって重要ではなく、好ましいマーカーは使用する宿主および構築物に依存する。   In some cases where Agrobacterium is used for transformation, expression constructs that are within the T-DNA boundary may be expressed as pRK2 or its derivatives as described in Ditta et al. (1980) and EPO 0 120 515, etc. Insert into a wide range of vectors. Within the expression construct and T-DNA are included one or more markers as described herein that allow for selection of transformed Agrobacterium and transformed plant cells. The particular marker used is not critical to the invention, and the preferred marker will depend on the host and construct used.

アグロバクテリウム属(Agrobacterium)を使用した植物細胞の形質転換には、外植片を形質転換したアグロバクテリウム属(Agrobacterium)と一緒に合わせて、その形質転換を可能にするために十分な時間の間インキュベーションし得る。形質転換後、適切な抗生物質を用いた選択によってアグロバクテリウム属(Agrobacterium)を死滅させ、適切な選択培地を用いて植物細胞を培養する。カルスが形成された後、植物組織培養および植物再生の分野で周知の方法に従って適切な植物ホルモンを用いることによって、苗条の形成を促進することができる。しかし、カルス中間段階は必ずしも必要ではない。苗条の形成後、前記植物細胞を、根形成を促進する培地に移すことによって植物再生を完了させることができる。その後、植物を種子へと成長させてよく、前記種子を使用して次世代を確立させることができる。形質転換技法にかかわらず、細菌タンパク質をコードしている遺伝子は、好ましくは、ベクター中に植物プロモーター調節エレメント、およびNosなどの3’非翻訳転写終結領域等を含めることによって、植物細胞中で前記遺伝子を発現するように適応させた遺伝子移入ベクター内に取り込ませる。   Transforming plant cells using Agrobacterium requires a sufficient amount of time to allow the explants to be combined with the transformed Agrobacterium to allow the transformation. Incubate between. After transformation, Agrobacterium is killed by selection with an appropriate antibiotic and plant cells are cultured using an appropriate selection medium. After callus formation, shoot formation can be promoted by using appropriate plant hormones according to methods well known in the field of plant tissue culture and plant regeneration. However, the callus intermediate stage is not always necessary. After shoot formation, plant regeneration can be completed by transferring the plant cells to a medium that promotes root formation. Thereafter, the plant may be grown into seeds, which can be used to establish the next generation. Regardless of the transformation technique, the gene encoding the bacterial protein is preferably expressed in the plant cell by including in the vector a plant promoter regulatory element, a 3 ′ untranslated transcription termination region such as Nos, etc. It is incorporated into a gene transfer vector adapted to express the gene.

植物を形質転換する数々の技術に加えて、外来遺伝子と接触させる組織の種類も変動させ得る。そのような組織には、それだけには限定されないが、胚形成組織、カルス組織型I、II、およびIII、胚軸、分裂組織、根組織、師部中での発現のための組織などが含まれる。本明細書中に記載の適切な技法を使用して、ほぼすべての植物組織を脱分化中に形質転換し得る。   In addition to numerous techniques for transforming plants, the type of tissue contacted with foreign genes can also be varied. Such tissues include, but are not limited to, embryogenic tissues, callus tissue types I, II, and III, hypocotyls, meristems, root tissues, tissues for expression in the phloem, etc. . Using the appropriate techniques described herein, almost all plant tissue can be transformed during dedifferentiation.

上述のように、所望する場合は様々な選択可能マーカーを使用することができる。具体的なマーカーの優先度は当業者の自由裁量によるが、以下の選択可能マーカーのうちのいずれかを、選択可能マーカーとして機能することができる、本明細書中に列挙していない任意の他の遺伝子と共に使用し得る。そのような選択可能マーカーには、それだけには限定されないが、抗生物質カナマイシン、ネオマイシンおよびG41に対する抵抗性をコードしている、トランスポゾンTn5のアミノグリコシドホスホトランスフェラーゼ遺伝子(Aph II)、ハイグロマイシン抵抗性、メトトレキサート抵抗性、グリホサートに対する抵抗性または耐性をコードしている遺伝子、フォスフィノスリシン(ビアラホスまたはグルホシネート)、ALS阻害性除草剤(イミダゾリノン、スルホニル尿素およびトリアゾロピリミジン除草剤)、ACC−ase阻害剤(たとえば、アイリールオキシプロピオネート(ayryloxypropionates)またはシクロヘキサンジオン)、ならびにブロモキシニルおよびHPPD阻害剤(たとえばメソトリオン)などが含まれる。   As mentioned above, various selectable markers can be used if desired. Specific marker priorities are at the discretion of one of ordinary skill in the art, but any of the following selectable markers can function as selectable markers, any other not listed herein. Can be used with other genes. Such selectable markers include, but are not limited to, transposon Tn5 aminoglycoside phosphotransferase gene (Aph II), hygromycin resistance, methotrexate resistance, encoding resistance to the antibiotics kanamycin, neomycin and G41. Sex, genes encoding resistance to or resistance to glyphosate, phosphinothricin (bialaphos or glufosinate), ALS-inhibiting herbicides (imidazolinones, sulfonylureas and triazolopyrimidine herbicides), ACC-ase inhibitors ( Examples include aylyloxypropionates or cyclohexanediones) and bromoxynyl and HPPD inhibitors (eg mesotrione).

選択可能マーカーに加えて、レポーター遺伝子を使用することが望ましい場合がある。一部の例では、レポーター遺伝子は、選択可能マーカーを用いてまたは用いずに使用し得る。レポーター遺伝子とは、典型的にはレシピエント生物または組織中に存在せず、典型的には何らかの表現型の変化または酵素特性をもたらすタンパク質をコードしている遺伝子である。そのような遺伝子の例はWeisingら、1988中に提供されている。好ましいレポーター遺伝子には、大腸菌(E. coli)のuidA座位のベータ−グルクロニダーゼ(GUS)、大腸菌(E. coli)のTn9からのクロラムフェニコールアセチルトランスフェラーゼ遺伝子、生物発光性クラゲであるオワンクラゲ(Aequorea victoria)からの緑色蛍光タンパク質、ホタルであるフォティナス・ピラリス(Photinus pyralis)からのルシフェラーゼ遺伝子が含まれる。その後、前記遺伝子がレシピエント細胞内に導入された後の適時に、レポーター遺伝子の発現を検出するアッセイを行い得る。好ましいそのようなアッセイは、形質転換細胞を同定するために、Jeffersonら、(1987)に記載のように、大腸菌(E. coli)のuidA座位のベータ−グルクロニダーゼ(GUS)をコードしている遺伝子の使用を伴う。   In addition to a selectable marker, it may be desirable to use a reporter gene. In some examples, the reporter gene may be used with or without a selectable marker. A reporter gene is a gene that typically encodes a protein that is not present in the recipient organism or tissue and that typically results in some phenotypic change or enzymatic property. Examples of such genes are provided in Weising et al., 1988. Preferred reporter genes include E. coli uidA locus beta-glucuronidase (GUS), E. coli Tn9 chloramphenicol acetyltransferase gene, bioluminescent jellyfish Aequorea the green fluorescent protein from victoria), the luciferase gene from the firefly Photinus pyralis. Thereafter, an assay may be performed to detect the expression of the reporter gene at the appropriate time after the gene has been introduced into the recipient cell. A preferred such assay is a gene encoding beta-glucuronidase (GUS) at the uidA locus of E. coli as described in Jefferson et al. (1987) to identify transformed cells. With the use of.

植物プロモーター調節エレメントに加えて、外来遺伝子を発現させるために、様々な供給源からのプロモーター調節エレメントを植物細胞中で効率的に使用することができる。たとえば、オクトピン合成酵素プロモーター、ノパリン合成酵素プロモーター、マンノピン合成酵素プロモーターなどの細菌起源のプロモーター調節エレメント、ならびにカリフラワーモザイクウイルス(35Sおよび19S)、35T(これは再操作した35Sプロモーターであり、米国特許第6,166,302号、特に実施例7Eを参照)などのウイルス起源のプロモーター等を使用し得る。植物プロモーター調節エレメントには、それだけには限定されないが、リブロース−1,6−二リン酸(RUBP)カルボキシラーゼ小サブユニット(ssu)、ベータ−コングリシニンプロモーター、ベータ−ファセオリンプロモーター、ADHプロモーター、熱ショックプロモーター、および組織特異的プロモーターが含まれる。マトリックス付着領域、足場付着領域、イントロン、エンハンサー、ポリアデニル化配列などの他のエレメントが存在していてもよく、それにより、転写効率またはDNA組込みが改善される場合がある。そのようなエレメントは、DNAの機能に必要または不要な場合があるが、これらは、転写、mRNA安定性などに影響を与えることによってDNAのより良好な発現または機能を提供することができる。そのようなエレメントは、形質転換したDNAの植物中での最適な性能を得るために、所望に応じてDNA中に含め得る。典型的なエレメントには、それだけには限定されないが、Adh−イントロン1、Adh−イントロン6、アルファルファモザイクウイルスコートタンパク質リーダー配列、オスモチンUTR配列、トウモロコシ条斑ウイルスコートタンパク質リーダー配列、および当業者が入手可能な他のものが含まれる。また、構成的プロモーター調節エレメントも使用してよく、それにより、あらゆる細胞種中での常時の連続的な遺伝子発現が指示される(たとえば、アクチン、ユビキチン、CaMV 35Sなど)。組織特異的プロモーター調節エレメントは葉または種子などの特定の細胞または組織型中での遺伝子発現を司っており(たとえば、ゼイン、オレオシン、ナピン、ACP、グロブリンなど)、これらも使用し得る。   In addition to plant promoter regulatory elements, promoter regulatory elements from various sources can be efficiently used in plant cells to express foreign genes. For example, promoter regulatory elements of bacterial origin such as octopine synthase promoter, nopaline synthase promoter, mannopine synthase promoter, and cauliflower mosaic virus (35S and 19S), 35T (this is a re-engineered 35S promoter, US Pat. No. 6,166,302, especially see Example 7E) and other promoters of viral origin can be used. Plant promoter regulatory elements include, but are not limited to, ribulose-1,6-diphosphate (RUBP) carboxylase small subunit (ssu), beta-conglycinin promoter, beta-phaseolin promoter, ADH promoter, heat shock Promoters and tissue specific promoters are included. Other elements such as matrix attachment regions, scaffold attachment regions, introns, enhancers, polyadenylation sequences may be present, which may improve transcription efficiency or DNA integration. Such elements may be necessary or unnecessary for the function of the DNA, but they can provide better expression or function of the DNA by affecting transcription, mRNA stability, etc. Such elements can be included in the DNA as desired to obtain optimal performance of the transformed DNA in plants. Exemplary elements include, but are not limited to, Adh-intron 1, Adh-intron 6, alfalfa mosaic virus coat protein leader sequence, osmotin UTR sequence, corn streak virus coat protein leader sequence, and available to those of skill in the art Other things are included. A constitutive promoter regulatory element may also be used, thereby directing constant and continuous gene expression in any cell type (eg, actin, ubiquitin, CaMV 35S, etc.). Tissue specific promoter regulatory elements are responsible for gene expression in specific cells or tissue types such as leaves or seeds (eg, zein, oleosin, napin, ACP, globulin, etc.) and these may also be used.

また、プロモーター調節エレメントは、植物の発生の特定の段階中で活性(または不活性)、ならびに植物組織および器官中で活性であり得る。そのようなものの例には、それだけには限定されないが、花粉特異的、胚特異的、トウモロコシ絹糸特異的、綿繊維特異的、根特異的、種子−胚乳特異的、または栄養期特異的なプロモーター調節エレメントなどが含まれる。特定の状況下では、物理的刺激(熱ショック遺伝子)、光(RUBPカルボキシラーゼ)、ホルモン(Em)、代謝物、化合物(テトラサイクリン応答性)、およびストレスなどの特異的なシグナルに応答した遺伝子の発現を司っている、誘導性プロモーター調節エレメントを使用することが望ましい場合がある。植物中で機能する他の望ましい転写および翻訳エレメントを使用し得る。数々の植物特異的遺伝子移入ベクターが当分野で知られている。   Promoter regulatory elements can also be active (or inactive) during certain stages of plant development and active in plant tissues and organs. Examples of such include, but are not limited to, pollen specific, embryo specific, corn silk specific, cotton fiber specific, root specific, seed-endosperm specific, or vegetative phase specific promoter regulation. Elements etc. are included. Under certain circumstances, expression of genes in response to specific signals such as physical stimuli (heat shock genes), light (RUBP carboxylase), hormones (Em), metabolites, compounds (tetracycline responsiveness), and stress In some cases, it may be desirable to use inducible promoter regulatory elements. Other desirable transcription and translation elements that function in plants may be used. A number of plant-specific gene transfer vectors are known in the art.

また、植物RNAウイルスに基づく系を使用して細菌タンパク質を発現させることもできる。その際、タンパク質をコードしている遺伝子を、目的宿主植物に感染する適切な植物ウイルスのコートプロモーター領域内に挿入することができる。その後、タンパク質を発現させ、したがって植物の除草剤被害からの保護をもたらすことができる。植物RNAウイルスに基づく系は、Mycogen Plant Sciences,Inc.の米国特許第5,500,360号ならびにBiosource、現在はLarge Scale Biologyの米国特許第5,316,931号および第5,589,367号に記載されている。   Bacterial proteins can also be expressed using systems based on plant RNA viruses. In that case, the gene encoding the protein can be inserted into the coat promoter region of an appropriate plant virus that infects the target host plant. The protein can then be expressed, thus providing protection from plant herbicide damage. Plant RNA virus-based systems are available from Mycogen Plant Sciences, Inc. U.S. Pat. Nos. 5,500,360 and Biosource, currently Large Scale Biology U.S. Pat. Nos. 5,316,931 and 5,589,367.

耐性または抵抗性レベルをさらに増加させる手段。収量を含めた表現型に対して観察可能な有害作用なしに、本発明の植物に新規除草剤抵抗形質を与えることができることが、本明細書中で示されている。そのような植物は本発明の範囲内にある。本明細書中で例示および示唆した植物は、たとえば少なくとも1つの対象除草剤の、典型的な施用レベルの2×、3×、4×、および5×を耐えることができる。これらの耐性レベルの改善は本発明の範囲内にある。たとえば、様々な技法が当分野で知られており、所定の遺伝子の発現を増加させるために最適化およびさらに開発できることが予測される。   A means of further increasing resistance or resistance levels. It has been shown herein that novel herbicide resistance traits can be imparted to plants of the present invention without observable adverse effects on phenotypes including yield. Such plants are within the scope of the present invention. The plants exemplified and suggested herein can tolerate typical application levels of 2 ×, 3 ×, 4 ×, and 5 ×, for example, of at least one target herbicide. These improvements in tolerance levels are within the scope of the present invention. For example, various techniques are known in the art and are expected to be optimized and further developed to increase the expression of a given gene.

1つのそのような方法には、対象AAD−12遺伝子のコピー数(発現カセット中など)を増加させることが含まれる。また、遺伝子の複数コピーを有するものについて形質転換事象を選択することもできる。   One such method includes increasing the copy number of the subject AAD-12 gene (such as in an expression cassette). It is also possible to select transformation events for those with multiple copies of the gene.

強力なプロモーターおよびエンハンサーを使用して発現を「スーパーチャージ」させることができる。そのようなプロモーターの例には、35Sエンハンサーを使用する好ましい35Tプロモーターが含まれる。35S、トウモロコシユビキチン、シロイヌナズナ(Arabidopsis)ユビキチン、A.t.アクチン、およびCSMVプロモーターがそのような使用のために含まれる。他の強力なウイルスプロモーターも好ましい。エンハンサーには4 OCSおよび35S二重エンハンサーが含まれる。また、マトリックス付着領域(MAR)を使用して形質転換の効率および導入遺伝子の発現を増加させることもできる。   Strong promoters and enhancers can be used to “supercharge” expression. Examples of such promoters include the preferred 35T promoter using the 35S enhancer. 35S, corn ubiquitin, Arabidopsis ubiquitin, A. t. Actin, and the CSMV promoter are included for such use. Other strong viral promoters are also preferred. Enhancers include 4 OCS and 35S double enhancers. Matrix attachment regions (MARs) can also be used to increase transformation efficiency and transgene expression.

また、シャフリング(定向進化)および転写因子も、本発明による実施形態に使用することができる。   Shuffling (directed evolution) and transcription factors can also be used in embodiments according to the present invention.

また、配列レベルでは異なるが、同じまたは同様の全体的な必須三次元構造、表面荷電分布などを保持する、変異タンパク質を設計することもできる。たとえば、米国特許第7,058,515号、Larsonら、Protein Sci. 2002 11:2804-2813、「Thoroughly sampling sequence space: Large-scale protein design of structural ensembles」、Crameriら、Nature Biotechnology 15、436-438 (1997)、「Molecular evolution of an arsenate detoxification pathway by DNA shuffling」、Stemmer, W. P. C. 1994. 「DNA shuffling by random fragmentation and reassembly: in vitro recombination for molecular evolution」 Proc. Natl. Acad. Sci. USA 91:10747-10751、Stemmer, W. P. C. 1994. 「Rapid evolution of a protein in vitro by DNA shuffling」 Nature 370:389-391、Stemmer, W. P. C. 1995. Searching sequence space. Bio/Technology 13:549-553、Crameri, A.ら、1996. 「Construction and evolution of antibody-phage libraries by DNA shuffling」Nature Medicine 2:100-103、およびCrameri, A.ら、1996. 「Improved green fluorescent protein by molecular evolution using DNA shuffling」 Nature Biotechnology 14:315-319を参照されたい。   It is also possible to design mutant proteins that differ at the sequence level but retain the same or similar overall essential three-dimensional structure, surface charge distribution, and the like. For example, US Pat. No. 7,058,515, Larson et al., Protein Sci. 2002 11: 2804-2813, “Thoroughly sampling sequence space: Large-scale protein design of structural ensembles”, Crameri et al., Nature Biotechnology 15, 436- 438 (1997), “Molecular evolution of an arsenate detoxification pathway by DNA shuffling”, Stemmer, WPC 1994. “DNA shuffling by random fragmentation and reassembly: in vitro recombination for molecular evolution” Proc. Natl. Acad. Sci. USA 91: 10747-10751, Stemmer, WPC 1994. "Rapid evolution of a protein in vitro by DNA shuffling" Nature 370: 389-391, Stemmer, WPC 1995. Searching sequence space. Bio / Technology 13: 549-553, Crameri, A. 1996. “Construction and evolution of antibody-phage libraries by DNA shuffling” Nature Medicine 2: 100-103, and Crameri, A. et al. 1996. “Improved green fluorescent protein by molecular evolution using DNA shuffling” Nature Biotechnology 14: See 315-319.

植物細胞内に挿入された組換えポリヌクレオチドの活性は、挿入物に隣接する内在植物DNAの影響に依存する場合がある。したがって、別の選択肢は、植物ゲノム中で挿入に優れた場所であることが知られている事象を活用することである。たとえば、cry1Fおよびcry1Ac綿事象に関するWO2005/103266 A1号を参照されたい。これらのゲノム座位において、対象AAD−12遺伝子をcry1Fおよび/またはcry1Ac挿入物の代わりに置換することができる。したがって、たとえば標的化相同組換えを本発明に従って使用することができる。この種の技術は、たとえば、標的化組換えのためのジンクフィンガーの使用に関する、WO03/080809 A2号および対応する公開米国特許出願第20030232410号の対象である。また、リコンビナーゼ(cre−10×およびflp−frtなど)の使用も知られている。   The activity of a recombinant polynucleotide inserted into a plant cell may depend on the influence of endogenous plant DNA adjacent to the insert. Thus, another option is to take advantage of events that are known to be excellent places for insertion in the plant genome. See, for example, WO 2005/103266 A1 regarding the cry1F and cry1Ac cotton events. At these genomic loci, the subject AAD-12 gene can be substituted for the cry1F and / or cry1Ac inserts. Thus, for example, targeted homologous recombination can be used according to the present invention. This type of technology is the subject of, for example, WO 03/080809 A2 and the corresponding published US patent application 20030232410 relating to the use of zinc fingers for targeted recombination. The use of recombinases (such as cre-10x and flp-frt) is also known.

AAD−12解毒は細胞質中で起こると考えられている。したがって、このタンパク質およびmRNAをさらに安定化させる手段(mRNA分解の遮断が含まれる)が本発明の態様内に含まれ、当分野で知られている技法を相応に適用することができる。対象タンパク質を、プロテアーゼなどによる分解に抵抗するように設計することができる(タンパク質のアミノ酸配列を再操作することによってプロテアーゼ切断部位を有効に取り除くことができる)。そのような実施形態には、オスモチンからのUTRなどの5’および3’ステムループ構造、ならびにper5(AUに富んだ非翻訳5’配列)の使用が含まれる。また、7−メチルまたは2’−O−メチル基、たとえば7−メチルグアニル酸残基などの5’キャップも使用することができる。たとえば、Proc. Natl. Acad. Sci. USA、第74巻、第7号、ページ2734-2738 (1977年7月) Importance of 5'-terminal blocking structure to stabilize mRNA in eukaryotic protein synthesisを参照されたい。また、タンパク質複合体またはリガンド遮断基も使用することができる。   AAD-12 detoxification is thought to occur in the cytoplasm. Thus, means for further stabilizing the protein and mRNA (including blocking of mRNA degradation) are included within embodiments of the invention, and techniques known in the art can be applied accordingly. The protein of interest can be designed to resist degradation by proteases and the like (protease cleavage sites can be effectively removed by re-engineering the amino acid sequence of the protein). Such embodiments include the use of 5 'and 3' stem loop structures such as UTR from osmotin, and per5 (AU-rich untranslated 5 'sequences). A 5 'cap such as a 7-methyl or 2'-O-methyl group, such as a 7-methylguanylate residue, can also be used. See, for example, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, Vol. 74, No. 7, page 2734-2738 (July 1977) Importance of 5'-terminal blocking structure to stabilize mRNA in eukaryotic protein synthesis. Protein complexes or ligand blocking groups can also be used.

また、AAD−12(合成ヘアピン)に最も適切な5’または3’UTRのコンピュータ設計も、本発明の範囲内で実施することができる。コンピュータモデリング一般、ならびに遺伝子シャフリングおよび定向進化は、本明細書中の他の箇所で記述されている。より詳細には、コンピュータモデリングおよびUTRに関して、本発明の5’および3’UTR誘導体の予測/評価に使用するためのコンピュータモデリング技法には、それだけには限定されないが、Genetics Corporation Group、ウィスコンシン州Madisonから入手可能なMFoldバージョン3.1(Zuckerら、Algorithms and Thermodynamics for RNA Secondary Structure Prediction: A Practical Guide. In RNA Biochemistry and Biotechnology、11-43、J. Barciszewski & B. F. C. Clark編、NATO ASI Series、Kluwer Academic Publishers、Dordrecht, NL、(1999)、Zuckerら、Expanded Sequence Dependence of Thermodynamic Parameters Improves Prediction of RNA Secondary Structure. J. Mol. Biol. 288、911-940 (1999)、Zuckerら、RNA Secondary Structure Prediction、Current Protocols in Nucleic Acid Chemistry、S. Beaucage、D. E. Bergstrom、G. D. Glick、およびR. A. Jones編, John Wiley & Sons、New York、11.2.1-11.2.10、(2000)を参照)、ソースコードとして無償で配布されており、ウェブサイトgenetics.wust1.edu/eddy/software/にアクセスすることによってダウンロードすることができるCOVE(共分散モデルを使用したRNA構造分析(確率論的コンテキストを使用しない文法方法))v.2.4.2(EddyおよびDurbin、Nucl. Acids Res.、1994、22:2079-2088)、および、やはり無償で配布されており、ウェブサイトbioinf.au.dk. FOLDALIGN/からダウンロード可能なFOLDALIGN(Finding the most significant common sequence and structure motifs in a set of RNA sequences. J. Gorodkin、L. J. HeyerおよびG. D. Stormo. Nucleic Acids Research、第25巻、第18号、3724〜3732ページ、1997、Finding Common Sequence and Structure Motifs in a set of RNA Sequences. J. Gorodkin、L. J. Heyer、およびG. D. Stormo. ISMB 5;120-123、1997を参照)が含まれる。   Also, 5 'or 3' UTR computer designs most suitable for AAD-12 (synthetic hairpin) can be implemented within the scope of the present invention. Computer modeling in general, and gene shuffling and directed evolution are described elsewhere in this document. More specifically, with respect to computer modeling and UTR, computer modeling techniques for use in the prediction / evaluation of the 5 ′ and 3 ′ UTR derivatives of the present invention are not limited, but from the Genetics Corporation Group, Madison, Wis. Available MFold version 3.1 (Zucker et al., Algorithms and Thermodynamics for RNA Secondary Structure Prediction: A Practical Guide. In RNA Biochemistry and Biotechnology, 11-43, edited by J. Barciszewski & BFC Clark, NATO ASI Series, Kluwer Academic Publishers , Dordrecht, NL, (1999), Zucker et al., Expanded Sequence Dependence of Thermodynamic Parameters Improves Prediction of RNA Secondary Structure.J. Mol. Biol. 288, 911-940 (1999), Zucker et al., RNA Secondary Structure Prediction, Current Protocols in Nucleic Acid Chemistry, S. Beaucage, DE Bergstrom, G. D. Glick, and RA Jones, John Wiley & Sons, New York, 11.2.1-11.2.10, (2000)), distributed free of charge as source code, website genetics.wust1.edu/ COVE (RNA structure analysis using covariance model (grammar method without probabilistic context)) that can be downloaded by accessing eddy / software / v. 2.4.2 (Eddy and Durbin, Nucl. Acids Res., 1994, 22: 2079-2088) and FOLDALIGN, which is also distributed free of charge and can be downloaded from the website bioinf.au.dk. FOLDALIGN / (Finding the most significant common sequence and structure motifs in a set of RNA sequences. J. Gorodkin, LJ Heyer and GD Stormo. Nucleic Acids Research, Vol. 25, No. 18, pages 3724-3732, 1997, Finding Common Sequence and Structure Motifs in a set of RNA Sequences. See J. Gorodkin, LJ Heyer, and GD Stormo. ISMB 5; 120-123, 1997).

本発明の実施形態は、自然に進化したまたは化学的に誘発された突然変異体と併せて使用することができる(突然変異体は、スクリーニング技法によって選択し、その後、AAD−12および場合によっては他の遺伝子で形質転換することができる)。本発明の植物は、ALS抵抗性および/または進化したグリホサート抵抗性と組み合わせることができる。また、たとえばアミノピラリド抵抗性を、AAD−12遺伝子と組み合わせる、または「スタッキング」することもできる。   Embodiments of the invention can be used in conjunction with naturally evolved or chemically induced mutants (mutants are selected by screening techniques and then AAD-12 and optionally Can be transformed with other genes). The plants of the present invention can be combined with ALS resistance and / or evolved glyphosate resistance. Also, for example, aminopyralide resistance can be combined or “stacked” with the AAD-12 gene.

また、伝統的な育種技法を本発明と組み合わせて、所望の形質を強力に組み合わせ、浸透交雑し、改善することもできる。   Traditional breeding techniques can also be combined with the present invention to strongly combine, permeate and improve desired traits.

また、さらなる改善には、植物をさらに保護するおよび/またはさらなる除草剤に対する交差抵抗性を付加するための、適切な緩和剤との使用が含まれる。緩和剤は、典型的には、cP450を活性化/発現させることによって植物の免疫系を増加させるように作用する。緩和剤は、雑草防除の有効性を損なうことなく、生理的または分子的な機構によって作物に対する除草剤の植物毒性を低下させる化学薬品である。   Further improvements also include the use of suitable mitigation agents to further protect the plant and / or add cross resistance to additional herbicides. Mitigating agents typically act to increase the immune system of the plant by activating / expressing cP450. A mitigating agent is a chemical that reduces the herbicide's phytotoxicity to crops by a physiological or molecular mechanism without compromising the effectiveness of weed control.

除草緩和剤には、ベノキサコール、クロキントセット、シオメトリニル、ジクロルミド、ジシクロノン、ジエトレート、フェンクロラゾール、フェンクロリム、フルラゾール、フルキソフェニム、フリラゾール、イソキサジフェン、メフェンピル、メフェネート、ナフタル酸無水物、およびオキサベトリニルが含まれる。また、植物活性化剤(その防御機構を活性化させることによって植物を保護する新規化合物クラス)も本発明の実施形態において使用することができる。これらにはアシベンゾラルおよびプロベナゾールが含まれる。   Herbicidal agents include benoxacol, croquintoset, ciomethrinyl, dichlormide, dicyclonone, dietolate, fenchlorazole, fenchlorim, flurazole, flxophenim, flirazole, isoxadifen, mefenpyr, mephenate, naphthalic anhydride, and oxavetrinyl. Plant activators (a novel class of compounds that protect plants by activating their defense mechanisms) can also be used in embodiments of the present invention. These include acibenzoral and probenazole.

市販の緩和剤は、トウモロコシ、穀実用モロコシ、および水稲などの大型種子のイネ科作物を、植えつけ前に取り込ませたまたは出芽前に施用した、チオカルバメートおよびクロロアセトアニリドファミリーの除草剤に対して保護するために使用することができる。また、コムギなどの冬禾穀類を、アリールオキシフェノキシプロピオン酸およびスルホニル尿素除草剤の出芽後施用に対して保護するための緩和剤も開発されている。また、トウモロコシおよびコメをスルホニル尿素、イミダゾリノン、シクロヘキサンジオン、イソオキサゾール、およびトリケトン除草剤に対して保護するための緩和剤の使用も十分に確立されている。緩和剤処理した植物における除草剤解毒の、緩和剤に誘導された増強は、緩和剤の作用に関与する主要な機構として広く受け入れられている。緩和剤は、グルタチオンなどの補因子ならびにグルタチオンS−トランスフェラーゼ、チトクロムP450モノオキシゲナーゼ、およびグルコシルトランスフェラーゼなどの除草剤解毒酵素を誘導する。Hatzios K K、Burgos N (2004) 「Metabolism-based herbicide resistance: regulation by safeners」、Weed Science:第52巻、第3号、454〜467ページ。   Commercial mitigating agents are for herbicides in the thiocarbamate and chloroacetanilide families that have been incorporated before planting or applied before emergence of large-seed gramineous crops such as corn, grain sorghum, and paddy rice. Can be used to protect. Also, mitigants have been developed to protect winter cereals such as wheat against postemergence application of aryloxyphenoxypropionic acid and sulfonylurea herbicides. The use of emollients to protect corn and rice against sulfonylureas, imidazolinones, cyclohexanediones, isoxazoles, and triketone herbicides is also well established. Relaxant-induced enhancement of herbicide detoxification in mitigant-treated plants is widely accepted as the primary mechanism involved in mitigant action. Mitigating agents induce cofactors such as glutathione and herbicide detoxifying enzymes such as glutathione S-transferase, cytochrome P450 monooxygenase, and glucosyltransferase. Hatzios K K, Burgos N (2004) “Metabolism-based herbicide resistance: regulation by safeners”, Weed Science: Vol. 52, No. 3, pp. 454-467.

AAD−12とスタッキングしたチトクロムp450モノオキシゲナーゼ遺伝子の使用は、好ましい一実施形態である。除草剤の代謝にはP450が関与している。たとえば、cP450は哺乳動物または植物起源のものであり得る。高等植物では、チトクロムP450モノオキシゲナーゼ(P450)が二次代謝を実施することが知られている。また、これは、NADPH−チトクロムP450酸化還元酵素(レダクターゼ)と協同して、生体異物の酸化代謝においても重要な役割を果たす。一部の除草剤に対する抵抗性が、P450およびグルタチオンS−トランスフェラーゼによる代謝の結果として報告されている。哺乳動物における生体異物の代謝に関与しているいくつかのミクロソームP450種が分子クローニングによって特徴づけられている。これらの一部は、いくつかの除草剤を効率的に代謝することが報告されている。したがって、植物または哺乳動物のP450を有するトランスジェニック植物はいくつかの除草剤に対する抵抗性を示すことができる。   The use of a cytochrome p450 monooxygenase gene stacked with AAD-12 is one preferred embodiment. P450 is involved in the metabolism of herbicides. For example, cP450 can be of mammalian or plant origin. In higher plants, it is known that cytochrome P450 monooxygenase (P450) performs secondary metabolism. This also plays an important role in the oxidative metabolism of xenobiotics in cooperation with NADPH-cytochrome P450 oxidoreductase (reductase). Resistance to some herbicides has been reported as a result of metabolism by P450 and glutathione S-transferase. Several microsomal P450 species involved in xenobiotic metabolism in mammals have been characterized by molecular cloning. Some of these have been reported to efficiently metabolize some herbicides. Thus, transgenic plants with plant or mammalian P450 can exhibit resistance to several herbicides.

前述のものの好ましい一実施形態は、アセトクロール(アセトクロールに基づく製品には、Surpass(登録商標)、Keystone(登録商標)、Keystone LA、FulTime(登録商標)およびTopNotch(登録商標)除草剤が含まれる)ならびに/またはトリフルラリン(Treflan(登録商標)など)に対する抵抗性のための、cP450の使用である。ダイズおよび/またはトウモロコシにおけるそのような抵抗性が一部の好ましい実施形態に含まれる。そのような実施形態に関するさらなる指針には、たとえば、Inuiら、「A selectable marker using cytochrome P450 monooxygenases for Arabidopsis transformation」、Plant Biotechnology 22、281-286 (2005)(除草剤を代謝するヒトチトクロムP450モノオキシゲナーゼを使用するアグロバクテリウム・ツメファシエンス(Agrobacterium tumefaciens)を介したシロイヌナズナ(Arabidopsis thaliana)の形質転換の選択系に関する。除草剤耐性の実生を形質転換し、除草剤アセトクロール、アミプロホス−メチル、クロルプロファム、クロルスルフロン、ノルフルラゾン、およびペンディメタリンを用いて選択した)、Siminszkyら、「Expression of a soybean cytochrome P450 monooxygenase cDNA in yeast and tobacco enhances the metabolism of phenylurea herbicides」、PNAS、第96巻、第4号、1750-1755、1999年2月16日、Sheldonら、Weed Science:第48巻、第3号、291〜295ページ、「A cytochrome P450 monooxygenase cDNA (CYP71A10) confers resistance to linuron in transgenic Nicotiana tabacum」、ならびに「Phytoremediation of the herbicides atrazine and metolachlor by transgenic rice plants expressing human CYP1A1, CYP2B6, and CYP2C19」、J Agric Food Chem. 2006年4月19日; 54(8):2985-91(コメにおけるヒトチトクロムp450モノオキシゲナーゼの試験に関する。コメ植物は、クロロアセトミド(chloroacetomides)(アセトクロール、アラクロール、メトアクロール(metoachlor)、プレチラクロール、およびテニルクロール)、オキシアセトアミド(メフェナセット)、ピリダジノン(ノルフルラゾン)、2,6−ジニトロアナリン(dinitroanalines)(トリフルラリンおよびペンディメタリン)、ホスフアミデート(phosphamidates)(アミプロホス(amiprofos)−メチル、チオカルバメート(ピリブチカルブ)、および尿素(クロルトルロン)に対して高い耐性を示したと報告されている)を参照されたい。   One preferred embodiment of the foregoing is acetochlor (products based on acetochlor include Surpass (R), Keystone (R), Keystone LA, FulTime (R) and TopNotch (R) herbicides. And / or the use of cP450 for resistance to trifluralin (such as Treflan®). Such resistance in soybean and / or corn is included in some preferred embodiments. Further guidance regarding such embodiments includes, for example, Inui et al., “A selectable marker using cytochrome P450 monooxygenases for Arabidopsis transformation”, Plant Biotechnology 22, 281-286 (2005) (Human cytochrome P450 monooxygenase metabolizing herbicides. A selection system for the transformation of Arabidopsis thaliana via Agrobacterium tumefaciens using Agrobacterium tumefaciens, transforming herbicide-tolerant seedlings, herbicides acetochlor, amiprophos-methyl, chlorprofam , Chlorsulfuron, norflurazon, and pendimethalin), Siminszky et al., “Expression of a soybean cytochrome P450 monooxygenase cDNA in yeast and tobacco enhances the metabolism of phenylurea herbicides”, PNAS, Vol. 96, No. 4. No. 1750-1755, February 16, 1999, Sheldon et al., Weed Scien ce: Volume 48, No. 3, pp. 291-295, `` A cytochrome P450 monooxygenase cDNA (CYP71A10) confers resistance to linuron in transgenic Nicotiana tabacum '', and `` Phytoremediation of the herbicides atrazine and metolachlor by transgenic rice plants expressing human CYP1A1 , CYP2B6, and CYP2C19 ", J Agric Food Chem. April 19, 2006; 54 (8): 2985-91 (for testing human cytochrome p450 monooxygenase in rice. Rice plants are chloroacetomides (chloroacetomides) ( Acetochlor, alachlor, metoachlor, pretilachlor, and tenylchlor), oxyacetamide (mefenacet), pyridazinone (norflurazon), 2,6-dinitroanalines (trifluralin and pendimethalin), phosphamidate ( phosphamidates (amiprofos) -methi See thiocarbamate (Pyributicarb), and urea have been reported to exhibit high resistance to (chlortoluron)).

また、対象AAD−12遺伝子をより効率的にするために、2,4−D化学を変更するまたは異なる2,4−D化学を使用する可能性も存在する。そのような可能な変化には、より良好な基質およびより良好な脱離基(より高い電気陰性度)の作製が含まれる。また、オーキシン輸送阻害剤(たとえばジフルフェンゾピル)も、2,4−Dを用いた除草活性を増加させるために使用することができる。   There is also the possibility of changing 2,4-D chemistry or using a different 2,4-D chemistry to make the subject AAD-12 gene more efficient. Such possible changes include the creation of better substrates and better leaving groups (higher electronegativity). Auxin transport inhibitors (eg, diflufenzopyr) can also be used to increase herbicidal activity using 2,4-D.

具体的に表示または暗示しない限り、用語「a」、「an」、および「the」は、本明細書中で使用する「少なくとも1つ」を示す。本明細書中で言及または引用したすべての特許、特許出願、仮出願、および出版物は、本明細書の明確な教示と矛盾しない程度に、その全体が参照により組み込まれている。   Unless specifically indicated or implied, the terms “a”, “an”, and “the” refer to “at least one” as used herein. All patents, patent applications, provisional applications, and publications mentioned or cited herein are incorporated by reference in their entirety to the extent that they do not conflict with the clear teachings of this specification.

以下は、本発明を実施するための手順を例示する実施例である。これらの実施例は限定的であると解釈されるべきでない。別段に注記しない限りは、すべてのパーセンテージは重量パーセントであり、すべての溶媒の混合割合は体積割合である。
(実施例)
The following are examples illustrating procedures for practicing the present invention. These examples should not be construed as limiting. Unless otherwise noted, all percentages are weight percentages and all solvent mixing ratios are volume percentages.
(Example)

植物体において2,4−Dに対する抵抗性を与える遺伝子を同定する方法
植物体中で除草剤分解活性を保有する遺伝子を同定する一方法として、NCBI(National Center for Biotechnology Information)などの現在の公開データベースを探索することが可能である。このプロセスを開始するために、所望の特徴(すなわちα−ケトグルタル酸ジオキシゲナーゼ活性)を有するタンパク質をコードしている機能的遺伝子配列が既に同定されていることが必要である。その後、このタンパク質配列をBLAST(Basic Local Alignment Search Tool)(Altschulら、1997)アルゴリズムへの入力として使用して、寄託されている利用可能なNCBIタンパク質配列に対して比較する。初期設定を使用して、この検索は100個以上の相同的なタンパク質配列を変動的なレベルで返す。これらは、アミノ酸レベルで高度な同一性(85〜98%)から非常に低い同一性(23〜32%)までの範囲である。慣習的には、高い相同性を有する配列のみが入力配列と同様の特性を保持すると予想される。この事例では、gtoreq50%の相同性を有する配列のみを選んだ。本明細書中に例示するように、31%と低いアミノ酸保存(ラルストニア・ユートロファ(Ralstonia eutropha)からのtfdAに対して)しか有さない相同体をクローニングし、組換え発現させることを使用して、意図する除草剤だけでなく、以前に一度もこれらの酵素で試験したことがない基質にも、商業的レベルの抵抗性を与えることができる。
Method for identifying genes that give resistance to 2,4-D in plants As a method for identifying genes possessing herbicide degrading activity in plants, NCBI (National Center for Biotechnology Information) and other current publications It is possible to search the database. In order to initiate this process, it is necessary that a functional gene sequence encoding a protein having the desired characteristics (ie α-ketoglutarate dioxygenase activity) has already been identified. This protein sequence is then used as an input to the BLAST (Basic Local Alignment Search Tool) (Altschul et al., 1997) algorithm to compare against the available NCBI protein sequences deposited. Using the default settings, this search returns over 100 homologous protein sequences at variable levels. These range from high identity (85-98%) to very low identity (23-32%) at the amino acid level. Conventionally, only sequences with high homology are expected to retain similar properties as the input sequence. In this case, only sequences with a homology of gtoreq 50% were selected. Using cloning and recombinant expression of homologues having as low as 31% amino acid conservation (as opposed to tfdA from Ralstonia eutropha), as exemplified herein Not only the intended herbicides, but also substrates that have never been tested with these enzymes before can provide commercial levels of resistance.

単一遺伝子(sdpA)を、NCBIデータベース(ncbi.nlm.nih.govウェブサイト、受託番号AF516752を参照)から、tfdAに対して31%のアミノ酸同一性しか有さない相同体として同定した。パーセント同一性は、最初に、データベースに寄託されていたsdpAおよびtfdAの両方のDNA配列をタンパク質へと翻訳し、その後、VectorNTIソフトウェアパッケージ中のClustalWを使用して複数配列アラインメントを行うことによって決定した。   A single gene (sdpA) was identified from the NCBI database (ncbi.nlm.nih.gov website, see accession number AF516752) as a homolog with only 31% amino acid identity to tfdA. Percent identity was first determined by translating both the sdpA and tfdA DNA sequences deposited in the database into proteins, followed by multiple sequence alignments using ClustalW in the VectorNTI software package. .

植物および細菌中で発現させるための配列の最適化
植物においてより高い異種遺伝子の発現レベルを得るために、これらが植物細胞中でより効率的に発現されるように、遺伝子のタンパク質コード配列を再操作することが好ましい場合がある。トウモロコシは、遺伝子の発現レベルおよび植物中におけるコードされているタンパク質のレベルを増加させるために形質転換の前に異種タンパク質コード領域を再設計することが好ましい場合があるそのような植物のうちの1つである。したがって、細菌タンパク質をコードしている遺伝子の設計における追加のステップは、最適な発現のために異種遺伝子を再操作することである。
Optimization of sequences for expression in plants and bacteria In order to obtain higher levels of expression of heterologous genes in plants, the protein coding sequences of the genes are regenerated so that they are more efficiently expressed in plant cells. It may be preferable to operate. Maize may be preferred to redesign the heterologous protein coding region prior to transformation to increase the expression level of the gene and the level of the encoded protein in the plant. One. Thus, an additional step in the design of genes encoding bacterial proteins is to reengineer heterologous genes for optimal expression.

トウモロコシ中での発現のために細菌タンパク質を再操作する1つの理由は、ネイティブ遺伝子の最適でないG+C含有率によるものである。たとえば、多くのネイティブ細菌遺伝子の非常に低いG+C含有率(およびその結果としての高いA+T含有率への傾斜)は、A+Tに非常に富んでいることが知られている植物遺伝子制御配列を模倣または複写する配列の作製をもたらす。植物内に導入された、遺伝子のDNA内における一部のA+Tに富んだ配列の存在(たとえば、通常は遺伝子プロモーター中に見つかるTATAボックス領域)は、遺伝子の異常な転写をもたらし得る。他方では、転写されたmRNA中に駐在する他の調節配列の存在(たとえば、ポリアデニル化シグナル配列(AAUAAA)、またはmRNA前駆体スプライシングに関与している核内低分子RNAに相補的な配列)は、RNAの不安定性をもたらし得る。したがって、トウモロコシ発現のための細菌タンパク質をコードしている遺伝子の設計、より好ましくは植物に最適化された遺伝子と呼ばれることにおける1つの目標は、より高いG+C含有率、好ましくは代謝酵素をコードしているトウモロコシ遺伝子のそれに近いものを有するDNA配列を作製することである。細菌タンパク質をコードしている、植物に最適化された遺伝子の設計における別の目標は、配列の改変が翻訳を妨害しないDNA配列を作製することである。   One reason for re-engineering bacterial proteins for expression in corn is due to the non-optimal G + C content of the native gene. For example, the very low G + C content of many native bacterial genes (and the resulting slope to a high A + T content) mimics plant gene regulatory sequences known to be very rich in A + T or This results in the creation of an array to be copied. The presence of some A + T rich sequences in the DNA of the gene introduced into the plant (eg, the TATA box region normally found in gene promoters) can lead to abnormal transcription of the gene. On the other hand, the presence of other regulatory sequences residing in the transcribed mRNA (eg, a polyadenylation signal sequence (AAUAAA), or a sequence complementary to a small nuclear RNA involved in mRNA precursor splicing) Can lead to RNA instability. Thus, one goal in designing a gene encoding a bacterial protein for maize expression, more preferably referred to as a plant optimized gene, is to encode a higher G + C content, preferably a metabolic enzyme. It is to create a DNA sequence that has something close to that of the corn gene that is present. Another goal in the design of plant-optimized genes encoding bacterial proteins is to create DNA sequences whose sequence modifications do not interfere with translation.

表2は、G+C含有率がトウモロコシ中でどれだけ高いかを例示している。表2中のデータでは、遺伝子のコード領域をGenBank(リリース71)のエントリーから抽出し、MacVector(商標)プログラム(Accelerys、カリフォルニア州San Diego)を使用して塩基組成を計算した。イントロン配列は計算中に無視した。   Table 2 illustrates how high the G + C content is in corn. For the data in Table 2, the coding region of the gene was extracted from the GenBank (Release 71) entry and the base composition was calculated using the MacVector ™ program (Accelerys, San Diego, CA). Intron sequences were ignored during the calculation.

遺伝暗号の冗長/縮重によって与えられた柔軟性が原因で(すなわち、一部のアミノ酸は複数のコドンによって指定される)、異なる生物または生物クラスにおけるゲノムの進化の結果、冗長コドンの使用頻度は異なっている。この「コドンの偏り」はタンパク質コード領域の平均塩基組成に反映されている。たとえば、比較的低いG+C含有率を有する生物は、冗長コドンの第3位にAまたはTを有するコドンを利用する一方で、より高いG+C含有率を有する生物は、第3位にGまたはCを有するコドンを利用する。mRNA内の「マイナー」コドンの存在は、特にマイナーコドンに対応する荷電tRNAの相対的存在量が低い場合に、そのmRNAの絶対的翻訳率を低下させ得ると考えられている。このことの拡張は、個々のマイナーコドンによる翻訳率の減少は、複数のマイナーコドンについて少なくとも相加的であることである。したがって、マイナーコドンの高い相対的含有率を有するmRNAは、対応して低い翻訳率を有する。この翻訳率は、後の、コードされているタンパク質の低いレベルによって反映される。   Due to the flexibility afforded by the redundancy / degeneracy of the genetic code (ie some amino acids are specified by multiple codons), the evolution of genomes in different organisms or classes of organisms results in the use of redundant codons Is different. This “codon bias” is reflected in the average base composition of the protein coding region. For example, organisms with relatively low G + C content utilize codons with A or T at the third position of the redundant codon, while organisms with higher G + C content have G or C at the third position. Use the codon you have. It is believed that the presence of a “minor” codon in an mRNA can reduce the absolute translation rate of that mRNA, particularly when the relative abundance of charged tRNA corresponding to the minor codon is low. An extension of this is that the reduction in translation rate by individual minor codons is at least additive for multiple minor codons. Thus, mRNA with a high relative content of minor codons has a correspondingly low translation rate. This translation rate is reflected by the low level of the encoded protein later.

トウモロコシ(または綿もしくはダイズなどの他の植物)発現のために細菌タンパク質をコードしている遺伝子を操作するにあたって、植物のコドンの偏りが決定されている。トウモロコシのコドンの偏りは、植物がそのタンパク質をコードするために使用する統計的コドン分布であり、好ましいコドン使用頻度を表3中に示す。偏りを決定した後、目的遺伝子中のコドンのパーセント頻度を決定する。植物によって好まれる第1のコドン、ならびに複数の選択肢が存在する場合は好ましいコドンの第2、第3、および第4の選択肢が決定される。その後、細菌タンパク質のアミノ配列をコードしている新しいDNA配列を設計することができるが、新しいDNA配列は、植物の(1番目に好ましい、2番目に好ましい、3番目に好ましい、または4番目に好ましい)コドンの置換によってネイティブ細菌DNA配列(タンパク質をコードしている)とは異なって、タンパク質アミノ酸配列内に各位置でのアミノ酸を指定する。その後、新しい配列を、改変によって作製された可能性のある制限酵素部位について分析する。コドンを1番目、2番目、3番目、または4番目の選択肢の好ましいコドンで置き換えることによって、同定された部位をさらに改変する。目的遺伝子の転写または翻訳に影響を与える可能性がある、配列中の他の部位は、エクソン:イントロンの接合部(5’もしくは3’)、ポリA付加シグナル、またはRNAポリメラーゼ終止シグナルである。配列をさらに分析し、TAまたはGCダブレットの頻度を低下させるために改変する。ダブレットに加えて、約4個より多い同じ残基を有するGまたはC配列ブロックは配列の転写に影響を与える場合がある。したがって、これらのブロックも、第1または第2の選択肢などのコドンを、次に好ましいコドンの選択肢で置き換えることによって改変する。   In manipulating genes encoding bacterial proteins for expression of corn (or other plants such as cotton or soybean), plant codon bias has been determined. Corn codon bias is the statistical codon distribution that plants use to encode the protein, and preferred codon usage is shown in Table 3. After determining the bias, the percent frequency of codons in the gene of interest is determined. The first codon preferred by the plant and the second, third and fourth choices of preferred codons are determined if there are multiple choices. A new DNA sequence encoding the amino acid sequence of the bacterial protein can then be designed, but the new DNA sequence is the plant's (first preferred, second preferred, third preferred, or fourth preferred The amino acid at each position is specified within the protein amino acid sequence, unlike the native bacterial DNA sequence (which encodes the protein) by preferred (codon substitution). The new sequence is then analyzed for restriction enzyme sites that may have been created by the modification. The identified site is further modified by replacing the codon with the preferred first, second, third, or fourth preferred codon. Other sites in the sequence that may affect transcription or translation of the gene of interest are exon: intron junctions (5 'or 3'), poly A addition signals, or RNA polymerase termination signals. The sequence is further analyzed and modified to reduce the frequency of TA or GC doublets. In addition to doublets, G or C sequence blocks having more than about 4 identical residues may affect the transcription of the sequence. Thus, these blocks are also modified by replacing codons such as the first or second option with the next preferred codon option.

細菌タンパク質をコードしている植物に最適化された遺伝子が、全パーセンテージが100%の場合に約63%の第1選択肢のコドン、約22%〜約37%の第2選択肢のコドン、および約15%〜約0%の第3または第4選択肢のコドンを含有することが好ましい。最も好ましくは、植物に最適化された遺伝子は、全パーセンテージが100%である場合に約63%の第1選択肢のコドン、少なくとも約22%の第2選択肢のコドン、約7.5%の第3選択肢のコドン、および約7.5%の第4選択肢のコドンを含有する。上述の方法は、遺伝子が植物中で最適に発現されるように、特定の植物にとって外来である遺伝子を当業者が改変することを可能にする。この方法は、PCT出願WO97/13402号にさらに例示されている。   A plant-optimized gene encoding a bacterial protein comprises about 63% first option codons, about 22% to about 37% second option codons when the total percentage is 100%, and about Preferably it contains 15% to about 0% of the third or fourth option codon. Most preferably, the plant-optimized gene is about 63% first option codon, at least about 22% second option codon, and about 7.5% first codon when the total percentage is 100%. Contains 3 choice codons and about 7.5% 4th choice codons. The methods described above allow one skilled in the art to modify a gene that is foreign to a particular plant so that the gene is optimally expressed in the plant. This method is further exemplified in PCT application WO 97/13402.

したがって、細菌タンパク質をコードしている、植物に最適化された遺伝子を設計するために、特定の植物または複数の植物の遺伝子配列からコンパイリングしたコドンの偏りの表から確立された冗長遺伝暗号を利用して、前記タンパク質のアミノ酸配列をコードするようにDNA配列を設計する。生じるDNA配列は、より高い度合のコドン多様性、望ましい塩基組成を有しており、戦略的に配置された制限酵素認識部位を含有することができ、遺伝子の転写またはmRNA産物の翻訳を妨げ得る配列を欠く。したがって、本発明のタンパク質/遺伝子と機能的に等価である合成遺伝子を使用して、植物を含めた宿主を形質転換することができる。合成遺伝子の生成に関するさらなる指針は、たとえば米国特許第5,380,831号中に見つけることができる。   Therefore, to design a plant-optimized gene encoding a bacterial protein, a redundant genetic code established from a codon bias table compiled from the gene sequence of a particular plant or plants Utilizing this, a DNA sequence is designed to encode the amino acid sequence of the protein. The resulting DNA sequence has a higher degree of codon diversity, desirable base composition, can contain strategically placed restriction enzyme recognition sites, and can prevent gene transcription or translation of mRNA products Lacks an array. Thus, synthetic genes that are functionally equivalent to the proteins / genes of the present invention can be used to transform hosts including plants. Further guidance regarding the production of synthetic genes can be found, for example, in US Pat. No. 5,380,831.

AAD−12植物再構築分析:ネイティブAAD−12コード領域のDNA配列(配列番号1)の876塩基対(bp)の大規模な分析により、最適な植物発現に有害であると考えられるいくつかの配列モチーフの存在、および最適でないコドン組成が明らかとなった。配列番号1によってコードされているタンパク質(AAD−12)を配列番号2として提示する。単子葉植物および双子葉植物における組換えタンパク質の産生を改善するために、第2位でアラニン残基が付加されている(配列番号4中で下線)以外はネイティブ配列番号2と同じであるタンパク質(配列番号4)をコードしている、「植物に最適化された」DNA配列AAD−12(v1)(配列番号3)を開発した。追加のアラニンコドン(GCT、配列番号3中で下線)は、ATG翻訳開始コドンにかかるNcoI制限酵素認識部位(CCATGG)の一部をコードしている。したがって、これは、続くクローニング操作を容易にする一方で、ATG開始コドンの周りの配列構成を改善して翻訳開始を最適化するという、二重目的を果たす。ネイティブと植物に最適化された(v1)コード領域によってコードされているタンパク質とは99.3%同一であり、アミノ酸番号2でのみ異なる。対照的に、ネイティブと植物に最適化された(v1)コード領域のDNA配列とは79.7%しか同一でない。   AAD-12 plant reconstruction analysis: A large-scale analysis of 876 base pairs (bp) of the DNA sequence of the native AAD-12 coding region (SEQ ID NO: 1) reveals some that are considered detrimental to optimal plant expression. The presence of sequence motifs and non-optimal codon composition were revealed. The protein (AAD-12) encoded by SEQ ID NO: 1 is presented as SEQ ID NO: 2. A protein that is the same as native SEQ ID NO: 2 except that an alanine residue is added at position 2 (underlined in SEQ ID NO: 4) to improve production of recombinant proteins in monocotyledonous and dicotyledonous plants A “plant-optimized” DNA sequence AAD-12 (v1) (SEQ ID NO: 3) encoding (SEQ ID NO: 4) was developed. An additional alanine codon (GCT, underlined in SEQ ID NO: 3) encodes a portion of the NcoI restriction enzyme recognition site (CCATGG) that spans the ATG translation initiation codon. This thus serves the dual purpose of facilitating subsequent cloning operations while improving the sequence organization around the ATG start codon to optimize translation initiation. The protein encoded by the native and plant optimized (v1) coding region is 99.3% identical and differs only at amino acid number 2. In contrast, the DNA sequence of the native and plant optimized (v1) coding region is only 79.7% identical.

表4は、ネイティブ(列AおよびD)と植物に最適化された配列(列BおよびE)とのコドン組成の相違を示しており、理論上の植物に最適化された配列(列CおよびF)との比較を可能にする。   Table 4 shows the difference in codon composition between native (columns A and D) and plant-optimized sequences (columns B and E), with theoretical plant-optimized sequences (columns C and C). Allows comparison with F).

表4の検査から、ネイティブと植物に最適化されたコード領域とは、ほぼ同一のタンパク質をコードしている一方で、互いに実質的に異なることが明らかである。植物に最適化された型(v1)は、AAD−12タンパク質をコードしている理論上の植物に最適化されたコード領域のコドン組成を密に模倣している。   From the examination in Table 4, it is clear that the native and plant-optimized coding regions encode substantially the same protein while differing substantially from each other. The plant-optimized form (v1) closely mimics the codon composition of the theoretical plant-optimized coding region that encodes the AAD-12 protein.

大腸菌(E. coli)発現のための再構築:生化学および分析の研究のために比較的大量のタンパク質を生成するために、大腸菌(Escherichia coli)の特別に操作した株および関連するベクター系がしばしば使用される。遺伝子の供給生物は別の細菌属であり得る場合でも、所望のタンパク質をコードしているネイティブ遺伝子は大腸菌(E. coli)中での高レベルの発現に十分に適していないことが時折判明する。そのような事例では、遺伝子のタンパク質コード領域を再操作して、大腸菌(E. coli)中での発現のために適したものにすることが可能かつ望ましい。大腸菌(E. coli)クラスII遺伝子とは、大腸菌(E. coli)細胞の指数関数的増殖期中に高度かつ連続的に発現されるものとして定義される。(Henaut, A.およびDanchin, A. (1996)、Escherichia coli and Salmonella typhimurium cellular and molecular biology、第2巻、2047〜2066ページ。 Neidhardt, F.、Curtiss III, R.、Ingraham, J.、Lin, E.、Low, B.、Magasanik, B.、Reznikoff, W.、Riley, M.、Schaechter, M.およびUmbarger, H.(編) American Society for Microbiology、Washington, D.C.)。大腸菌(E. coli)クラスII遺伝子のコード領域のコドン組成の検査により、これらの大腸菌(E. coli)クラスII遺伝子コード領域の平均コドン組成を仮定することができる。   Reconstruction for E. coli expression: Specially engineered strains of Escherichia coli and related vector systems have been developed to produce relatively large amounts of protein for biochemical and analytical studies. Often used. Sometimes the native gene encoding the desired protein is not well suited for high level expression in E. coli, even if the source organism of the gene can be another bacterial genus . In such cases, it is possible and desirable to reengineer the protein coding region of the gene to make it suitable for expression in E. coli. An E. coli class II gene is defined as being highly and continuously expressed during the exponential growth phase of E. coli cells. (Henaut, A. and Danchin, A. (1996), Escherichia coli and Salmonella typhimurium cellular and molecular biology, Volume 2, pages 2047-2066. Neidhardt, F., Curtiss III, R., Ingraham, J., Lin E., Low, B., Masasanik, B., Reznikoff, W., Riley, M., Schaechter, M. and Umbarger, H. (eds.) American Society for Microbiology, Washington, DC). By examining the codon composition of the coding regions of the E. coli class II gene, an average codon composition of these E. coli class II gene coding regions can be assumed.

クラスII遺伝子のそれを模倣する平均コドン組成を有するタンパク質コード領域が、大腸菌(E. coli)の指数関数的増殖期中での発現に好都合であると考えられる。これらの指針を使用して、AAD−12タンパク質(配列番号4)をコードしている新しいDNA配列(上述のように第2位での追加のアラニンが含まれる)を、大腸菌(E. coli)クラスII遺伝子コード領域の平均コドン組成に従って設計した。その設計がコドン組成のみに基づいていた初期配列をさらに操作して、大腸菌(E. coli)発現ベクター内へのクローニングに適した特定の制限酵素認識配列を含めた。高度に安定したステムループ構造などの有害な配列特長を回避し、16SリボソームRNAの3’末端に相同的な遺伝子内配列(L e.シャインダルガノ配列)も回避した。大腸菌(E. coli)に最適化された配列(v2)は配列番号5として開示されており、配列番号4に開示されているタンパク質をコードしている。   A protein coding region with an average codon composition that mimics that of a class II gene is considered convenient for expression during the exponential growth phase of E. coli. Using these guidelines, a new DNA sequence encoding the AAD-12 protein (SEQ ID NO: 4) (containing an additional alanine at position 2 as described above) can be transferred to E. coli. Designed according to the average codon composition of the class II gene coding region. The initial sequence, whose design was based solely on codon composition, was further manipulated to include specific restriction enzyme recognition sequences suitable for cloning into E. coli expression vectors. Harmful sequence features such as a highly stable stem-loop structure were avoided, and an intragenic sequence homologous to the 3 'end of 16S ribosomal RNA (Le. Shine-Dalgarno sequence) was also avoided. The sequence (v2) optimized for E. coli is disclosed as SEQ ID NO: 5 and encodes the protein disclosed in SEQ ID NO: 4.

ネイティブと大腸菌(E. coli)に最適化された(v2)DNA配列とは84.0%同一である一方で、植物に最適化された(v1)DNA配列と大腸菌(E. coli)に最適化された(v2)DNA配列とは76.0%同一である。表5は、ネイティブAAD−12コード領域のコドン組成(列AおよびD)、大腸菌(E. coli)中での発現に最適化されたAAD−12コード領域(v2、列BおよびE)、ならびに大腸菌(E. coli)クラスII遺伝子の最適なコドン組成を有するAAD−12タンパク質の、理論上のコード領域のコドン組成(列CおよびF)を表す。   Native and E. coli optimized (v2) DNA sequence is 84.0% identical, while plant optimized (v1) DNA sequence and E. coli are optimal The homologous (v2) DNA sequence is 76.0% identical. Table 5 shows the codon composition of native AAD-12 coding region (columns A and D), AAD-12 coding region optimized for expression in E. coli (v2, columns B and E), and Figure 5 represents the codon composition of the theoretical coding region (columns C and F) of the AAD-12 protein with the optimal codon composition of the E. coli class II gene.

表6の検査から、ネイティブおよび大腸菌(E. coli)に最適化されたコード領域は、ほぼ同一のタンパク質をコードしている一方で、互いに実質的に異なることが明らかである。大腸菌(E. coli)に最適化された型(v2)は、AAD−12タンパク質をコードしている理論上の大腸菌(E. coli)に最適化されたコード領域のコドン組成を密に模倣している。   From the tests in Table 6, it is clear that the coding regions optimized for native and E. coli encode substantially identical proteins while differing substantially from each other. The type (v2) optimized for E. coli closely mimics the codon composition of the coding region optimized for the theoretical E. coli encoding the AAD-12 protein. ing.

グリホサート耐性を与える突然変異を有するダイズEPSPSをコードしている、ダイズコドンに偏ったDNA配列の設計。本実施例は、突然変異させたダイズ5−エノールピルボイル(pyruvoyl)シキミ酸3−リン酸合成酵素(EPSPS)をコードしているが、ダイズ細胞中での発現に最適化された、新しいDNA配列の設計を教示している。三重に突然変異させたダイズEPSPSのアミノ酸配列は、WO2004/009761号の配列番号5として開示されている。そのように開示された配列中の突然変異したアミノ酸は、残基183(ネイティブタンパク質のスレオニンがイソロイシンで置き換えられている)、残基186(ネイティブタンパク質中のアルギニンがリシンで置き換えられている)、および残基187(ネイティブタンパク質中のプロリンがセリンで置き換えられている)である。したがって、WO2004/009761号の配列番号5の置換されたアミノ酸を、適切な位置にてネイティブアミノ酸で置き換えることによって、ネイティブダイズEPSPSタンパク質のアミノ酸配列を推定することができる。そのようなネイティブタンパク質配列は、PCT/US2005/014737号(2005年5月2日に出願)の配列番号20として開示されている。残基183(ネイティブタンパク質のスレオニンがイソロイシンで置き換えられている)、および残基187(ネイティブタンパク質中のプロリンがセリンで置き換えられている)で突然変異を含有する、二重に突然変異したダイズEPSPSのタンパク質配列は、PCT/US2005/014737号の配列番号21として開示されている。   Design of a DNA sequence biased towards soybean codons encoding soybean EPSPS with a mutation conferring glyphosate resistance. This example encodes a mutated soybean 5-enolpyruvoyl shikimate 3-phosphate synthase (EPSPS), but is a new DNA optimized for expression in soybean cells. Teaches the design of sequences. The amino acid sequence of triple mutated soybean EPSPS is disclosed as SEQ ID NO: 5 of WO2004 / 009761. The mutated amino acids in the sequence so disclosed are residue 183 (the native protein threonine is replaced with isoleucine), residue 186 (arginine in the native protein is replaced with lysine), And residue 187 (proline in the native protein is replaced by serine). Therefore, the amino acid sequence of the native soybean EPSPS protein can be deduced by replacing the substituted amino acid of SEQ ID NO: 5 of WO2004 / 009761 with a native amino acid at an appropriate position. Such a native protein sequence is disclosed as SEQ ID NO: 20 of PCT / US2005 / 014737 (filed May 2, 2005). Doubly mutated soybean EPSPS containing a mutation at residue 183 (the native protein threonine is replaced by isoleucine) and residue 187 (proline in the native protein is replaced by serine) This protein sequence is disclosed as SEQ ID NO: 21 of PCT / US2005 / 014737.

362,096個のコドン(約870個のコード配列)から計算したダイズ(Glycine max)のタンパク質コード配列のコドン使用頻度の表をワールドワイドウェブサイト「kazusa.or.jp/codon」から入手した。これらのデータを表6中に示すように再フォーマットした。表6の列DおよびHは、ダイズ遺伝子のタンパク質コード領域中に見つかる、各アミノ酸の同義コドンの分布を表す(そのアミノ酸のすべてのコドンの使用頻度の%)。一部のアミノ酸の一部の同義コドン(アミノ酸は1、2、3、4、または6個のコドンによって指定され得る)は、ダイズタンパク質コード領域中に比較的稀にしか存在しないことが明白である(たとえば、アラニンを指定するためのGCGおよびGCTコドンの使用頻度の比較。)   A table of codon usage of the protein coding sequence of soybean (Glycine max) calculated from 362,096 codons (about 870 coding sequences) was obtained from the world-wide website “kazusa.or.jp/codon”. These data were reformatted as shown in Table 6. Columns D and H in Table 6 represent the distribution of synonymous codons for each amino acid found in the protein coding region of the soybean gene (% of all codon usage for that amino acid). It is clear that some synonymous codons for some amino acids (amino acids can be specified by 1, 2, 3, 4, or 6 codons) are relatively rarely present in the soy protein coding region. Yes (eg, comparison of GCG and GCT codon usage to specify alanine)

偏ったダイズコドン使用頻度の表を、表6中のデータから計算した。特定のアミノ酸について全出現の約10%未満のダイズ遺伝子でしか見つからないコドンは無視した。アミノ酸の残りのコドンの選択肢の分布のバランスをとるために、以下の式を使用して各コドンの加重平均表示を計算した:
C1の重みづけした%=1/(%C1+%C2+%C3+など)×%C1×100
[式中、C1は照会中のコドンであり、C2、C3などは残りの同義コドンを表し、関連コドンの%値は表6の列DおよびHから採用する(太字の稀なコドン値は無視する)]。
A table of biased soybean codon usage was calculated from the data in Table 6. Codons that were found in less than about 10% of all soybean genes for a particular amino acid were ignored. In order to balance the distribution of the remaining codon choices of amino acids, the weighted average representation of each codon was calculated using the following formula:
C1 weighted% = 1 / (% C1 +% C2 +% C3 + etc.) ×% C1 × 100
[Where C1 is the codon being queried, C2, C3, etc. represent the remaining synonymous codons, and the% values for the relevant codons are taken from columns D and H in Table 6 (ignoring rare codon values in bold) Yes)].

各コドンの重みづけした%値を表6の列CおよびGに示す。TGAを翻訳ターミネーターとして任意で選んだ。その後、偏ったコドン使用頻度を、OptGene(商標)遺伝子設計プログラム(Ocimum Biosolutions LLC、インディアナ州Indianapolis)によって使用するための特殊な遺伝暗号表に入力した。   The weighted% values for each codon are shown in columns C and G of Table 6. TGA was arbitrarily chosen as a translation terminator. The biased codon usage was then entered into a special genetic code table for use by the OptGene ™ gene design program (Ocimum Biosolutions LLC, Indianapolis, IN).

二重に突然変異したEPSPSタンパク質をコードしているダイズに最適化されたDNA配列を誘導するために、PCT/US2005/014737号からの配列番号21のタンパク質配列を、OptGene(商標)プログラムによって、上記で誘導したダイズに偏った遺伝暗号を使用して逆翻訳した。その後、そのようにして誘導された初期DNA配列を、隣接コドン間のCGおよびTAダブレットの数を低下させる、隣接コドン間のCTおよびTGダブレットの数を増加させる、高度に安定した鎖内二次構造を除去する、制限酵素認識部位を除去または付加する、ならびに操作した遺伝子の発現またはクローニング操作に有害となり得る他の配列を除去するために、(コドンの全体的な加重平均表示を保持しつつ)コドンの変化を補償することによって改変した。潜在的な植物イントロンスプライシング部位、A/TまたはC/G残基の長いラン、およびRNAの安定性、転写、または植物細胞におけるコード領域の翻訳を妨害し得る他のモチーフを排除するために、配列のさらなる改良を行った。長い内部オープンリーディングフレーム(+1以外のフレーム)を排除するために他の変化を行った。これらの変化はすべて、上述のダイズに偏ったコドン組成を保持しつつ、PCT/US2005/014737号の配列番号21として開示されているアミノ酸配列を保存するという束縛内で行った。   To derive a soybean optimized DNA sequence encoding a double mutated EPSPS protein, the protein sequence of SEQ ID NO: 21 from PCT / US2005 / 014737 was obtained by the OptGene ™ program. Reverse translation was performed using the soybean-derived genetic code derived above. The so-derived initial DNA sequence is then highly stable intra-strand secondary, reducing the number of CG and TA doublets between adjacent codons, increasing the number of CT and TG doublets between adjacent codons. To remove structure, remove or add restriction enzyme recognition sites, and other sequences that can be detrimental to the expression or cloning operations of the engineered genes (while maintaining the overall weighted average representation of the codons) ) Modified by compensating for codon changes. To eliminate potential plant intron splicing sites, long runs of A / T or C / G residues, and other motifs that can interfere with RNA stability, transcription, or translation of the coding region in plant cells, Further improvements to the sequence were made. Other changes were made to eliminate long internal open reading frames (frames other than +1). All of these changes were made within the constraint of preserving the amino acid sequence disclosed as SEQ ID NO: 21 of PCT / US2005 / 014737, while maintaining the above-mentioned soy-biased codon composition.

配列番号21のEPSPSタンパク質をコードしているダイズに偏ったDNA配列は、PCT/US2005/014737号の配列番号22の塩基1〜1575として開示されている。PCT/US2005/014737号の配列番号22を含むDNA断片の合成は、商業的供給業者によって行われた(PicoScript、テキサス州Houston)。   The soybean-biased DNA sequence encoding the EPSPS protein of SEQ ID NO: 21 is disclosed as bases 1-1575 of SEQ ID NO: 22 of PCT / US2005 / 014737. The synthesis of a DNA fragment comprising SEQ ID NO: 22 of PCT / US2005 / 014737 was performed by a commercial supplier (PicoScript, Houston, TX).

発現および形質転換ベクターのクローニング
大腸菌(E. coli)pET発現ベクターの構築:追加のクローニングリンカーを用いて付加した部位に対応する制限酵素(Xba 1、Xho 1)を使用して、AAD−12(v2)をpicoscriptベクターから切り出し、pET280ストレプトマイシン/スペクチノマイシン抵抗性ベクター内にライゲーションした。その後、ライゲーション産物をTOP10F’大腸菌(E. coli)内に形質転換し、ルリアブロス+50μg/mlのストレプトマイシンおよびスペクチノマイシン(LB S/S)寒天プレート上にプレートした。
Cloning of Expression and Transformation Vectors Construction of E. coli pET expression vector: AAD-12 (Xba 1, Xho 1) was used using restriction enzymes (Xba 1, Xho 1) corresponding to the added site using an additional cloning linker. v2) was excised from the picoscript vector and ligated into the pET280 streptomycin / spectinomycin resistant vector. The ligation product was then transformed into TOP10F ′ E. coli and plated on luria broth + 50 μg / ml streptomycin and spectinomycin (LB S / S) agar plates.

AAD−12(v2):pET280とpCR2.1:pET280のライゲーションを区別するために、約20個の単離コロニーを6mlのLB−S/S中に拾い、37℃で4時間、攪拌しながら成長させた。その後、それぞれの培養物をLB+カナマイシンの50μg/mlのプレート上にスポットし、これを37℃で終夜インキュベーションした。LB−K上で成長したコロニーはpCR2.1ベクターが内部にライゲーションされたと推定し、廃棄した。以前のようにプラスミドを残りの培養物から単離し、XbaI/XhoIによる消化を用いて正確性を確認した。最終発現構築物をpDAB3222と命名した。   To distinguish the ligation of AAD-12 (v2): pET280 and pCR2.1: pET280, about 20 isolated colonies were picked into 6 ml LB-S / S and stirred at 37 ° C. for 4 hours. Grown up. Each culture was then spotted onto a 50 μg / ml plate of LB + kanamycin, which was incubated at 37 ° C. overnight. Colonies that grew on LB-K were presumed that the pCR2.1 vector had been ligated inside and discarded. Plasmids were isolated from the remaining cultures as before and verified for accuracy using digestion with XbaI / XhoI. The final expression construct was named pDAB3222.

シュードモナス属(Pseudomonas)発現ベクターの構築:AAD−12(v2)オープンリーディングフレームを、最初に、改変pET発現ベクター(Novagen)である「pET280 S/S」内にXbaI−XhoI断片としてクローニングした。生じたプラスミドpDAB725を制限酵素消化およびシーケンシング反応によって確認した。pDAB725からのAAD−12(v2)オープンリーディングフレームを、シュードモナス属(Pseudomonas)発現ベクターであるpMYC1803内にXbaI−XhoI断片として移した。陽性コロニーを制限酵素消化によって確認した。完成した構築物pDAB739をMB217およびMB324シュードモナス属(Pseudomonas)発現株内に形質転換した。   Construction of Pseudomonas expression vector: The AAD-12 (v2) open reading frame was first cloned as an XbaI-XhoI fragment into the modified pET expression vector (Novagen) “pET280 S / S”. The resulting plasmid pDAB725 was confirmed by restriction enzyme digestion and sequencing reactions. The AAD-12 (v2) open reading frame from pDAB725 was transferred as an XbaI-XhoI fragment into pMYC1803, a Pseudomonas expression vector. Positive colonies were confirmed by restriction enzyme digestion. The completed construct pDAB739 was transformed into MB217 and MB324 Pseudomonas expression strains.

バイナリーベクターの完成:植物に最適化された遺伝子AAD−12(v1)をPicoscriptから受け取り(遺伝子再構築設計を完了し(上記参照)、構築のためにPicoscriptへアウトソーシングした)、内部で配列を確認して(配列番号3)、予想された配列の改変が存在しないことを確認した。シーケンシング反応は、M13順方向(配列番号6)およびM13逆方向(配列番号7)プライマーを用いて、以前のようにBeckman Coulterの「Dye Terminator Cycle Sequencing with Quick Start Kit」試薬を使用して実施した。配列データを分析し、結果により、植物に最適化されたAAD−12(v1)DNA配列中に異常が存在しないことが示された。AAD−12(v1)遺伝子をpDAB726内にNco I−Sac I断片としてクローニングした。生じた構築物を、[AtUbi10プロモーター:Nt OSM5’UTR:AAD−12(v1):Nt OSM3’UTR:ORF1ポリA 3’UTR]を含有するpDAB723と命名した(PvuIIおよびNot I制限消化を用いて確認)。その後、記載したカセットを含有するNot I−Not I断片をバイナリーベクターpDAB3038のNot I部位内にクローニングした。以下のカセット[AtUbi10プロモーター:Nt OSM5’UTR:AAD−12(v1):Nt OSM3’UTR:ORF1ポリA 3’UTR:CsVMVプロモーター:PAT:ORF25/26 3’UTR]を含有する、生じたバイナリーベクターpDAB724を、正しい配向を確認するために制限消化した(Bam HI、Nco I、Not I、SacI、およびXmn Iを用いた)。確認された完成構築物(pDAB724)をアグロバクテリウム属(Agrobacterium)内への形質転換に使用した。   Completion of binary vector: Received plant-optimized gene AAD-12 (v1) from Picscript (completed gene reconstruction design (see above), outsourced to Picscript for construction) and confirmed sequence internally (SEQ ID NO: 3), confirming the absence of the expected sequence modification. Sequencing reactions were performed using Meck forward (SEQ ID NO: 6) and M13 reverse (SEQ ID NO: 7) primers, as before, using Beckman Coulter's "Dye Terminator Cycle Sequencing with Quick Start Kit" reagent. did. Sequence data was analyzed and the results showed that there were no abnormalities in the plant-optimized AAD-12 (v1) DNA sequence. The AAD-12 (v1) gene was cloned into pDAB726 as an Nco I-Sac I fragment. The resulting construct was named pDAB723 (using PvuII and Not I restriction digests) containing [AtUbi10 promoter: Nt OSM 5′UTR: AAD-12 (v1): Nt OSM 3′UTR: ORF1 poly A 3′UTR]. Confirmation). Subsequently, the Not I-Not I fragment containing the described cassette was cloned into the Not I site of the binary vector pDAB3038. The resulting binary containing the following cassette [AtUbi10 promoter: Nt OSM 5′UTR: AAD-12 (v1): Nt OSM 3′UTR: ORF1 poly A 3′UTR: CsVMV promoter: PAT: ORF25 / 26 3′UTR] Vector pDAB724 was restriction digested to confirm correct orientation (using BamHI, NcoI, NotI, SacI, and XmnI). The confirmed finished construct (pDAB724) was used for transformation into Agrobacterium.

さらなる形質転換構築物のクローニング:適切な植物種内への形質転換のために作製されたすべての他の構築物は、本明細書中に既に記載した同様の手順、および他の標準の分子クローニング方法を使用して構築した(Maniatisら、1982)。   Cloning Additional Transformation Constructs: All other constructs made for transformation into the appropriate plant species are subject to similar procedures already described herein, and other standard molecular cloning methods. (Maniatis et al., 1982).

シロイヌナズナ(Arabidopsis)内への形質転換および選択
シロイヌナズナ(Arabidopsis thaliana)の成長条件:野生型シロイヌナズナ(Arabidopsis)種子を0.1%のアガロース(Sigma Chemical Co.、ミズーリ州St.Louis)溶液に懸濁させた。懸濁させた種子を4℃で2日間保管し、休眠要件を完成させ、同時に起こる種子発芽(層積貯蔵)を確実にした。
Transformation and selection into Arabidopsis Arabidopsis thaliana Growth conditions: Wild Arabidopsis seeds suspended in 0.1% agarose (Sigma Chemical Co., St. Louis, MO) solution I let you. The suspended seeds were stored at 4 ° C. for 2 days to complete the dormancy requirement and to ensure simultaneous seed germination (stratus storage).

Sunshine Mix LP5(Sun Gro Horticulture、ワシントン州Bellvue)を細かいバーミキュライトで覆い、湿るまでホーグランド液をその下に通した。土壌混合物を24時間排水させた。層積貯蔵した種子をバーミキュライト上に蒔き、湿度ドーム(KORD Products、カナダ、オンタリオ州Bramalea)で7日間覆った。   Sunshine Mix LP5 (Sun Gro Horticuture, Bellvue, WA) was covered with fine vermiculite and the Hoagland liquid passed under it until wet. The soil mixture was drained for 24 hours. Layered stored seeds were sown on vermiculite and covered with a humidity dome (KORD Products, Bramarea, Ontario, Canada) for 7 days.

種子を発芽させ、植物をConviron(モデルCMP4030およびCMP3244、Controlled Environments Limited、カナダ、マニトバ州Winnipeg)中、長日条件下(16時間の明/8時間の暗)、120〜150μmol/m秒の光強度、一定の温度(22℃)および湿度(40〜50%)下で成長させた。植物をホーグランド液、続いて脱イオン水で水やりして、土壌が湿っているが濡れていないように保った。 Seed germination and plants in Conviron (models CMP4030 and CMP3244, Controlled Environments Limited, Winnipeg, Manitoba, Canada) under long day conditions (16 hours light / 8 hours dark), 120-150 μmol / m 2 sec. Grow under light intensity, constant temperature (22 ° C.) and humidity (40-50%). Plants were watered with Hogland liquid followed by deionized water to keep the soil moist but not wet.

アグロバクテリウム属(Agrobacterium)の形質転換:画線したDH5αコロニーを含有する、エリスロマイシン(Sigma Chemical Co.、ミズーリ州St.Louis)(200mg/L)またはスペクチノマイシン(100mg/L)を含むLB+寒天プレートを使用して、4mlのmini prep培養液(液体LB+エリスロマイシン)を接種するためのコロニーを提供した。培養物を終夜、37℃で、常に攪拌しながらインキュベーションした。製造者の指示に従って行ったQiagen(カリフォルニア州Valencia)Spin Mini Prepsを使用してプラスミドDNAを精製した。   Agrobacterium transformation: LB + containing erythromycin (Sigma Chemical Co., St. Louis, MO) (200 mg / L) or spectinomycin (100 mg / L) containing streaked DH5α colonies Agar plates were used to provide colonies for inoculation with 4 ml of mini prep broth (liquid LB + erythromycin). The culture was incubated overnight at 37 ° C. with constant agitation. Plasmid DNA was purified using Qiagen (Valencia, Calif.) Spin Mini Preps performed according to the manufacturer's instructions.

電気コンピテントなアグロバクテリウム・ツメファシエンス(Agrobacterium tumefaciens)(株Z707、EHA101、およびLBA4404)細胞を、WeigelおよびGlazebrook (2002)からのプロトコルを使用して調製した。コンピテントなアグロバクテリウム属(Agrobacterium)細胞を、WeigelおよびGlazebrook (2002)から適応させた電気穿孔方法を使用して形質転換した。50μlのコンピテントなagro細胞を氷上で解凍し、10〜25ngの所望のプラスミドを細胞に加えた。DNAおよび細胞の混合物を事前に冷やした電気穿孔キュベット(2mm)に加えた。エッペンドルフ電気穿孔器2510を形質転換のために以下の条件で使用した:電圧:2.4kV、パルス長さ:5msec。   Electrocompetent Agrobacterium tumefaciens (strains Z707, EHA101, and LBA4404) cells were prepared using the protocol from Weigel and Glazebrook (2002). Competent Agrobacterium cells were transformed using electroporation methods adapted from Weigel and Glazebrook (2002). 50 μl of competent agro cells were thawed on ice and 10-25 ng of the desired plasmid was added to the cells. The DNA and cell mixture was added to a pre-chilled electroporation cuvette (2 mm). An Eppendorf electroporator 2510 was used for transformation under the following conditions: voltage: 2.4 kV, pulse length: 5 msec.

電気穿孔後、1mlのYEPブロス(1リットルあたり:10gの酵母抽出物、10gのバクトペプトン、5gのNaCl)をキュベットに加え、細胞−YEPの懸濁液を15mlの培養チューブに移した。細胞を28℃、水浴中で、常に攪拌しながら4時間インキュベーションした。インキュベーション後、培養物をエリスロマイシン(200mg/L)またはスペクチノマイシン(100mg/L)およびストレプトマイシン(Sigma Chemical Co.、ミズーリ州St.Louis)(250mg/L)を含むYEP+寒天上にプレートした。プレートを2〜4日間、28℃でインキュベーションした。   After electroporation, 1 ml of YEP broth (per liter: 10 g yeast extract, 10 g bactopeptone, 5 g NaCl) was added to the cuvette and the cell-YEP suspension was transferred to a 15 ml culture tube. Cells were incubated for 4 hours in a water bath at 28 ° C. with constant agitation. Following incubation, cultures were plated on YEP + agar containing erythromycin (200 mg / L) or spectinomycin (100 mg / L) and streptomycin (Sigma Chemical Co., St. Louis, Mo.) (250 mg / L). Plates were incubated at 28 ° C. for 2-4 days.

コロニーを選択し、エリスロマイシン(200mg/L)またはスペクチノマイシン(100mg/L)およびストレプトマイシン(250mg/L)を含む新鮮なYEP+寒天のプレート上に画線し、28℃で1〜3日間インキュベーションした。ベクター特異的プライマーを使用することによって遺伝子挿入物の存在を確認するために、コロニーをPCR分析のために選択した。以下の例外を用いて、製造者の指示に従って行ったQiagen Spin Mini Prepsを使用して、選択されたアグロバクテリウム属(Agrobacterium)コロニーからプラスミドDNAを精製した:15mlの終夜mini prep培養物(液体YEP+エリスロマイシン(200mg/L)またはスペクチノマイシン(100mg/L))およびストレプトマイシン(250mg/L))の4mlのアリコートをDNA精製に使用した。Qiagen Spin Mini Prep DNAを使用することの代替方法は、10μlの水に懸濁させた、形質転換したアグロバクテリウム属(Agrobacterium)細胞を100℃で5分間溶解することであった。アグロバクテリウム属(Agrobacterium)の形質転換で使用したバイナリーベクターからのプラスミドDNAを対照として含めた。PCR反応は、Takara Mirus Bio Inc.(ウィスコンシン州Madison)のTaq DNAポリメラーゼを0.5×濃度で製造者の指示に従って使用して完了した。PCR反応は、以下の条件でプログラミングしたMJ Research Peltierサーマルサイクラーで実施した:1)94℃で3分間、2)94℃で45秒間、3)55℃で30秒間、4)72℃で1分間を29サイクル、その後、72℃で10分間を1サイクル。サイクリング後は反応を4℃に維持した。増幅を1%アガロースゲル電気泳動によって分析し、臭化エチジウム染色によって可視化した。そのPCR産物がプラスミド対照と同一であったコロニーを選択した。   Colonies were selected and streaked on fresh YEP + agar plates containing erythromycin (200 mg / L) or spectinomycin (100 mg / L) and streptomycin (250 mg / L) and incubated at 28 ° C. for 1-3 days. . Colonies were selected for PCR analysis to confirm the presence of the gene insert by using vector specific primers. Plasmid DNA was purified from selected Agrobacterium colonies using Qiagen Spin Mini Preps performed according to the manufacturer's instructions with the following exception: 15 ml overnight mini prep culture (liquid 4 ml aliquots of YEP + erythromycin (200 mg / L) or spectinomycin (100 mg / L)) and streptomycin (250 mg / L)) were used for DNA purification. An alternative to using Qiagen Spin Mini Prep DNA was to lyse transformed Agrobacterium cells suspended in 10 μl of water at 100 ° C. for 5 minutes. Plasmid DNA from the binary vector used in the transformation of Agrobacterium was included as a control. The PCR reaction was performed by Takara Miras Bio Inc. Completed using Taq DNA polymerase (Madison, Wis.) At 0.5 × concentration according to manufacturer's instructions. The PCR reaction was performed on an MJ Research Peltier thermal cycler programmed under the following conditions: 1) 94 ° C for 3 minutes, 2) 94 ° C for 45 seconds, 3) 55 ° C for 30 seconds, 4) 72 ° C for 1 minute. 29 cycles, followed by 1 cycle at 72 ° C. for 10 minutes. The reaction was kept at 4 ° C. after cycling. Amplification was analyzed by 1% agarose gel electrophoresis and visualized by ethidium bromide staining. Colonies whose PCR product was identical to the plasmid control were selected.

シロイヌナズナ(Arabidopsis)の形質転換:フローラルディップ方法を使用してシロイヌナズナ(Arabidopsis)を形質転換した。選択したコロニーを使用して、1つまたは複数の15〜30mlの、エリスロマイシン(200mg/L)またはスペクチノマイシン(100mg/L)およびストレプトマイシン(250mg/L)を含有するYEPブロスの事前培養物を接種した。培養物を終夜、28℃で、220rpm常に攪拌しながらインキュベーションした。それぞれの事前培養物を使用して、エリスロマイシン(200mg/L)またはスペクチノマイシン(100mg/L)およびストレプトマイシン(250mg/L)を含有するYEPブロスの2つの500ml培養物を接種し、培養物を終夜、28℃で常に攪拌しながらインキュベーションした。その後、約8700×g、10分間、室温で細胞をペレット化し、生じた上清を廃棄した。細胞ペレットを、1/2×ムラシゲ&スクーグ塩/ガンボーグのB5ビタミン、10%(w/v)のスクロース、0.044μMのベンジルアミノプリン(10μl/リットルの、DMSO中に1mg/mlのストック)および300μl/リットルのSilwet L−77を含有する500mlの浸潤培地に穏やかに再懸濁させた。約1カ月齢の植物を培地に15秒間浸漬し、最も新しい花序を確実に浸した。その後、植物を横にして置き、24時間覆い(透明または不透明)、その後、水で洗浄し、直立させた。植物を22℃、16時間の明/8時間の暗の光周期を用いて成長させた。浸漬の約4週間後、種子を収穫した。   Transformation of Arabidopsis: Arabidopsis was transformed using the floral dip method. Using selected colonies, pre-cultures of one or more 15-30 ml YEP broth containing erythromycin (200 mg / L) or spectinomycin (100 mg / L) and streptomycin (250 mg / L) Vaccinated. The culture was incubated overnight at 28 ° C. with constant stirring at 220 rpm. Each preculture is used to inoculate two 500 ml cultures of YEP broth containing erythromycin (200 mg / L) or spectinomycin (100 mg / L) and streptomycin (250 mg / L) Incubate overnight at 28 ° C. with constant stirring. Thereafter, the cells were pelleted at about 8700 × g for 10 minutes at room temperature, and the resulting supernatant was discarded. Cell pellets were ½ × Murashige & Skoog salt / Gamborg B5 vitamin, 10% (w / v) sucrose, 0.044 μM benzylaminopurine (10 μl / liter, 1 mg / ml stock in DMSO) And gently resuspended in 500 ml invasion medium containing 300 μl / liter Silwet L-77. Approximately one month old plants were immersed in the medium for 15 seconds to ensure that the newest inflorescences were immersed. The plants were then laid down and covered (clear or opaque) for 24 hours, then washed with water and allowed to stand upright. Plants were grown using a photoperiod of 22 ° C, 16 hours light / 8 hours dark. The seeds were harvested after about 4 weeks of soaking.

形質転換した植物の選択:新鮮に収穫したT1種子[AAD−12(v1)遺伝子]を7日間、室温で乾燥させた。T1種子を26.5×51cmの発芽トレイ(T.O.Plastics Inc.、ミネソタ州Clearwater)内に蒔き、それぞれに、事前に40mlの0.1%のアガロース溶液に懸濁させ、休眠要件を完全にし、同時に起こる種子発芽を確実にするために4℃で2日間保管した層積貯蔵したT1種子(約10,000個の種子)の200mgアリコートを入れた。   Selection of transformed plants: Freshly harvested T1 seed [AAD-12 (v1) gene] was dried at room temperature for 7 days. T1 seeds are sown in a 26.5 × 51 cm germination tray (TO Plastics Inc., Clearwater, Minn.), Each suspended in advance in 40 ml 0.1% agarose solution to meet dormancy requirements. A 200 mg aliquot of stratified T1 seeds (approximately 10,000 seeds) stored for 2 days at 4 ° C. was placed to ensure complete and concurrent seed germination.

Sunshine Mix LP5(Sun Gro Horticulture Inc.、ワシントン州Bellvue)を細かいバーミキュライトで覆い、湿るまでホーグランド液をその下に通し、その後、重力によって排水させた。層積貯蔵した種子のそれぞれの40mlアリコートをバーミキュライト上にピペットで均等に蒔き、湿度ドーム(KORD Products、カナダ、オンタリオ州Bramalea)で4〜5日間覆った。グルホシネートの出芽後噴霧を使用した最初の形質転換体選択(同時形質転換したPAT遺伝子の選択)の1日前にドームを取り外した。   Sunshine Mix LP5 (Sun Gro Horticuture Inc., Bellvue, WA) was covered with fine vermiculite, and hoeland liquid was passed under it until wet, and then drained by gravity. A 40 ml aliquot of each of the layered seeds was pipetted on vermiculite evenly and covered with a humidity dome (KORD Products, Bramale, Ontario, Canada) for 4-5 days. The dome was removed one day prior to initial transformant selection (selection of co-transformed PAT gene) using postemergence spray of glufosinate.

植えつけの7日後(DAP)および11DAPに再度、T1植物(それぞれ子葉および2−4−1f段階)に、0.2%溶液のLiberty除草剤(200g ai/Lのグルホシネート、Bayer Crop Sciences、ミズーリ州Kansas City)を、10ml/トレイ(703L/ha)の噴霧体積で、DeVilbiss圧縮空気噴霧チップを使用して噴霧して、有効量の280g ai/haのグルホシネート/施用を送達した。生存者(活発に成長している植物)を最終噴霧の4〜7日後に同定し、鉢植え培地(Metro Mix 360)で調製した3インチの鉢に個別に移植した。移植した植物を湿度ドームで3〜4日間覆い、以前のように22℃の成長チャンバに入れたか、または温室に直接移動させた。続いて、ドームを取り外し、AAD−12(v1)(植物に最適化された遺伝子)がフェノキシオーキシン除草剤抵抗性をもたらす能力について試験する少なくとも1日前に、植物を温室で栽培した(22±5℃、50±30%のRH、14時間の明:10時間の暗、最低500μE/mの自然光+補助光)。 Seven days after planting (DAP) and again at 11 DAP, T1 plants (cotyledon and 2-4-1f stages, respectively) were subjected to 0.2% solution of Liberty herbicide (200 g ai / L glufosinate, Bayer Crop Sciences, MO). Kansas City) was sprayed using a DeVilbiss compressed air spray tip at a spray volume of 10 ml / tray (703 L / ha) to deliver an effective amount of 280 g ai / ha glufosinate / application. Survivors (actively growing plants) were identified 4-7 days after the final spray and individually transplanted into 3 inch pots prepared with potted medium (Metro Mix 360). The transplanted plants were covered with a humidity dome for 3-4 days and placed in a 22 ° C. growth chamber as before or moved directly to the greenhouse. Subsequently, the dome was removed and the plants were grown in the greenhouse (22 ± 5) at least one day before testing for the ability of AAD-12 (v1) (plant-optimized gene) to confer phenoxyauxin herbicide resistance. C, 50 ± 30% RH, 14 hours light: 10 hours dark, minimum 500 μE / m 2 s 1 natural light + auxiliary light)

その後、T1植物を様々な量の2,4−Dにランダムに割り当てた。シロイヌナズナ(Arabidopsis)では、50g ae/haの2,4−Dが、感受性植物を有意義なレベルの抵抗性を有するものから識別するために有効な量である。また、抵抗性の相対的レベルを決定するために、増加した量も施用した(50、200、800、または3200g ae/ha)。   Subsequently, T1 plants were randomly assigned to various amounts of 2,4-D. In Arabidopsis, 50 g ae / ha 2,4-D is an effective amount to distinguish sensitive plants from those with significant levels of resistance. Also, increased amounts were applied (50, 200, 800, or 3200 g ae / ha) to determine the relative level of resistance.

すべてのオーキシン除草剤施用は、上述のDeVilbiss噴霧器を使用して703L/haの噴霧体積(0.4mlの溶液/3インチの鉢)を施用したか、またはトラック噴霧器によって187L/haの噴霧体積で施用した。使用した2,4−Dは、DMSOに溶かし、水で希釈した(1%未満のDMSOの最終濃度)技術グレード(Sigma、ミズーリ州St.Louis)、または市販のジメチルアミン塩配合物(456g ae/L、NuFarm、ミズーリ州St Joseph)のどちらかであった。使用したジクロルプロップは、R−ジクロルプロップのカリウム塩(600g ai/L、AH Marks)として配合された市販グレードであった。除草剤量が800g ae/haを超えて増加することに伴って、噴霧溶液のpHが過剰に酸性となり、若く柔らかいシロイヌナズナ(Arabidopsis)植物の葉を熱傷させ、除草剤の一次効果の評価を複雑にした。これらの多量の200mM HEPES緩衝液、pH7.5中除草剤を施用することが標準の実施となった。   All auxin herbicide applications were applied at a spray volume of 703 L / ha (0.4 ml solution / 3 inch bowl) using the DeVilbiss sprayer described above or at a spray volume of 187 L / ha by a track sprayer. Applied. The 2,4-D used was dissolved in DMSO and diluted with water (final concentration of less than 1% DMSO) technical grade (Sigma, St. Louis, MO) or commercially available dimethylamine salt formulation (456 g ae). / L, NuFarm, St Joseph, MO). The dichloroprop used was a commercial grade formulated as the potassium salt of R-dichloroprop (600 g ai / L, AH Marks). As the amount of herbicide increases beyond 800 g ae / ha, the pH of the spray solution becomes excessively acidic, causing the leaves of young soft Arabidopsis plants to burn, complicating the evaluation of the primary effects of the herbicide I made it. Application of these large amounts of herbicide in 200 mM HEPES buffer, pH 7.5 became standard practice.

一部のT1個体を、フェノキシオーキシンの代わりに代替の市販の除草剤に供した。1つの関心は、ピリジルオキシ酢酸オーキシン除草剤であるトリクロピルおよびフルオロキシピルが植物体中で有効に分解されることができるかどうかを決定することであった。除草剤をT1植物にトラック噴霧器(sparyer)を使用して187L/haの噴霧体積で施用した。2,4−D DMAに対する耐性を示したT1植物をT2世代でさらにアクセスした。   Some T1 individuals were subjected to alternative commercial herbicides instead of phenoxyauxin. One concern was to determine whether the pyridyloxyacetate auxin herbicides triclopyr and fluoroxypyr could be effectively degraded in plants. The herbicide was applied to the T1 plants using a track sprayer at a spray volume of 187 L / ha. T1 plants that showed resistance to 2,4-D DMA were further accessed in the T2 generation.

形質転換した植物の選択の結果:最初のシロイヌナズナ(Arabidopsis)形質転換はAAD−12(v1)(植物に最適化された遺伝子)を使用して実施した。最初に、グルホシネート選択スキームを使用してT1形質転換体を非形質転換種子の背景から選択した。300,000個を超えるT1種子をスクリーニングし、316個のグルホシネート抵抗性植物が同定され(PAT遺伝子)、これは、0.10%の形質転換/選択頻度に等しく、PAT+Libertyを選択に使用する場合の構築物の選択頻度の正常範囲内にある。続いて、上記選択されたT1植物を個々の鉢に移植し、様々な量の市販のアリールオキシアルカノエート除草剤を噴霧した。   Results of selection of transformed plants: The first Arabidopsis transformation was performed using AAD-12 (v1) (plant optimized gene). Initially, T1 transformants were selected from a background of non-transformed seeds using a glufosinate selection scheme. Screening more than 300,000 T1 seeds, 316 glufosinate resistant plants were identified (PAT gene), which is equivalent to 0.10% transformation / selection frequency, using PAT + Liberty for selection Within the normal range of construct selection frequencies. Subsequently, the selected T1 plants were transplanted into individual pots and sprayed with various amounts of commercially available aryloxyalkanoate herbicides.

表7は、シロイヌナズナ(Arabidopsis)T1形質転換体に2,4−Dに対する抵抗性を与える、AAD−12(v1)および対照遺伝子の応答を比較する。応答は%視覚的損傷2WATに関して表す。データは、わずかな損傷もしくは損傷なし(20%未満)、中等度の損傷(20〜40%)、または重度の損傷(40%超)を示す個体のヒストグラムとして提示されている。それぞれのT1は独立した形質転換事象であるため、所定の割合内での個々のT1応答の顕著な変動を予測することができる。算術平均および標準偏差をそれぞれの処理について提示する。また、個々の応答の範囲も、それぞれの量および形質転換について最終列に示す。PAT/Cry1Fで形質転換したシロイヌナズナ(Arabidopsis)がオーキシン感受性の形質転換対照として役割を果たした。AAD−12(v1)遺伝子は、個々のT1シロイヌナズナ(Arabidopsis)植物に除草剤に対する抵抗性を与えた。所定の処理内で植物応答のレベルは大きく変動し、これはそれぞれの植物が独立した形質転換事象を表すことに起因する可能性がある。   Table 7 compares the response of AAD-12 (v1) and the control gene, which confers resistance to 2,4-D on Arabidopsis T1 transformants. Responses are expressed in terms of% visual damage 2WAT. Data are presented as a histogram of individuals showing slight or no injury (less than 20%), moderate injury (20-40%), or severe injury (greater than 40%). Since each T1 is an independent transformation event, significant variations in individual T1 responses within a given rate can be predicted. Arithmetic mean and standard deviation are presented for each treatment. The range of individual responses is also shown in the last column for each quantity and transformation. Arabidopsis transformed with PAT / Cry1F served as an auxin-sensitive transformation control. The AAD-12 (v1) gene conferred resistance to herbicides on individual T1 Arabidopsis plants. Within a given treatment, the level of plant response varies greatly, which can be attributed to each plant representing an independent transformation event.

重要なことに、試験したそれぞれの2,4−D量において、影響を受けなかった個体が存在していた一方で、一部は重度に影響を受けていた。単にAAD−12で形質転換した植物(v1)対野生型またはPAT/Cry1Fで形質転換した対照間の有意差を実証するために、量毎の全体的な集団損傷平均を表7中に表す。3,200g ae/haまでの上昇した量(または約6×圃場量まで)で、損傷レベルはより高く、未損傷植物の頻度はより低い傾向にあった。また、これらの高い量では、噴霧溶液は緩衝しない限りは高度に酸性となる。成長チャンバ内でほとんど成長したシロイヌナズナ(Arabidopsis)は非常に薄いクチクラを有しており、重度の熱傷効果がこれらの上昇した量での試験を複雑にする可能性がある。それにもかかわらず、多くの個体が3,200g ae/haの2,4−Dでわずかな損傷もしくは損傷なしで生き延びた。   Importantly, for each 2,4-D dose tested, there were individuals that were not affected while some were severely affected. To demonstrate significant differences between plants transformed simply with AAD-12 (v1) versus wild type or PAT / Cry1F transformed, the overall population damage average by dose is presented in Table 7. At increased amounts up to 3,200 g ae / ha (or up to about 6 × field volume), the damage level was higher and the frequency of uninjured plants tended to be lower. Also, at these high amounts, the spray solution is highly acidic unless buffered. Arabidopsis, which has grown almost in the growth chamber, has a very thin cuticle, and severe burn effects can complicate testing with these increased amounts. Nevertheless, many individuals survived 3,200 g ae / ha 2,4-D with little or no damage.

表8は、同様に実施した、フェノキシプロピオン酸、ジクロルプロップに対するT1シロイヌナズナ(Arabidopsis)の用量応答を示す。データは、除草性が活性である(R−)ジクロルプロップ異性体がAAD−12(v1)の適切な基質として役割を果たさないことを示している。AAD−1が、商業的に許容される耐性を与えるほど十分にR−ジクロルプロップを代謝することは、2つの遺伝子を隔てる1つの識別特徴である。(表8)。AAD−1およびAAD−12は、それぞれRおよびS特異的α−ケトグルタル酸ジオキシゲナーゼとみなされている。   Table 8 shows a similar dose response of T1 Arabidopsis to phenoxypropionic acid, dichloroprop. The data show that the (R-) dichloroprop isomer with active herbicidal activity does not serve as a suitable substrate for AAD-12 (v1). It is one distinguishing feature that separates the two genes that AAD-1 metabolizes R-dichloroprop sufficiently to confer commercially acceptable tolerance. (Table 8). AAD-1 and AAD-12 are considered R and S specific α-ketoglutarate dioxygenases, respectively.

選択可能マーカーとしてのAAD−12(v1):2,4−Dを選択剤として使用し、AAD−12(v1)を選択可能マーカーとして使用する能力を、上述のように形質転換したシロイヌナズナ(Arabidopsis)において最初に分析した。約50個のT4世代シロイヌナズナ(Arabidopsis)種子(AAD−12(v1)についてホモ接合性)を約5,000個の野生型(感受性)種子中にスパイクした。いくつかの処理を比較し、それぞれの植物のトレイは、以下の処理スキームのうちの1つの、2,4−Dの1回または2回の施用タイミングのいずれかを受けた:7DAP、11DAP、または7、次いで11DAP。すべての個体は同じ形質転換ベクター中にPAT遺伝子も含有していたため、2,4−Dで選択したAAD−12をグルホシネートで選択したPATと直接比較することができた。   AAD-12 (v1) as a selectable marker: The ability to use 2,4-D as a selection agent and AAD-12 (v1) as a selectable marker was compared to the Arabidopsis transformed as described above. ) First analyzed. About 50 T4 generation Arabidopsis seeds (homozygous for AAD-12 (v1)) were spiked into about 5,000 wild-type (sensitive) seeds. Several treatments were compared and each plant tray received either one of the following treatment schemes, one of 2,4-D one or two application timings: 7DAP, 11DAP, Or 7, then 11 DAP. Since all individuals also contained the PAT gene in the same transformation vector, AAD-12 selected with 2,4-D could be directly compared to PAT selected with glufosinate.

処理は、既に記載したようにDeVilbiss噴霧チップを用いて施用した。植物を17DAPに抵抗性または感受性として同定した。最適処理は、植えつけの7および11日後(DAP)に施用した75g ae/haの2,4−Dであり、選択頻度において等しく有効であり、形質転換した個体に対する除草性損傷がLiberty選択スキームよりも低かった。これらの結果は、AAD−12(v1)を形質転換したシロイヌナズナ(Arabidopsis)の集団の代替選択可能マーカーとして有効に使用できることを示している。   The treatment was applied using a DeVilbiss spray tip as previously described. Plants were identified as resistant or sensitive to 17DAP. Optimal treatment is 75 g ae / ha 2,4-D applied 7 and 11 days after planting (DAP), equally effective in selection frequency, and herbicidal damage to transformed individuals is a Liberty selection scheme It was lower than. These results indicate that it can be used effectively as an alternative selectable marker for the Arabidopsis population transformed with AAD-12 (v1).

遺伝率:様々なT1事象を自家受粉させてT2種子を生成した。2,4−D(200g ae/ha)を100個のランダムなT2同胞に施用することによってこれらの種子を後代検定した。それぞれの個々のT2植物を、噴霧施用(187L/haの施用量でトラック噴霧器)の前に7.5cmの四角い鉢に移植した。カイ二乗分析によって決定して(P>0.05)、T1ファミリーの75パーセント(T2植物)が、メンデル遺伝を有する優性遺伝の単一座位について予測された抵抗性3:感受性1のモデルで分離された。   Heritability: Various T1 events were self-pollinated to produce T2 seeds. These seeds were progeny tested by applying 2,4-D (200 g ae / ha) to 100 random T2 siblings. Each individual T2 plant was transplanted into a 7.5 cm square pot prior to spray application (track sprayer at 187 L / ha application rate). As determined by chi-square analysis (P> 0.05), 75 percent of the T1 family (T2 plants) separated in a model of resistance 3: sensitivity 1 predicted for a single locus of dominant inheritance with Mendelian inheritance It was.

12〜20個のT2個体から種子を採取した(T3種子)。8個のランダムに選択されたT2ファミリーのそれぞれからの25個のT3同胞を、既に記載したように後代検定した。ホモ接合性であると予測されたT2ファミリー(非分離集団)の約3分の1がそれぞれの系統において同定された。これらのデータは、AAD−12(v1)が安定に組み込まれ、メンデル様式で少なくとも3世代まで遺伝性であることを示している。   Seeds were collected from 12 to 20 T2 individuals (T3 seeds). Twenty-five T3 siblings from each of eight randomly selected T2 families were progeny tested as previously described. Approximately one third of the T2 family (non-segregating population) predicted to be homozygous was identified in each line. These data indicate that AAD-12 (v1) is stably integrated and is inherited in a Mendelian manner for at least 3 generations.

AAD−12シロイヌナズナ(Arabidopsis)における追加の葉面散布の除草剤抵抗性:トランスジェニックシロイヌナズナ(Arabidopsis)において他のアリールオキシアルカノエートオーキシン除草剤に対する抵抗性をもたらすAAD−12(v1)の能力を、様々な基質の葉面散布によって決定した。T2世代シロイヌナズナ(Arabidopsis)種子を層積貯蔵し、シロイヌナズナ(Arabidopsis)のものに非常に似た選択トレイ内に蒔いた。PATおよび昆虫抵抗性遺伝子Cry1Fを含有する、形質転換した対照系統を同様の様式で植えつけた。実生を温室内の個々の3インチの鉢に移した。すべての植物を、187L/haに設定したトラック噴霧器を使用することで噴霧した。植物を様々な範囲のピリジルオキシ酢酸系除草剤で噴霧した:280〜2240g ae/haのトリクロピル(Garlon 3A、Dow AgroSciences)および280〜2240g ae/haのフルオロキシピル(Starane、Dow AgroSciences)、ならびにAAD−12活性から生じる2,4−D代謝物である2,4−ジクロロフェノール(DCP、Sigma)(280〜2240g ae/haの2,4−Dに等価なモル濃度、技術グレードのDCPを使用)。すべての施用は水中で配合した。それぞれの処理を3〜4回繰り返した。植物を処理の3および14日後に評価した。   Additional foliar herbicide resistance in AAD-12 Arabidopsis: The ability of AAD-12 (v1) to confer resistance to other aryloxyalkanoate auxin herbicides in transgenic Arabidopsis, Determined by foliar application of various substrates. T2 generation Arabidopsis seeds were layered and stored in selection trays very similar to those of Arabidopsis. Transformed control lines containing PAT and the insect resistance gene Cry1F were planted in a similar manner. Seedlings were transferred to individual 3-inch pots in the greenhouse. All plants were sprayed using a track sprayer set at 187 L / ha. Plants were sprayed with a range of pyridyloxyacetic acid herbicides: 280-2240 g ae / ha triclopyr (Garlon 3A, Dow AgroSciences) and 280-2240 g ae / ha fluoroxypyr (Starane, Dow AgroSciences), and 2,4-Dichlorophenol (DCP, Sigma), a 2,4-D metabolite resulting from AAD-12 activity (molar concentration equivalent to 2,4-D of 280-2240 g ae / ha, technical grade DCP use). All applications were formulated in water. Each treatment was repeated 3-4 times. Plants were evaluated after 3 and 14 days of treatment.

2,4−D代謝物である2,4−ジクロロフェノール(DCP)の、トランスジェニック非AAD−12対照シロイヌナズナ(Arabidopsis)(Pat/Cry1F)に対する効果は存在しない。また、AAD−12で形質転換した植物は、形質転換した非抵抗性対照で見られたトリクロピルおよびフルオロキシピル除草剤損傷からも明らかに保護されていた(表9を参照)。これらの結果により、シロイヌナズナ(Arabidopsis)におけるAAD−12(v1)が試験したピリジルオキシ酢酸系オーキシンに対する抵抗性をもたらすことが確認される。これは、ピリジルオキシ酢酸系除草剤に対して顕著な活性を有する酵素の最初の報告である。同様の活性を有する他の2,4−D分解酵素は報告されていない。   There is no effect of the 2,4-D metabolite 2,4-dichlorophenol (DCP) on the transgenic non-AAD-12 control Arabidopsis (Pat / Cry1F). Plants transformed with AAD-12 were also clearly protected from triclopyr and fluoroxypyr herbicide damage seen in transformed non-resistant controls (see Table 9). These results confirm that AAD-12 (v1) in Arabidopsis provides resistance to the tested pyridyloxyacetic acid auxins. This is the first report of an enzyme with significant activity against pyridyloxyacetic acid herbicides. Other 2,4-D degrading enzymes with similar activity have not been reported.

AAD−12(v1)シロイヌナズナ(Arabidopsis)の分子分析:PATおよびAAD−12(v1)を含有する植物の形質転換単位の安定組込みを決定するために、PAT遺伝子コピー数分析のためのInvaderアッセイ(Third Wave Agbio Kit Proceduresの方法)を、Qiagen DNeasyキットから得られた全DNAを用いて、複数のAAD−12(v1)ホモ接合性系統に対して行った。これらの遺伝子は同じプラスミド上に含有されていたため、分析ではこれらが直接物理的連結されていることを前提とした。   Molecular analysis of AAD-12 (v1) Arabidopsis: Invader assay for PAT gene copy number analysis to determine stable integration of transforming units of plants containing PAT and AAD-12 (v1) ( The Third Wave Agbio Kit Procedures) was performed on multiple AAD-12 (v1) homozygous lines using total DNA obtained from the Qiagen DNeasy kit. Since these genes were contained on the same plasmid, the analysis assumed that they were directly physically linked.

結果は、アッセイしたすべての2,4−D抵抗性植物がPAT(したがって推測によってAAD−12(v1))を含有していたことを示している。コピー数分析により、挿入物の合計は1〜5個のコピーの範囲であったことが示された。このことも、酵素の存在がすべての市販のフェノキシ酢酸およびピリジルオキシ酢酸に対する顕著に高レベルの抵抗性を与えるということを示すAAD−12(v1)タンパク質発現データと相関している。   The results indicate that all 2,4-D resistant plants assayed contained PAT (and thus AAD-12 (v1) by speculation). Copy number analysis indicated that the total insert was in the range of 1-5 copies. This also correlates with AAD-12 (v1) protein expression data indicating that the presence of the enzyme confers a significantly higher level of resistance to all commercially available phenoxyacetic acid and pyridyloxyacetic acid.

AAD−12(v1)およびグリホサート抵抗性遺伝子の分子スタッキングを用いて形質転換したシロイヌナズナ(Arabidopsis):推定上のグリホサート抵抗形質をコードしているpDAB3759プラスミド(AAD−12(v1)+EPSPS)を含有するT1シロイヌナズナ(Arabidopsis)種子を既に記載したように生成した。記載のようにAAD−12(v1)を選択可能マーカーとして使用してT1形質転換体を選択した。T1植物(個々に形質転換した事象)を最初の選択の試みから回収し、既に記載したように温室内の3インチの鉢に移した。3つの異なる対照シロイヌナズナ(Arabidopsis)系統も試験した:野生型Columbia−0、AAD−12(v1)+PAT T4ホモ接合性系統(pDAB724で形質転換)、およびPAT+Cry1Fホモ接合性系統(形質転換対照)。pDAB3759およびpDAB724で形質転換した植物は、実生段階に2,4−D耐性について事前に選択した。移植の4日後、植物を、既に記載した、水中に0、26.25、105、420、または1680g ae/haのグリホサート(Glyphomax Plus、Dow AgroSciences)を用いたトラック噴霧器による葉面処理のために、均等に分けた。すべての処理を5〜20回繰り返した。植物を処理の7および14日後に評価した。   Arabidopsis transformed with molecular stacking of AAD-12 (v1) and glyphosate resistance gene: contains pDAB3759 plasmid (AAD-12 (v1) + EPSPS) encoding a putative glyphosate resistance trait T1 Arabidopsis seeds were generated as previously described. T1 transformants were selected using AAD-12 (v1) as a selectable marker as described. T1 plants (individually transformed events) were recovered from the first selection attempt and transferred to 3 inch pots in the greenhouse as previously described. Three different control Arabidopsis lines were also tested: wild type Columbia-0, AAD-12 (v1) + PAT T4 homozygous line (transformed with pDAB724), and PAT + Cry1F homozygous line (transformation control). Plants transformed with pDAB3759 and pDAB724 were preselected for 2,4-D resistance at the seedling stage. Four days after transplanting, the plants were subjected to foliar treatment with a track sprayer using 0, 26.25, 105, 420, or 1680 g ae / ha glyphosate in water (Glyphomax Plus, Dow AgroSciences) as previously described. Divided evenly. All treatments were repeated 5-20 times. Plants were evaluated after 7 and 14 days of treatment.

初期抵抗性評価により、3つの対照系統の応答と比較した場合に、2,4−Dに対して耐性のある植物は、後にグリホサートに対して耐性であったことが示された。これらの結果は、2,4−Dおよびグリホサート耐性を含めた、異なる作用様式を有する2つの除草剤に対する抵抗性を植物に与えることができ、どちらの除草剤の出芽後の施用も可能にすることを示している。さらに、AAD−12+2,4−Dは、真の抵抗性選択のための選択可能マーカーとして有効に使用された。   Initial resistance assessment showed that plants resistant to 2,4-D were later resistant to glyphosate when compared to the responses of the three control lines. These results can confer resistance to two herbicides with different modes of action, including 2,4-D and glyphosate tolerance, allowing post-emergence application of either herbicide It is shown that. In addition, AAD-12 + 2,4-D was effectively used as a selectable marker for true resistance selection.

より広範囲の除草剤耐性を与えるためにAAD−1と遺伝子スタッキングしたAAD−12シロイヌナズナ(Arabidopsis):AAD−12(v1)(pDAB724)およびAAD−1(v3)(pDAB721)植物を相反交雑させ、F1種子を収集した。8個のF1種子を植えつけ、成長させて種子を生成させた。その後、8個のF1植物から組織試料を採取し、ウエスタン分析に供して両遺伝子の存在を確認した。試験した8個すべての植物がAAD−1およびAAD−12タンパク質をどちらも発現したと結論づけられた。種子をバルクにし、植えつけの前に1週間乾燥させた。   AAD-12 Arabidopsis gene-stacked with AAD-1 to confer a wider range of herbicide tolerance: AAD-12 (v1) (pDAB724) and AAD-1 (v3) (pDAB721) plants reciprocally crossed, F1 seed was collected. Eight F1 seeds were planted and grown to produce seeds. Thereafter, tissue samples were collected from 8 F1 plants and subjected to Western analysis to confirm the presence of both genes. It was concluded that all 8 plants tested expressed both AAD-1 and AAD-12 proteins. Seeds were bulked and dried for 1 week prior to planting.

100個のF2種子を蒔き、280g ai/haのグルホシネートを施用した。96個のF2植物がグルホシネート選択を生き延び、グルホシネート抵抗性の2つの独立した類別座位の予想された分離比(15R:1S)に当てはまった。その後、グルホシネート抵抗性植物を、他の試験で使用したものと同じ噴霧レジメン下で植物に施用した560g ae/haのR−ジクロルプロップ+560g ae/haのトリクロピルで処理した。植物を3および14DATに等級づけした。グルホシネート選択を生き延びた96個の植物のうちの63個は、除草剤施用も生き延びた。これらのデータは、それぞれの遺伝子がオーキシン系除草剤のうちの一方のみ(R−ジクルロプロップ(dichlroprop)またはトリクロピルのどちらか)に対する抵抗性を与える、2つの独立した類別優性形質の予想された分離パターン(9R:6S)と一貫している。結果は、AAD−12(pDAB724)とAAD−1(pDAB721)とのスタッキングを成功させ、したがって目的作物に施用し得る除草剤の範囲を増加させることができる[それぞれ(2,4−D+R−ジクロルプロップ)および(2,4−D+フルオロキシピル+トリクロピル)]ことを示している。2つの別々の2,4−D抵抗性遺伝子の慣用のスタッキングによって、非常に感受性の種に2,4−D耐性をもたらすために有用な可能性がある。さらに、どちらかの遺伝子を、独立した形質転換活動によって目的の第3および第4の遺伝子の選択可能マーカーとして使用した場合は、それぞれの遺伝子の対を慣用の育種活動によって一緒にし、続いて、AAD−1およびAAD−12酵素の間で排他的な除草剤と対にした噴霧によって、F1世代にて選択することができる(AAD−1およびAAD−12についてそれぞれR−ジクロルプロップおよびトリクロピルで示されている)。   100 F2 seeds were sown and 280 g ai / ha glufosinate was applied. Ninety-six F2 plants survived glufosinate selection and met the expected separation ratio (15R: 1S) of two independent assorted loci that were glufosinate-resistant. The glufosinate resistant plants were then treated with 560 g ae / ha R-dichloroprop + 560 g ae / ha triclopyr applied to the plants under the same spray regime as used in other tests. Plants were graded to 3 and 14 DAT. Of the 96 plants that survived glufosinate selection, 63 survived herbicide application. These data show that the predicted segregation pattern of two independent categorical dominant traits in which each gene confers resistance to only one of the auxinic herbicides (either R-dichlroprop or triclopyr) It is consistent with (9R: 6S). The result is successful stacking of AAD-12 (pDAB724) and AAD-1 (pDAB721), thus increasing the range of herbicides that can be applied to the target crop [each (2,4-D + R-di Chloroprop) and (2,4-D + fluoroxypyr + triclopyr)]. The conventional stacking of two separate 2,4-D resistance genes may be useful to bring 2,4-D resistance to highly sensitive species. Furthermore, if either gene was used as a selectable marker for the third and fourth genes of interest by independent transformation activities, each gene pair was brought together by conventional breeding activities, It can be selected in the F1 generation by spraying with herbicides exclusive between AAD-1 and AAD-12 enzymes (with R-dichloroprop and triclopyr for AAD-1 and AAD-12 respectively) It is shown).

また、他のAADスタッキングも本発明の範囲内にある。たとえば、本明細書中の他の箇所で記述したTfdAタンパク質(Streberら)を対象AAD−12遺伝子と一緒に使用して、本発明のトランスジェニック植物に除草剤抵抗性の範囲を与えることができる。   Other AAD stacking is also within the scope of the present invention. For example, the TfdA protein described elsewhere herein (Streber et al.) Can be used in conjunction with the subject AAD-12 gene to confer herbicide resistance ranges to the transgenic plants of the invention. .

イマゼタピル選択を使用したトウモロコシの髭結晶媒介性の形質転換
AAD−12(v1)のクローニング:AAD−12(v1)遺伝子を中間ベクターpDAB3283からNco1/Sac1断片として切り出した。これを、ZmUbi1単子葉植物プロモーターを含有する同様に切断したpDAB3403ベクター内に一方向にライゲーションした。T4 DNAリガーゼを使用して2つの断片を一緒にライゲーションし、DH5α細胞内に形質転換した。QiagenのQIA Spin mini prepキットを使用して生じたコロニーのMiniprepを行い、コロニーを消化して配向を確認した。この最初の中間構築物(pDAB4100)はZmUbi1:AAD−12(v1)カセットを含有する。この構築物をNot1およびPvu1で消化して遺伝子カセットを開放し、所望しない主鎖を消化した。これを、コメアクチンプロモーターOsAct1によって駆動されるAHAS選択可能マーカーを含有する、Not1で切断したpDAB2212とライゲーションした。最終構築物をpDAB4101またはpDAS1863と命名し、これはZmUbi1/AAD−12(v1)/ZmPer5::OsAct1/AHAS/LZmLipを含有する。
Maize crystal-mediated transformation of corn using imazetapil selection Cloning of AAD-12 (v1): The AAD-12 (v1) gene was excised from the intermediate vector pDAB3283 as an Nco1 / Sac1 fragment. This was ligated in one direction into a similarly cut pDAB3403 vector containing the ZmUbi1 monocotyledonous promoter. The two fragments were ligated together using T4 DNA ligase and transformed into DH5α cells. The resulting colonies were miniprepped using Qiagen's QIA Spin mini prep kit and the colonies were digested to confirm orientation. This first intermediate construct (pDAB4100) contains the ZmUbi1: AAD-12 (v1) cassette. This construct was digested with Not1 and Pvu1 to release the gene cassette and digest the unwanted backbone. This was ligated with Not1 cut pDAB2212, containing an AHAS selectable marker driven by the rice actin promoter OsAct1. The final construct is named pDAB4101 or pDAS1863 and contains ZmUbi1 / AAD-12 (v1) / ZmPer5 :: OsAct1 / AHAS / LZmLip.

カルス/懸濁培養の開始:カルス培養を開始するための未成熟胚を得るために、温室で成長させたHi−II親AおよびB(Armstrongら、1991)の間のF1交雑を行った。胚の大きさが1.0〜1.2mmとなった際(受粉後約9〜10日)、穂を収穫し、Liqui−Nox(登録商標)石ケンを用いてこすり洗いすることによって表面を滅菌し、70%のエタノールに2〜3分間浸漬し、その後、20%の市販の漂白剤(0.1%の次亜塩素酸ナトリウム)に30分間浸漬した。   Initiation of callus / suspension culture: To obtain immature embryos to initiate callus culture, an F1 cross between Hi-II parents A and B (Armstrong et al., 1991) grown in a greenhouse was performed. When the embryo size reaches 1.0-1.2 mm (about 9-10 days after pollination), the ears are harvested and the surface is cleaned by rubbing with Liqui-Nox (registered trademark) soap. Sterilized and soaked in 70% ethanol for 2-3 minutes, then soaked in 20% commercial bleach (0.1% sodium hypochlorite) for 30 minutes.

穂を滅菌蒸留水で濯ぎ、未成熟の接合胚を無菌的に切除し、15Ag10培地(N6培地(Chuら、1975)、1.0mg/Lの2,4−D、20g/Lのスクロース、100mg/Lのカゼイン加水分解物(酵素消化)、25mMのL−プロリン、10mg/LのAgNO、2.5g/LのGelrite、pH5.8)上で2〜3週間、胚盤が培地から離れた方向を向くようにして培養した。正しい形態学(Welterら、1995)を示す組織を隔週の間隔で新鮮な15Ag10培地上に約6週間、選択的に移し、その後、4つの培地(N6培地、1.0mg/Lの2,4−D、20g/Lのスクロース、100mg/Lのカゼイン加水分解物(酵素消化)、6mMのL−プロリン、2.5g/LのGelrite、pH5.8)に隔週の間隔で約2カ月移した。 The ears are rinsed with sterile distilled water and immature zygotic embryos are aseptically excised, 15Ag10 medium (N6 medium (Chu et al., 1975), 1.0 mg / L 2,4-D, 20 g / L sucrose, 100 mg / L casein hydrolyzate (enzymatic digest), 25 mM L-proline, 10 mg / L AgNO 3 , 2.5 g / L Gelrite, pH 5.8) for 2-3 weeks, the scutella is removed from the medium The cells were cultured so as to face away from each other. Tissues exhibiting the correct morphology (Welter et al., 1995) were selectively transferred on fresh 15Ag10 medium for about 6 weeks at biweekly intervals, after which four mediums (N6 medium, 1.0 mg / L 2,4 -D, transferred to 20 g / L sucrose, 100 mg / L casein hydrolyzate (enzymatic digest), 6 mM L-proline, 2.5 g / L Gelrite, pH 5.8) at biweekly intervals for about 2 months .

胚形成の懸濁培養を開始するために、単一の胚に由来するカルス組織の約3mlの充填細胞体積(PCV)を、約30mlのH9CP+液体培地(MS基底塩混合物(MurashigeおよびSkoog、1962)、10倍少ないニコチン酸および5倍多いチアミン−HClを含有する改変MSビタミン、2.0mg/Lの2,4−D、2.0mg/Lのα−ナフタレン酢酸(NAA)、30g/Lのスクロース、200mg/Lのカゼイン加水分解物(酸消化)、100mg/Lのミオイノシトール、6mMのL−プロリン、5%v/vのココナツ水(継代培養の直前に加える)、pH6.0)に加えた。懸濁培養を暗条件下、125mlのエルレンマイヤーフラスコ中で、125rpm、28℃に設定した温度制御された振盪器にて維持した。細胞系は、典型的には開始の2〜3カ月以内に確立された。確立中、広口径のピペットを使用して3ml PCVの細胞および7mlの馴化培地を20mlの新鮮なH9CP+液体培地に加えることによって、懸濁液を3.5日間毎に継代培養した。組織の成長が倍化し始めた時点で、懸濁液をスケールアップし、12ml PCVの細胞および28mlの馴化培地を80mlのH9CP+培地内に移すことによって500mlのフラスコ中で維持した。懸濁液が完全に確立された後、将来使用するためにこれらを凍結保存した。   To initiate embryogenic suspension culture, approximately 3 ml of packed cell volume (PCV) of callus tissue from a single embryo was transferred to approximately 30 ml of H9CP + liquid medium (MS basal salt mixture (Murashige and Skog, 1962). ) Modified MS vitamin containing 10 times less nicotinic acid and 5 times more thiamine-HCl, 2.0 mg / L 2,4-D, 2.0 mg / L α-naphthalene acetic acid (NAA), 30 g / L Sucrose, 200 mg / L casein hydrolyzate (acid digestion), 100 mg / L myo-inositol, 6 mM L-proline, 5% v / v coconut water (added just before subculture), pH 6.0 ). The suspension culture was maintained in a 125 ml Erlenmeyer flask under dark conditions on a temperature-controlled shaker set at 125 rpm and 28 ° C. Cell lines were typically established within 2-3 months of initiation. During establishment, the suspension was subcultured every 3.5 days by adding 3 ml PCV cells and 7 ml conditioned medium to 20 ml fresh H9CP + liquid medium using a wide caliber pipette. When tissue growth began to double, the suspension was scaled up and maintained in a 500 ml flask by transferring 12 ml PCV cells and 28 ml conditioned medium into 80 ml H9CP + medium. After suspensions were fully established, they were stored frozen for future use.

懸濁液の冷凍保存および解凍:継代培養の2日後、4ml PCVの懸濁細胞および4mlの馴化培地を8mlの凍結保護剤(ココナツ水なしのH9CP+培地、1Mのグリセロール、1MのDMSO、2Mのスクロースに溶解、濾過滅菌)に加え、125rpm、4℃で1時間、125mlのフラスコ中で振盪した。1時間後、4.5mlを冷却した5.0mlのCorningクリオバイアルに加えた。充填後、個々のバイアルを15分間、4℃で制御された冷却速度の冷凍庫内に保ち、その後、最終温度−40℃に達するまで−0.5℃/分間の速度で凍らせた。最終温度に達した後、バイアルを、液体窒素蒸気を満たしたCryoplus 4貯蔵ユニット(Form a Scientific)内のラック内の箱に移した。   Cryopreservation and thawing of suspension: After 2 days of subculture, 4 ml PCV suspension cells and 4 ml conditioned medium were added to 8 ml cryoprotectant (H9CP + medium without coconut water, 1 M glycerol, 1 M DMSO, 2 M And sterilized by filtration, and shaken in a 125 ml flask at 125 rpm and 4 ° C. for 1 hour. After 1 hour, 4.5 ml was added to a chilled 5.0 ml Corning cryovial. After filling, individual vials were kept in a freezer with controlled cooling rate at 4 ° C for 15 minutes and then frozen at a rate of -0.5 ° C / min until the final temperature of -40 ° C was reached. After reaching the final temperature, the vial was transferred to a box in a rack in a Cryoplus 4 storage unit (Form a Scientific) filled with liquid nitrogen vapor.

解凍には、バイアルを貯蔵ユニットから取り出し、密閉したドライアイス容器内に入れ、「沸騰」が弱まるまで40〜45℃に保った水浴内に沈めた。解凍後、内容物を、蓋をした100×25mmのペトリ皿内の、約8枚の滅菌した70mmのWhatman濾紙(No.4)を重ねたもの上に注いだ。液体を数分間濾紙に吸収させ、その後、細胞を含有する一番上の濾紙をGN6培地(N6培地、2.0mg/Lの2,4−D、30g/Lのスクロース、2.5g/LのGelrite、pH5.8)上に1週間移した。1週間後、有望な形態学を有する組織のみを濾紙から取り除いて新鮮なGN6培地上に直接移した。1〜3グラムが懸濁培養の開始に利用可能となるまで、この組織を、約30mlのH9CP+培地内、125mlのエルレンマイヤーフラスコ中で7〜14日毎に継代培養した。合計12ml PCVが得られるまで、3ミリリットルPCVを3.5日毎に新鮮なH9CP+培地内に継代培養し、この時点で、継代培養を既に記載したように行った。   For thawing, the vials were removed from the storage unit, placed in a sealed dry ice container, and submerged in a water bath maintained at 40-45 ° C. until “boiling” was weakened. After thawing, the contents were poured onto a stack of approximately 8 sterile 70 mm Whatman filter papers (No. 4) in a 100 × 25 mm Petri dish with a lid. The liquid is allowed to absorb on the filter paper for a few minutes, after which the top filter paper containing the cells is GN6 medium (N6 medium, 2.0 mg / L 2,4-D, 30 g / L sucrose, 2.5 g / L Of Gelrite, pH 5.8) for 1 week. After 1 week, only tissues with promising morphology were removed from the filter paper and transferred directly onto fresh GN6 medium. The tissue was subcultured every 7-14 days in a 125 ml Erlenmeyer flask in approximately 30 ml H9CP + medium until 1-3 grams were available for initiation of suspension culture. Three milliliters of PCV were subcultured every 3.5 days in fresh H9CP + medium until a total of 12 ml PCV was obtained, at which point subculture was performed as previously described.

安定形質転換:形質転換の約24時間前、12ml PCVの以前に凍結保存した胚形成トウモロコシ懸濁細胞+28mlの馴化培地を80mlのGN6液体培地(Gelriteを欠くGN6培地)内、500mlのエルレンマイヤーフラスコ中で継代培養し、125rpm、28℃の振盪器上に置いた。合計36ml PCVが3つのフラスコにわたって分配されるように、同じ細胞系を使用してこれを2回繰り返した。24時間後、GN6液体培地を除去し、細胞を原形質分離させるために、フラスコ1個あたり72mlのGN6 S/M浸透圧培地(N6培地、2.0mg/Lの2,4−D、30g/Lのスクロース、45.5g/Lのソルビトール、45.5g/Lのマンニトール、100mg/Lのミオイノシトール、pH6.0)で置き換えた。フラスコを振盪器上に置き、125RPM、暗所で30〜35分間、28℃で振盪し、この間に、適切な体積である8.1mlのGN6 S/M液体培地を、約405mgの事前にオートクレーブした無菌的な炭化ケイ素髭結晶(Advanced Composite Materials,Inc.)に加えることによって、50mg/mlの炭化ケイ素髭結晶の懸濁液を調製した。   Stable transformation: Approximately 24 hours prior to transformation, 12 ml PCV cryopreserved embryogenic corn suspension cells + 28 ml conditioned medium in 80 ml GN6 liquid medium (GN6 medium lacking Gelrite), 500 ml Erlenmeyer Subcultured in a flask and placed on a shaker at 125 rpm and 28 ° C. This was repeated twice using the same cell line so that a total of 36 ml PCV was distributed across the three flasks. After 24 hours, 72 ml GN6 S / M osmotic medium (N6 medium, 2.0 mg / L 2,4-D, 30 g) per flask to remove GN6 liquid medium and allow protoplast separation of cells. / L sucrose, 45.5 g / L sorbitol, 45.5 g / L mannitol, 100 mg / L myo-inositol, pH 6.0). Place the flask on a shaker and shake at 125 RPM for 30-35 minutes in the dark at 28 ° C., during which time an appropriate volume of 8.1 ml of GN6 S / M liquid medium is added to about 405 mg pre-autoclaved. A suspension of 50 mg / ml silicon carbide agate crystals was prepared by adding to the prepared sterile silicon carbide agate crystals (Advanced Composite Materials, Inc.).

GN6 S/M中でインキュベーションした後、それぞれのフラスコの内容物を250mlの遠心分離ボトル内にプールした。すべての細胞が底部に沈んだ後、約44ml以外のGN6 S/M液体を取り除き、将来使用するために滅菌した1Lフラスコに収集した。髭結晶の事前に濡らした懸濁液に60秒間、最大速度でボルテックスをかけ、その後、8.1mlをボトルに加え、これに、最後のステップとして170μgのDNAを加えた。ボトルをすぐに市販の塗料ミキサーである改良Red Devil 5400に入れ、10秒間攪拌した。攪拌後、細胞、培地、髭結晶およびDNAのカクテルを、浸透圧調節物質を減らすために125mlの新鮮なGN6液体培地と共に、1Lフラスコの内容物に加えた。細胞を125RPM、2時間、28℃の振盪器上で回復させた後、ハウス真空ラインに接続されたガラス製の細胞収集器ユニットを使用してWhatman#4濾紙(5.5cm)上に濾過した。   After incubation in GN6 S / M, the contents of each flask were pooled in a 250 ml centrifuge bottle. After all cells settled to the bottom, other than about 44 ml of GN6 S / M liquid was removed and collected in a sterile 1 L flask for future use. Vortex the pre-wet suspension of agate crystals for 60 seconds at maximum speed, after which 8.1 ml was added to the bottle, to which 170 μg of DNA was added as a final step. The bottle was immediately placed in a modified Red Devil 5400, a commercial paint mixer, and stirred for 10 seconds. After agitation, a cocktail of cells, media, agate crystals and DNA was added to the contents of the 1 L flask along with 125 ml of fresh GN6 liquid media to reduce osmotic regulators. Cells were allowed to recover on a shaker at 125 RPM for 2 hours at 28 ° C. and then filtered onto Whatman # 4 filter paper (5.5 cm) using a glass cell collector unit connected to a house vacuum line. .

真空を引きながら約2mlの分散懸濁液を濾紙の表面上にピペットで置いた。濾紙をGN6培地の60×20mmのプレート上に置いた。プレートを1週間、28℃、暗箱中で培養した。   About 2 ml of the dispersion suspension was pipetted onto the surface of the filter paper while applying a vacuum. The filter paper was placed on a 60 × 20 mm plate of GN6 medium. Plates were incubated for 1 week at 28 ° C. in a dark box.

1週間後、濾紙をGN6(3P)培地(N6培地、2.0mg/Lの2,4−D、30g/Lのスクロース、100mg/Lのミオイノシトール、3μMのPursuit(登録商標)DGのイマゼタピル、2.5g/LのGelrite、pH5.8)の60×20mmのプレートに移した。プレートを箱に入れ、さらに1週間培養した。   After one week, filter paper was washed with GN6 (3P) medium (N6 medium, 2.0 mg / L 2,4-D, 30 g / L sucrose, 100 mg / L myo-inositol, 3 μM Pursuit® DG imazetapill. , 2.5 g / L Gelrite, pH 5.8) 60 × 20 mm plate. Plates were placed in boxes and incubated for an additional week.

形質転換の2週間後、プレート上のすべての細胞を、3μMのPursuit(登録商標)DGのイマゼタピルを含有する、3.0mlの融解GN6アガロース培地(N6培地、2.0mg/Lの2,4−D、30g/Lのスクロース、100mg/Lのミオイノシトール、7g/LのSea Plaqueアガロース、pH5.8、121℃で10分間のみオートクレーブ)上に掻き出すことによって、組織を包埋した。組織を砕き、3mlのアガロースおよび組織をGN6の100×15mmのプレート(3P)の表面上に均等に注いだ。これを残りのすべてのプレートについて繰り返した。包埋後プレートをNescofilm(登録商標)またはParafilm M(登録商標)で個別に密封し、その後、推定上の単離体が表れるまで培養した。   Two weeks after transformation, all cells on the plate were washed with 3.0 ml of melted GN6 agarose medium (N6 medium, 2.0 mg / L 2,4 containing 3 μM Pursuit® DG imazetapyr. The tissue was embedded by scraping onto -D, 30 g / L sucrose, 100 mg / L myo-inositol, 7 g / L Sea Plaque agarose, pH 5.8, autoclaving only at 121 ° C. for 10 minutes). The tissue was crushed and 3 ml of agarose and tissue were evenly poured on the surface of a GN6 100 × 15 mm plate (3P). This was repeated for all remaining plates. Post-embedding plates were individually sealed with Nescofilm® or Parafilm M® and then cultured until a putative isolate appeared.

単離体の回収および再生のプロトコル:形質転換の約9週間後に、推定上形質転換した事象を60×20mmのプレート中の同じ濃度の新鮮な選択培地に移すことによって、Pursuit(登録商標)含有包埋プレートから単離除去した。約2〜3週間後に成長の維持が明白である場合は、事象は抵抗性であるとみなされ、分子分析に供した。   Isolation recovery and regeneration protocol: Pursuit®-containing by transferring putatively transformed events to fresh selection media at the same concentration in 60 × 20 mm plates approximately 9 weeks after transformation. Isolated and removed from the embedding plate. If growth maintenance was evident after about 2-3 weeks, the event was considered resistant and subjected to molecular analysis.

再生は、カルス組織を、3μMのPursuit(登録商標)DGのイマゼタピル、MS塩およびビタミン、30.0g/Lのスクロース、5mg/LのBAP、0.25mg/Lの2,4−D、2.5g/LのGelrite、pH5.7を含有する、サイトカイニンに基づく誘導培地である28(3P)に移すことによって開始した。細胞を低光(13μEm−2−1)で1週間、その後、より強い光(40μEm−2−1)でさらに1週間成長させた後、植物成長調節物質を欠く以外は28(3P)と同一である再生培地36(3P)に移した。小さな(3〜5cm)小植物を取り出し、無選択SHGA培地(SchenkおよびHildebrandt basal salts and vitamins、1972、1g/Lのミオイノシトール、10g/Lのスクロース、2.0g/LのGelrite、pH5.8)を含有する150×25mmの培養チューブ内に入れた。小植物が十分な根および苗条系を発生した後、これらを温室内の土壌に移した。 Regeneration consists of callus tissue, 3 μM Pursuit® DG imazetapil, MS salts and vitamins, 30.0 g / L sucrose, 5 mg / L BAP, 0.25 mg / L 2,4-D, 2 Started by transferring to 28 (3P), an induction medium based on cytokinin containing 0.5 g / L Gelrite, pH 5.7. Cells were grown for 1 week in low light (13 μEm −2 s −1 ) and then for an additional week in stronger light (40 μEm −2 s −1 ), then 28 (3P) except lacking plant growth regulators And transferred to regeneration medium 36 (3P), which is identical to Small (3-5 cm) plantlets are removed and unselected SHGA medium (Schenk and Hildebrandt basal salts and vitamins, 1972, 1 g / L myo-inositol, 10 g / L sucrose, 2.0 g / L Gelrite, pH 5.8). ) In a 150 × 25 mm culture tube. After the plantlets had developed sufficient root and shoot systems, they were transferred to soil in the greenhouse.

4つの実験から、苗条および根からなる完全な小植物が、伝統的なカルス期を経験せずにin vitroにて包埋選択プレート上、暗条件下で形成された。これらの「初期再生体」のうちの9個からの葉組織を、それぞれAAD−12遺伝子および遺伝子カセットについてコード領域PCRおよび植物転写単位(PTU)PCRに供した。すべてがインタクトなAAD−12コード領域を有していた一方で、3個が完全長PTUを有していなかった(表11)。これらの「初期再生体」は、「1283」事象と識別した伝統的に誘導した事象と区別するために、4101事象として識別した。標準の選択および再生によって得られた19個の追加の事象からの植物を温室に送り、成熟するまで成長させ、専有自殖系統と他家受粉させてT1種子を生成した。サザンブロット後の類似したバンドパターンにより、一部の事象は互いのクローンであると考えられるため、14個のユニークな事象のみが表されている。事象からのT0植物は70g/haのイマゼタピルに対して耐性であった。Invader分析(AHAS遺伝子)により、1個から10個超のコピーの範囲の挿入複雑度が示された。13個の事象がAAD−12の競合(compete)コード領域を含有していたが、さらなる分析により、9個の事象で完全な植物の形質転換単位が取り込まれていなかったことが示された。傷つけられた(compromised)1863事象はいずれもT1段階を超えて進まず、さらなる特徴づけでは4101事象を利用した。   From four experiments, complete plantlets consisting of shoots and roots were formed under dark conditions on embedded selection plates in vitro without experiencing the traditional callus period. Leaf tissue from 9 of these “early regenerants” was subjected to coding region PCR and plant transcription unit (PTU) PCR for the AAD-12 gene and gene cassette, respectively. All had intact AAD-12 coding regions, while 3 did not have full-length PTU (Table 11). These “initial regenerators” were identified as 4101 events to distinguish them from traditionally induced events identified as “1283” events. Plants from 19 additional events obtained by standard selection and regeneration were sent to the greenhouse, grown to maturity, and cross-pollinated with proprietary inbred lines to produce T1 seeds. Due to the similar band pattern after the Southern blot, only 14 unique events are represented because some events are considered to be clones of each other. TO plants from the event were resistant to 70 g / ha imazetapil. Invader analysis (AHAS gene) showed insertion complexity ranging from 1 to over 10 copies. Thirteen events contained the AAD-12 compete coding region, but further analysis showed that nine events did not incorporate complete plant transformation units. None of the compromised 1863 events progressed beyond the T1 stage, and 4101 events were utilized for further characterization.

分子分析−トウモロコシの材料および方法:組織収穫、DNAの単離および定量。新鮮な組織をチューブに入れ、4℃で2日間凍結乾燥する。組織が完全に乾燥した後、タングステンビーズ(Valenite)をチューブ内に入れ、試料を、Kelcoビーズミルを使用した1分間の乾式粉砕に供する。次いで、標準のDNeasy DNA単離手順を行う(Qiagen、DNeasy 69109)。その後、抽出されたDNAのアリコートをPico Green(Molecular Probes P7589)で染色し、既知の標準物質を用いて蛍光光度計(BioTek)で読み取って、濃度をng/μlで得る。   Molecular analysis-maize materials and methods: tissue harvest, DNA isolation and quantification. Fresh tissue is placed in a tube and lyophilized at 4 ° C. for 2 days. After the tissue is completely dry, tungsten beads (Vallite) are placed in the tube and the sample is subjected to 1 minute dry grinding using a Kelco bead mill. A standard DNeasy DNA isolation procedure is then performed (Qiagen, DNeasy 69109). Subsequently, an aliquot of the extracted DNA is stained with Pico Green (Molecular Probes P7589) and read on a fluorimeter (BioTek) using known standards to obtain a concentration of ng / μl.

Invaderアッセイ分析:DNA試料を20ng/μlに希釈し、その後、95℃で10分間のサーモサイクラー内でのインキュベーションによって変性させる。その後、提供されたオリゴ混合物およびMgCl(Third Wave Technologies)を使用してシグナルプローブ混合物を調製する。7.5μlのアリコート、次いで7.5μlの対照、標準物質、および20ng/μlの希釈した未知の試料のアリコートを、Invaderアッセイプレートの各ウェルに入れる。各ウェルに15μlの鉱物油(Sigma)を載せる。その後、プレートを63℃で1時間インキュベーションし、蛍光光度計(Biotek)で読み取る。標的プローブのバックグラウンドを超える%シグナルを、バックグラウンド内部対照プローブを超える%シグナルで除算する計算により比が計算される。サザンブロット分析によって展開および妥当性確認された既知のコピー数の標準物質の比を使用して、未知の事象の推定コピー数を同定する。 Invader assay analysis: DNA samples are diluted to 20 ng / μl and then denatured by incubation in a thermocycler at 95 ° C. for 10 minutes. A signal probe mixture is then prepared using the provided oligo mixture and MgCl 2 (Third Wave Technologies). 7.5 μl aliquots, then 7.5 μl of controls, standards, and 20 ng / μl of diluted unknown sample aliquots are placed in each well of the Invader assay plate. Place 15 μl of mineral oil (Sigma) in each well. The plates are then incubated for 1 hour at 63 ° C. and read on a fluorimeter (Biotek). The ratio is calculated by calculating the% signal above the background of the target probe divided by the% signal above the background internal control probe. The ratio of known copy number standards developed and validated by Southern blot analysis is used to identify the estimated copy number of the unknown event.

ポリメラーゼ連鎖反応:合計100ngの全DNAを鋳型として使用する。20mMのそれぞれのプライマーをTakara Ex Taq PCRポリメラーゼキット(Mirus TAKRR001A)と共に使用する。AAD−12(v1)PTUのプライマーは、順方向−GAACAGTTAG ACATGGTCTA AAGG(配列番号8)および逆方向−GCTGCAACAC TGATAAATGC CAACTGG(配列番号9)である。PCR反応は、9700 Geneampサーモサイクラー(Applied Biosystems)中で、試料を94℃で3分間、35サイクルの94℃で30秒間と63℃で30秒間と72℃で1分45秒間、次いで72℃で10分間に供することによって実施する。   Polymerase chain reaction: A total of 100 ng of total DNA is used as a template. 20 mM of each primer is used with Takara Ex Taq PCR polymerase kit (Mirus TAKRR001A). The primers for AAD-12 (v1) PTU are forward-GAACAGTTTAG ACATGGTCTA AAGG (SEQ ID NO: 8) and reverse-GCTGCAACAC TGATAAAGC CAACTGG (SEQ ID NO: 9). The PCR reaction was performed in a 9700 Geneamp thermocycler (Applied Biosystems) with samples being run at 94 ° C for 3 minutes, 35 cycles of 94 ° C for 30 seconds, 63 ° C for 30 seconds, 72 ° C for 1 minute and 45 seconds, and then at 72 ° C. Perform by subjecting to 10 minutes.

AAD−12(v1)コード領域PCRのプライマーは、順方向−ATGGCTCAGA CCACTCTCCA AA(配列番号10)および逆方向−AGCTGCATCC ATGCCAGGGA(配列番号11)である。PCR反応は、9700 Geneampサーモサイクラー(Applied Biosystems)中で、試料を94℃で3分間、35サイクルの94℃で30秒間と65℃で30秒間と72℃で1分45秒間、次いで72℃で10分間に供することによって実施する。PCR産物は、EtBrで染色した1%アガロースゲル上の電気泳動によって分析する。   Primers for AAD-12 (v1) coding region PCR are forward-ATGGCTCAGA CCACTCTCCA AA (SEQ ID NO: 10) and reverse-AGCTGCATCC ATGCCAGGGGA (SEQ ID NO: 11). The PCR reaction was carried out in a 9700 Geneamp thermocycler (Applied Biosystems) with samples run at 94 ° C for 3 minutes, 35 cycles of 94 ° C for 30 seconds, 65 ° C for 30 seconds, 72 ° C for 1 minute 45 seconds, and then at 72 ° C. Perform by subjecting to 10 minutes. PCR products are analyzed by electrophoresis on a 1% agarose gel stained with EtBr.

サザンブロット分析:サザンブロット分析は、Qiagen DNeasyキットから得たゲノムDNAを用いて行う。合計2μgのゲノム葉DNAまたは10μgのゲノムカルスDNAを、BSM IおよびSWA I制限酵素を使用した終夜の消化に供して、PTUデータを得る。   Southern blot analysis: Southern blot analysis is performed using genomic DNA obtained from the Qiagen DNeasy kit. A total of 2 μg genomic leaf DNA or 10 μg genomic callus DNA is subjected to overnight digestion using BSM I and SWA I restriction enzymes to obtain PTU data.

終夜の消化後、約100ngのアリコートを1%のゲル上に流して完全な消化を保証する。この確信後、試料を大きな0.85%アガロースゲル上に終夜、40ボルトで流す。その後、ゲルを0.2MのNaOH、0.6MのNaCl中で30分間変性させる。その後、ゲルを0.5MのTris HCl、1.5MのNaCl、pH7.5中で30分間中和する。その後、20×SSCを含有するゲル装置を設定して、重力によるゲルからナイロン膜(Millipore INYC00010)への終夜の転写を得る。終夜の転写の後、架橋結合剤(Stratagene UV stratalinker 1800)を介して1200×100マイクロジュールで膜をUV光に供する。その後、膜を0.1%のSDS、0.1 SSCで45分間洗浄する。45分間の洗浄後、膜を3時間、80℃でベーキングし、その後、ハイブリダイゼーション時まで4℃で保管する。ハイブリダイゼーション鋳型断片は、プラスミドDNAを使用した上記コード領域PCRを使用して調製する。生成物を1%アガロースゲル上に流し、切り取り、その後、Qiagen(28706)ゲル抽出手順を使用してゲル抽出する。その後、膜を、Perfect Hyb緩衝液(Sigma H7033)中、60℃ステップで1時間のプレハイブリダイゼーションに供する。Prime it RmT dCTP標識反応(Stratagene 300392)手順を使用して、p32に基づくプローブ(Perkin Elmer)を展開させる。Probe Quantを使用してプローブをクリーンアップする。G50カラム(Amersham 27−5335−01)。200万CPMを使用してサザンブロットを終夜ハイブリダイズさせる。終夜のハイブリダイゼーションの後、ブロットを65℃、0.1%のSDS、0.1 SSC中での2回の20分間の洗浄に供する。その後、−80℃でインキュベーションしながらブロットを終夜フィルムに露光させる。   After overnight digestion, approximately 100 ng aliquots are run on a 1% gel to ensure complete digestion. After this belief, the sample is run on a large 0.85% agarose gel overnight at 40 volts. The gel is then denatured in 0.2 M NaOH, 0.6 M NaCl for 30 minutes. The gel is then neutralized in 0.5 M Tris HCl, 1.5 M NaCl, pH 7.5 for 30 minutes. The gel apparatus containing 20 × SSC is then set up to obtain overnight transfer from the gel by gravity to a nylon membrane (Millipore INYC00010). After overnight transfer, the membrane is subjected to UV light at 1200 × 100 microjoules via a cross-linking agent (Stratagene UV stratalinker 1800). The membrane is then washed with 0.1% SDS, 0.1 SSC for 45 minutes. After washing for 45 minutes, the membrane is baked for 3 hours at 80 ° C. and then stored at 4 ° C. until hybridization. Hybridization template fragments are prepared using the above coding region PCR using plasmid DNA. The product is run on a 1% agarose gel, cut and then gel extracted using the Qiagen (28706) gel extraction procedure. The membrane is then subjected to prehybridization for 1 hour at 60 ° C. in Perfect Hyb buffer (Sigma H7033). The Prime it RmT dCTP labeling reaction (Stratagene 300392) procedure is used to develop a p32 based probe (Perkin Elmer). Clean up the probe using Probe Quant. G50 column (Amersham 27-5335-01). Southern blots are hybridized overnight using 2 million CPM. After overnight hybridization, the blot is subjected to two 20 minute washes in 65 ° C., 0.1% SDS, 0.1 SSC. The blot is then exposed to film overnight with incubation at −80 ° C.

AAD−12で形質転換したT0トウモロコシにおける出芽後除草剤耐性:4個のT0事象を温室内で気候順化させ、2〜4枚の新しい正常に見える葉が輪生から出芽するまで(すなわち、植物が組織培養物から温室成長の条件へと移行するまで)成長させた。植物を27℃、16時間の明:8時間の暗条件下、温室内で成長させた。その後、植物をPursuit(登録商標)(イマゼタピル)または2,4−Dアミン4のどちらかの市販の配合物で処理した。Pursuit(登録商標)は、試験した事象内に存在する選択可能マーカー遺伝子の機能を実証するために噴霧した。除草剤施用は、トラック噴霧器を用いて、187L/haの噴霧体積、50cmの噴霧高で行った。植物に、致死的用量のイマゼタピル(70g ae/ha)または非形質転換トウモロコシ系統に顕著な損傷を与えることができる2,4−D DMA塩の量(2240g ae/ha)のどちらかで噴霧した。致死的用量とは、Hi−II自殖系に95%超の損傷を与える量として定義される。Hi−IIは本発明の形質転換体の遺伝的背景である。   Postemergence herbicide resistance in TO corn transformed with AAD-12: until 4 TO events have been acclimatized in the greenhouse until 2-4 new normal-looking leaves emerge from the rotifera (ie, (Until the plant transitioned from tissue culture to greenhouse growth conditions). Plants were grown in a greenhouse at 27 ° C., 16 hours light: 8 hours dark. The plants were then treated with either Pursuit® (Imazetapyr) or 2,4-Damine 4 commercial formulation. Pursuit® was sprayed to demonstrate the function of the selectable marker gene present in the event tested. The herbicide application was performed using a truck sprayer with a spray volume of 187 L / ha and a spray height of 50 cm. Plants were sprayed with either a lethal dose of imazetapil (70 g ae / ha) or an amount of 2,4-D DMA salt (2240 g ae / ha) that could cause significant damage to untransformed corn lines. . A lethal dose is defined as an amount that causes more than 95% damage to the Hi-II inbred line. Hi-II is the genetic background of the transformant of the present invention.

いくつかの個体に、それぞれの遺伝子が抵抗性を提供する除草剤からの緩和剤処理を行った。しかし、事象「001」からの個々のクローン「001」(すなわち4101(0)−001−001)は、軽微な損傷を受けたが、14DATまでに回復した。4個の事象のうちの3個を次に進め、個体を5XH751と交雑させ、次世代とした。それぞれの除草剤耐性植物は、それぞれ2,4−Dおよびイマゼタピル耐性植物について、AAD−12コード領域の存在(PCRアッセイ)またはAHAS遺伝子の存在(Invaderアッセイ)について陽性であった。AAD−12タンパク質は、インタクトなコード領域を含有するすべての2,4−D耐性T0植物の事象において検出された。導入遺伝子のコピー数(AHAS、および推測によってAAD−12)は1から15個までのコピーで顕著に変動した。個々のT0植物を成熟するまで成長させ、専有自殖系統と他家受粉させてT1種子を生成した。   Several individuals were treated with a mitigating agent from the herbicide where each gene provided resistance. However, the individual clone “001” from event “001” (ie, 4101 (0) -001-001) was slightly damaged but recovered by 14 DAT. Three of the four events proceeded and the individual was crossed with 5XH751 to become the next generation. Each herbicide-tolerant plant was positive for the presence of the AAD-12 coding region (PCR assay) or the presence of the AHAS gene (Invader assay) for 2,4-D and imazetapil-tolerant plants, respectively. AAD-12 protein was detected in all 2,4-D resistant TO plant events containing an intact coding region. The transgene copy number (AHAS, and speculatively AAD-12) varied significantly from 1 to 15 copies. Individual T0 plants were grown to maturity and cross-pollinated with proprietary inbred lines to produce T1 seeds.

T1トウモロコシにおける高い2,4−D耐性の検証:T1 AAD−12(v1)種子をMetro Mix培地を含有する3インチの鉢に植えつけ、ヌルを排除するために、2枚葉段階の時に70g ae/haのイマゼタピルを噴霧した。生き延びた植物を、Metro Mix培地を含有する1ガロンの鉢に移植し、以前と同じ成長条件下においた。V3〜V4段階で、植物を、187L/haで、560または2240g ae/haの2,4−D DMAのどちらかに設定されたトラック噴霧器にて噴霧した。植物を3および14DATに等級づけし、5XH751×Hi II対照植物と比較した。支柱根損傷を識別するために0〜10の等級づけスケール(損傷なしから極度のオーキシン損傷)を開発した。支柱根の等級づけは、2,4−D耐性を示すために14DATに行った。2,4−Dは支柱根の形成異常を引き起こし、トウモロコシにおけるオーキシン系除草剤損傷の一貫性のある指示薬である。支柱根のデータ(以下の表中に見られる)は、試験した3個の事象のうちの2個が2240g ae/haの2,4−D DMAに対して頑強に耐性であったことを実証している。事象「pDAB4101(0)001.001」は明白に不安定であったが、他の2個の事象は2,4−Dおよび2,4−D+イマゼタピルまたは2,4−D+グリホサートに対して頑強に耐性であった(表12を参照)。   Verification of high 2,4-D tolerance in T1 corn: 70 g at the two leaf stage to plant T1 AAD-12 (v1) seeds in 3 inch pots containing Metro Mix medium and to eliminate nulls Ae / ha imazetapil was sprayed. Surviving plants were transplanted into 1 gallon pots containing Metro Mix media and placed under the same growth conditions as before. At stage V3-V4, plants were sprayed at 187 L / ha in a track sprayer set to either 560 or 2240 g ae / ha 2,4-D DMA. Plants were graded to 3 and 14 DAT and compared to 5XH751xHi II control plants. A rating scale of 0-10 (no damage to extreme auxin damage) was developed to identify strut root damage. Post root grading was performed at 14 DAT to indicate 2,4-D resistance. 2,4-D causes strut root malformation and is a consistent indicator of auxin herbicide damage in maize. The strut root data (found in the table below) demonstrates that 2 of the 3 events tested were robustly resistant to 2,240 g ae / ha of 2,4-D DMA. doing. Event “pDAB4101 (0) 001.001” was clearly unstable, but the other two events were robust against 2,4-D and 2,4-D + imazetapill or 2,4-D + glyphosate (See Table 12).

トウモロコシにおけるAAD−12(v1)の遺伝率:後代検定を、5XH751と交雑させた7個のAAD−12(v1)T1ファミリーでも実施した。種子を上述のように3インチの鉢に植えつけた。3枚葉段階で、すべての植物に、既に記載したようにトラック噴霧器にて70g ae/haのイマゼタピルを噴霧した。14DAT後、抵抗性および感受性の植物を計数した。カイ二乗分析によって決定して、試験した6個の系統のうちの4個が単一座位の優性メンデル形質(1R:1S)として分離された。生き延びた植物に続いて2,4−Dを噴霧し、すべての植物が2,4−D(560g ae/ha以上の量)に対して耐性であるとみなされた。AAD−12は、市販のハイブリッドと相反交雑させた場合に、複数の種において頑強なアリールオキシアルカノエートオーキシン抵抗性遺伝子として遺伝性である。   Heritability of AAD-12 (v1) in maize: Progeny tests were also performed on 7 AAD-12 (v1) T1 families crossed with 5XH751. Seeds were planted in 3 inch pots as described above. At the three-leaf stage, all plants were sprayed with 70 g ae / ha imazetapill in a track sprayer as previously described. After 14 DAT, resistant and sensitive plants were counted. As determined by chi-square analysis, 4 out of the 6 lines tested were isolated as single loci dominant Mendelian traits (1R: 1S). The surviving plants were sprayed with 2,4-D, and all plants were considered resistant to 2,4-D (amounts above 560 g ae / ha). AAD-12 is hereditary as a robust aryloxyalkanoate auxin resistance gene in multiple species when reciprocally crossed with a commercial hybrid.

除草剤範囲を増加させるためのAAD−12(v1)のスタッキング:AAD−12(v1)(pDAB4101)および優良Roundup Ready自殖系(BE1146RR)を相反交雑させ、F1種子を収集した。2つのF1系統からの種子を植えつけ、ヌルを排除するために、V2段階で70g ae/haのイマゼタピルを用いて処理した。生き延びた植物に対して、代表的なもの(reps)を分離し、187L/haに較正したトラック噴霧器にて、1120g ae/haの2,4−D DMA+70g ae/haのイマゼタピル(AHAS遺伝子の存在を確認するため)または1120g ae/haの2,4−D DMA+1680g ae/haのグリホサート(Round Up Ready遺伝子の存在を確認するため)のどちらかで処理した。植物を3および16DATに等級づけした。噴霧データは、AAD−12(v1)を、グリホサート耐性遺伝子(Roundup CP4−EPSPS遺伝子など)または他の除草剤耐性遺伝子と慣習的にスタッキングして、トウモロコシに安全に施用し得る増加した範囲の除草剤を提供できることを示した。同様に、イミダゾリノン+2,4−D+グリホサート耐性がF1植物において観察され、これらの複数の導入遺伝子の分子または育種のスタッキングの組合せによる陰性の表現型は示されなかった。   Stacking of AAD-12 (v1) to increase herbicide coverage: AAD-12 (v1) (pDAB4101) and the superior Roundup Ready inbred line (BE1146RR) were reciprocally crossed and F1 seeds were collected. Seeds from two F1 lines were planted and treated with 70 g ae / ha imazetapill at the V2 stage to eliminate nulls. For surviving plants, isolated representatives (reps), and track sprayer calibrated to 187 L / ha, 1120 g ae / ha 2,4-D DMA + 70 g ae / ha imazetapil (AHAS gene present) Or 1120 g ae / ha 2,4-D DMA + 1680 g ae / ha glyphosate (to confirm the presence of the Round Up Ready gene). Plants were graded to 3 and 16 DAT. The spray data show that AAD-12 (v1) is conventionally stacked with glyphosate tolerance genes (such as Roundup CP4-EPSPS gene) or other herbicide tolerance genes to increase the range of herbicides that can be safely applied to corn. It was shown that the agent can be provided. Similarly, imidazolinone + 2,4-D + glyphosate tolerance was observed in F1 plants, and no negative phenotype was shown by a combination of these multiple transgene molecules or breeding stacking.

pDAB4101で形質転換したトウモロコシ植物の、2,4−D、トリクロピルおよびフルオロキシピル除草剤に対する圃場耐性:圃場レベル耐性試験を、2つのAAD−12(v1)pDAB4101事象(4101(0)003.R.003.AFおよび4101(0)005.R001.AF)および1つのRoundup Ready(RR)対照ハイブリッド(2P782)に対して、インディアナ州Fowlerおよびミシシッピー州Waysideで実施した。コーン播種機を用いて、Waysideでは40インチの列間隔、Fowlerでは30インチの間隔で種子を植えつけた。実験設計は完全乱塊法であり、3回の反復を行った。除草剤処理は、1120、2240および4480g ae/haの2,4−D(ジメチルアミン塩)、840g ae/haのトリクロピル、280g ae/haのフルオロキシピル、ならびに未処理の対照であった。AAD−12(v1)事象は、AHAS遺伝子を選択可能マーカーとして含有していた。ヌル植物を除去するためにAAD−12(v1)植物が70g ae/haのイマゼタピルで処理されるように、F2トウモロコシ事象を分離した。除草剤処理は、トウモロコシがV6段階に達した際に、187L/haの担体体積を130〜200kpaの圧力で送達する圧縮空気背負い式噴霧器を使用して施用した。視覚的損傷の評定を処理の7、14および21日後に行った。支柱根損傷の評定を28DATに0〜10のスケールで行い、0〜1はわずかな支柱根融合であり、1〜3は中等度の支柱根の腫脹/遊走(wandering)および根増殖であり、3〜5は中等度の支柱根融合であり、5〜9は重度の支柱根の融合および形成異常であり、10は支柱根の完全な阻害である。   Field resistance of maize plants transformed with pDAB4101 to 2,4-D, triclopyr and fluoroxypyr herbicides: A field level tolerance test was performed using two AAD-12 (v1) pDAB4101 events (4101 (0) 003.R). .003.AF and 4101 (0) 005.R001.AF) and one Roundup Ready (RR) control hybrid (2P782) were performed in Fowler, Indiana and Wayside, Mississippi. Using a corn seeder, seeds were planted at a row spacing of 40 inches on Wayside and 30 inches on Fowler. The experimental design was a complete random block method, with 3 iterations. Herbicide treatments were 1120, 2240 and 4480 g ae / ha 2,4-D (dimethylamine salt), 840 g ae / ha triclopyr, 280 g ae / ha fluoroxypyr, and an untreated control. The AAD-12 (v1) event contained the AHAS gene as a selectable marker. The F2 corn event was isolated so that AAD-12 (v1) plants were treated with 70 g ae / ha imazetapy to remove null plants. The herbicide treatment was applied using a compressed air-back sprayer that delivered a carrier volume of 187 L / ha at a pressure of 130-200 kpa when the corn reached stage V6. Visual damage assessments were made 7, 14, and 21 days after treatment. Strut root damage assessment is performed on 28 DAT on a scale of 0-10, 0-1 is slight strut root fusion, 1-3 are moderate strut root swelling / wandering and root growth, 3-5 are moderate strut root fusion, 5-9 are severe strut root fusion and malformations, and 10 is complete inhibition of strut roots.

処理の14日後での、2,4−D、トリクロピル、およびフルオロキシピルに対するAAD−12(v1)事象の応答を表14中に示す。作物被害は14DATに最も重度であった。RR対照トウモロコシ(2P782)は、通常の圃場使用量の8倍(8×)である4480g ae/haの2,4−Dによって重度の損傷を受けた(14DATに44%)。AAD−12(v1)事象はすべて、14DATにおいて2,4−Dに対して優れた耐性を実証し、それぞれ1、2および4×量で0%の損傷であった。対照トウモロコシ(2P782)は、2×量のトリクロピル(840g ae/ha)によって重度の損傷を受けた(14DATに31%)。AAD−12(v1)事象は、2×量のトリクロピルで耐性を実証し、14DATに2個の事象にわたって平均3%の損傷であった。280g ae/haのフルオロキシピルは、14DATに野生型トウモロコシに対して11%視覚的損傷を引き起こした。AAD−12(v1)事象は、5DATに平均8%の損傷を伴う増加した耐性を実証した。   The response of AAD-12 (v1) events to 2,4-D, triclopyr, and fluoroxypyr after 14 days of treatment is shown in Table 14. The crop damage was most severe at 14 DAT. The RR control corn (2P782) was severely damaged (44% to 14 DAT) by 4480 g ae / ha of 2,4-D, which is 8 times the normal field usage (8 ×). All AAD-12 (v1) events demonstrated excellent resistance to 2,4-D at 14 DAT, with 0% damage in 1, 2 and 4 × amounts, respectively. Control corn (2P782) was severely damaged (31% at 14 DAT) by 2 × amount of triclopyr (840 g ae / ha). The AAD-12 (v1) event demonstrated resistance with 2 × amount of triclopyr, with an average of 3% damage over 2 events at 14 DAT. 280 g ae / ha of fluoroxypy caused 11% visual damage to wild-type corn at 14 DAT. The AAD-12 (v1) event demonstrated increased resistance with an average of 8% damage to 5DAT.

V6成長段階のトウモロコシへのオーキシン系除草剤の施用は支柱根の形成異常を引き起こす可能性がある。表15は2,4−D、トリクロピル、およびフルオロキシピルによって引き起こされる支柱根損傷の重症度を示す。840g ae/haのトリクロピルが最も重度の支柱根の融合および形成異常を引き起こし、2P782対照型トウモロコシにおいて平均支柱根損傷スコア7をもたらした。   Application of auxin herbicides to V6 growing corn can cause strut root malformation. Table 15 shows the severity of strut root injury caused by 2,4-D, triclopyr, and fluoroxypyr. 840 g ae / ha of triclopyr caused the most severe strut root fusion and dysplasia, resulting in an average strut root damage score of 7 in 2P782 control corn.

どちらのAAD−12(v1)トウモロコシ事象も、トリクロピル処理からの支柱根損傷を示さなかった。2P782トウモロコシの支柱根損傷は、増加する2,4−Dの量に伴って増加した。4480g ae/haの2,4−DでAAD−12事象は支柱根損傷を示さなかった一方で、2P782ハイブリッドでは重度の支柱根の融合および形成異常が見られた。フルオロキシピルは野生型トウモロコシにおいて中等度の支柱根の腫脹および遊走しか引き起こさず、AAD−12(v1)事象は支柱根損傷を示さなかった。   Neither AAD-12 (v1) corn event showed strut root damage from triclopyr treatment. The strut root damage of 2P782 corn increased with increasing amount of 2,4-D. At 4480 g ae / ha 2,4-D, the AAD-12 event showed no strut root damage, while the 2P782 hybrid showed severe strut root fusion and dysplasia. Fluoroxypyr caused only moderate strut root swelling and migration in wild-type corn, and the AAD-12 (v1) event showed no strut root damage.

このデータは、AAD−12(v1)が、トウモロコシにおいて、商業的に使用されている量を超え、非AAD−12(v1)トウモロコシに重度の視覚的および支柱根損傷を引き起こす量の2,4−D、トリクロピルおよびフルオロキシピルに対して、高レベルの耐性を伝達することを明白に示している。   This data shows that AAD-12 (v1) exceeds the amount commercially used in corn and is an amount of 2,4 that causes severe visual and strut root damage in non-AAD-12 (v1) corn. It clearly shows that it conveys a high level of resistance to -D, triclopyr and fluoroxypyr.

タバコの形質転換
アグロバクテリウム・ツメファシエンス(Agrobacterium tumefaciens)を用いたタバコの形質転換を、公開されている方法(Horschら、1988)と同様であるが同一ではない方法によって実施した。形質転換の供給源組織を提供するために、タバコ種子(タバコ(Nicotiana tabacum)cv.KY160)を表面滅菌し、寒天で固化した無ホルモンムラシゲ&スクーグ培地(MurashigeおよびSkoog、1962)であるTOB培地の表面上に植えつけた。植物を6〜8週間、点灯したインキュベーター室内、28〜30℃で成長させ、形質転換プロトコルで使用するために葉を無菌的に収集した。これらの葉から、中肋を除外して約1平方センチメートルの小片を無菌的に切り出した。終夜フラスコ内で250rpm、28℃に設定した振盪器上で成長させた、アグロバクテリウム属(Agrobacterium)の株(pDAB3278を含有するEHA101S、すなわちpDAS1580、AAD−12(v1)+PAT)の培養物を遠心分離でペレット化し、無菌的なムラシゲ&スクーグ塩中に再懸濁させ、600nmで0.5の最終光学密度に調節した。葉片をこの細菌懸濁液に約30秒間浸漬し、その後、無菌的なペーパータオル上で吸い取って乾燥させ、正しい方向を上にしてTOB+培地(1mg/Lのインドール酢酸および2.5mg/Lのベンジルアデニンを含有するムラシゲ&スクーグ培地)上に置き、暗所、28℃でインキュベーションした。2日後、葉片を、250mg/Lのセフォタキシム(Agri−Bio、フロリダ州North Miami)および5mg/Lのグルホシネートアンモニウム(Basta、Bayer Crop Sciences中の活性成分)を含有するTOB+培地に移動させ、28〜30℃、光の中でインキュベーションした。葉片を、最初の2週間は週に2回、それ以降は週に1回、セフォタキシムおよびBastaを含む新鮮なTOB+培地に移動させた。葉片を細菌で処理した4〜6週間後、形質転換したフォーカスから生じた小さな植物をこの組織調製物から取り除き、Phytatray(商標)II容器(Sigma)内の、250mg/Lのセフォタキシムおよび10mg/LのBastaを含有するTOB培地内に植えつけた。これらの小植物を点灯したインキュベーター室内で成長させた。3週間後、茎挿しをとり、同じ培地中に再度発根させた。植物は、さらに2〜3週間後に温室へと送り出す準備ができていた。
Tobacco Transformation Tobacco transformation using Agrobacterium tumefaciens was performed by a method similar to, but not identical to, the published method (Horsch et al., 1988). TOB, a hormone-free Murashige & Skoog medium (Murashige and Skoog, 1962) obtained by surface sterilizing tobacco seeds (Nicotiana tabacum cv. KY160) and solidifying with agar to provide a source tissue for transformation. Planted on the surface of the medium. Plants were grown for 6-8 weeks in a lighted incubator room at 28-30 ° C. and leaves were collected aseptically for use in transformation protocols. From these leaves, a small piece of about 1 square centimeter was cut aseptically, except for the midrib. A culture of Agrobacterium strain (EHA101S containing pDAB3278, ie pDAS1580, AAD-12 (v1) + PAT) grown on a shaker set at 250 rpm and 28 ° C. overnight in a flask. Pelleted by centrifugation, resuspended in sterile Murashige & Skoog salt and adjusted to a final optical density of 0.5 at 600 nm. The leaf pieces are immersed in this bacterial suspension for about 30 seconds, then blotted on a sterile paper towel and dried, with the correct orientation up and TOB + medium (1 mg / L indoleacetic acid and 2.5 mg / L benzyl). (Murashige & Skoog medium containing adenine) and incubated at 28 ° C. in the dark. Two days later, the leaf pieces were transferred to TOB + medium containing 250 mg / L cefotaxime (Agri-Bio, North Miami, FL) and 5 mg / L glufosinate ammonium (active ingredient in Basta, Bayer Crop Sciences) Incubated in the light at 30 ° C. Leaf pieces were transferred to fresh TOB + medium containing cefotaxime and Basta twice a week for the first two weeks and once a week thereafter. Four to six weeks after the leaf pieces were treated with bacteria, small plants resulting from transformed foci were removed from the tissue preparation and 250 mg / L cefotaxime and 10 mg / L in a Phytray ™ II container (Sigma). Planted in TOB medium containing 1 of Basta. These plantlets were grown in a lighted incubator room. After 3 weeks, the stems were taken out and rooted again in the same medium. The plants were ready to be sent to the greenhouse after a further 2-3 weeks.

植物は、寒天を根から洗浄し、土壌を13.75cmの四角い鉢に移植し、鉢をZiploc(登録商標)バッグ(SC Johnson&Son,Inc.)に入れ、バッグの底部に水道水を入れ、間接光中、30℃の温室内に1週間置くことによって、温室内に移動させた。3〜7日後、バッグを開け、植物に肥料をやり、植物が温室に気候順化されるまで開いたバッグ内で成長させ、この時点でバッグを除去した。植物を通常の暖かい温室条件下(30℃、16時間の昼、8時間の夜、最低の天然光+補助光=500μE/m)で成長させた。 The plant washes the agar from the roots, transplants the soil into a 13.75 cm square pot, puts the pot in a Ziploc® bag (SC Johnson & Son, Inc.), puts tap water at the bottom of the bag, and indirectly It was moved into the greenhouse by placing it in a 30 ° C. greenhouse for 1 week in the light. After 3-7 days, the bag was opened and the plants were fertilized and grown in open bags until the plants were acclimated to the greenhouse, at which point the bags were removed. Plants were grown under normal warm greenhouse conditions (30 ° C., 16 hours day, 8 hours night, lowest natural light + auxiliary light = 500 μE / m 2 s 1 ).

繁殖の前に、挿入物のコピー数を決定するためのDNA分析のためにT0植物をサンプリングした。便宜上、AAD−12(v1)と分子的に連結させたPAT遺伝子をアッセイした。新鮮な組織をチューブに入れ、4℃で2日間凍結乾燥した。組織が完全に乾燥した後、タングステンビーズ(Valenite)をチューブ内に入れ、試料を、Kelcoビーズミルを使用した1分間の乾式粉砕に供した。その後、標準のDNeasy DNA単離手順を行った(Qiagen、DNeasy 69109)。その後、抽出されたDNAのアリコートをPico Green(Molecular Probes P7589)で染色し、既知の標準物質を用いて蛍光光度計(BioTek)で読み取って、濃度をng/μlで得た。   Prior to breeding, T0 plants were sampled for DNA analysis to determine the copy number of the insert. For convenience, the PAT gene molecularly linked to AAD-12 (v1) was assayed. Fresh tissue was placed in a tube and lyophilized at 4 ° C. for 2 days. After the tissue was completely dried, tungsten beads (Vallite) were placed in the tube and the sample was subjected to 1 minute dry grinding using a Kelco bead mill. A standard DNeasy DNA isolation procedure was then performed (Qiagen, DNeasy 69109). Subsequently, aliquots of the extracted DNA were stained with Pico Green (Molecular Probes P7589) and read with a fluorometer (BioTek) using known standards to obtain a concentration of ng / μl.

DNA試料を9ng/μlに希釈し、その後、95℃で10分間のサーモサイクラー内でのインキュベーションによって変性させた。その後、提供されたオリゴ混合物およびMgCl(Third Wave Technologies)を使用してシグナルプローブ混合物を調製した。7.5μlのアリコート、次いで7.5μlの対照、標準物質、および20ng/μlの希釈した未知の試料のアリコートを、Invaderアッセイプレートの各ウェルに入れた。各ウェルに15μlの鉱物油(Sigma)を載せた。その後、プレートを63℃で1.5時間インキュベーションし、蛍光光度計(Biotek)で読み取った。標的プローブのバックグラウンドを超える%シグナルを、バックグラウンド内部対照プローブを超える%シグナルで除算する計算により比が計算される。サザンブロット分析によって展開および妥当性確認された既知のコピー数の標準物質の比を使用して、未知の事象の推定コピー数を同定した。 The DNA sample was diluted to 9 ng / μl and then denatured by incubation in a thermocycler at 95 ° C. for 10 minutes. A signal probe mixture was then prepared using the provided oligo mixture and MgCl 2 (Third Wave Technologies). 7.5 μl aliquots, then 7.5 μl of controls, standards, and 20 ng / μl of diluted unknown sample aliquots were placed in each well of the Invader assay plate. Each well was loaded with 15 μl of mineral oil (Sigma). The plates were then incubated for 1.5 hours at 63 ° C. and read on a fluorimeter (Biotek). The ratio is calculated by calculating the% signal above the background of the target probe divided by the% signal above the background internal control probe. The ratio of known copy number standards developed and validated by Southern blot analysis was used to identify the estimated copy number of unknown events.

また、同じ抽出したDNA試料を使用したPCRによって、すべての事象をAAD−12(v1)遺伝子の存在についてもアッセイした。合計100ngの全DNAを鋳型として使用した。20mMのそれぞれのプライマーをTakara Ex Taq PCRポリメラーゼキットと共に使用した。植物転写単位(PTU)PCR AAD−12のプライマーは、(SdpacodF:ATGGCTCATG CTGCCCTCAG CC)(配列番号12)および(SdpacodR:CGGGCAGGCC TAACTCCACC AA)(配列番号13)であった。PCR反応は、9700 Geneampサーモサイクラー(Applied Biosystems)中で、試料を94℃で3分間、35サイクルの94℃で30秒間と64℃で30秒間と72℃で1分45秒間、次いで72℃で10分間に供することによって実施した。PCR産物は、EtBrで染色した1%アガロースゲル上の電気泳動によって分析した。1〜3個のコピーのPAT遺伝子(および推定上はAAD−12(v1)、これらの遺伝子は物理的に連結されているため)を有する18個のPCR陽性事象のそれぞれからの4〜12個のクローン系統を再生させ、温室に移動させた。   All events were also assayed for the presence of the AAD-12 (v1) gene by PCR using the same extracted DNA sample. A total of 100 ng of total DNA was used as a template. 20 mM of each primer was used with Takara Ex Taq PCR polymerase kit. The primers for the plant transcription unit (PTU) PCR AAD-12 were (SdpacodF: ATGGCTCATG CTGCCCTCAG CC) (SEQ ID NO: 12) and (SdpacodR: CGGGCAGGCC TAACTCCACC AA) (SEQ ID NO: 13). The PCR reaction was carried out in a 9700 Geneamp thermocycler (Applied Biosystems) with samples run at 94 ° C for 3 minutes, 35 cycles of 94 ° C for 30 seconds, 64 ° C for 30 seconds, 72 ° C for 1 minute 45 seconds, then at 72 ° C. Performed by subjecting to 10 minutes. PCR products were analyzed by electrophoresis on a 1% agarose gel stained with EtBr. 4-12 from each of 18 PCR positive events with 1-3 copies of the PAT gene (and presumably AAD-12 (v1), because these genes are physically linked) Clone lines were regenerated and moved to the greenhouse.

AAD−12(v1)で形質転換したT0タバコにおける出芽後除草剤耐性:19個の事象のそれぞれからのT0植物を、高さ3〜4インチであった植物に噴霧した広範囲の2,4−D、トリクロピル、またはフルオロキシピルでチャレンジした。噴霧施用は、既に記載したように、トラック噴霧器を187L/haの噴霧体積で使用して行った。2,4−Dジメチルアミン塩(Riverside Corp)を、0、140、560、または2240g ae/haで、脱イオン水と混合して各事象からの代表的なクローンに施用した。フルオロキシピルは35、140、または560g ae/haで同様に施用した。トリクロピルは70、280、または1120g ae/haで施用した。それぞれの処理を1〜3回繰り返した。損傷の評定を3および14DATに記録した。試験したすべての事象は、2,4−Dに対して非形質転換対照系統KY160よりも耐性があった。いくつかの事象では、560g ae/ha以下の2,4−Dの用量で一部の初期オーキシン系除草剤に関連する上偏生長が起こった。一部の事象は、2240g ae/haで施用した2,4−D(4×圃場量に等価)で未損傷であった。全体的に見ると、AAD−12(v1)事象はフルオロキシピルに対してより感受性であり、次いでトリクロピルであり、2,4−Dによる影響を最も受けなかった。抵抗性の規模に関する事象の品質は、560g ae/haのフルオロキシピルに対するT0植物の応答を使用して識別した。事象を「低」(14DATに40%超の損傷)、「中等度」(20〜40%の損傷)、「高」(20%未満の損傷)に分類した。一部の事象は繰り返し反復間で応答が一貫しておらず、「可変性」とみなされた。   Postemergence herbicide resistance in T0 tobacco transformed with AAD-12 (v1): A broad range of 2,4-sprayed TO plants from each of the 19 events were sprayed onto plants that were 3-4 inches in height. Challenged with D, triclopyr, or fluoroxypyr. The spray application was performed using a track sprayer with a spray volume of 187 L / ha, as already described. 2,4-D dimethylamine salt (Riverside Corp) was applied to representative clones from each event mixed with deionized water at 0, 140, 560, or 2240 g ae / ha. Fluoroxypyr was similarly applied at 35, 140, or 560 g ae / ha. Triclopyr was applied at 70, 280, or 1120 g ae / ha. Each treatment was repeated 1-3 times. Damage ratings were recorded at 3 and 14 DAT. All the events tested were more resistant to 2,4-D than the untransformed control line KY160. In some events, upregulation associated with some early auxinic herbicides occurred at doses of 2,4-D below 560 g ae / ha. Some events were undamaged with 2,4-D (equivalent to 4 × field volume) applied at 2240 g ae / ha. Overall, the AAD-12 (v1) event was more sensitive to fluoroxypy then triclopyr and was the least affected by 2,4-D. The quality of the event on the magnitude of resistance was identified using the response of the TO plant to 560 g ae / ha fluoroxypyr. Events were classified as “low” (more than 40% damage at 14 DAT), “moderate” (20-40% damage), and “high” (less than 20% damage). Some events were considered “variable” with inconsistent responses between repeated iterations.

T1タバコにおける高い2,4−D耐性の検証:多量の2,4−Dおよびフルオロキシピルを生き延びた2〜4個のT0個体を各事象から保存しておき、温室内で自家受粉させてT1種子を生じさせた。T1種子を層積貯蔵し、シロイヌナズナ(Arabidopsis)のものに非常に似た選択トレイ内に蒔き、次いで、560g ai/haのグルホシネート(PAT遺伝子選択)を用いてこの分離集団中の非形質転換ヌルを選択的除去した。生存者を温室内の個々の3インチの鉢に移した。これらの系統は、T0世代において2,4−Dに対する高レベルの抵抗性をもたらした。組織培養物に直接由来しないため、T1植物において応答の改善された一貫性が予測される。これらの植物を野生型KY160タバコと比較した。すべての植物を187L/haに設定したトラック噴霧器で噴霧した。植物を140〜2240g ae/haの2,4−Dジメチルアミン塩(DMA)、70〜1120g ae/haのトリクロピルまたは35〜560g ae/haのフルオロキシピルの範囲で噴霧した。すべての施用は水中で配合した。それぞれの処理を2〜4回繰り返した。植物を処理の3および14日後に評価した。植物に、萎縮、白化、および壊死に関して損傷の評定を割り当てた。T1世代は分離されているため、接合状態の相違が原因で一部の可変性の応答が予想される。   Verification of high 2,4-D tolerance in T1 tobacco: 2 to 4 T0 individuals that survived large amounts of 2,4-D and fluoroxypyr are stored from each event and self-pollinated in a greenhouse T1 seeds were produced. T1 seeds are stored in layers and seeded in a selection tray very similar to that of Arabidopsis, and then 560 g ai / ha glufosinate (PAT gene selection) is used to untransform nulls in this segregating population. Was selectively removed. Survivors were transferred to individual 3-inch pots in the greenhouse. These lines provided a high level of resistance to 2,4-D in the T0 generation. Because it is not derived directly from tissue culture, an improved consistency of response is expected in T1 plants. These plants were compared to wild type KY160 tobacco. All plants were sprayed with a track sprayer set at 187 L / ha. Plants were sprayed in the range of 140-2240 g ae / ha 2,4-D dimethylamine salt (DMA), 70-1120 g ae / ha triclopyr or 35-560 g ae / ha fluoroxypyr. All applications were formulated in water. Each treatment was repeated 2-4 times. Plants were evaluated after 3 and 14 days of treatment. Plants were assigned damage ratings for atrophy, whitening, and necrosis. Since the T1 generation is separated, some variability response is expected due to the difference in bonding state.

2,4−Dで4×圃場量(2240g ae/ha)以下において損傷が観察されなかった。1つの事象系統ではトリクロピル処理で一部の損傷が観察されたが、最大の損傷はフルオロキシピルで観察された。フルオロキシピル損傷は短命であり、14DATまでに、1つの事象における新しい成長は未処理の対照からほぼ識別不可能であった(表17)。重要なことに、非形質転換タバコはフルオロキシピルに対して過剰に感受性であることに注意されたい。これらの結果は、タバコなどの非常にオーキシン感受性である双子葉作物においてでさえも、AAD−12(v1)によって商業的レベルの2,4−D耐性を提供できることを示している。また、これらの結果は、ピリジルオキシ酢酸系除草剤、トリクロピルおよびフルオロキシピルに対する抵抗性も与えることができることを示している。変動的な範囲の雑草防除を有する様々な活性成分を用いて、AAD−12によって保護されている除草剤耐性作物における処理を処方する能力を有することは、栽培者にとって非常に有用である。   No damage was observed at 2,4-D below 4 × field volume (2240 g ae / ha). In one event line, some damage was observed with triclopyr treatment, but the greatest damage was observed with fluoroxypyr. Fluoroxypyr damage was short lived and by 14 DAT, new growth in one event was almost indistinguishable from untreated controls (Table 17). Importantly, note that non-transformed tobacco is overly sensitive to fluoroxypyr. These results indicate that AAD-12 (v1) can provide commercial levels of 2,4-D resistance even in very auxin-sensitive dicotyledonous crops such as tobacco. These results also indicate that resistance to pyridyloxyacetic acid herbicides, triclopyr and fluoroxypyr can also be imparted. It is very useful for growers to have the ability to formulate treatments in herbicide-tolerant crops that are protected by AAD-12 using a variety of active ingredients with a variable range of weed control.

タバコにおけるAAD−12(v1)の遺伝率:また、100個の植物の後代検定も、AAD−12(v1)系統の7個のT1系統に対して実施した。Liberty選択によって除去しなかったことを例外として、上記手順を順守して種子を層積貯蔵し、蒔き、移植した。その後、既に記載したようにすべての植物に560g ae/haの2,4−D DMAを噴霧した。14DAT後、抵抗性および感受性の植物を計数した。カイ二乗分析によって決定して、試験した7個の系統のうちの5個が単一座位の優性メンデル形質(3R:1S)として分離された。AAD−12は、複数の種において頑強なアリールオキシアルカノエートオーキシン抵抗性遺伝子として遺伝性である。   Heritability of AAD-12 (v1) in tobacco: A progeny test of 100 plants was also performed on 7 T1 lines of the AAD-12 (v1) line. With the exception of not being removed by Liberty selection, seeds were stored in layers, sown and transplanted in compliance with the above procedure. Thereafter, all plants were sprayed with 560 g ae / ha 2,4-D DMA as previously described. After 14 DAT, resistant and sensitive plants were counted. As determined by chi-square analysis, 5 out of the 7 lines tested were isolated as single loci dominant Mendelian traits (3R: 1S). AAD-12 is hereditary as a robust aryloxyalkanoate auxin resistance gene in multiple species.

2,4−D、ジクロプロップ(Dichloprop)、トリクロピルおよびフルオロキシピル除草剤に対するpDAS1580タバコ植物の圃場耐性:圃場レベル耐性試験を、3つのAAD−12(v1)系統(事象pDAS1580−[1]−018.001、pDAS1580−[1]−004.001およびpDAS1580−[1]−020.016)ならびに1つの野生型系統(KY160)に対して、インディアナ州およびミシシッピー州の圃場ステーションで実施した。タバコ移植体は、T1種子を、Metro360培地を含有する72ウェルの移植フラット(Hummert International)に、上述の成長条件に従って植えつけることによって、温室内で成長させた。ヌル植物を既に記載したようにLiberty選択によって選択的に除去した。移植植物を圃場ステーションに輸送し、14または24インチ間隔のどちらかで工業用植物播種機を使用して植えつけた。植物の活発な成長を保つために、ミシシッピー州のサイトでは点滴灌漑、インディアナ州のサイトでは頭上灌漑を使用した。   Field Tolerance of pDAS1580 Tobacco Plants to 2,4-D, Dichloprop, Triclopyr and Fluoroxypyr Herbicide: Field Level Tolerance Test was performed on three AAD-12 (v1) lines (event pDAS1580- [1]- 018.001, pDAS1580- [1] -004.001 and pDAS1580- [1] -020.016) and one wild type strain (KY160) were performed at Indiana and Mississippi field stations. Tobacco transplants were grown in a greenhouse by planting T1 seeds in 72-well transplant flats (Hummert International) containing Metro360 medium according to the growth conditions described above. Null plants were selectively removed by Liberty selection as previously described. Transplanted plants were transported to a field station and planted using an industrial plant seeder at either 14 or 24 inch intervals. To maintain vigorous plant growth, drip irrigation was used at the Mississippi site and overhead irrigation was used at the Indiana site.

実験設計は分割区法で4回の反復であった。主区画は除草剤処理であり、副区画はタバコ系統であった。除草剤処理は、280、560、1120、2240および4480g ae/haの2,4−D(ジメチルアミン塩)、840g ae/haのトリクロピル、280g ae/haのフルオロキシピル、ならびに未処理の対照であった。区画は25〜30ftの1列であった。除草剤処理は、移植の3〜4週間後に、187L/haの担体体積を130〜200kpaの圧力で送達する圧縮空気背負い式噴霧器を使用して施用した。損傷、成長阻害、および上偏生長の視覚的評定を処理の7、14および21日後に行った。   The experimental design was 4 iterations in the partition method. The main plot was herbicide treatment and the secondary plot was a tobacco line. Herbicide treatment included 280, 560, 1120, 2240 and 4480 g ae / ha 2,4-D (dimethylamine salt), 840 g ae / ha triclopyr, 280 g ae / ha fluoroxypyr, and untreated control Met. The compartment was one row of 25-30 ft. Herbicide treatment was applied 3 to 4 weeks after implantation using a compressed air-backed nebulizer delivering a 187 L / ha carrier volume at a pressure of 130-200 kpa. Visual assessment of injury, growth inhibition, and top growth was performed 7, 14, and 21 days after treatment.

2,4−D、トリクロピル、およびフルオロキシピルに対するAAD−12(v1)事象の応答を表18中に示す。形質転換していないタバコ系統は、1×圃場施用量とみなされる560g ae/haの2,4−Dによって重度の損傷を受けた(14DATに63%)。AAD−12(v1)系統はすべて、14DATにおいて2,4−Dに対して優れた耐性を実証し、2、4および8×量でそれぞれ1、4、および4%損傷の平均損傷が観察された。形質転換していないタバコ系統は、2×量のトリクロピル(840g ae/ha)によって重度の損傷を受けた一方で(14DATに53%)、AAD−12(v1)系統は、14DATに3個の系統にわたって平均5%の損傷を伴う耐性を実証した。280g ae/haのフルオロキシピルは、14DATに形質転換していない系統に対して重度の損傷(99%)を引き起こした。AAD−12(v1)系統は、14DATに平均11%の損傷を伴う増加した耐性を実証した。   Responses of AAD-12 (v1) events to 2,4-D, triclopyr, and fluoroxypyr are shown in Table 18. Untransformed tobacco lines were severely damaged by 560 g ae / ha 2,4-D, which is considered 1 × field application (63% at 14 DAT). All AAD-12 (v1) strains demonstrated excellent resistance to 2,4-D at 14 DAT, with an average damage of 1, 4, and 4% damage observed at 2, 4, and 8 × doses, respectively. It was. Untransformed tobacco lines were severely damaged by 2 × amount of triclopyr (840 g ae / ha) (53% in 14 DAT), while AAD-12 (v1) lines were 3 in 14 DAT Tolerance with an average of 5% damage was demonstrated across the line. 280 g ae / ha of fluoroxypy caused severe damage (99%) to lines not transformed into 14 DAT. The AAD-12 (v1) line demonstrated increased resistance with an average of 11% damage to 14DAT.

これらの結果は、AAD−12(v1)で形質転換した事象系統が、代表的な圃場条件下で形質転換していないタバコに対して致死的である、または重度の上偏生長性形成異常を引き起こした複数の商業的使用量で、2,4−D、トリクロピルおよびフルオロキシピルに対して高レベルの耐性を示したことを示している。   These results indicate that the event lines transformed with AAD-12 (v1) are lethal to tobacco that has not been transformed under typical field conditions, or have severe upregulated dysplasia. It was shown that the multiple commercial usages caused showed a high level of resistance to 2,4-D, triclopyr and fluoroxypyr.

上昇した2,4−D量に対するAAD−12(v1)保護:温室内における、上昇した量の2,4−D DMAに対するAAD−12(v1)の保護を示す結果を表19中に示す。ある事象からのT1 AAD−12(v1)植物は、既に記載したものと同じプロトコルを使用して560g ai/haのLibertyで選択した場合に、3R:1Sに分離した。また、T1 AAD−1(v3)種子も形質転換したタバコ対照について植えつけた(PCT/US2005/014737号を参照)。非形質転換KY160が感受性対照として役割を果たした。187L/ha、140、560、2240、8960、および35840g ae/haの2,4−D DMAに設定したトラック噴霧器を使用して植物を噴霧し、3および14DATに評定した。   AAD-12 (v1) protection against elevated amounts of 2,4-D: Results showing protection of AAD-12 (v1) against elevated amounts of 2,4-D DMA in the greenhouse are shown in Table 19. T1 AAD-12 (v1) plants from an event segregated to 3R: 1S when selected with a 560 g ai / ha Liberty using the same protocol as previously described. T1 AAD-1 (v3) seeds were also planted on transformed tobacco controls (see PCT / US2005 / 014737). Non-transformed KY160 served as a sensitivity control. Plants were sprayed using a track sprayer set to 2,4-D DMA of 187 L / ha, 140, 560, 2240, 8960, and 35840 g ae / ha and rated at 3 and 14 DAT.

AAD−12(v1)およびAAD−1(v3)はどちらも、タバコを4×商業的使用量までの用量で2,4−D損傷に対して有効に保護した。しかし、AAD−12(v1)は、64×標準の圃場量まで保護することによって、AAD−1(v3)を超える著しい利点を明白に実証した。   Both AAD-12 (v1) and AAD-1 (v3) effectively protected tobacco against 2,4-D injury at doses up to 4 × commercial use. However, AAD-12 (v1) clearly demonstrated significant advantages over AAD-1 (v3) by protecting up to 64 × standard field volumes.

除草剤範囲を増加させるためのAAD−12のスタッキング:ホモ接合性AAD−12(v1)(pDAS1580)およびAAD−1(v3)(pDAB721)植物(後者にはPCT/US2005/014737号を参照)をどちらも相反交雑させ、F1種子を収集した。それぞれの遺伝子2つの相反交雑からのF1種子を層積貯蔵し、それぞれの交雑の処理した4つの代表的なもの(reps)を、他の試験で使用したものと同じ噴霧レジミン(regimine)下で、以下の処理のうちの1つを用いて処理した:70、140、280g ae/haのフルオロキシピル(AAD−12(v1)遺伝子に選択的)、280、560、1120g ae/haのR−ジクロロプロップ(dichloroprop)(AAD−1(v3)遺伝子に選択的)、または560、1120、2240g ae/haの2,4−D DMA(2,4−D耐性を確認するために)。また、それぞれの遺伝子のホモ接合性T2植物も、対照として使用するために植えつけた。植物を3および14DATに等級づけした。噴霧の結果を表20中に示す。   Stacking AAD-12 to increase herbicide coverage: homozygous AAD-12 (v1) (pDAS1580) and AAD-1 (v3) (pDAB721) plants (see PCT / US2005 / 014737 for the latter) Both were crossed and F1 seeds were collected. F1 seeds from two reciprocal crosses of each gene are layered and stored and four representatives (reps) processed for each cross are under the same spray regimine as used in the other studies. Treated with one of the following treatments: 70, 140, 280 g ae / ha fluoroxypyr (selective for the AAD-12 (v1) gene), 280, 560, 1120 g ae / ha R -Dichloroprop (selective for the AAD-1 (v3) gene), or 560, 1120, 2240 g ae / ha 2,4-D DMA (to confirm 2,4-D resistance). Each gene homozygous T2 plant was also planted for use as a control. Plants were graded to 3 and 14 DAT. The results of spraying are shown in Table 20.

結果は、AAD−12(v1)とAAD−1(v3)とのスタッキングを成功させ、したがって目的作物に施用し得る除草剤の範囲(AAD−1およびAAD−12についてそれぞれフェノキシ酢酸(phenoxyactetic acid)+フェノキシプロピオン酸対ペノキシ酢酸(penoxyacetic acid)+ピリジルオキシ酢酸)を増加させることができることを裏付けしている。除草剤の交差抵抗性パターンの相補的性質により、これら2つの遺伝子の相補的かつスタッキング可能な圃場選択可能マーカーとしての好都合な使用が可能となる。単一遺伝子を用いた耐性がぎりぎりであり得る作物では、当業者には、同じ除草剤の第2の耐性遺伝子をスタッキングすることによって耐性を増加させることができることが理解される。このようなことは、同じ遺伝子を使用して同じまたは異なるプロモーターを用いて行うことができるが、ここで観察されるように、2つの相補的な形質のスタッキングおよび追跡は、フェノキシプロピオン酸[AAD−1(v3)から]またはピジロキシ酢酸(pyidyloxyacetic acid)[AAD−12(v1)]に対する交差保護を識別することによって容易にすることができる。   The results show a range of herbicides that successfully stack AAD-12 (v1) and AAD-1 (v3) and can therefore be applied to target crops (phenoxyactetic acid for AAD-1 and AAD-12, respectively) It proves that + phenoxypropionic acid vs. penoxyacetic acid + pyridyloxyacetic acid) can be increased. The complementary nature of the herbicide cross-resistance pattern allows for convenient use of these two genes as complementary and stackable field-selectable markers. In crops where tolerance using a single gene can be marginal, the skilled person will appreciate that tolerance can be increased by stacking a second tolerance gene of the same herbicide. Such can be done using the same gene but with the same or different promoters, but as observed here, the stacking and tracking of two complementary traits is phenoxypropionic acid [AAD Can be facilitated by identifying cross-protection against -1 (from v3)] or pyidyloxyacetic acid [AAD-12 (v1)].

ダイズの形質転換
遺伝子移入技法を介したダイズの改善が、除草剤耐性(Padgetteら、1995)、アミノ酸修飾(Falcoら、1995)、および昆虫抵抗性(Parrottら、1994)などの形質のために達成されている。作物種内への外来形質の導入は、方法が、単純な挿入物を含有する選択可能マーカー配列を使用したトランスジェニック系統のルーチン的な生成を可能にすることを必要とする。導入遺伝子は、育種を単純にするために、単一の機能的座位として遺伝性であるべきである。接合胚軸(McCabeら、1988)または体性胚形成培養物(FinerおよびMcMullen、1991)の微粒子照射による外来遺伝子の栽培したダイズ内への送達、および子葉外植片(Hincheeら、1988)または接合胚(Cheeら、1989)のアグロバクテリウム属(Agrobacterium)媒介性の形質転換が報告されている。
Soybean Transformation Soybean improvements through introgression techniques are due to traits such as herbicide resistance (Padgette et al., 1995), amino acid modifications (Falco et al., 1995), and insect resistance (Parrott et al., 1994). Has been achieved. Introduction of exogenous traits into crop species requires the method to allow routine generation of transgenic lines using selectable marker sequences containing simple inserts. The transgene should be heritable as a single functional locus to simplify breeding. Delivery of foreign genes into cultivated soybeans by microparticle irradiation of mating hypocotyls (McCabe et al., 1988) or somatic embryogenic cultures (Finer and McMullen, 1991), and cotyledon explants (Hinchee et al., 1988) or Agrobacterium-mediated transformation of zygotic embryos (Chee et al., 1989) has been reported.

アグロバクテリウム属(Agrobacterium)媒介性の形質転換に由来する形質転換体は、低いコピー数を有する単純な挿入物を保有する傾向にある(Birch、1991)。ダイズ内への遺伝子移入について調査されている3つの標的組織である接合胚軸(Cheeら、1989、McCabeら、1988)、子葉(Hincheeら、1988)および体性胚形成培養物(FinerおよびMcMullen、1991)のそれぞれに関連して、利点および不利点が存在する。後者は直接遺伝子移入のための標的組織として大規模に調査されている。胚形成培養物は非常に多産である傾向があり、長期間維持することができる。しかし、一次形質転換体の生殖不能および染色体異常は胚形成懸濁液の齢に関連づけられており(Singhら、1998)、したがって、この組織を利用したダイズの形質転換系には、新しい培養の連続的な開始が必要であると考えられる。この系は、胚形成カルスを開始させるために高レベルの2,4−D、40mg/Lの濃度を必要とし、これは、培地中に2,4−Dが存在しており、形質転換した座位をさらに開発することができないため、AAD−12(v1)遺伝子の使用にあたって根本的な問題をもたらす。したがって、分裂組織に基づく形質転換がAAD−12(v1)を使用した2,4−D抵抗性植物の開発に理想的である。   Transformants derived from Agrobacterium-mediated transformation tend to carry a simple insert with a low copy number (Birch, 1991). Three target tissues that have been investigated for gene transfer into soybean: mating hypocotyl (Chee et al., 1989, McCabe et al., 1988), cotyledons (Hinchee et al., 1988) and somatic embryogenic cultures (Finer and McMullen) , 1991), there are advantages and disadvantages. The latter has been extensively investigated as a target tissue for direct gene transfer. Embryogenic cultures tend to be very prolific and can be maintained for long periods of time. However, sterility and chromosomal abnormalities in primary transformants have been linked to the age of embryogenic suspensions (Singh et al., 1998), and so soybean transformation systems utilizing this tissue are not A continuous start is considered necessary. This system requires a high level of 2,4-D, 40 mg / L concentration to initiate embryogenic callus, which is transformed with 2,4-D present in the medium. Since the locus cannot be further developed, it poses a fundamental problem in the use of the AAD-12 (v1) gene. Therefore, meristem-based transformation is ideal for the development of 2,4-D resistant plants using AAD-12 (v1).

バイナリー構築物のGatewayクローニング:AAD−12(v1)コード配列を、異なる植物プロモーターを含有する5個の異なるGatewayドナーベクター内にクローニングした。続いて、生じたAAD−12(v1)植物発現カセットを、LR Clonase反応を介してGateway Destinationバイナリーベクター内にクローニングした(Invitrogen Corporation、カリフォルニア州Carlsbad、カタログ#11791−019)。   Gateway cloning of binary constructs: AAD-12 (v1) coding sequence was cloned into 5 different Gateway donor vectors containing different plant promoters. Subsequently, the resulting AAD-12 (v1) plant expression cassette was cloned into the Gateway Destination binary vector via the LR Clonase reaction (Invitrogen Corporation, Carlsbad, CA, catalog # 11791-019).

AAD−12(v1)コード配列を含有するNcoI−SacI断片をDASPICO12から消化し、以下のGatewayドナーベクター内の対応するNcoI−SacI制限部位内にライゲーションした:pDAB3912(attL1//CsVMVプロモーター//AtuORF23 3’UTR//attL2)、pDAB3916(attL1//AtUbi10プロモーター//AtuORF23 3’UTR//attL2)、pDAB4458(attL1//AtUbi3プロモーター//AtuORF23 3’UTR//attL2)、pDAB4459(attL1//ZmUbi1プロモーター//AtuORF23 3’UTR//attL2)、およびpDAB4460(attL1//AtAct2プロモーター//AtuORF23 3’UTR//attL2)。以下の植物発現カセットを含有する生じた構築物を命名した:pDAB4463(attL1//CsVMVプロモーター//AAD−12(v1)//AtuORF23 3’UTR//attL2)、pDAB4467(attL1//AtUbi10プロモーター//AAD−12(v1)//AtuORF23 3’UTR//attL2)、pDAB4471(attL1//AtUbi3プロモーター//AAD−12(v1)//AtuORF23 3’UTR//attL2)、pDAB4475(attL1//ZmUbi1プロモーター//AAD−12(v1)//AtuORF23 3’UTR//attL2)、およびpDAB4479(attL1//AtAct2プロモーター//AAD−12(v1)//AtuORF23 3’UTR//attL2)。これらの構築物を制限酵素消化およびシーケンシングによって確認した。   The NcoI-SacI fragment containing the AAD-12 (v1) coding sequence was digested from DASPICO12 and ligated into the corresponding NcoI-SacI restriction site in the following Gateway donor vector: pDAB3912 (attL1 // CsVMV promoter // AtuORF23 3′UTR // attL2), pDAB3916 (attL1 // AtUbi10 promoter // AtuORF23 3′UTR // attL2), pDAB4458 (attL1 // AtUbi3 promoter // AtuORF23 3′UTR // attL2), pDAB459Z Promoter // AtuORF23 3'UTR // attL2), and pDAB4460 (attL1 // AtAct2 pro Ta // AtuORF23 3'UTR // attL2). The resulting constructs containing the following plant expression cassettes were named: pDAB4463 (attL1 // CsVMV promoter // AAD-12 (v1) // AtuORF23 3′UTR // attL2), pDAB4467 (attL1 // AtUbi10 promoter // AAD-12 (v1) // AtuORF23 3′UTR // attL2), pDAB4471 (attL1 // AtUbi3 promoter // AAD-12 (v1) // AtuORF23 3′UTR // attL2), pDAB4475 (attL1 // ZmUbi1 promoter) // AAD-12 (v1) // AtuORF23 3′UTR // attL2), and pDAB4479 (attL1 // AtAct2 promoter // AAD-12 (v1) // A uORF23 3'UTR // attL2). These constructs were confirmed by restriction enzyme digestion and sequencing.

植物発現カセットを、Gateway LR Clonase反応を介してGateway DestinationバイナリーベクターpDAB4484(RB7 MARv3//attR1−ccdB−クロラムフェニコール抵抗性−attR2//CsVMVプロモーター//PATv6//AtuORF1 3’UTR)内に組み換えた。Gateway技術は、制限エンドヌクレアーゼおよびリガーゼの代わりにラムダファージに基づく部位特異的組換えを使用して、目的遺伝子を発現ベクター内に挿入する。Invitrogen Corporation、Gateway Technology: A Universal Technology to Clone DNA Sequences for Functional Analysis and Expression in multipe Systems、技術マニュアル、カタログ#12535-019および12535-027、Gateway技術バージョンE、2003年9月22日、#25-022。DNA組換え配列(attLおよびattR)ならびにLR Clonase酵素混合物は、組換え部位によって隣接されるすべてのDNA断片を、対応する部位を含有する任意のベクターに移すことを可能にする。ドナーベクターのattL1部位はバイナリーベクターのattR1に対応する。同様に、ドナーベクターのattL2部位はバイナリーベクターのattR2に対応する。Gateway技術を使用して、attL部位によって隣接される植物発現カセット(ドナーベクターからのもの)をバイナリーベクターのattR部位内に組み換えることができる。以下の植物発現カセットを含有する生じた構築物を以下のように表示した:pDAB4464(RB7 MARv3//CsVMVプロモーター//AAD−12(v1)//AtuORF23 3’UTR//CsVMVプロモーター//PATv6 AtuORF1 3’UTR)、pDAB4468(RB7 MARv3//AtUbi10プロモーター//AAD−12(v1)//AtuORF23 3’UTR//CsVMVプロモーター//PATv6//AtuORF1 3’UTR)、pDAB4472(RB7 MARv3//AtUbi3プロモーター//AAD−12(v1)//AtuORF23 3’UTR//CsVMVプロモーター//PATv6//AtuORF1 3’UTR)、pDAB4476(RB7 MARv3//ZmUbi1プロモーター//AAD−12(v1)//AtuORF23 3’UTR//CsVMVプロモーター//PATv6 AtuORF1 3’UTR)、およびpDAB4480(RB7 MARv3//AtAct2プロモーター//AAD−12(v1)//AtuORF23 3’UTR//CsVMVプロモーター//PATv6//AtuORF1 3’UTR)。これらの構築物を制限酵素消化およびシーケンシングによって確認した。   The plant expression cassette is transferred to the Gateway Destination binary vector pDAB4484 (RB7 MARv3 // attR1-ccdB-chloramphenicol resistance-attR2 // CsVMV promoter // ATUORF3) via Gateway LR Clonase reaction. Recombined. Gateway technology uses site-specific recombination based on lambda phage instead of restriction endonucleases and ligases to insert the gene of interest into an expression vector. Invitrogen Corporation, Gateway Technology: A Universal Technology to Clone DNA Sequences for Functional Analysis and Expression in multipe Systems, technical manuals, catalogs # 12535-019 and 12535-027, Gateway technology version E, September 22, 2003, # 25- 022. DNA recombination sequences (attL and attR) and the LR Clonase enzyme mixture allow all DNA fragments flanked by recombination sites to be transferred to any vector containing the corresponding sites. The attL1 site of the donor vector corresponds to the attR1 of the binary vector. Similarly, the attL2 site of the donor vector corresponds to the attR2 of the binary vector. Using Gateway technology, plant expression cassettes (from donor vectors) flanked by attL sites can be recombined into the attR sites of binary vectors. The resulting construct containing the following plant expression cassette was designated as follows: pDAB4464 (RB7 MARv3 // CsVMV promoter // AAD-12 (v1) // AtuORF23 3′UTR // CsVMV promoter // PATv6 AtuORF1 3 'UTR), pDAB4468 (RB7 MARv3 // AtUbi10 promoter // AAD-12 (v1) // AtuORF23 3'UTR // CsVMV promoter // PATv6 // AtuORF1 3'UTR), pDAB4472 (RB7 MARv3 / tpro) / AAD-12 (v1) // AtuORF23 3′UTR // CsVMV promoter // PATv6 // AtuORF1 3′UTR), pDAB4476 (RB7) MARv3 // ZmUbi1 promoter // AAD-12 (v1) // AtuORF23 3'UTR // CsVMV promoter // PATv6 AtuORF1 3'UTR) and pDAB4480 (RB7 MARv3 // AtAct2 promoter // AAD-12v1) / AtuORF23 3′UTR // CsVMV promoter // PATv6 // AtuORF1 3′UTR). These constructs were confirmed by restriction enzyme digestion and sequencing.

形質転換方法1−アグロバクテリウム属(Agrobacterium)媒介性の形質転換:ダイズの形質転換の最初の報告は、子葉節領域中の分裂組織細胞(Hincheeら、1988)および頂端分裂組織からの苗条の増殖(McCabeら、1988)を標的としていた。アグロバクテリウム・ツメファシエンス(A. tumefaciens)に基づく子葉節方法では、外植片の調製および培養培地組成が節中の補助分裂組織の増殖を刺激する(Hincheeら、1988)。真に脱分化しているが全能性であるカルス培養がこれらの処理によって開始されるかどうかは未だ不明確である。単一の外植片からの1つの形質転換事象の複数のクローンの回収およびキメラ植物の稀な回収(Clementeら、2000、Olhoftら、2003)は、単一細胞起源、次いでトランスジェニック細胞の増殖により、増殖トランスジェニック分裂組織培養物またはさらなる苗条増殖を受ける均一に形質転換した苗条のどちらかが生成されることを示している。元々は微粒子照射に基づいており(McCabeら、1988)、より最近ではアグロバクテリウム属(Agrobacterium)媒介性の形質転換(Martinellら、2002)に適応されているダイズ苗条増殖方法は、この系が生殖系列キメラの同定の成功に基づくため、子葉節方法と同じレベルまたは種類の脱分化を受けないと考えられる。また、これは2,4−Dに基づかないプロトコルであり、2,4−D選択系に理想的となる。したがって、子葉節方法が2,4−D抵抗性ダイズ栽培品種を開発するために最適な方法であり得る。   Transformation Method 1-Agrobacterium-mediated transformation: The first report of soybean transformation is the transformation of shoots from meristem cells (Hinchee et al., 1988) and apical meristems in the cotyledonary region. Targeting proliferation (McCabe et al., 1988). In the cotyledonary node method based on A. tumefaciens, explant preparation and culture medium composition stimulates proliferation of auxiliary meristems in the node (Hinchee et al., 1988). It is still unclear whether callus cultures that are truly dedifferentiated but totipotent are initiated by these treatments. Recovery of multiple clones of a single transformation event from a single explant and rare recovery of chimeric plants (Clemente et al., 2000, Olhoft et al., 2003) is a single cell origin followed by the growth of transgenic cells. Show that either a transgenic transgenic meristem culture or a uniformly transformed shoot undergoing further shoot growth is produced. Soybean shoot propagation methods originally based on microparticle irradiation (McCabe et al., 1988) and more recently adapted to Agrobacterium-mediated transformation (Martinell et al., 2002) Based on the successful identification of germline chimeras, it is believed not to undergo the same level or type of dedifferentiation as the cotyledonary node method. This is a protocol that is not based on 2,4-D and is ideal for 2,4-D selection systems. Thus, the cotyledon node method may be the optimal method for developing 2,4-D resistant soybean cultivars.

AAD−12(v1)耐性表現型の植物の形質転換の生成。「Maverick」の種子に由来する外植片およびアグロバクテリウム属(Agrobacterium)に媒介される子葉節形質転換プロトコルを使用してAAD−12(v1)トランスジェニック植物を生成した。   Generation of AAD-12 (v1) resistant phenotype plant transformations. AAD-12 (v1) transgenic plants were generated using explants derived from “Maverick” seeds and a cotyledon node transformation protocol mediated by Agrobacterium.

アグロバクテリウム属(Agrobacterium)の調製および接種:5個のバイナリーpDABベクター(表8)のそれぞれを保有するアグロバクテリウム属(Agrobacterium)の株EHA101(Hoodら、1986)を使用して形質転換を開始した。それぞれのバイナリーベクターは、AAD−12(v1)遺伝子および植物選択可能遺伝子(PAT)カセットをT−DNA領域内に含有する。プラスミドをアグロバクテリウム属(Agrobacterium)のEHA101株内に電気穿孔によって動員した。その後、選択されたコロニーを遺伝子の組込みについて分析し、その後、ダイズ外植片のアグロバクテリウム属(Agrobacterium)処理を行った。Maverick種子をすべての形質転換実験で使用し、種子はミズーリ大学、ミズーリ州Columbiaから入手した。   Preparation and inoculation of Agrobacterium: transformation using Agrobacterium strain EHA101 (Hood et al., 1986) carrying each of the five binary pDAB vectors (Table 8). Started. Each binary vector contains an AAD-12 (v1) gene and a plant selectable gene (PAT) cassette within the T-DNA region. The plasmid was mobilized by electroporation into the EHA101 strain of Agrobacterium. The selected colonies were then analyzed for gene integration and then soybean explants were treated with Agrobacterium. Maverick seeds were used in all transformation experiments and seeds were obtained from the University of Missouri, Columbia, Missouri.

選択剤として除草剤グルホシネートとカップリングさせた選択可能マーカーとしてPAT遺伝子を使用した、ダイズ(Glycine max)のアグロバクテリウム属(Agrobacterium)媒介性の形質転換を実施した。種子を、3g/LのPhytagel(Sigma−Aldrich、ミズーリ州St.Louis)で固化したB5基本培地(Gamborgら、1968)上で発芽させた。その後、選択された苗条を発根培地に移した。最適な選択スキームは、培地中での第1および第2の苗条開始段階にわたって8mg/L、培地中での苗条伸長の間は3〜4mg/Lのグルホシネートの使用であった。   Agrobacterium-mediated transformation of soybean (Glycine max) was performed using the PAT gene as a selectable marker coupled with the herbicide glufosinate as a selection agent. Seeds were germinated on B5 basal medium (Gamborg et al., 1968) solidified with 3 g / L of Phytagel (Sigma-Aldrich, St. Louis, MO). The selected shoots were then transferred to the rooting medium. The optimal selection scheme was the use of 8 mg / L glufosinate during the first and second shoot initiation stages in the medium and 3-4 mg / L during shoot elongation in the medium.

伸長した苗条(3〜5cm)を発根培地に移す前に、発根を促進するために節間部の切除した末端を1mg/Lのインドール3−酪酸に1〜3分間浸漬した(Khanら、1994)。苗条は発根培地を含有する25×100mmのガラス製培養チューブ内で発根し、その後、これらを、Metro−mix 200(Hummert International、ミズーリ州Earth City)中で、Conviron内の開口Magentaボックス内の小植物の気候順化のための土壌混合物に移した。Liberty除草剤(Bayer Crop Science)の活性成分であるグルホシネートを、苗条の開始および伸長中の選択のために使用した。発根した小植物を開口Magentaボックス内で数週間気候順化させた後、これらをスクリーニングし、さらなる気候順化および確立にために温室に移した。   Before the elongated shoots (3-5 cm) were transferred to the rooting medium, the dissected ends of the internodes were immersed in 1 mg / L indole 3-butyric acid for 1-3 minutes to promote rooting (Khan et al. 1994). The shoots are rooted in a 25 × 100 mm glass culture tube containing rooting medium, after which they are placed in an open Magenta box in Conviron in Metro-mix 200 (Hummert International, Earth City, Mo.). Transferred to a soil mixture for climate adaptation of plantlets. Glufosinate, the active ingredient of the Liberty herbicide (Bayer Crop Science), was used for selection during shoot initiation and elongation. After rooted plantlets were acclimated for several weeks in the open Magenta box, they were screened and transferred to the greenhouse for further climatic acclimatization and establishment.

推定上形質転換した小植物のアッセイ、および分析で確立された温室内におけるT0植物:推定上の形質転換体をスクリーニングするために、これらの小植物の選択された葉の末端小葉に、1週間間隔で2回、50mg/Lのグルホシネートを葉塗布して、結果を観察した。その後、スクリーニングされた小植物を温室に移し、気候順化後、葉にグルホシネートを再度塗布して、温室内におけるこれらの小植物の耐性状態を確認し、推定上の形質転換体であるとみなされた。   Estimates of putatively transformed plantlets, and T0 plants in the greenhouse established in the analysis: to screen putative transformants, the terminal leaflets of selected leaves of these plantlets for 1 week Twice at intervals, 50 mg / L glufosinate was applied to the leaves and the results were observed. The screened plantlets are then transferred to the greenhouse, and after acclimatization, glufosinate is reapplied to the leaves to confirm the resistance state of these plantlets in the greenhouse and are considered putative transformants. It was done.

温室に移した植物は、T0一次形質転換体またはその子孫の葉の一区画にグルホシネート溶液[0.05〜2%v/vのLiberty除草剤、好ましくは0.25〜1.0%(v/v)=500〜2000ppmのグルホシネート、Bayer Crop Science]を塗布することによって、活性PAT遺伝子の存在について非破壊的様式でさらにアッセイすることができる。使用する濃度に応じて、グルホシネート損傷の評価を処理の1〜7日後に行うことができる。また、2,4−D水溶液(0.25〜1%v/vの市販の2,4−Dジメチルアミン塩配合物、好ましくは0.5%v/v=2280ppmの2,4−D ae)を、最も若い出芽中の三小葉(trifolioate)の1つまたは2つ、好ましくは2つ下の節の、新しく拡大中の三小葉末端小葉に選択的施用することによって、植物を非破壊的様式で2,4−D耐性について試験することもできる。このアッセイは、葉の反転または隣接小葉の平面からの90度超の回転の評価によって、施用の6時間から数日後での2,4−D感受性植物の評価を可能にする。2,4−Dに対して耐性のある植物は2,4−Dに対して応答しない。T0植物を温室内で自家受粉させてT1種子を生じさせる。T1植物(十分なT0植物クローンが生成される程度まで)に様々な範囲の除草剤用量を噴霧して、トランスジェニックダイズ中のAAD−12(v1)およびPAT遺伝子によって与えられた除草剤保護のレベルを決定する。T0植物に対して使用する2,4−Dの量は、典型的には、既に記載したようにトラック噴霧器を使用して100〜1120g ae/haの範囲の1つまたは2つの選択的量を含む。T1植物は、50〜3200g ae/haの2,4−Dの範囲のより広い除草剤用量で処理する。同様に、T0およびT1植物は、それぞれ200〜800および50〜3200g ae/haのグルホシネートを用いた出芽後処理によって、グルホシネート抵抗性についてスクリーニングすることができる。グリホサート抵抗性(EPSPSを含有する構築物で形質転換した植物中)または別のグリホサート耐性遺伝子は、280〜2240g ae/haのグリホサートの用量範囲を用いたグリホサートの出芽後施用によって、T1世代において評価することができる。個々のT0植物を、目的遺伝子(AAD−12(v1)またはPAT v6)のコード領域の存在およびコピー数について評価した。AAD−12(v1)の遺伝の決定は、以前の実施例中に記載したように、除草剤耐性に関してT1およびT2子孫分離を使用して行う。   Plants that have been transferred to the greenhouse have glufosinate solution [0.05-2% v / v Liberty herbicide, preferably 0.25-1.0% (v / V) = 500-2000 ppm glufosinate, Bayer Crop Science], can be further assayed for the presence of active PAT gene in a non-destructive manner. Depending on the concentration used, glufosinate damage assessment can be performed 1-7 days after treatment. Also, 2,4-D aqueous solution (0.25 to 1% v / v commercial 2,4-D dimethylamine salt formulation, preferably 0.5% v / v = 2280 ppm 2,4-D ae ) To the newly expanding three-leaflet terminal leaflet in one or two of the youngest budding trifolioate, preferably two nodes below, to make the plant non-destructive It can also be tested for 2,4-D resistance in a manner. This assay allows assessment of 2,4-D sensitive plants 6 hours to several days after application by assessing leaf reversal or rotation greater than 90 degrees from the plane of adjacent leaflets. Plants resistant to 2,4-D do not respond to 2,4-D. T0 plants are self-pollinated in a greenhouse to produce T1 seeds. T1 plants (to the extent that sufficient T0 plant clones are generated) are sprayed with various ranges of herbicide doses to protect the herbicide protection conferred by the AAD-12 (v1) and PAT genes in transgenic soybeans. Determine the level. The amount of 2,4-D used for T0 plants is typically one or two selective amounts in the range of 100-1120 g ae / ha using a track sprayer as previously described. Including. T1 plants are treated with wider herbicidal doses in the 2,4-D range of 50-3200 g ae / ha. Similarly, T0 and T1 plants can be screened for glufosinate resistance by postemergence treatment with 200-800 and 50-3200 g ae / ha glufosinate, respectively. Glyphosate resistance (in plants transformed with a construct containing EPSPS) or another glyphosate resistance gene is assessed in the T1 generation by postemergence application of glyphosate using a glyphosate dose range of 280-2240 g ae / ha be able to. Individual T0 plants were evaluated for the presence and copy number of the coding region of the gene of interest (AAD-12 (v1) or PAT v6). Determination of AAD-12 (v1) inheritance is performed using T1 and T2 progeny segregation for herbicide resistance, as described in previous examples.

初期形質転換体の部分組を、上述の方法に従ってT0世代において評価した。AAD−12(v1)コード領域を有すると確認されたすべての植物は、遺伝子を駆動するプロモーターにかかわらず2,4−D葉塗布に応答しなかった一方で、野生型Maverickダイズは応答した。PATのみで形質転換した植物は2,4−Dの葉塗布施用に対して野生型植物と同じように応答した。   A subset of early transformants was evaluated in the T0 generation according to the method described above. All plants identified as having the AAD-12 (v1) coding region did not respond to 2,4-D leaf application regardless of the promoter driving the gene, whereas wild type Maberick soybean responded. Plants transformed with PAT alone responded to 2,4-D leaf application in the same way as wild type plants.

2,4−Dを、野生型対照植物と同様の大きさであった植物の部分組に、560または1120g aeの2,4−Dのどちらかで施用した。すべてのAAD−12(v1)含有植物は、野生型Maverickダイズと対比して、除草剤施用に対して明らかに抵抗性であった。2個のAAD−12(v1)植物において軽微なレベルの損傷が観察されたが(2DAT)、損傷は一時的であり、7DATでは損傷が観察されなかった。野生型対照植物は、7〜14DATにおいて560g ae/haの2,4−Dで重度の損傷を受け、1120g ae/haで死滅した。これらのデータは、AAD−12(v1)がダイズなどの感受性作物に対して高い耐性(2×圃場量超)を与えることができるという事実と一貫している。その後、スクリーニングされた植物を、AAD12(v1)遺伝子の組込み、コピー数、および遺伝子発現レベルを確認するための分子および生化学的分析のためにサンプリングした。   2,4-D was applied at either 560 or 1120 g ae 2,4-D to a plant subset that was similar in size to the wild-type control plant. All AAD-12 (v1) containing plants were clearly resistant to herbicide application compared to wild type Maverick soybeans. A minor level of damage was observed in 2 AAD-12 (v1) plants (2DAT), but the damage was transient and no damage was observed with 7DAT. Wild-type control plants were severely damaged at 560 g ae / ha 2,4-D at 7-14 DAT and died at 1120 g ae / ha. These data are consistent with the fact that AAD-12 (v1) can confer high tolerance (over 2 × field volume) to sensitive crops such as soybeans. The screened plants were then sampled for molecular and biochemical analysis to confirm AAD12 (v1) gene integration, copy number, and gene expression levels.

分子分析−ダイズ:組織収穫、DNAの単離および定量。新鮮な組織をチューブに入れ、4℃で2日間凍結乾燥する。組織が完全に乾燥した後、タングステンビーズ(Valenite)をチューブ内に入れ、試料を、Kelcoビーズミルを使用した1分間の乾式粉砕に供する。次いで、標準のDNeasy DNA単離手順を行う(Qiagen、DNeasy 69109)。その後、抽出されたDNAのアリコートをPico Green(Molecular Probes P7589)で染色し、既知の標準物質を用いて蛍光光度計(BioTek)で読み取って、濃度をng/μLで得る。   Molecular analysis-soybean: tissue harvest, DNA isolation and quantification. Fresh tissue is placed in a tube and lyophilized at 4 ° C. for 2 days. After the tissue is completely dry, tungsten beads (Vallite) are placed in the tube and the sample is subjected to 1 minute dry grinding using a Kelco bead mill. A standard DNeasy DNA isolation procedure is then performed (Qiagen, DNeasy 69109). Subsequently, aliquots of the extracted DNA are stained with Pico Green (Molecular Probes P7589) and read on a fluorimeter (BioTek) using known standards to obtain a concentration of ng / μL.

ポリメラーゼ連鎖反応:合計100ngの全DNAを鋳型として使用する。20mMのそれぞれのプライマーをTakara Ex Taq PCRポリメラーゼキット(Mirus TAKRR001A)と共に使用する。AAD−12(v1)PTUのプライマーは、(順方向−ATAATGCCAG CCTGTTAAAC GCC)(配列番号8)および(逆方向−CTCAAGCATA TGAATGACCT CGA)(配列番号9)である。PCR反応は、9700 Geneampサーモサイクラー(Applied Biosystems)中で、試料を94℃で3分間、35サイクルの94℃で30秒間と63℃で30秒間と72℃で1分45秒間、次いで72℃で10分間に供することによって実施する。コード領域PCR AAD−12(v1)のプライマーは、(順方向−ATGGCTCATG CTGCCCTCAG CC)(配列番号10)および(逆方向−CGGGCAGGCC TAACTCCACC AA)(配列番号11)である。PCR反応は、9700 Geneampサーモサイクラー(Applied Biosystems)中で、試料を94℃で3分間、35サイクルの94℃で30秒間と65℃で30秒間と72℃で1分45秒間、次いで72℃で10分間に供することによって実施する。PCR産物は、EtBrで染色した1%アガロースゲル上の電気泳動によって分析する。   Polymerase chain reaction: A total of 100 ng of total DNA is used as a template. 20 mM of each primer is used with Takara Ex Taq PCR polymerase kit (Mirus TAKRR001A). The primers for AAD-12 (v1) PTU are (forward direction-ATAATGCCCAG CCGTTAAAAC GCC) (SEQ ID NO: 8) and (reverse direction-CTCAAGCATA TGAATGACCT CGA) (SEQ ID NO: 9). The PCR reaction was performed in a 9700 Geneamp thermocycler (Applied Biosystems) with samples being run at 94 ° C for 3 minutes, 35 cycles of 94 ° C for 30 seconds, 63 ° C for 30 seconds, 72 ° C for 1 minute and 45 seconds, and then at 72 ° C. Perform by subjecting to 10 minutes. The primers for the coding region PCR AAD-12 (v1) are (forward-ATGGCTCATG CTGCCCTCAG CC) (SEQ ID NO: 10) and (reverse-CGGGCAGGCC TAACTCCACC AA) (SEQ ID NO: 11). The PCR reaction was carried out in a 9700 Geneamp thermocycler (Applied Biosystems) with samples run at 94 ° C for 3 minutes, 35 cycles of 94 ° C for 30 seconds, 65 ° C for 30 seconds, 72 ° C for 1 minute 45 seconds, and then at 72 ° C. Perform by subjecting to 10 minutes. PCR products are analyzed by electrophoresis on a 1% agarose gel stained with EtBr.

サザンブロット分析:サザンブロット分析は、Qiagen DNeasyキットから得られた全DNAを用いて行う。合計10μgのゲノムDNAを終夜の消化に供して組込みデータを得る。終夜の消化後、約100ngのアリコートを1%のゲル上に流して完全な消化を保証する。この確信後、試料を大きな0.85%アガロースゲル上に終夜、40ボルトで流す。その後、ゲルを0.2MのNaOH、0.6MのNaCl中で30分間変性させる。その後、ゲルを0.5MのTris HCl、1.5MのNaCl、pH7.5中で30分間中和する。その後、20×SSCを含有するゲル装置を設定して、重力によるゲルからナイロン膜(Millipore INYC00010)への終夜の転写を得る。終夜の転写の後、架橋結合剤(Stratagene UV stratalinker 1800)を介して1200×100マイクロジュールで膜をUV光に供する。その後、膜を0.1%のSDS、0.1 SSCで45分間洗浄する。45分間の洗浄後、膜を3時間、80℃でベーキングし、その後、ハイブリダイゼーション時まで4℃で保管。ハイブリダイゼーション鋳型断片は、プラスミドDNAを使用した上記コード領域PCRを使用して調製する。生成物を1%アガロースゲル上に流し、切り取り、その後、Qiagen(28706)ゲル抽出手順を使用してゲル抽出する。その後、膜を、Perfect Hyb緩衝液(Sigma H7033)中、60℃ステップで1時間のプリハイブリダイゼーションに供する。Prime it RmT dCTP標識反応(Stratagene 300392)手順を使用して、p32に基づくプローブ(Perkin Elmer)を展開させる。Probe Quantを使用してプローブをクリーンアップする。G50カラム(Amersham 27−5335−01)。200万CPMを使用してサザンブロットを終夜ハイブリダイズさせる。終夜のハイブリダイゼーションの後、ブロットを65℃、0.1%のSDS、0.1 SSC中での2回の20分間の洗浄に供する。その後、−80℃でインキュベーションしながらブロットを終夜フィルムに露光させる。   Southern blot analysis: Southern blot analysis is performed using total DNA obtained from the Qiagen DNeasy kit. A total of 10 μg of genomic DNA is subjected to overnight digestion to obtain integration data. After overnight digestion, approximately 100 ng aliquots are run on a 1% gel to ensure complete digestion. After this belief, the sample is run on a large 0.85% agarose gel overnight at 40 volts. The gel is then denatured in 0.2 M NaOH, 0.6 M NaCl for 30 minutes. The gel is then neutralized in 0.5 M Tris HCl, 1.5 M NaCl, pH 7.5 for 30 minutes. The gel apparatus containing 20 × SSC is then set up to obtain overnight transfer from the gel by gravity to a nylon membrane (Millipore INYC00010). After overnight transfer, the membrane is subjected to UV light at 1200 × 100 microjoules via a cross-linking agent (Stratagene UV stratalinker 1800). The membrane is then washed with 0.1% SDS, 0.1 SSC for 45 minutes. After washing for 45 minutes, the membrane is baked for 3 hours at 80 ° C and then stored at 4 ° C until hybridization. Hybridization template fragments are prepared using the above coding region PCR using plasmid DNA. The product is run on a 1% agarose gel, cut and then gel extracted using the Qiagen (28706) gel extraction procedure. The membrane is then subjected to prehybridization for 1 hour at 60 ° C. in Perfect Hyb buffer (Sigma H7033). The Prime it RmT dCTP labeling reaction (Stratagene 300392) procedure is used to develop a p32 based probe (Perkin Elmer). Clean up the probe using Probe Quant. G50 column (Amersham 27-5335-01). Southern blots are hybridized overnight using 2 million CPM. After overnight hybridization, the blot is subjected to two 20 minute washes in 65 ° C., 0.1% SDS, 0.1 SSC. The blot is then exposed to film overnight with incubation at −80 ° C.

生化学的分析−ダイズ:組織サンプリングおよびダイズ葉からのAAD−12(v1)タンパク質の抽出。約50〜100mgの葉組織を、2,4−Dを葉塗布したN−2葉から、1DATより後にサンプリングした。末端N−2小葉を取り除き、小片または2単一孔パンチの葉片(直径約0.5cm)のどちらかへと切断し、ドライアイス上で瞬間冷凍した。タンパク質分析(ELISAおよびウエスタン分析)を適宜完了させた。   Biochemical analysis-Soybean: Tissue sampling and extraction of AAD-12 (v1) protein from soybean leaves. About 50 to 100 mg of leaf tissue was sampled after 1 DAT from N-2 leaves coated with 2,4-D. The terminal N-2 leaflets were removed and cut into either small pieces or 2 single hole punch leaf pieces (approximately 0.5 cm in diameter) and snap frozen on dry ice. Protein analysis (ELISA and Western analysis) was completed accordingly.

T1子孫評価:T0植物を自家受粉させてT1ファミリーを誘導する。後代検定(分離分析)は、V1〜V2成長段階に施用する560g ai/haのグルホシネートを選択剤として使用してアッセイする。生き延びた植物を、V2〜V6の1つまたは複数の成長段階で2,4−D耐性についてさらにアッセイする。種子を自家受粉によって生成させて、トランスジェニックダイズに対するより幅広い除草剤試験を可能にする。   T1 progeny evaluation: T0 plants are self-pollinated to induce T1 family. The progeny assay (separation analysis) is assayed using 560 g ai / ha glufosinate applied as a selective agent in the V1-V2 growth stage. Surviving plants are further assayed for 2,4-D resistance at one or more growth stages from V2 to V6. Seeds are generated by self-pollination, allowing a broader herbicide test on transgenic soybeans.

AAD−12(v1)トランスジェニックMaverickダイズ植物は、アグロバクテリウム属(Agrobacterium)媒介性の形質転換系によって作製されている。得られたT0植物は2×レベルまでの2,4−D圃場施用量までに耐え、生殖性の種子を発生した。生殖性のトランスジェニックダイズ植物の頻度は5.9%までであった。AAD1−12(v1)遺伝子のダイズゲノム内への組込みをサザンブロット分析によって確認した。この分析により、トランスジェニック植物のほとんどが低いコピー数を含有していたことが示された。AAD−12(v1)抗体を用いてスクリーニングした植物は、ELISAおよびウエスタン分析における適切なバンドについて陽性を示した。   AAD-12 (v1) transgenic Maberick soybean plants have been produced by an Agrobacterium-mediated transformation system. The resulting T0 plants tolerated up to 2,4-D field application up to 2 × levels and generated reproductive seeds. The frequency of reproductive transgenic soybean plants was up to 5.9%. Integration of the AAD1-12 (v1) gene into the soybean genome was confirmed by Southern blot analysis. This analysis indicated that most of the transgenic plants contained low copy numbers. Plants screened with AAD-12 (v1) antibody showed positive for the appropriate bands in ELISA and Western analysis.

形質転換方法2−胚形成ダイズカルス組織のエアロゾルビーム媒介性の形質転換:胚形成ダイズカルス組織の培養および続くビーム照射を米国特許第6,809,232号(Heldら)に記載のように達成して、本明細書中に提供する構築物を使用した形質転換体を作製することができる。   Transformation Method 2—Aerosol Beam-Mediated Transformation of Embryogenic Soy Callus Tissue: Culture of embryogenic soy callus tissue and subsequent beam irradiation is accomplished as described in US Pat. No. 6,809,232 (Held et al.). , Transformants using the constructs provided herein can be made.

形質転換方法3−ダイズの微粒子銃照射:これは、成熟種子に由来する胚軸分裂組織を使用して達成することができる(McCabeら(1988))。微粒子銃照射の確立された方法に従って、形質転換されたダイズ植物の回収を予想することができる。   Transformation Method 3-Soybean Particle Gun Irradiation: This can be achieved using hypocotyl meristems derived from mature seeds (McCabe et al. (1988)). According to established methods of particle gun irradiation, recovery of transformed soybean plants can be expected.

形質転換方法4−髭結晶媒介性の形質転換:髭結晶の調製および髭結晶の形質転換は、Terakawaら(2005))によって以前に記載されている方法に従って行うことができる。微粒子銃照射の確立された方法に従って、形質転換したダイズ植物の回収を予想することができる。   Transformation Method 4-Agate Crystal-Mediated Transformation: Preparation of agate crystals and transformation of agate crystals can be performed according to the methods previously described by Terakawa et al. (2005). According to established methods of particle gun irradiation, recovery of transformed soybean plants can be expected.

Maverick種子を70%のエタノールで1分間表面滅菌し、次いで1%の次亜塩素酸ナトリウムに20分間浸漬し、その後、滅菌蒸留水で3回濯いだ。種子を蒸留水に18〜20時間浸した。胚軸を種子から切除し、初生葉を除去することによって頂端分裂組織を曝露させた。頂端領域を上方向にして、胚軸を、12mlの培養培地を含有する5cmの培養皿中の照射培地[BM:MS(MurashigeおよびSkoog 1962)基底塩培地、3%のスクロースおよび0.8%のphytagel、Sigma、pH5.7]に入れた。   Maberick seeds were surface sterilized with 70% ethanol for 1 minute, then immersed in 1% sodium hypochlorite for 20 minutes, and then rinsed 3 times with sterile distilled water. Seeds were soaked in distilled water for 18-20 hours. The hypocotyl was excised from the seed and the apical meristem was exposed by removing the primary leaves. With the apical region facing upward, hypocotyls were irradiated medium (BM: MS (Murashige and Skoog 1962) basal salt medium, 3% sucrose and 0.8% in a 5 cm culture dish containing 12 ml culture medium. Phytagel, Sigma, pH 5.7].

形質転換方法5−胚形成カルス組織の微粒子照射媒介性の形質転換は、以前の方法に従って最適化することができる(Khalafallaら、2005、El-Shemyら、2004、2006)。   Transformation Method 5—Microparticle irradiation-mediated transformation of embryogenic callus tissue can be optimized according to previous methods (Khalafalla et al., 2005, El-Shemy et al., 2004, 2006).

綿におけるAAD−12(v1)
綿の形質転換プロトコル:綿実(遺伝子型Co310)を95%のエタノールで1分間表面滅菌し、濯ぎ、50%の市販の漂白剤で20分間滅菌し、その後、滅菌蒸留水で3回濯いだ後、Magenta GA−7容器内のG培地(表21)上で発芽させ、40〜60μE/mの高い光強度下、光周期を16時間の明および8時間の暗に設定して28℃で維持する。
AAD-12 (v1) in cotton
Cotton Transformation Protocol: Cottonseed (genotype Co310) is surface sterilized with 95% ethanol for 1 minute, rinsed, sterilized with 50% commercial bleach for 20 minutes, and then rinsed 3 times with sterile distilled water Then, germinate on G medium (Table 21) in Magenta GA-7 container and under high light intensity of 40-60 μE / m 2 , set photoperiod to 16 hours light and 8 hours dark to 28 Maintain at ° C.

子葉セグメント(約5mm)の四角片を、ペトリ皿(Nunc、アイテム#0875728)中の7〜10日齢の実生から液体M液体培地(表21)内へ単離する。切断したセグメントをアグロバクテリウム属(Agrobacterium)溶液で処理し(30分間)、その後、半固体M培地(表21)に移し、2〜3日間同時培養させる。同時培養後、セグメントをMG培地(表21)に移す。カルベニシリンがアグロバクテリウム属(Agrobacterium)を死滅させるために使用する抗生物質であり、グルホシネート−アンモニウムが転移された遺伝子を含有する細胞のみの成長を許容する選択剤である。   Square pieces of cotyledon segments (about 5 mm) are isolated from 7-10 day old seedlings in Petri dishes (Nunc, item # 0875728) into liquid M liquid medium (Table 21). The cut segment is treated with an Agrobacterium solution (30 minutes), then transferred to a semi-solid M medium (Table 21) and co-cultured for 2-3 days. After co-culture, the segments are transferred to MG medium (Table 21). Carbenicillin is an antibiotic used to kill Agrobacterium and is a selective agent that allows growth of only cells containing the gene to which glufosinate-ammonium has been transferred.

アグロバクテリウム属(Agrobacterium)の調製:35mlのY培地(表21)(ストレプトマイシン(100mg/mlのストック)およびエリスロマイシン(100mg/mlのストック)を含有)に白金耳1杯の細菌を接種し、150rpmで振盪しながら終夜、暗所、28℃で成長させる。翌日、アグロバクテリウム属(Agrobacterium)溶液を無菌的なオークリッジチューブ(Nalge−Nunc、3139−0050)内に注ぎ、Beckman J2−21にて8,000rpmで5分間遠心分離する。上清を注ぎ出し、ペレットを25mlのM液体(表21)に再懸濁させ、渦撹拌する。Klett読取り(Klett−Summerson、モデル800−3)のために1アリコートをガラス製培養チューブ(Fisher、14−961−27)に入れる。M液体培地を使用して、新しい懸濁液を、Klett測定器の読取が10個のコロニー形成単位/mlとなり、全体積40mlになるまで希釈する。 Preparation of Agrobacterium: 35 ml of Y medium (Table 21) (containing streptomycin (100 mg / ml stock) and erythromycin (100 mg / ml stock)) inoculated with a platinum loop of bacteria, Grow overnight at 28 ° C. in the dark with shaking at 150 rpm. The next day, pour the Agrobacterium solution into a sterile Oak Ridge tube (Nalge-Nunc, 3139-0050) and centrifuge at 8,000 rpm for 5 minutes in Beckman J2-21. The supernatant is poured out and the pellet is resuspended in 25 ml of M liquid (Table 21) and vortexed. One aliquot is placed in a glass culture tube (Fisher, 14-961-27) for Klett reading (Klett-Summerson, model 800-3). Using M liquid medium, the new suspension is diluted to a Klett meter reading of 10 8 colony forming units / ml, for a total volume of 40 ml.

3週間後、子葉セグメントからのカルスを単離し、新鮮なMG培地に移す。カルスをさらに3週間、MG培地上に移す。ジクロルプロップはAAD−12酵素の基質ではないが、ジクロルプロップは綿に対して2,4−Dよりも活性が高いため、並列比較では、2,4−Dの分解を補うためにMG培地にジクロルプロップ(0.01および0.05mg/Lの濃度で培地に加える)を添加することができる。別の比較では、成長調節物質を含有しないMG培地上にプレートしたセグメントは、標準のMG培地と比較した場合に低下したカルス形成を示したが、カルスの成長は依然として存在している。その後、カルスをCG培地(表21)に移し、3週間後に新鮮な選択培地に再度移す。さらに3週間後、胚形成カルスの誘導のために、カルス組織を植物成長調節物質を欠くD培地(表21)に移す。この培地上で4〜8週間後、胚形成カルスが形成され、これは、その黄色っぽい白色および顆粒細胞によって非胚形成カルスから識別することができる。胚はそのすぐ後に再生し始め、色は明確な緑色である。綿は再生して胚を形成するために時間がかかる場合があり、このプロセスを加速させる一方法は組織にストレスを与えることである。これを達成するための一般的な方法の1つは、より少ない培養培地の使用および/または様々なプレート封入様式の採用(テープ貼り対パラフィルム)を使用することによる組織およびプレートの微小環境の変化を介した乾燥(dessication)である。   After 3 weeks, callus from the cotyledon segment is isolated and transferred to fresh MG medium. Callus is transferred onto MG medium for an additional 3 weeks. Dichlorprop is not a substrate for the AAD-12 enzyme, but dichlorprop is more active on cotton than 2,4-D, so in a side-by-side comparison, MG is used to compensate for 2,4-D degradation. Dichloroprop (added to the medium at concentrations of 0.01 and 0.05 mg / L) can be added to the medium. In another comparison, segments plated on MG medium without growth regulators showed reduced callus formation when compared to standard MG medium, but callus growth is still present. The callus is then transferred to CG medium (Table 21) and again after 3 weeks to fresh selection medium. After another 3 weeks, callus tissue is transferred to D medium lacking plant growth regulators (Table 21) for induction of embryogenic callus. After 4-8 weeks on this medium, embryogenic calli are formed, which can be distinguished from non-embryogenic calli by their yellowish white and granule cells. The embryo begins to regenerate soon after, and the color is clear green. Cotton can take time to regenerate and form embryos, and one way to accelerate this process is to stress the tissue. One common way to accomplish this is to use tissue culture and the microenvironment of the tissue and plate by using less culture media and / or employing various plate encapsulation formats (taping versus parafilm). Dessication through change.

より大きな十分に発達した胚を単離し、胚発生のためにDK培地(表21)に移す。3週間後(または胚が発生した際)、発芽した胚を苗条および根発達のために新鮮な培地に移す。4〜8週間後、すべての十分に発達した植物を土壌に移し、成熟するまで成長させる。数カ月後、植物は、2,4−Dに対する抵抗性を有するかどうかを決定するために噴霧できるまで成長している。   Larger, fully developed embryos are isolated and transferred to DK medium (Table 21) for embryo development. After 3 weeks (or when embryos develop), germinated embryos are transferred to fresh media for shoot and root development. After 4-8 weeks, all fully developed plants are transferred to the soil and grown to maturity. After several months, the plants are growing until they can be sprayed to determine if they have resistance to 2,4-D.

細胞の形質転換:子葉セグメントをpDAB724を含有するアグロバクテリウム属(Agrobacterium)で処理する、いくつかの実験を開始した。2000個を超える生じたセグメントを、0.1または0.5mg/LのR−ジクロルプロップ、標準の2,4−D濃度およびオーキシン処理なしのいずれかの、pDAB724綿カルスの増殖のための様々なオーキシン選択肢を使用して処理した。構築物中にPAT遺伝子が含まれていたため、カルスはグルホシネート−アンモニウム上で選択した。PCRおよびInvaderの形態のカルスの系統分析を使用して、カルス段階で遺伝子が存在していたかどうかを決定し、また、存在することを確実にする。その後、胚形成性であるカルス系統をウエスタン分析に供する。回収される組織の品質および量を改善するために、乾燥(dessication)技法を使用して胚形成綿カルスにストレスを与えた。ほぼ200個のカルス事象が、AAD−12(v1)遺伝子について、ウエスタン分析を使用してインタクトなPTUおよび発現についてスクリーニングされている。   Cell transformation: Several experiments were started in which the cotyledon segments were treated with Agrobacterium containing pDAB724. Over 2000 resulting segments were used for growth of pDAB724 cotton calli, either 0.1 or 0.5 mg / L R-dichloroprop, standard 2,4-D concentration and no auxin treatment. Processed using various auxin options. Callus was selected on glufosinate-ammonium because the PAT gene was included in the construct. Phylogenetic analysis of callus in the form of PCR and Invader is used to determine if the gene was present at the callus stage and to ensure it is present. Thereafter, callus lines that are embryogenic are subjected to Western analysis. In order to improve the quality and quantity of tissue recovered, dessication techniques were used to stress the embryogenic cotton callus. Nearly 200 callus events have been screened for intact PTU and expression using Western analysis for the AAD-12 (v1) gene.

植物再生:上記プロトコルに従って植物を生成したAAD−12(v1)綿系統を温室に送る。AAD−12(v1)遺伝子が綿において2,4−Dに対する抵抗性をもたらすことを実証するために、AAD−12(v1)綿植物および野生型綿植物をどちらも、560g ae/haの2,4−Dを187L/haの噴霧体積で送達するトラック噴霧器を用いて噴霧する。植物を処理の3および14日後に評価する。選択的量の2,4−Dを生き延びる植物を自家受粉させてT1種子を作製するか、または優良綿系統と外交雑させてF1種子を生成する。続いて生じた種子を植えつけ、既に記載したように除草剤抵抗性について評価する。AAD−12(v1)事象を他の所望のHTまたはIRトラント(trants)と組み合わせることができる。   Plant regeneration: Send the AAD-12 (v1) cotton line that produced plants according to the above protocol to the greenhouse. In order to demonstrate that the AAD-12 (v1) gene confers resistance to 2,4-D in cotton, both AAD-12 (v1) cotton plants and wild type cotton plants were 560 g ae / ha 2 , 4-D is sprayed using a track sprayer delivering a spray volume of 187 L / ha. Plants are evaluated 3 and 14 days after treatment. Plants that survive a selective amount of 2,4-D are self-pollinated to produce T1 seeds, or crossed with excellent cotton lines to produce F1 seeds. The resulting seeds are then planted and evaluated for herbicide resistance as previously described. AAD-12 (v1) events can be combined with other desired HT or IR trants.

他の作物のアグロバクテリウム属(Agrobacterium)形質転換
本開示に鑑みて、当分野で知られている技法を使用して、さらなる作物を本発明に従って形質転換することができる。ライムギのアグロバクテリウム属(Agrobacterium)媒介性の形質転換には、たとえばPopelkaおよびAltpeter (2003)を参照されたい。ダイズのアグロバクテリウム属(Agrobacterium)媒介性の形質転換には、たとえばHincheeら、1988を参照されたい。モロコシのアグロバクテリウム属(Agrobacterium)媒介性の形質転換には、たとえばZhaoら、2000を参照されたい。オオムギのアグロバクテリウム属(Agrobacterium)媒介性の形質転換には、たとえばTingayら、1997を参照されたい。コムギのアグロバクテリウム属(Agrobacterium)媒介性の形質転換には、たとえばChengら、1997を参照されたい。コメのアグロバクテリウム属(Agrobacterium)媒介性の形質転換には、たとえばHieiら、1997を参照されたい。
Agrobacterium Transformation of Other Crops In view of the present disclosure, additional crops can be transformed according to the present invention using techniques known in the art. See, for example, Popelka and Altpeter (2003) for Agrobacterium-mediated transformation of rye. See, for example, Hinchee et al., 1988 for Agrobacterium-mediated transformation of soybean. See, for example, Zhao et al., 2000 for Agrobacterium-mediated transformation of sorghum. See, for example, Tingay et al., 1997 for Agrobacterium-mediated transformation of barley. See, for example, Cheng et al., 1997 for Agrobacterium-mediated transformation of wheat. See, for example, Hiei et al., 1997 for Agrobacterium-mediated transformation of rice.

これらおよび他の植物のラテン名を以下に示す。これらおよび他の(非アグロバクテリウム属(Agrobacterium))形質転換技法を使用して、AAD−12(v1)を、たとえば、それだけには限定されないが、トウモロコシ(Zea mays)、コムギ(コムギ属の種(Triticum spp.))、コメ(オリザ属の種(Oryza spp.)およびジザニア属の種(Zizania spp.))、オオムギ(オオムギ属の種(Hordeum spp.))、綿(アブロマ・アウグスタ(Abroma augusta)およびワタ属の種(Gossypium spp.))、ダイズ(Glycine max)、砂糖およびテーブルビート(ベータ属の種(Beta spp.))、サトウキビ(サトウヤシ(Arenga pinnata))、トマト(トマト(Lycopersicon esculentum)および他の種、フィサリス・イクソカルパ(Physalis ixocarpa)、ソラナム・インカナム(Solanum incanum)および他の種、サイフォマンドラ・ベータセア(Cyphomandra betacea))、ジャガイモ(Solanum tubersoum)、サツマイモ(Ipomoea betatas)、ライムギ(ライムギ属の種(Secale spp.))、コショウ(トウガラシ(Capsicum annuum)、カプシカムシネンセ(sinense)、およびキダチトウガラシ(frutescens))、レタス(レタス(Lactuca sativa)、ラクツカ・ペレニス(perennis)、およびアメリカニガナ(pulchella))、キャベツ(アブラナ属の種(Brassica spp))、セロリ(オランダミツバ(Apium graveolens))、ナス(Solanum melongena)、ピーナッツ(ラッカセイ(Arachis hypogea))、モロコシ(すべてのモロコシ属(Sorghum)の種)、アルファルファ(Medicago sativua)、ニンジン(Daucus carota)、豆類(インゲンマメ属の種(Phaseolus spp.)および他の属)、カラスムギ(アカラスムギ(Avena sativa)およびセイヨウチャヒキ(strigosa))、エンドウマメ(エンドウ属(Pisum)、ササゲ属(Vigna)、およびシカクマメ属(Tetragonolobus spp.)属の種)、ヒマワリ(Helianthus annuus)、カボチャ(カボチャ属の種(Cucurbita spp.))、キュウリ(Cucumis sativa)、タバコ(タバコ属の種(Nicotiana spp.))、シロイヌナズナ(Arabidopsis thaliana)、芝生(ドクムギ属(Lolium)、コヌカグサ属(Agrostis)、イチゴツナギ属(Poa)、ギョウギシバ属(Cynadon)、および他の属)、クローバー(ジャジクソウ属(Tifolium))、カラスノエンドウ(ソラマメ属(Vicia))を含めた、これらおよび他の植物内へと形質転換することができることは明白である。たとえば、AAD−12(v1)遺伝子を有するそのような植物が本発明に含まれる。   The Latin names of these and other plants are shown below. Using these and other (non-Agrobacterium) transformation techniques, AAD-12 (v1) can be used, for example, but not limited to, Zea mays, wheat (Wheat species) (Triticum spp.)), Rice (Oryza spp.) And Zizania spp.), Barley (Hordeum spp.), Cotton (Abroma augusta) and cotton species (Gossypium spp.), soybean (Glycine max), sugar and table beet (Beta spp.), sugar cane (Arenga pinnata), tomato (Lycopersicon) esculentum and other species, Physalis ixocarpa, Solanum incanum and other species, Cyphomandra betacea ), Potato (Solanum tubersoum), sweet potato (Ipomoea betatas), rye (Secale spp.), Pepper (Capsicum annuum), capsicum sinense, and frutescens ), Lettuce (Lactuca sativa, Lactuca perennis, and pulchella), cabbage (Brassica spp), celery (Apium graveolens), eggplant (Solanum) melongena), peanuts (Arachis hypogea), sorghum (all Sorghum species), alfalfa (Medicago sativua), carrot (Daucus carota), legumes (Phaseolus spp.) and others Genus), oats (Avena sativa and strigosa), peas (Pisum, Vigna, and Tetragonolobus spp. Species), sunflower (Helianthus annuus), pumpkin (Cucurbita spp.), Cucumber (Cucumis sativa) ), Tobacco (Nicotiana spp.), Arabidopsis thaliana, lawn (Lolium), Agrostis, strawberry genus (Poa), cynodon (Cynadon), and others It is clear that it can be transformed into these and other plants, including the genus), clover (Tifolium), and oak (Vicia). For example, such plants having the AAD-12 (v1) gene are included in the present invention.

AAD−12(v1)は、多くの落葉性および常緑の材木の作付け体系における、シーズン中に使用するための主要なオーキシン系除草剤の施用可能性を増加させる潜在性を有する。トリクロピル、2,4−D、および/またはフルオロキシピル抵抗性の材木種は、損傷の心配なしに、これらの除草剤の度が過ぎた使用の柔軟性を増加させる。これらの種には、それだけには限定されないが、ハンノキ(ハンノキ属の種(Alnus spp.))、セイヨウトネリコ(トネリコ属の種(Fraxinus spp.))、ハコヤナギおよびポプラ種(ポプルス属の種(Populus spp.))、ブナノキ(ブナ属の種(Fagus spp.))、カバノキ(カバノキ属の種(Betula spp.))、サクラ(サクラ属の種(Prunus spp.))、ユーカリ(ユーカリ属の種(Eucalyptus spp.))、ヒッコリー(ペカン属の種(Carya spp.))、カエデ(カエデ属の種(Acer spp.))、オーク(カシ属の種(Quercus spp))、およびマツ(マツ属の種(Pinus spp))が含まれる。また、装飾用の種および結実種における選択的雑草防除のためのオーキシン抵抗性の使用も本発明の範囲内にある。例には、それだけには限定されないが、バラ(バラ属の種(Rosa spp.))、ホウキギ(ニシキギ属の種(Euonymus spp.))、ペチュニア(ペチュニア属の種(Petunia spp))、ベゴニア(シュウカイドウ属の種(Begonia spp.))、ツツジ(ツツジ属の種(Rhododendron spp))、クラブアップルまたはリンゴ(リンゴ属の種(Malus spp.))、ナシ(ナシ属の種(Pyrus spp.))、モモ(サクラ属の種())、およびマリーゴールド(タゲテス属の種(Tagetes spp.))を含めることができる。   AAD-12 (v1) has the potential to increase the applicability of major auxinic herbicides for use during the season in many deciduous and evergreen timber planting systems. Triclopyr, 2,4-D, and / or fluoroxypyr resistant timber species increase the flexibility of the use of these herbicides without fear of damage. These species include, but are not limited to, alder (Alnus spp.), Ash (Fraxinus spp.), Boxwood and poplar (Populus) species. spp.)), beech (Fagus spp.), birch (Betula spp.), cherry (Prunus spp.), eucalyptus (eucalyptus species) (Eucalyptus spp.)), Hickory (Carya spp.), Maple (Acer spp.), Oak (Quercus spp), and pine (pine) Species (Pinus spp)). Also within the scope of the invention is the use of auxin resistance for selective weed control in ornamental and fruiting species. Examples include, but are not limited to, roses (Rosa spp.), Broomfish (Euonymus spp.), Petunia (Petunia spp), begonia ( Begonia spp.), Azalea (Rhododendron spp), crabapple or apple (Malus spp.), Pear (Pyrus spp.) ), Peach (Sakura species ()), and marigold (Tagetes spp.).

驚くべき結果のさらなる証拠:AAD−12対AAD−2
AAD−2(v1)の初期クローニング:別の遺伝子を、NCBIデータベース(ncbi.nlm.nih.govのウェブサイト、受託#AP005940を参照)から、tfdAに対して44%のアミノ酸同一性しか有さない相同体として同定した。一貫性のためにこの遺伝子を本明細書中でAAD−2(v1)と呼ぶ。パーセント同一性は、最初に、AAD−2およびtfdAの両方のDNA配列(それぞれPCT/US2005/014737号の配列番号12およびGENBANK受託番号M16730)をタンパク質(それぞれPCT/US2005/014737の配列番号13およびGENBANK受託番号M16730)へと翻訳し、その後、VectorNTIソフトウェアパッケージ中のClustalWを使用して複数配列アラインメントを行うことによって決定した。
Further evidence of surprising results: AAD-12 vs. AAD-2
Initial cloning of AAD-2 (v1): Another gene has only 44% amino acid identity to tfdA from the NCBI database (see ncbi.nlm.nih.gov website, accession # AP005940) Not identified as a homolog. For consistency, this gene is referred to herein as AAD-2 (v1). The percent identity is determined by first comparing the DNA sequences of both AAD-2 and tfdA (SEQ ID NO: 12 of PCT / US2005 / 014737 and GENBANK Accession No. M16730, respectively) to protein (SEQ ID NO: 13 and PCT / US2005 / 014737, respectively). GENBANK accession number M16730), followed by multiple sequence alignment using ClustalW in the VectorNTI software package.

AAD−2(v1)遺伝子を含有するブラディリゾビウム・ジャポニクム(Bradyrhizobium japonicum)の株をNorthern Regional Research Laboratory(NRRL、株#B4450)から入手した。凍結乾燥された株をNRRLプロトコルに従って蘇生させ、内部使用のためにDow細菌株DB663として−80℃、20%のグリセロール中で保管した。その後、この冷凍庫ストックから、単離のために白金耳量の細胞を用いてTryptic Soy Agarのプレートをストライク(struck out)し、28℃で3日間インキュベーションした。単一のコロニーを使用して500mlのトリバッフルフラスコ内の100mlのTryptic Soy Brothを接種し、これを終夜、28℃、フロアシェーカー上、150rpmでインキュベーションした。これから、QiagenのDNeasyキットのグラム陰性プロトコル(Qiagenカタログ#69504)を用いて全DNAを単離した。標的遺伝子をゲノムDNAから増幅するために以下のプライマーを設計した:順方向:5’ ACT AGT AAC AAA GAA GGA GAT ATA CCA TGA CGA T 3’[(brjap 5’(speI)、PCT/US2005/014737号の配列番号14(Spe I制限部位およびリボソーム結合部位(RBS)を付加)]ならびに逆方向:5’ TTC TCG AGC TAT CAC TCC GCC GCC TGC TGC TGC 3’[(br jap 3’(xhoI)、PCT/US2005/014737号の配列番号15(Xho I部位を付加)]。   A strain of Bradyrhizobium japonicum containing the AAD-2 (v1) gene was obtained from Northern Regional Research Laboratory (NRRL, strain # B4450). The lyophilized strain was resuscitated according to the NRRL protocol and stored in Dow bacterial strain DB663 for internal use in -80 ° C., 20% glycerol. Subsequently, Tryptic Soy Agar plates were struck out from this freezer stock with platinum loops of cells for isolation and incubated at 28 ° C. for 3 days. A single colony was used to inoculate 100 ml Tryptic Soy Broth in a 500 ml Tribaffle flask, which was incubated overnight at 28 ° C., 150 rpm on a floor shaker. From this, total DNA was isolated using the Gram negative protocol of Qiagen's DNeasy kit (Qiagen catalog # 69504). The following primers were designed to amplify the target gene from genomic DNA: Forward: 5 ′ ACT AGT AAC AAA GAA GGA GAT ATA CCA TGA CGA T 3 ′ [(brjap 5 ′ (speI), PCT / US2005 / 0147737 SEQ ID NO: 14 (added Spe I restriction site and ribosome binding site (RBS))] and reverse direction: 5 ′ TTC TCG AGC TAT CAC TCC GCC GCC TGC TGC TGC 3 ′ [(br jap 3 ′ (xhoI), PCT / US2005 / 014737 SEQ ID NO: 15 (Xho I site added)].

50マイクロリットルの反応を以下のように設定した:Fail Safe緩衝液 25μl、各プライマー 1μl(50ng/μl)、gDNA 1μl(200ng/μl)、HO 21μl、Taqポリメラーゼ 1μl(2.5ユニット/μl)。3つのFail Safe緩衝液、A、B、およびCを3つの個別の反応で使用した。その後、PCRを以下の条件下で実施した:95℃で3.0分間の熱変性サイクル、95℃で1.0分間、50℃で1.0分間、72℃で1.5分間を30サイクル、次いで、72℃で5分間の最終サイクル、FailSafe PCR System(Epicenterカタログ#F599100)を使用。ヌクレオチド配列を検証するために、生じた約1kbのPCR産物を、含まれるプロトコルに従って、化学的にコンピテントなTOP10F’大腸菌(E. coli)を宿主株として用いて、pCR2.1(Invitrogenカタログ#K4550−40)内にクローニングした。 A 50 microliter reaction was set up as follows: Fail Safe buffer 25 μl, each primer 1 μl (50 ng / μl), gDNA 1 μl (200 ng / μl), H 2 O 21 μl, Taq polymerase 1 μl (2.5 units / liter) μl). Three Fail Safe buffers, A, B, and C were used in three separate reactions. PCR was then carried out under the following conditions: thermal denaturation cycle at 95 ° C for 3.0 minutes, 95 ° C for 1.0 minute, 50 ° C for 1.0 minute, 72 ° C for 1.5 minute for 30 cycles Then, use the FailSafe PCR System (Epicenter catalog # F599100) for a final cycle of 5 min at 72 ° C. To verify the nucleotide sequence, the resulting approximately 1 kb PCR product was purified using pCR2.1 (Invitrogen catalog #) using chemically competent TOP10F ′ E. coli as the host strain according to the included protocol. K4550-40).

生じた白色コロニーのうちの10個を3μlのルリアブロス+1000μg/mlのアンピシリン(LB Amp)内に拾い、終夜、37℃で攪拌しながら成長させた。Nucleospin Plus Plasmid Miniprepキット(BD Biosciencesカタログ#K3063−2)を使用して、含まれるプロトコルに従って、プラスミドをそれぞれの培養物から精製した。単離されたDNAの制限消化を完了して、pCR2.1ベクター中のPCR産物の存在を確認した。プラスミドDNAを制限酵素EcoRI(New England Biolabsカタログ#R0101S)で消化した。シーケンシングは、Beckman CEQ Quick Start Kit(Beckman Coulterカタログ#608120)を用いて、M13順方向[5’ GTA AAA CGA CGG CCA G 3’](配列番号6)および逆方向[5’ CAG GAA ACA GCT ATG AC 3’](配列番号7)プライマーを使用して、製造者の指示に従って実施した。内部の一貫性のために、この遺伝子配列およびその対応するタンパク質に新しい一般的名称AAD−2(v1)を与えた。   Ten of the resulting white colonies were picked into 3 μl luria broth + 1000 μg / ml ampicillin (LB Amp) and grown overnight at 37 ° C. with stirring. Plasmids were purified from each culture using the Nucleospin Plus Plasmid Miniprep kit (BD Biosciences catalog # K3063-2) according to the included protocol. Restriction digestion of the isolated DNA was completed to confirm the presence of the PCR product in the pCR2.1 vector. Plasmid DNA was digested with the restriction enzyme EcoRI (New England Biolabs catalog # R0101S). Sequencing uses the Beckman CEQ Quick Start Kit (Beckman Coulter catalog # 608120), M13 forward [5 ′ GTA AAA CGA CGG CCA G 3 ′] (SEQ ID NO: 6) and reverse [5 ′ CAG GAA ACA GCT ATG AC 3 ′] (SEQ ID NO: 7) primer was used and performed according to the manufacturer's instructions. For internal consistency, this gene sequence and its corresponding protein were given the new generic name AAD-2 (v1).

AAD−2(v1)バイナリーベクターの完成:AAD−2(v1)遺伝子をpDAB3202からPCR増幅した。PCR反応中、AflIIIおよびSacI制限部位をそれぞれ5’プライマーおよび3’プライマー中に導入するために、プライマー内に変更を行った。PCT/US2005/014737号を参照されたい。プライマー「BradyのNcoI」[5’ TAT ACC ACA TGT CGA TCG CCA TCC GGC AGC TT 3’](配列番号14)および「BradyのSacI」[5’ GAG CTC CTA TCA CTC CGC CGC CTG CTG CTG CAC 3’](配列番号15)を使用し、Fail Safe PCR System(Epicentre)を使用してDNA断片を増幅した。PCR産物をpCR2.1 TOPO TAクローニングベクター(Invitrogen)内にクローニングし、M13順方向およびM13逆方向プライマーを用いて、Beckman Coulter「Dye Terminator Cycle Sequencing with Quick Start Kit」シーケンシング試薬を使用して配列を検証した。配列データにより正しい配列を有するクローンが同定された(pDAB716)。その後、AflIII/SacI AAD−2(v1)遺伝子断片をNcoI/SacI pDAB726ベクター内にクローニングした。生じた構築物(pDAB717)、AtUbi10プロモーター:Nt OSM5’UTR:AAD−2(v1):Nt OSM3’UTR:ORF1ポリA 3’UTRを制限消化(NcoI/SacIを用いる)で検証した。この構築物をバイナリーpDAB3038内にNotI−NotI DNA断片としてクローニングした。正しい配向を検証するために、生じた構築物(pDAB767)、AtUbi10プロモーター:Nt OSM5’UTR:AAD−2(v1):Nt OSM3’UTR:ORF1ポリA 3’UTR:CsVMVプロモーター:PAT:ORF25/26 3’UTRを制限消化した(Nod、EcoRI、HinDIII、NcoI、PvuII、およびSalIを用いる)。その後、完成した構築物(pDAB767)をアグロバクテリウム属(Agrobacterium)内への形質転換に使用した。   Completion of AAD-2 (v1) binary vector: The AAD-2 (v1) gene was PCR amplified from pDAB3202. During the PCR reaction, changes were made in the primers to introduce AflIII and SacI restriction sites into the 5 'and 3' primers, respectively. See PCT / US2005 / 014737. Primers “NcoI of Brady” [5 ′ TAT ACC ACA TGT CGA TCG CCA TCC GGC AGC TT 3 ′] (SEQ ID NO: 14) and “Brady SacI” [5 ′ GAG CTC CTA TCA CTC CGC CGC CGC CGC CGC CGC ] (SEQ ID NO: 15) and the DNA fragment was amplified using the Fail Safe PCR System (Epicentre). The PCR product was cloned into the pCR2.1 TOPO TA cloning vector (Invitrogen) and sequenced using the Beckman Coulter “Dye Terminator Cycle Sequencing with Quick Start Kit” sequencing reagent using M13 forward and M13 reverse primers. Verified. Sequence data identified a clone with the correct sequence (pDAB716). Subsequently, the AflIII / SacI AAD-2 (v1) gene fragment was cloned into the NcoI / SacI pDAB726 vector. The resulting construct (pDAB717), AtUbi10 promoter: Nt OSM 5'UTR: AAD-2 (v1): Nt OSM 3 'UTR: ORF1 poly A 3'UTR was verified by restriction digest (using NcoI / SacI). This construct was cloned into the binary pDAB3038 as a NotI-NotI DNA fragment. In order to verify the correct orientation, the resulting construct (pDAB767), AtUbi10 promoter: Nt OSM 5′UTR: AAD-2 (v1): Nt OSM 3′UTR: ORF1 poly A 3′UTR: CsVMV promoter: PAT: ORF 25/26 The 3′UTR was restriction digested (using Nod, EcoRI, HinDIII, NcoI, PvuII, and SalI). The completed construct (pDAB767) was then used for transformation into Agrobacterium.

形質転換したシロイヌナズナ(Arabidopsis)の評価:新鮮に収穫したT1種子を植物に最適化されたAAD−12(v1)で形質転換したか、または、ネイティブAAD−2(v1)遺伝子を植えつけ、既に記載したようにグルホシネートに対する抵抗性について選択した。その後、植物を様々な量の2,4−D(50〜3200g ae/ha)へとランダムに割り当てた。除草剤施用は、トラック噴霧器によって187L/haの噴霧体積で施用した。使用した2,4−Dは、200mMのTris緩衝液(pH9.0)または200mMのHEPES緩衝液(pH7.5)中で混合した市販のジメチルアミン塩配合物(456g ae/L、NuFarm、ミズーリ州St Joseph)であった。   Evaluation of transformed Arabidopsis: Freshly harvested T1 seeds were transformed with plant-optimized AAD-12 (v1) or planted with native AAD-2 (v1) gene already Selected for resistance to glufosinate as described. The plants were then randomly assigned to varying amounts of 2,4-D (50-3200 g ae / ha). Herbicide application was applied with a truck sprayer at a spray volume of 187 L / ha. The 2,4-D used was a commercial dimethylamine salt formulation (456 g ae / L, NuFarm, MO) mixed in 200 mM Tris buffer (pH 9.0) or 200 mM HEPES buffer (pH 7.5). State St Joseph).

AAD−12(v1)およびAAD−2(v1)は、形質転換および非形質転換対照系統と対比して検出可能な2,4−D抵抗性をもたらした。しかし、個々の構築物は、個々のT1シロイヌナズナ(Arabidopsis)植物に2,4−Dに対する抵抗性を与えるその能力が大きく変動していた。驚くべきことに、AAD−2(v1)およびAAD−2(v2)形質転換体は、高耐性植物の頻度および全体的な平均損傷の両方から、2,4−Dに対する抵抗性がAAD−12(v1)遺伝子よりもはるかに低かった。AAD−2(v1)で形質転換したどの植物も、比較的未損傷で(20%未満視覚的損傷)200g ae/haの2,4−Dを生き延びることはなく、全体的な集団損傷は約83%であった(PCT/US2005/014737号を参照)。逆に、AAD−12(v1)は3,200g ae/haの2,4−Dで処理した場合に約6%の集団損傷平均を有していた。耐性は植物に最適化されたAAD−2(v2)対ネイティブ遺伝子でわずかに改善されたが、しかし、AAD−12およびAAD−2の植物に最適化された遺伝子の両方の比較により、植物体におけるAAD−12(v1)の顕著な利点が示されている。   AAD-12 (v1) and AAD-2 (v1) resulted in detectable 2,4-D resistance compared to transformed and non-transformed control lines. However, the individual constructs varied greatly in their ability to confer resistance to 2,4-D to individual T1 Arabidopsis plants. Surprisingly, AAD-2 (v1) and AAD-2 (v2) transformants are resistant to 2,4-D from both the frequency of high-tolerant plants and overall average damage. (V1) Much lower than the gene. None of the plants transformed with AAD-2 (v1) are relatively undamaged (less than 20% visual damage) will not survive 200 g ae / ha of 2,4-D, and the overall population damage is about 83% (see PCT / US2005 / 014737). Conversely, AAD-12 (v1) had a population damage average of about 6% when treated with 3,200 g ae / ha of 2,4-D. Tolerance was slightly improved with plant-optimized AAD-2 (v2) vs. native gene, but comparison of both AAD-12 and AAD-2 plant-optimized genes revealed that plant A significant advantage of AAD-12 (v1) is shown.

AAD−2(v1)(PCT/US2005/014737号を参照)およびAAD−12(v2)のin vitro比較により、どちらも2,4−Dを分解することにおいて高度に有効であり、どちらもキラルアリールオキシアルカノエート基質に関してS型の特異性を共有していたことが示されていたことを考慮すると、これらの結果は予想外である。AAD−2(v1)は個々のT1植物中で変動的なレベルで発現されている。しかし、この発現されたタンパク質によって得られる、2,4−D損傷からの保護はわずかである。ネイティブおよび植物に最適化されたAAD−2遺伝子でタンパク質発現レベル(植物体中)の実質的な差異は明白ではなかった(PCT/US2005/014737号を参照)。これらのデータは、植物体におけるAAD−12(v1)の機能的発現、ならびに生じる2,4−Dおよびピリジルオキシ酢酸系除草剤に対する除草剤抵抗性を予想外にする初期の発見を裏付ける。   In vitro comparison of AAD-2 (v1) (see PCT / US2005 / 014737) and AAD-12 (v2) both are highly effective in degrading 2,4-D, both chiral These results are unexpected considering that it has been shown to share S-type specificity for aryloxyalkanoate substrates. AAD-2 (v1) is expressed at variable levels in individual T1 plants. However, the protection afforded by this expressed protein from 2,4-D damage is negligible. Substantial differences in protein expression levels (in plants) were not evident with native and plant optimized AAD-2 genes (see PCT / US2005 / 014737). These data support early findings that unexpectedly indicate the functional expression of AAD-12 (v1) in plants and the resulting herbicide resistance to 2,4-D and pyridyloxyacetic acid herbicides.

AAD−12(v1)のみで形質転換したダイズ、綿、および他の双子葉作物における、フェノキシオーキシン除草剤の作物内使用
AAD−12(v1)は、通常は2,4−Dに対して感受性である作物において、広範囲の広葉雑草を直接防除するための、フェノキシオーキシン除草剤(たとえば2,4−DおよびMCPA)ならびにピリジルオキシオーキシン(トリクロピルおよびフルオロキシピル)の使用を可能にすることができる。280〜2240g ae/haの2,4−Dの施用で、農耕学的環境に存在するほとんどの広葉雑草種が防除される。より典型的には560〜1120g ae/haを使用する。トリクロピルでは、施用量は典型的には70〜1120g ae/ha、より典型的には140〜420g ae/haの範囲となる。フルオロキシピルでは、施用量は典型的には35〜560g ae/ha、より典型的には70〜280ae/haの範囲となる。
In-crop use of phenoxyauxin herbicides in soybean, cotton, and other dicotyledonous plants transformed with AAD-12 (v1) alone AAD-12 (v1) is usually sensitive to 2,4-D Can enable the use of phenoxyauxin herbicides (eg, 2,4-D and MCPA) and pyridyloxyauxins (triclopyr and fluoroxypyr) to directly control a wide range of broadleaf weeds in crops . Application of 280-2240 g ae / ha of 2,4-D controls most broad-leaved weed species present in the agricultural environment. More typically 560-1120 g ae / ha are used. For triclopyr, the application rate will typically range from 70 to 1120 g ae / ha, more typically from 140 to 420 g ae / ha. For fluoroxypyr, application rates typically range from 35 to 560 g ae / ha, more typically from 70 to 280 ae / ha.

この追加のツールの1つの利点は、広葉除草剤成分が非常に低価格であること、ならびに、グリホサートなどの非残留性除草剤は後に発芽する雑草の防除を提供しない一方で、より高い量で使用した場合により高い量の2,4−D、トリクロピル、およびフルオロキシピルは潜在的な短命の残留性雑草防除をもたらすことである。また、このツールは、統合された除草剤抵抗性および雑草シフト管理戦略として除草剤の作用機構をHTCの利便性と組み合わせる機構も提供する。   One advantage of this additional tool is that the broad-leaf herbicide ingredients are very cheap and that non-residue herbicides such as glyphosate do not provide control of weeds that later germinate, while at higher levels. Higher amounts of 2,4-D, triclopyr, and fluoroxypyr, when used, result in potential short-lived residual weed control. The tool also provides a mechanism that combines the action mechanism of herbicides with the convenience of HTC as an integrated herbicide resistance and weed shift management strategy.

このツールが提供するさらなる利点は、広範囲の広葉雑草防除除草剤(たとえば、2,4−D、トリクロピルおよびフルオロキシピル)を一般的に使用されている残留性雑草防除除草剤とタンク混合する能力である。これらの除草剤は、典型的には植えつけ前または植えつけ時に施用するが、多くの場合、植えつけ前に圃場に存在し得る出芽した、確立した雑草に対しては有効性がより低い。これらのアリールオキシオーキシン除草剤の有用性を、植えつけ時、出芽前、または植えつけ前の施用が含まれるように拡張することによって、残留性雑草防除プログラムの柔軟性が増加する。当業者には、残留性除草剤プログラムが目的作物に基づいて異なることが理解されるが、典型的なプログラムには、クロルアセトミド(chloracetmide)およびジニトロアニリン除草剤ファミリーの除草剤が含まれ、また、クロマゾン、スルフェントラゾン、ならびに様々なALS阻害性、PPO阻害性、およびHPPD阻害性除草剤などの除草剤も含まれる。   A further advantage provided by this tool is the ability to tank mix a wide range of broadleaf weed control herbicides (eg, 2,4-D, triclopyr and fluoroxypyr) with commonly used residual weed control herbicides. It is. These herbicides are typically applied before or at planting, but are often less effective against budding, established weeds that may be present in the field prior to planting. Extending the usefulness of these aryloxyauxin herbicides to include application at planting, pre-emergence, or pre-planting increases the flexibility of the residual weed control program. Those skilled in the art will understand that persistent herbicide programs will vary based on the target crop, but typical programs include the chloracetmide and dinitroaniline herbicide family herbicides, Also included are herbicides such as clomazone, sulfentrazone, and various ALS inhibitory, PPO inhibitory, and HPPD inhibitory herbicides.

さらなる利点には、アリールオキシ酢酸オーキシン除草剤施用の後に、植えつけの前に必要な2,4−D、トリクロピルまたはフルオロキシピルに対する耐性(以前の実施例を参照)、および以前に2,4−D、トリクロピルまたはフルオロキシピルを含有していた洗浄が不完全なバルクタンクから生じる、双子葉作物に対する汚染損傷からの問題が減ることが含まれる場合がある。ジカンバ(および多くの他の除草剤)は、AAD−12(v1)で形質転換した双子葉作物の自生植物の引き続く防除に依然として使用することができる。   Further advantages include, after application of aryloxyacetate auxin herbicide, tolerance to 2,4-D, triclopyr or fluoroxypyr required before planting (see previous examples), and previously 2,4 This may include reducing problems from contamination damage to dicot crops resulting from incompletely washed bulk tanks that contained -D, triclopyr or fluoroxypyr. Dicamba (and many other herbicides) can still be used for subsequent control of dicotyledonous native plants transformed with AAD-12 (v1).

また、当業者には、上記実施例を、安定に形質転換された際にAAD−12(v1)遺伝子によって保護される任意の2,4−D感受性(または他のアリールオキシオーキシン除草剤)作物に施用できることが理解されよう。ここで、雑草防除分野の技術者には、様々な市販のフェノキシまたはピリジルオキシオーキシン除草剤の、単独または除草剤と組み合わせた使用がAAD−12(v1)形質転換によって可能となることが理解されよう。これらの化学に代表的な他の除草剤の具体的な量は、CPR(作物保護参考文献)本もしくは同様の編集本またはAgrilianceからのCrop Protection Guide (2005)などの任意の市販もしくは学術的な作物保護参考文献中に編集されている除草剤の標識によって決定することができる。AAD−12(v1)によってHTCにおける使用が可能となったそれぞれの代替除草剤は、単独で、タンク混合して、または順次使用するかにかかわらず、本発明の範囲内にあるとみなされる。   Those skilled in the art will also recognize that the above examples are any 2,4-D sensitive (or other aryloxyauxin herbicide) crop that is protected by the AAD-12 (v1) gene when stably transformed. It will be understood that it can be applied to. Here, it is understood by those in the field of weed control that AAD-12 (v1) transformation allows the use of various commercially available phenoxy or pyridyloxyauxin herbicides alone or in combination with herbicides. Like. Specific amounts of other herbicides typical of these chemistries can be obtained from any commercial or academic such as CPR (Crop Protection Reference) book or similar editorial book or Crop Protection Guide (2005) from Agility. It can be determined by herbicide labeling compiled in the crop protection reference. Each alternative herbicide made available for use in HTC by AAD-12 (v1) is considered to be within the scope of the present invention, whether used alone, in a tank mix or sequentially.

AAD−12(v1)のみで形質転換したトウモロコシ、コメ、および他の単子葉植物種における、フェノキシオーキシンおよびピリジルオキシオーキシン除草剤の作物内使用
同様の様式で、AAD−12(v1)を用いた草種(それだけには限定されないが、トウモロコシ、コメ、コムギ、オオムギ、または芝生および牧草など)の形質転換は、通常は選択性が不確かである作物において、高度に有効なフェノキシおよびピリジルオキシオーキシンの使用を可能にする。ほとんどの草種は、フェノキシオーキシン(すなわち2,4−D)などのオーキシン系除草剤に対して天然の耐性を有する。しかし、短縮された施用タイミングのウィンドウまたは許容されない損傷の危険性が原因で、比較的低レベルの作物選択性がこれらの作物における有用性の消失をもたらしている。したがって、AAD−12(v1)で形質転換した単子葉作物は、ほとんどの広葉雑草種を防除するために、280〜2240g ae/haの2,4−Dの施用などの双子葉作物について記載した処理の同様の組合せの使用を可能にする。より典型的には560〜1120g ae/haを使用する。トリクロピルでは、施用量は典型的には70〜1120g ae/ha、より典型的には140〜420g ae/haの範囲となる。フルオロキシピルでは、施用量は典型的には35〜560g ae/ha、より典型的には70〜280ae/haの範囲となる。
In-crop use of phenoxyauxin and pyridyloxyauxin herbicides in corn, rice, and other monocotyledonous plant species transformed only with AAD-12 (v1) AAD-12 (v1) was used in a similar manner. Transformation of grass species (such as, but not limited to, corn, rice, wheat, barley, or lawn and pasture) uses highly effective phenoxy and pyridyloxyauxins in crops that are usually uncertain Enable. Most grass species have a natural resistance to auxinic herbicides such as phenoxyauxin (ie 2,4-D). However, due to the shortened application timing window or the risk of unacceptable damage, relatively low levels of crop selectivity have resulted in a loss of usefulness in these crops. Therefore, monocotyledons transformed with AAD-12 (v1) have been described for dicotyledonous crops such as application of 280-2240 g ae / ha 2,4-D to control most broadleaf weed species. Allows the use of similar combinations of processing. More typically 560-1120 g ae / ha are used. For triclopyr, the application rate will typically range from 70 to 1120 g ae / ha, more typically from 140 to 420 g ae / ha. For fluoroxypyr, application rates typically range from 35 to 560 g ae / ha, more typically from 70 to 280 ae / ha.

この追加のツールの1つの利点は、広葉除草剤成分が非常に低価格であること、およびより高い量の2,4−D、トリクロピル、またはフルオロキシピルは潜在的な短命の残留性雑草防除をもたらすことである。対照的に、グリホサートなどの非残留性除草剤は後に発芽する雑草の防除を提供しない。また、このツールは、作物種を輪作するかどうかにかかわらず、グリホサート耐性作物/AAD−12(v1)HTC組合せ戦略において、統合された除草剤抵抗性および雑草シフト管理戦略として除草剤の作用機構をHTCの利便性と循環させる機構も提供する。   One advantage of this additional tool is that the broad-leaf herbicide ingredients are very inexpensive, and higher amounts of 2,4-D, triclopyr, or fluoroxypyr control potential short-lived residual weeds. Is to bring In contrast, non-residue herbicides such as glyphosate do not provide control of weeds that later germinate. This tool also demonstrates the mechanism of herbicide action as an integrated herbicide resistance and weed shift management strategy in a glyphosate-tolerant crop / AAD-12 (v1) HTC combination strategy, regardless of whether the crop species is rotated. It also provides a mechanism for circulating HTC with the convenience of HTC.

このツールが提供するさらなる利点は、広範囲の広葉雑草防除除草剤(たとえば、2,4−D、トリクロピルおよびフルオロキシピル)を一般的に使用されている残留性雑草防除除草剤とタンク混合する能力である。これらの除草剤は、典型的には植えつけ前または植えつけ時に施用するが、多くの場合、植えつけ前に圃場に存在し得る出芽した、確立した雑草に対しては有効性がより低い。これらのアリールオキシオーキシン除草剤の有用性を、植えつけ時、出芽前、または植えつけ前の施用が含まれるように拡張することによって、残留性雑草防除プログラムの柔軟性が増加する。当業者には、残留性除草剤プログラムが目的作物に基づいて異なることが理解されるが、典型的なプログラムには、クロルアセトミド(chloracetmide)およびジニトロアニリン除草剤ファミリーの除草剤が含まれ、また、クロマゾン、スルフェントラゾン、ならびに様々なALS阻害性、PPO阻害性、およびHPPD阻害性除草剤などの除草剤も含まれる。   A further advantage provided by this tool is the ability to tank mix a wide range of broadleaf weed control herbicides (eg, 2,4-D, triclopyr and fluoroxypyr) with commonly used residual weed control herbicides. It is. These herbicides are typically applied before or at planting, but are often less effective against budding, established weeds that may be present in the field prior to planting. Extending the usefulness of these aryloxyauxin herbicides to include application at planting, pre-emergence, or pre-planting increases the flexibility of the residual weed control program. Those skilled in the art will understand that persistent herbicide programs will vary based on the target crop, but typical programs include the chloracetmide and dinitroaniline herbicide family herbicides, Also included are herbicides such as clomazone, sulfentrazone, and various ALS inhibitory, PPO inhibitory, and HPPD inhibitory herbicides.

フェノキシまたはピリジルオキシオーキシンに対するトウモロコシ、コメ、および他の単子葉植物の耐性の増加は、成長段階の制限または作物傾斜の潜在性、「先細り」などの広がり現象、作物傾斜、トウモロコシにおkる成長調節物質に誘導される茎の脆性、または奇形支柱根なしに、これらの除草剤の作物中での使用を可能にする。AAD−12(v1)によってHTCにおける使用が可能となったそれぞれの代替除草剤は、単独で、タンク混合して、または順次使用するかにかかわらず、本発明の範囲内にあるとみなされる。   Increased resistance of corn, rice, and other monocotyledonous plants to phenoxy or pyridyloxyauxin is due to limited growth stages or potential for crop tilt, spread phenomena such as “tapering”, crop tilt, growth on corn Allows the use of these herbicides in crops, without stem brittleness or malformed strut roots induced by regulators. Each alternative herbicide made available for use in HTC by AAD-12 (v1) is considered to be within the scope of the present invention, whether used alone, in a tank mix or sequentially.

コメにおけるAAD−12(v1)
培地の説明:用いた培養培地を1MのKOHでpH5.8に調節し、2.5g/LのPhytagel(Sigma)で固化した。胚形成カルスを、40mlの半固体培地を含有する100×20mmのペトリ皿中で培養した。コメ小植物をMagentaボックス内の50mlの培地上で成長させた。細胞懸濁液を35mlの液体培地を含有する125mlの三角フラスコ中に維持し、125rpmで回転した。胚形成培養物の誘導および維持は暗所、25〜26℃で行い、植物再生および全植物培養は16時間の光周期で行った(Zhangら、1996)。
AAD-12 in rice (v1)
Media description: The culture medium used was adjusted to pH 5.8 with 1 M KOH and solidified with 2.5 g / L of Phytagel (Sigma). Embryogenic calli were cultured in 100 x 20 mm Petri dishes containing 40 ml semi-solid medium. Rice plantlets were grown on 50 ml of medium in the Magenta box. The cell suspension was maintained in a 125 ml Erlenmeyer flask containing 35 ml of liquid medium and rotated at 125 rpm. Induction and maintenance of embryogenic cultures were performed in the dark at 25-26 ° C., plant regeneration and whole plant culture were performed with a 16 hour photoperiod (Zhang et al., 1996).

胚形成カルスの誘導および維持は、以前に記載したが(Liら、1993)、500mg/Lのグルタミンを含有するように適応させたNB基本培地上で行った。懸濁培養を開始し、マルトースの代わりに30g/Lのスクロースを含めたSZ液体培地(Zhangら、1998)中で維持した。浸透圧培地(NBO)はそれぞれ0.256Mのマンニトールおよびソルビトールを添加したNB培地からなっていた。ハイグロマイシン−B抵抗性カルスを50mg/LのハイグロマイシンBを添加したNB培地上で3〜4週間選択した。前再生は、2,4−ジクロロフェノキシ酢酸(2,4−D)を含まないが、2mg/Lの6−ベンジルアミノプリン(BAP)、1mg/Lのα−ナフタレン酢酸(NAA)、5mg/Lのアブシシン酸(ABA)および50mg/LのハイグロマイシンBを添加したNB培地からなる培地(PRH50)上で1週間行った。続いて、2,4−Dを含まず、3mg/LのBAP、0.5mg/LのNAA、および50mg/LのハイグロマイシンBを添加したNB培地を幅う再生培地(RNH50)上での培養によって、苗条が再生されるまで小植物の再生を行った。苗条を、半強度のムラシゲ&スクーグ基底塩およびガンボーグのB5ビタミンを含み、1%のスクロースおよび50mg/LのハイグロマイシンBを添加した発根培地(1/2MSH50)に移した。   Induction and maintenance of embryogenic callus was previously described (Li et al., 1993), but was performed on NB basal medium adapted to contain 500 mg / L glutamine. Suspension culture was initiated and maintained in SZ liquid medium (Zhang et al., 1998) containing 30 g / L sucrose instead of maltose. The osmotic medium (NBO) consisted of NB medium supplemented with 0.256 M mannitol and sorbitol, respectively. Hygromycin-B resistant callus was selected on NB medium supplemented with 50 mg / L hygromycin B for 3-4 weeks. Pre-regeneration does not contain 2,4-dichlorophenoxyacetic acid (2,4-D), but 2 mg / L 6-benzylaminopurine (BAP), 1 mg / L α-naphthaleneacetic acid (NAA), 5 mg / L The test was performed for 1 week on a medium (PRH50) consisting of NB medium supplemented with L abscisic acid (ABA) and 50 mg / L hygromycin B. Subsequently, on a regeneration medium (RNH50) that does not contain 2,4-D, and has an NB medium supplemented with 3 mg / L BAP, 0.5 mg / L NAA, and 50 mg / L hygromycin B. Plantlets were regenerated by culturing until the shoots were regenerated. The shoots were transferred to rooting medium (1 / 2MSH50) containing half strength Murashige & Skoog basal salt and Gamborg B5 vitamins supplemented with 1% sucrose and 50 mg / L hygromycin B.

組織培養物の発生:オリザ・サティバL.ジャポニカcv.タイペイ309(Oryza sativa L. japonica cv. Taipei 309)の成熟乾燥種子をZhangら、1996に記載のように滅菌した。無菌的な成熟コメ種子をNB培地上、暗所で培養することによって。胚形成組織を誘導した。直径約1mmの一次カルスを胚盤から取り出し、SZ液体培地中での細胞懸濁培養を開始するために使用した。その後、Zhang 1995に記載のように懸濁液を維持した。その前の継代培養の3〜5日後に、懸濁液に由来する胚形成組織を液体培養から取り出し、NBO浸透圧培地上に置いてペトリ皿内に直径約2.5cmの丸を形成し、4時間(hous)培養した後に照射した。照射の16〜20時間後、照射した表面が上向きであることを確実にして、組織をNBO培地からNBH50ハイグロマイシンB選択培地上に移し、暗所で14〜17日間インキュベーションした。その後、新しく形成されたカルスを元の照射した外植片から分離し、同じ培地上の近くに置いた。さらに8〜12日間後、比較的小型の不透明なカルスが視覚的に同定され、PRH50前再生培地に7日間、暗所で移した。その後、より小型かつ不透明となった成長中のカルスをRNH50再生培地上、14〜21日の期間、16時間の光周期で継代培養した。再生中の苗条を、1/2MSH50培地を含有するMagentaボックスに移した。単一の外植片から再生された複数の植物は同胞であるとみなされ、1つの独立した植物系統として扱った。植物は、太い白色の根を生成し、1/2MSH50培地上で活発に成長した場合に、hph遺伝子について陽性であるとスコアづけした。小植物がMagentaボックスの上部に達した後、これらを6cmの鉢中の土壌に100%の湿度下で1週間移し、その後、14時間の明期、30℃および暗所、21℃を有する成長チャンバに2〜3週間移動させた後、温室内の13cmの鉢内に移植した。種子を収集し、37℃で1週間乾燥させた後に貯蔵した。   Generation of tissue culture: Oriza sativa L. Japonica cv. Mature dry seeds of Taipei 309 (Oryza sativa L. japonica cv. Taipei 309) were sterilized as described in Zhang et al., 1996. By culturing sterile mature rice seeds on NB medium in the dark. Embryogenic tissue was induced. Primary callus about 1 mm in diameter was removed from the scutellum and used to initiate cell suspension culture in SZ liquid medium. Thereafter, the suspension was maintained as described in Zhang 1995. Three to five days after the previous subculture, the embryogenic tissue derived from the suspension is removed from the liquid culture and placed on NBO osmotic medium to form a circle about 2.5 cm in diameter in a Petri dish. Irradiation after 4 hours (hous) culture. After 16-20 hours of irradiation, ensuring that the irradiated surface was facing up, the tissue was transferred from NBO medium onto NBH50 hygromycin B selective medium and incubated for 14-17 days in the dark. The newly formed callus was then separated from the original irradiated explant and placed close to the same medium. After an additional 8-12 days, relatively small opaque calli were visually identified and transferred to PRH50 pre-regeneration medium for 7 days in the dark. Thereafter, the growing callus, which became smaller and opaque, was subcultured on RNH50 regeneration medium with a photoperiod of 16 hours for a period of 14-21 days. Regenerating shoots were transferred to a Magenta box containing 1/2 MSH50 medium. Multiple plants regenerated from a single explant were considered siblings and treated as one independent plant line. Plants produced thick white roots and scored positive for the hph gene when actively growing on 1/2 MSH50 medium. After the plantlets reach the top of the Magenta box, they are transferred to soil in a 6 cm pot at 100% humidity for 1 week, followed by growth with a 14 hour light period, 30 ° C. and dark, 21 ° C. After moving to the chamber for 2-3 weeks, it was transplanted into a 13 cm pot in a greenhouse. Seeds were collected and stored after drying for 1 week at 37 ° C.

微粒子照射:すべての照射は微粒子銃PDS−1000/He(登録商標)システム(Bio−Rad,Laboratories,Inc.)を用いて実施した。3ミリグラムの直径1.0ミクロンの金粒子を100%のエタノールで1回(one)、滅菌蒸留水で2回洗浄し、シリコン処理したエッペンドルフチューブ内の50μlの水中に再懸濁させた。1:6モル比のpDOW3303(Hpt含有ベクター)対pDAB4101(AAD−12(v1)+AHAS)を表す5マイクログラムのプラスミドDNA、20μlのスペルミジン(0.1M)および50μlの塩化カルシウム(2.5M)を金懸濁液に加えた。混合物を室温で10分間インキュベーションし、10000rpmで10秒間ペレット化し、60μlの100%冷エタノール中に再懸濁させ、8〜9μlをそれぞれのマクロ担体上に分配した。組織試料は、Zhangら(1996)に記載のように1100psiおよび27inのHg真空で照射した。   Particle irradiation: All irradiations were performed using a particle gun PDS-1000 / He® system (Bio-Rad, Laboratories, Inc.). Three milligrams of 1.0 micron diameter gold particles were washed once with 100% ethanol, twice with sterile distilled water and resuspended in 50 μl of water in a siliconized Eppendorf tube. 1: 6 molar ratio of pDOW3303 (Hpt-containing vector) to pDAB4101 (AAD-12 (v1) + AHAS) 5 micrograms of plasmid DNA, 20 μl spermidine (0.1 M) and 50 μl calcium chloride (2.5 M) Was added to the gold suspension. The mixture was incubated at room temperature for 10 minutes, pelleted at 10000 rpm for 10 seconds, resuspended in 60 μl 100% cold ethanol, and 8-9 μl was dispensed onto each macrocarrier. Tissue samples were irradiated at 1100 psi and 27 in Hg vacuum as described in Zhang et al. (1996).

AAD−12(v1)で形質転換したT0コメにおける出芽後除草剤耐性:3〜5枚葉段階のコメ小植物に、187L/haに較正したトラック噴霧器を使用して、1%のSunit II(v/v)および1.25%のUAN(v/v)を含有する、致死的用量の0.16%(v/v)のPursuitの溶液(AHAS遺伝子の存在を確認するため)を噴霧した。感受性または抵抗性の評定を処理の36日後(DAT)に行った。温室に送った33個の事象のうちの10個はPursuitに対して頑強に耐性であり、他のものは変動的なレベルの除草剤損傷を被った。植物をサンプリングし、分子特徴づけを行い、それによりこれら10個の事象のうちの7個がAAD−12(v1)PTUおよびAHASコード領域全体の両方を含有すると同定された。   Postemergence herbicide resistance in T0 rice transformed with AAD-12 (v1): 3% single-leaf rice plantlets using 1% Sunit II (1) using a track sprayer calibrated to 187 L / ha nebulized with lethal dose of 0.16% (v / v) Pursuit solution (to confirm the presence of AHAS gene) containing v / v) and 1.25% UAN (v / v) . Sensitivity or resistance assessments were made 36 days after treatment (DAT). Ten of the 33 events sent to the greenhouse were robustly resistant to Pursuit and others suffered variable levels of herbicide damage. Plants were sampled and subjected to molecular characterization, whereby 7 of these 10 events were identified as containing both the AAD-12 (v1) PTU and the entire AHAS coding region.

T1コメにおけるAAD−12(v1)の遺伝率:100個植物の後代検定を、AAD−12(v1)PTUおよびAHASコード領域をどちらも含有していたAAD−12(v1)系統の5個のT1系統に対して実施した。上記手順を順守して種子を植えつけ、既に記載したようにトラック噴霧器を使用して140g ae/haのイマゼタピルを噴霧した。14DAT後、抵抗性および感受性の植物を計数した。カイ二乗分析によって決定して、試験した5個の系統のうちの2個が単一座位の優性メンデル形質(3R:1S)として分離された。以下の2,4−D耐性試験によって決定して、AAD−12はAHAS選択可能マーカーと一緒に分離された(coseregated)。   Heritability of AAD-12 (v1) in T1 rice: 100 plant progeny tests, 5 of AAD-12 (v1) lines that contained both AAD-12 (v1) PTU and AHAS coding regions It implemented with respect to T1 system | strain. Following the above procedure, seeds were planted and sprayed with 140 g ae / ha imazetapill using a track sprayer as previously described. After 14 DAT, resistant and sensitive plants were counted. As determined by chi-square analysis, two of the five lines tested were segregated as a single locus dominant Mendelian trait (3R: 1S). As determined by the following 2,4-D resistance test, AAD-12 was cosedated with the AHAS selectable marker.

T1コメにおける高い2,4−D耐性の検証:以下のT1 AAD−12(v1)単一分離座位系統をMetro Mix培地を含有する3インチの鉢に植えつけた:pDAB4101(20)003およびpDAB4101(27)002。2〜3枚葉段階で140g ae/haのイマゼタピルを噴霧した。ヌルを排除し、個体をV3〜V4段階で、187L/ha、1120、2240または4480g ae/haの2,4−D DMA(それぞれ典型的な商業的使用量の2×、4×、および8×)に設定したトラック噴霧器にて噴霧した。植物を7および14DATに等級づけし、陰性対照植物として非形質転換の市販のコメ栽培品種「Lamont」と比較した。   Verification of high 2,4-D resistance in T1 rice: The following T1 AAD-12 (v1) single segregated locus lines were planted in 3 inch pots containing Metro Mix medium: pDAB4101 (20) 003 and pDAB4101 (27) 002. 140 g ae / ha imazetapil was sprayed at the 2-3 sheet stage. Eliminating nulls, individuals in V3-V4 stage, 187 L / ha, 1120, 2240 or 4480 g ae / ha 2,4-D DMA (2 ×, 4 ×, and 8 of typical commercial usage, respectively) It sprayed with the track sprayer set to x). Plants were graded to 7 and 14 DAT and compared to the non-transformed commercial rice cultivar “Lamont” as a negative control plant.

損傷データ(表22)は、AAD−12(v1)で形質転換した系統は高い量の2,4−D DMAに対して非形質転換対照よりも耐性があることを示している。pDAB4101(20)003系統は高レベルの2,4−Dに対してpDAB4101(27)002系統よりも耐性がある。また、データは、2,4−Dの耐性が少なくとも2世代の間安定であることも実証している。   Damage data (Table 22) shows that lines transformed with AAD-12 (v1) are more resistant to higher amounts of 2,4-D DMA than untransformed controls. The pDAB4101 (20) 003 line is more resistant to high levels of 2,4-D than the pDAB4101 (27) 002 line. The data also demonstrates that 2,4-D resistance is stable for at least two generations.

組織収穫、DNAの単離および定量:新鮮な組織をチューブに入れ、4℃で2日間凍結乾燥した。組織が完全に乾燥した後、タングステンビーズ(Valenite)をチューブ内に入れ、試料を、Kelcoビーズミルを使用した1分間の乾式粉砕に供した。その後、標準のDNeasy DNA単離手順を行った(Qiagen、Dneasy 69109)。その後、抽出されたDNAのアリコートをPico Green(Molecular Probes P7589)で染色し、既知の標準物質を用いて蛍光光度計(florometer)(BioTek)で走査して、濃度をng/μlで得た。   Tissue harvest, DNA isolation and quantification: Fresh tissue was placed in tubes and lyophilized at 4 ° C. for 2 days. After the tissue was completely dried, tungsten beads (Vallite) were placed in the tube and the sample was subjected to 1 minute dry grinding using a Kelco bead mill. A standard DNeasy DNA isolation procedure was then performed (Qiagen, Dneasy 69109). Subsequently, aliquots of the extracted DNA were stained with Pico Green (Molecular Probes P7589) and scanned with a florometer (BioTek) using known standards to obtain a concentration of ng / μl.

AAD−12(v1)の発現:33個すべてのT0トランスジェニックコメ系統および1個の非トランスジェニック対照を、ELISAブロットを使用してAAD−12発現について分析した。AAD−12は20個の系統のクローン中で検出されたが、Taipai 309系統の対照植物では検出されなかった。一部のクローンがイマゼタピルに対して耐性であった20個の系統のうちの12個は、AAD−12タンパク質を発現しており、AAD−12 PCR PTU陽性であり、AHASコード領域が陽性であった。発現レベルは2.3〜1092.4ppmの全可溶性タンパク質の範囲であった。   Expression of AAD-12 (v1): All 33 T0 transgenic rice lines and one non-transgenic control were analyzed for AAD-12 expression using ELISA blots. AAD-12 was detected in 20 strains of clones but not in Taipai 309 strain control plants. Twelve of the 20 lines where some clones were resistant to imazetapill expressed AAD-12 protein, were positive for AAD-12 PCR PTU, and positive for the AHAS coding region. It was. Expression levels ranged from 2.3 to 1092.4 ppm total soluble protein.

2,4−Dおよびトリクロピル除草剤に対するpDAB4101コメ植物の圃場耐性:圃場レベル耐性試験を、AAD−12(v1)事象pDAB4101[20]および1つの野生型コメ(Clearfield131)を用いて、ミシシッピー州Waysideで実施した(非トランスジェニックイミダゾリノン抵抗性の変種)。実験設計は完全乱塊法であり、単一の反復を行った。除草剤処理は2240g ae/haの2×量の2,4−D(ジメチルアミン塩)および560g ae/haのトリクロピルならびに未処理の対照であった。それぞれの除草剤処理内で、小さなプロットドリルを使用して2列のT1世代pDAB4101[20]および2列のClearfieldのコメを8インチの列間隔で植えつけた。pDAB4101[20]コメは、AAD−12(v1)遺伝子の選択可能マーカーとしてAHAS遺伝子を含有していた。イマゼタピルは、1枚葉段階で、すべてのAAD−12(v1)ヌル植物を区画から除去するための選択剤として施用した。除草剤処理は、コメが2枚葉段階に達した際に、187L/haの担体体積を130〜200kpaの圧力で送達する圧縮空気背負い式噴霧器を使用して施用した。損傷の視覚的評定を施用の7、14および21日後に行った。   Field Tolerance of pDAB4101 Rice Plants to 2,4-D and Triclopyr Herbicide: A Field Level Tolerance Test was performed using AAD-12 (v1) event pDAB4101 [20] and one wild-type rice (Clearfield 131), Mississippi Wayside (Non-transgenic imidazolinone resistant variant). The experimental design was a complete random block method, with a single iteration. Herbicide treatment was 2240 g ae / ha 2 × amount of 2,4-D (dimethylamine salt) and 560 g ae / ha triclopyr and an untreated control. Within each herbicide treatment, two rows of T1 generation pDAB4101 [20] and two rows of Clearfield rice were planted at 8 inch row spacing using a small plot drill. pDAB4101 [20] rice contained the AHAS gene as a selectable marker for the AAD-12 (v1) gene. Imazetapill was applied at the single leaf stage as a selective agent to remove all AAD-12 (v1) null plants from the compartment. The herbicide treatment was applied using a compressed air back sprayer that delivered a carrier volume of 187 L / ha at a pressure of 130-200 kpa when the rice reached the two-leaf stage. Visual assessment of injury was made 7, 14, and 21 days after application.

2,4−Dおよびトリクロピルに対するAAD−12(v1)事象の応答を表23中に示す。形質転換していないコメ系統(Clearfield)は、4×商業的使用量とみなされる2240g ae/haの2,4−Dによって重度の損傷を受けた(7DATに30%および15DATに35%)。AAD−12(v1)事象は、2,4−Dに対して優れた耐性を実証し、7または15DATに損傷が観察されなかった。形質転換していないコメは、2×量のトリクロピル(560g ae/ha)によって有意に損傷を受けていた(7DATに15%および15DATに25%)。AAD−12(v1)事象は2×量のトリクロピルに対して優れた耐性を実証し、7または15DATのどちらでも損傷が観察されなかった。   Responses of AAD-12 (v1) events to 2,4-D and triclopyr are shown in Table 23. Untransformed rice lines (Clearfield) were severely damaged (30% at 7 DAT and 35% at 15 DAT) by 2240 g ae / ha 2,4-D, considered as 4 × commercial use. The AAD-12 (v1) event demonstrated excellent resistance to 2,4-D and no damage was observed at 7 or 15 DAT. Untransformed rice was significantly damaged by 2 × amount of triclopyr (560 g ae / ha) (15% at 7 DAT and 25% at 15 DAT). The AAD-12 (v1) event demonstrated excellent resistance to 2 × amounts of triclopyr and no damage was observed with either 7 or 15 DAT.

これらの結果は、AAD−12(v1)で形質転換したコメが、Clearfieldのコメに対して重度の視覚的損傷を引き起こした量の2,4−Dおよびトリクロピルに対する高レベルの抵抗性を示したことを示している。また、複数の除草剤耐性遺伝子をAAD−12 Iの複数の種とスタッキングして、より広範囲の有効な化学に対するに対する抵抗性をもたらす能力も実証している。   These results indicated that rice transformed with AAD-12 (v1) showed a high level of resistance to the amounts of 2,4-D and triclopyr that caused severe visual damage to Clearfield rice. It is shown that. It has also demonstrated the ability to stack multiple herbicide resistance genes with multiple species of AAD-12 I resulting in resistance to a wider range of effective chemistry.

キャノーラにおけるAAD−12(v1)
キャノーラの形質転換:2,4−Dに対する抵抗性を与えるAAD−12(v1)遺伝子を使用して、セイヨウアブラナ(Brassica napus)変種Nexera710を、アグロバクテリウム属(Agrobacterium)媒介性の形質転換およびプラスミドpDAB3759で形質転換した。構築物は、CsVMVプロモーターによって駆動されるAAD−12(v1)遺伝子およびAtUbi10プロモーターによって駆動されるPat遺伝子AtUbi10プロモーターによって駆動されるEPSPSグリホサート抵抗形質を含有していた。
AAD-12 in canola (v1)
Canola transformation: Brassica napus variant Nexera * 710 was transformed into Agrobacterium-mediated traits using the AAD-12 (v1) gene conferring resistance to 2,4-D. Transformation and transformation with plasmid pDAB3759. The construct contained the APS-12 (v1) gene driven by the CsVMV promoter and the Pat gene driven by the AtUbi10 promoter and the EPSPS glyphosate resistance trait driven by the AtUbi10 promoter.

種子を10%の市販の漂白剤で10分間表面滅菌し、滅菌蒸留水で3回濯いだ。その後、種子を半分濃度のMS基本培地(MurashigeおよびSkoog、1962)上に置き、25℃に設定した成長レジームおよび16時間の明/8時間の暗の光周期下で維持した。   The seeds were surface sterilized with 10% commercial bleach for 10 minutes and rinsed 3 times with sterile distilled water. The seeds were then placed on half-concentrated MS basal medium (Murashige and Skog, 1962) and maintained under a growth regime set at 25 ° C. and a 16 hour light / 8 hour dark photoperiod.

胚軸セグメント(3〜5mm)を5〜7日齢の実生から切除し、前処理としてカルス誘導培地K1D1(1mg/Lのキネチンおよび1mg/Lの2,4−Dを含むMS培地)上に3日間置いた。その後、セグメントをペトリ皿内に移し、pDAB3759を含有するアグロバクテリウム属(Agrobacterium)Z707SまたはLBA4404株で処理した。アグロバクテリウム属(Agrobacterium)を終夜、28℃、暗所で、150rpmの振盪器上で成長させ、続いて培養培地中に再懸濁させた。   A hypocotyl segment (3-5 mm) was excised from 5-7 day old seedlings and pre-treated on callus induction medium K1D1 (MS medium containing 1 mg / L kinetin and 1 mg / L 2,4-D) I left for 3 days. The segment was then transferred into a Petri dish and treated with Agrobacterium Z707S or LBA4404 strain containing pDAB3759. Agrobacterium was grown overnight on a 150 rpm shaker in the dark at 28 ° C. and subsequently resuspended in culture medium.

胚軸セグメントをアグロバクテリウム属(Agrobacterium)で30分間処理した後、これらをカルス誘導培地上に戻して3日間置いた。同時培養後、セグメントをK1D1TC(250mg/Lのカルベニシリンおよび300mg/LのTimentinを含有するカルス誘導培地)上に置いて1週間または2週間回復させた。あるいは、セグメントを選択培地K1D1H1(1mg/LのHerbiaceを含む上記培地)上に直接置いた。カルベニシリンおよびTimentinがアグロバクテリウム属(Agrobacterium)を死滅させるために使用する抗生物質であった。選択剤Herbiaceにより形質転換細胞の成長が許容された。   The hypocotyl segments were treated with Agrobacterium for 30 minutes and then returned to the callus induction medium for 3 days. After co-culture, the segments were placed on K1D1TC (callus induction medium containing 250 mg / L carbenicillin and 300 mg / L Timetin) and allowed to recover for 1 or 2 weeks. Alternatively, the segments were placed directly on selective medium K1D1H1 (above medium containing 1 mg / L Herbiace). Carbenicillin and Timentin were antibiotics used to kill Agrobacterium. The selective agent Herbiace allowed the growth of transformed cells.

その後、カルス形成した胚軸セグメントをB3Z1H1(MS培地、3mg/Lのベンジルアミノプリン、1mg/Lのゼアチン、0.5gm/LのMES[2−(N−モルホリノ)エタンスルホン酸]、5mg/Lの硝酸銀、1mg/LのHerbiace、カルベニシリンおよびTimentin)苗条再生培地上に置いた。2〜3週間後に苗条が再生し始めた。胚軸セグメントを苗条と共に、B3Z1H3培地(MS培地、3mg/Lのベンジルアミノプリン、1mg/Lのゼアチン、0.5gm/LのMES[2−(N−モルホリノ)エタンスルホン酸]、5mg/Lの硝酸銀、3mg/LのHerbiace、カルベニシリンおよびTimentin)にさらに2〜3週間移した。   Thereafter, the callus-formed hypocotyl segment was transformed into B3Z1H1 (MS medium, 3 mg / L benzylaminopurine, 1 mg / L zeatin, 0.5 gm / L MES [2- (N-morpholino) ethanesulfonic acid], 5 mg / L silver nitrate, 1 mg / L Herbiace, carbenicillin and Timentin) on shoot regeneration medium. The shoots began to regenerate after 2-3 weeks. Hypocotyl segment with shoots, B3Z1H3 medium (MS medium, 3 mg / L benzylaminopurine, 1 mg / L zeatin, 0.5 gm / L MES [2- (N-morpholino) ethanesulfonic acid], 5 mg / L Of silver nitrate, 3 mg / L Herbiace, carbenicillin and Timentin) for a further 2-3 weeks.

苗条を胚軸セグメントから切除し、苗条伸長培地MESH5またはMES10(MS、0.5gm/LのMES、5または10mg/LのHerbiace、カルベニシリン、Timentin)に2〜4週間移した。根誘導のために伸長した苗条をMSI.1(0.1mg/Lのインドール酪酸を含むMS)上で培養する。植物が十分に確立された根系を有した後、これらを土壌に移植した。植物をConviron内の制御された環境条件下で1〜2週間気候順化させた後、温室に移した。   The shoots were excised from the hypocotyl segment and transferred to shoot elongation medium MES5 or MES10 (MS, 0.5 gm / L MES, 5 or 10 mg / L Herbiace, carbenicillin, Timentin) for 2-4 weeks. The shoots elongated for root induction were treated with MSI. 1 (MS containing 0.1 mg / L indolebutyric acid). After the plants had a well established root system, they were transplanted into the soil. Plants were acclimated for 1-2 weeks under controlled environmental conditions in Conviron and then transferred to the greenhouse.

分子分析−キャノーラの材料および方法:組織収穫、DNAの単離および定量。新鮮な組織をチューブに入れ、4℃で2日間凍結乾燥した。組織が完全に乾燥した後、タングステンビーズ(Valenite)をチューブ内に入れ、試料を、Kelcoビーズミルを使用した1分間の乾式粉砕に供した。その後、標準のDNeasy DNA単離手順を行った(Qiagen、DNeasy 69109)。その後、抽出されたDNAのアリコートをPico Green(Molecular Probes P7589)で染色し、既知の標準物質を用いて蛍光光度計(BioTek)で読み取って、濃度をng/μlで得た。   Molecular analysis-Canola materials and methods: tissue harvest, DNA isolation and quantification. Fresh tissue was placed in a tube and lyophilized at 4 ° C. for 2 days. After the tissue was completely dried, tungsten beads (Vallite) were placed in the tube and the sample was subjected to 1 minute dry grinding using a Kelco bead mill. A standard DNeasy DNA isolation procedure was then performed (Qiagen, DNeasy 69109). Subsequently, aliquots of the extracted DNA were stained with Pico Green (Molecular Probes P7589) and read with a fluorometer (BioTek) using known standards to obtain a concentration of ng / μl.

ポリメラーゼ連鎖反応:合計100ngの全DNAを鋳型として使用した。20mMのそれぞれのプライマーをTakara Ex Taq PCRポリメラーゼキット(Mirus TAKRR001A)と共に使用した。コード領域PCR AAD−12(v1)のプライマーは(配列番号10)(順方向)および(配列番号11)(逆方向)であった。PCR反応は、9700 Geneampサーモサイクラー(Applied Biosystems)中で、試料を94℃で3分間、35サイクルの94℃で30秒間と、65℃で30秒間と、72℃で2分間、次いで72℃で10分間に供することによって実施した。PCR産物は、EtBrで染色した1%アガロースゲル上の電気泳動によって分析した。AAD−12(v1)事象を有する35個の植物からの35個の試料が陽性の試験結果となった。3個の陰性対照試料は陰性の試験結果となった。   Polymerase chain reaction: A total of 100 ng of total DNA was used as a template. 20 mM of each primer was used with Takara Ex Taq PCR polymerase kit (Mirus TAKRR001A). The primers for the coding region PCR AAD-12 (v1) were (SEQ ID NO: 10) (forward direction) and (SEQ ID NO: 11) (reverse direction). The PCR reaction was carried out in a 9700 Geneamp thermocycler (Applied Biosystems) with samples at 94 ° C for 3 minutes, 35 cycles of 94 ° C for 30 seconds, 65 ° C for 30 seconds, 72 ° C for 2 minutes, then 72 ° C. Performed by subjecting to 10 minutes. PCR products were analyzed by electrophoresis on a 1% agarose gel stained with EtBr. 35 samples from 35 plants with AAD-12 (v1) event gave a positive test result. Three negative control samples gave negative test results.

ELISA:以前のセクションに記載した確立されたELISAを使用して、AAD−12タンパク質が5個の異なるキャノーラ形質転換植物事象において検出された。発現レベルは、14から700ppmを超える全可溶性タンパク質(TSP)の範囲であった。3つの異なる非形質転換植物試料を並行して試験し、シグナルは検出されず、これは、アッセイで使用した抗体がキャノーラ細胞マトリックスと最小限の交差反応性しか有さないことを示している。また、これらの試料はウエスタン分析によって陽性であることが確認された。結果の要約を表24中に提示する。   ELISA: Using the established ELISA described in the previous section, AAD-12 protein was detected in 5 different canola transformed plant events. Expression levels ranged from 14 to over 700 ppm total soluble protein (TSP). Three different non-transformed plant samples were tested in parallel and no signal was detected, indicating that the antibody used in the assay has minimal cross-reactivity with the canola cell matrix. These samples were confirmed to be positive by Western analysis. A summary of the results is presented in Table 24.

AAD−12(v1)で形質転換したT0キャノーラにおける出芽後除草剤耐性:構築物pDAB3759で形質転換したもののうちの45個のT0事象を一定期間の間に温室に送り、温室内で気候順化させた。2〜4枚の新しい正常に見える葉が出芽するまで(すなわち、植物が組織培養物から温室成長の条件へと移行するまで)植物を成長させた。その後、植物を560g ae/haの量の致死的用量の市販の2,4−Dアミン4の配合物で処理した。除草剤施用は、トラック噴霧器を用いて、187L/haの噴霧体積、50cmの噴霧高で行った。致死的用量とは、非形質転換対照に95%超の損傷を引き起こす量として定義される。   Postemergence herbicide resistance in T0 canola transformed with AAD-12 (v1): 45 T0 events of those transformed with construct pDAB3759 were sent to the greenhouse for a period of time to allow acclimation in the greenhouse It was. Plants were grown until 2-4 new normal-looking leaves emerged (i.e., until the plant transitioned from tissue culture to greenhouse growth conditions). The plants were then treated with a lethal dose of a commercial 2,4-Damine 4 formulation in an amount of 560 g ae / ha. The herbicide application was performed using a truck sprayer with a spray volume of 187 L / ha and a spray height of 50 cm. A lethal dose is defined as the amount that causes more than 95% damage to an untransformed control.

事象のうちの24個が2,4−D DMA除草剤施用に対して耐性であった。一部の事象は軽微な損傷を受けたが、14DATまでに回復した。事象を制御されたバッグ内の条件下で自家受粉によってT1(およびT2世代)まで進行させた。   24 of the events were resistant to 2,4-D DMA herbicide application. Some events received minor damage but recovered by 14 DAT. Events were allowed to progress to T1 (and T2 generations) by self-pollination under controlled bag conditions.

キャノーラにおけるAAD−12(v1)の遺伝率:また、100個植物の後代検定も、AAD−12(v1)の11個のT1系統に対して実施した。種子を蒔き、Metro Mix培地を満たした3インチの鉢に移植した。その後、既に記載したようにすべての植物に560g ae/haの2,4−D DMAを噴霧した。14DAT後、抵抗性および感受性の植物を計数した。カイ二乗分析によって決定して、試験した11個の系統のうちの7個が単一座位の優性メンデル形質(3R:1S)として分離された。AAD−12は、複数の種において頑強なアリールオキシアルカノエートオーキシン抵抗性遺伝子として遺伝性であり、1つまたは複数の追加の除草剤抵抗性遺伝子とスタッキングすることができる。   Heritability of AAD-12 (v1) in canola: A progeny test of 100 plants was also performed on 11 T1 lines of AAD-12 (v1). Seeds were sown and transplanted into 3-inch pots filled with Metro Mix medium. Thereafter, all plants were sprayed with 560 g ae / ha 2,4-D DMA as previously described. After 14 DAT, resistant and sensitive plants were counted. As determined by chi-square analysis, seven of the eleven lines tested were isolated as single loci dominant Mendelian traits (3R: 1S). AAD-12 is heritable as a robust aryloxyalkanoate auxin resistance gene in multiple species and can be stacked with one or more additional herbicide resistance genes.

キャノーラにおけるAAD−12(v1)の遺伝率:また、100個植物の後代検定も、AAD−12(v1)の11個のT1系統に対して実施した。種子を蒔き、Metro Mix培地を満たした3インチの鉢に移植した。その後、既に記載したようにすべての植物に560g ae/haの2,4−D DMAを噴霧した。14DAT後、抵抗性および感受性の植物を計数した。カイ二乗分析によって決定して、試験した11個の系統のうちの7個が単一座位の優性メンデル形質(3R:1S)として分離された。AAD−12は、複数の種において頑強なアリールオキシアルカノエートオーキシン抵抗性遺伝子として遺伝性であり、1つまたは複数の追加の除草剤抵抗性遺伝子とスタッキングすることができる。   Heritability of AAD-12 (v1) in canola: A progeny test of 100 plants was also performed on 11 T1 lines of AAD-12 (v1). Seeds were sown and transplanted into 3-inch pots filled with Metro Mix medium. Thereafter, all plants were sprayed with 560 g ae / ha 2,4-D DMA as previously described. After 14 DAT, resistant and sensitive plants were counted. As determined by chi-square analysis, seven of the eleven lines tested were isolated as single loci dominant Mendelian traits (3R: 1S). AAD-12 is heritable as a robust aryloxyalkanoate auxin resistance gene in multiple species and can be stacked with one or more additional herbicide resistance genes.

T1キャノーラにおける高い2,4−D耐性の検証:T1 AAD−12(v1)には、5〜6mgの種子を層積貯蔵し、蒔き、Sunshine Mix#5培地の薄い層を土壌の上層として加えた。560g ae/haの2,4−Dを用いて出芽中の植物を植えつけの7および13日後に選択した。   Verification of high 2,4-D tolerance in T1 canola: For T1 AAD-12 (v1), 5-6 mg seeds are stored in layers, sowed, and a thin layer of Sunshine Mix # 5 medium added as top layer of soil It was. Emergence plants were selected 7 and 13 days after planting with 560 g ae / ha 2,4-D.

生き延びた植物をMetro Mix培地を含有する3インチの鉢内に移植した。また、560g ae/haの2,4−Dで選択した、T1子孫からの生き延びた植物も、Metro Mix土壌を満たした3インチの鉢内に移植した。2〜4枚葉段階で、植物に280、560、1120、または2240g ae/haの2,4−D DMAのいずれかを噴霧した。植物を3および14DATに等級づけし、非形質転換対照植物と比較した。14DATでのT1事象の損傷データのサンプリングが表25中に見られ得る。データは、複数の事象が2240g ae/haの2,4−Dに対して頑強に抵抗性である一方で、他の事象は1120g ae/haの2,4−Dまでに対してより弱い耐性を実証したことを示唆している。生き延びた植物を、Metro Mix培地を含有する51/4’’の鉢に移植し、以前と同じ成長条件下におき、自家受粉させて、ホモ接合性種子のみを生成させた。   Surviving plants were transplanted into 3 inch pots containing Metro Mix medium. Surviving plants from T1 progeny, selected at 560 g ae / ha 2,4-D, were also transplanted into 3 inch pots filled with Metro Mix soil. At the 2-4 leaf stage, plants were sprayed with either 280, 560, 1120, or 2240 g ae / ha of 2,4-D DMA. Plants were graded to 3 and 14 DAT and compared to non-transformed control plants. Sampling of damage data for T1 events at 14 DAT can be seen in Table 25. The data shows that multiple events are robustly resistant to 2,240 g ae / ha 2,4-D, while other events are less resistant to 1,120 g ae / ha 2,4-D It is suggested that Surviving plants were transplanted into 51/4 ″ pots containing Metro Mix medium, placed under the same growth conditions as before, and self-pollinated to produce only homozygous seeds.

2,4−D、ジクロプロップ(Dichloprop)、トリクロピルおよびフルオロキシピル除草剤に対するpDAB3759キャノーラ植物の圃場耐性:圃場レベル耐性試験を、2つのAAD−12(v1)事象3759(20)018.001および3759(18)030.001ならびに野生型キャノーラ(Nex710)に対して、インディアナ州Fowlerで実施した。実験設計は完全乱塊法であり、3回の反復を行った。除草剤処理は、280、560、1120、2240および4480g ae/haの2,4−D(ジメチルアミン塩)、840g ae/haのトリクロピル、280g ae/haのフルオロキシピル、および未処理の対照であった。それぞれの除草剤処理内で、事象3759(18)030.0011、3759(18)018.001、および野生型系統(Nex710)の単一の20ftの列/事象を、4列ドリルを用いて8インチの列間隔で植えつけた。除草剤処理は、キャノーラが4〜6枚葉段階に達した際に、187L/haの担体体積を130〜200kpaの圧力で送達する圧縮空気背負い式噴霧器を使用して施用した。視覚的損傷の評定を施用の7、14および21日後に行った。   Field Tolerance of pDAB3759 Canola Plants to 2,4-D, Dichloprop, Triclopyr and Fluoroxypyr Herbicides: Field Level Tolerance Tests, Two AAD-12 (v1) Events 3759 (20) 018.001 and 3759 (18) 030.001 as well as wild type canola (Nex 710) in Fowler, IN. The experimental design was a complete random block method, with 3 iterations. Herbicide treatment was 280, 560, 1120, 2240 and 4480 g ae / ha 2,4-D (dimethylamine salt), 840 g ae / ha triclopyr, 280 g ae / ha fluoroxypyr, and untreated control Met. Within each herbicide treatment, events 3759 (18) 030.0011, 3759 (18) 018.001, and a single 20 ft row / event of the wild type strain (Nex710) were transferred to 8 using a 4 row drill. Planted at inch spacing. The herbicide treatment was applied using a compressed air-backed sprayer that delivered a carrier volume of 187 L / ha at a pressure of 130-200 kpa when the canola reached the 4-6 sheet stage. Visual damage assessments were made 7, 14, and 21 days after application.

2,4−D、トリクロピル、およびフルオロキシピルに対するキャノーラの応答を表26中に示す。野生型キャノーラ(Nex710)は、4×量とみなされる2240g ae/haの2,4−Dによって重度の損傷を受けた(14DATに72%)。AAD−12(v1)事象はすべて、14DATにおいて2,4−Dに対して優れた耐性を実証し、それぞれ1、2および4×量で2、3および2%の平均損傷が観察された。野生型キャノーラは、2×量のトリクロピル(840g ae/ha)によって重度の損傷を受けた(14DATに25%)。AAD−12(v1)事象は、2×量のトリクロピルで耐性を実証し、14DATに2個の事象にわたって平均6%の損傷であった。280g ae/haのフルオロキシピルは、14DAAに形質転換していない系統に対して重度の損傷(37%)を引き起こした。AAD−12(v1)事象は、5DATに平均8%の損傷を伴う増加した耐性を実証した。   The response of canola to 2,4-D, triclopyr, and fluoroxypy is shown in Table 26. Wild-type canola (Nex 710) was severely damaged by 2240 g ae / ha 2,4-D considered as 4 × dose (72% at 14 DAT). All AAD-12 (v1) events demonstrated excellent resistance to 2,4-D at 14 DAT, with average damages of 2, 3 and 2% observed in 1, 2 and 4 × amounts, respectively. Wild type canola was severely damaged (25% at 14 DAT) by 2 × amount of triclopyr (840 g ae / ha). The AAD-12 (v1) event demonstrated resistance with 2 × amount of triclopyr and averaged 6% damage over 2 events at 14 DAT. 280 g ae / ha of fluoroxypy caused severe damage (37%) on lines not transformed into 14 DAA. The AAD-12 (v1) event demonstrated increased resistance with an average of 8% damage to 5DAT.

これらの結果は、AAD−12(v1)で形質転換した事象が、形質転換していないキャノーラに対して致死的である、または重度の上偏生長性形成異常を引き起こした量の2,4−D、トリクロピルおよびフルオロキシピルに対する高レベルの抵抗性を示したことを示している。AAD−12は2,4−D>トリクロピル>フルオロキシピルの相対的有効性を有することが示されている。   These results indicate that the amount of 2,4-in the event that an event transformed with AAD-12 (v1) was lethal to untransformed canola or caused severe hypertrophic dysplasia. It shows a high level of resistance to D, triclopyr and fluoroxypyr. AAD-12 has been shown to have a relative effectiveness of 2,4-D> triclopyr> fluoroxypyr.

AAD−12ダイズ事象DAS−68416−4の形質転換および選択
トランスジェニックダイズ(Glycine max)事象DAS−68416−4を、ダイズ子葉節外植片のアグロバクテリウム属(Agrobacterium)媒介性の形質転換によって作製した。選択可能マーカー(pat)および目的遺伝子(AAD−12)をT鎖DNA領域内に有するバイナリーベクターpDAB4468(図2)を保有する、防御解除したアグロバクテリウム属(Agrobacterium)の株EHA101(Hoodら、2006)を使用して形質転換を開始した。
Transformation and selection of AAD-12 soybean event DAS-68416-4 Transgenic soybean (Glycine max) event DAS-68416-4 was transformed into Agrobacterium-mediated transformation of soybean cotyledon explants. Produced. A deprotected Agrobacterium strain EHA101 (Hood et al.) Carrying a binary vector pDAB4468 (FIG. 2) having a selectable marker (pat) and a gene of interest (AAD-12) in the T-strand DNA region. 2006) was used to initiate transformation.

アグロバクテリウム属(Agrobacterium)媒介性の形質転換を実施した。手短に述べると、ダイズ種子(cv Maverick)を基底培地上で発芽させ、子葉節を単離し、アグロバクテリウム属(Agrobacterium)に感染させた。アグロバクテリウム属(Agrobacterium)を除去するために、苗条開始、苗条伸長、および発根の培地にはセフォタキシム、timentinおよびバンコマイシンを添加した。グルホシネート選択を用いて形質転換していない苗条の成長を阻害した。選択された苗条を根発達のために発根培地に移し、その後、小植物の気候順化のための土壌混合物に移した。   Agrobacterium-mediated transformation was performed. Briefly, soybean seeds (cv Mavick) were germinated on basal medium, cotyledon nodes were isolated and infected with Agrobacterium. To remove Agrobacterium, cefotaxime, timetin and vancomycin were added to the shoot initiation, shoot elongation, and rooting media. Glufosinate selection was used to inhibit the growth of untransformed shoots. Selected shoots were transferred to rooting media for root development and then transferred to a soil mixture for acclimation of plantlets.

選択された小植物の末端小葉にグルホシネートを葉塗布して、推定上の形質転換体についてスクリーニングした。スクリーニングされた小植物を温室に移し、気候順化させ、その後、耐性を再確認するためにグルホシネートを葉塗布し、推定上の形質転換体であるとみなされた。スクリーニングされた植物をサンプリングし、選択可能マーカー遺伝子および/または目的遺伝子を確認するための分子分析を実施した。T0植物を温室内で自家受粉させてT1種子を生じさせた。   Glufosinate was applied to the terminal leaflets of selected plantlets and screened for putative transformants. The screened plantlets were transferred to a greenhouse and acclimated, and then glufosinate was leaf-applied to reconfirm resistance and considered to be putative transformants. The screened plants were sampled and molecular analysis was performed to confirm the selectable marker gene and / or the gene of interest. T0 plants were self-pollinated in a greenhouse to produce T1 seeds.

T1植物をを優良な生殖質(Maverick)内に戻し交雑および浸透交雑させた。この事象、ダイズ事象DAS−68416−4は、独立した形質転換した単離体から作製された。事象は、単一挿入部位、正常なメンデル分離および安定発現などのその独特の特徴、ならびに、幅広い遺伝子型背景および複数の環境的位置にわたる除草剤耐性および農耕学的性能を含めた、有効性の優れた組合せに基づいて選択した。ダイズ事象DAS−68416−4のさらなる説明は、その全体が参照により組み込まれているWO2011/066384号に開示されている。   T1 plants were backcrossed and osmotically crossed into a good germplasm. This event, soybean event DAS-68416-4, was made from an independent transformed isolate. Events include efficacy, including a single insertion site, its unique characteristics such as normal Mendelian isolation and stable expression, and herbicide tolerance and agronomic performance across a wide genotypic background and multiple environmental locations. Selected based on superior combinations. A further description of the soybean event DAS-68416-4 is disclosed in WO2011 / 066384, which is incorporated by reference in its entirety.

2008年の農耕学的データの作成
事象DAS−68416−4のダイズおよび非トランスジェニック対照(変種Maverick)を用いた農耕学的研究を、2008年に、アイオワ州、イリノイ州、インディアナ州、ネブラスカ州およびカナダのオンタリオ州(2箇所)に位置する6箇所で実施した。立毛/集団数、実生/植物の活力、植物の高さ、倒伏、病害の発生率、昆虫被害、および開花までの日数を含めた農耕学的決定要因を評価して、対照系統Maverickと比較したダイズ事象DAS−68416−4(除草剤処理ありおよびなし)の等価性を調査した。本研究を農耕学的実験S1と呼ぶ。
Creation of Agricultural Data for 2008 Agricultural studies using soybean and non-transgenic control (variant Maverick) of Event DAS-68416-4 were conducted in 2008 in Iowa, Illinois, Indiana, Nebraska. And 6 locations located in Ontario, Canada (2 locations). Agronomic determinants, including napped / population number, seedling / plant vitality, plant height, lodging, disease incidence, insect damage, and days to flowering, were evaluated and compared to the control strain Mavicick The equivalence of soybean event DAS-68416-4 (with and without herbicide treatment) was investigated. This study is referred to as agricultural experiment S1.

試験および対照ダイズ種子を、25ftの列あたり約112個の種子の種子率、約30インチ(75cm)の列間隔で植えつけた。それぞれの箇所で、それぞれの処理の3つの反復区画を確立し、各区画は2〜25ftの列からなっていた。区画を完全乱塊法(RCB)で配置し、それぞれの箇所で独自にランダム化されていた。各ダイズ区画には同様の成熟の2列の非トランスジェニックダイズが境界隣接していた。試験箇所全体は、最低10ftの同様の相対的成熟の非トランスジェニックダイズによって囲まれていた。   Test and control soybean seeds were planted at a seed rate of about 112 seeds per 25 ft row, with a row spacing of about 30 inches (75 cm). At each location, three replicated sections of each treatment were established, each section consisting of 2-25 ft columns. The compartments were placed by the complete randomized block method (RCB) and were randomly randomized at each location. Each soybean compartment was bordered by two rows of similar mature non-transgenic soybeans. The entire test site was surrounded by a similar relatively mature non-transgenic soybean with a minimum of 10 ft.

除草剤処理は約20ガロン/エーカー(187L/ha)の噴霧体積で施用した。これらの施用は、最大表示率の商業的実施を再現するために設計した。2,4−Dは、3lb ae/Aのシーズン中の合計の、3回の散布の度が過ぎた施用として施用した。1.0lb ae A(1,120g/ha)の個々の施用を出芽前ならびに約V4およびR2成長段階に行った。グルホシネートは、0.74lb ai/A(828g ai/ha)のシーズン中の合計の、2回の散布の度が過ぎた施用として施用した。0.33lb ai/Aおよび0.41lb ai/A(374および454g ai/ha)の個々の施用を約V6およびR1成長段階に行った。   The herbicide treatment was applied at a spray volume of about 20 gallons / acre (187 L / ha). These applications were designed to replicate the commercial practice of maximum display rate. 2,4-D was applied as an application after 3 spraying times in total during the 3 lb ae / A season. Individual applications of 1.0 lb ae A (1,120 g / ha) were made before emergence and at about V4 and R2 growth stages. Glufosinate was applied as an application over the course of two sprays for a total of 0.74 lb ai / A (828 g ai / ha) season. Individual applications of 0.33 lb ai / A and 0.41 lb ai / A (374 and 454 g ai / ha) were made to about V6 and R1 growth stages.

混合モデル(SASバージョン8、SAS Institute 1999年)を使用して、農耕学的データについて圃場箇所にわたる分散分析を実施した。エントリーは固定効果としてみなし、場所、場所内のブロック、エントリーによる場所、および場所内のブロックによるエントリーを変量効果として指定した。全体的な処理効果の有意性はF検定を使用して推定した。対応対比を、対照と非噴霧ダイズ事象DAS−68416−4(非噴霧)、グルホシネートを噴霧したダイズ事象DAS−68416−4(ダイズ事象DAS−68416−4+グルホシネート)、2,4−Dを噴霧したダイズ事象DAS−68416−4(ダイズ事象DAS−68416−4+2,4−D)、ならびにグルホシネートおよび2,4−Dをどちらも噴霧したダイズ事象DAS−68416−4(ダイズ事象DAS−68416−4+両方)のトランスジェニックエントリーとの間で、t検定を使用して行った。また、多重度を制御するために偽発見率(FDR)を使用して調整P値も計算した(BenjaminiおよびHochberg、1995)。   Analysis of variance across field sites was performed on agronomic data using a mixed model (SAS version 8, SAS Institute 1999). The entry was considered a fixed effect, and the location, the block within the location, the location by entry, and the entry by the block within location were designated as random effects. The significance of the overall treatment effect was estimated using the F test. Corresponding contrasts were sprayed with control and non-sprayed soy event DAS-68416-4 (non-sprayed), soy event DAS-68416-4 sprayed with glufosinate (soybean event DAS-68416-4 + glufosinate), 2,4-D Soybean event DAS-68416-4 (soybean event DAS-68416-4 + 2,4-D), and soybean event DAS-68416-4 (both soybean event DAS-68416-4 +) sprayed with both glufosinate and 2,4-D ) Using the t-test. An adjusted P value was also calculated using the false discovery rate (FDR) to control multiplicity (Benjamini and Hochberg, 1995).

対照、ダイズ事象DAS−68416−4非噴霧、ダイズ事象DAS−68416−4+2,4−D、ダイズ事象DAS−68416−4+グルホシネート、およびダイズ事象DAS−68416−4+両方の除草剤から収集した農耕学的データの分析を実施した。立毛数、初期集団、実生の活力、施用後の損傷、倒伏、最終立毛数、または開花までの日数について統計的に有意な差異は観察されなかった(表28)。高さでは、対照とダイズ事象DAS−68416−4+2,4−D噴霧との間で有意な対応有意な対応t検定が観察された。しかし、有意な全体的な処理効果は観察されず、ダイズ事象DAS−68416−4処理と対照との間の差異は非常に小さく、差異は様々なダイズ事象DAS−68416−4処理間で共通していなかった。これらの結果に基づいて、ダイズ事象DAS−68416−4は準同質遺伝子非トランスジェニック対照と農耕学的に等価であった。   Agronomics collected from herbicides for control, soybean event DAS-68416-4 unsprayed, soybean event DAS-68416-4 + 2, 4-D, soybean event DAS-68416-4 + glufosinate, and soybean event DAS-68416-4 + Data analysis was performed. No statistically significant differences were observed in the number of napped, initial population, seedling vitality, post-application damage, lodging, number of final napped, or days to flowering (Table 28). At height, a significant paired significant t-test was observed between the control and the soybean event DAS-68416-4 + 2,4-D spray. However, no significant overall treatment effect was observed and the difference between the soybean event DAS-68416-4 treatment and the control was very small, and the difference was common between the various soybean event DAS-68416-4 treatments. It wasn't. Based on these results, the soybean event DAS-68416-4 was agronomically equivalent to the near-isogenic non-transgenic control.

2009年の農耕学的データの作成
ダイズ事象DAS−68416−4および非トランスジェニック対照(変種Maverick)を用いた農耕学的研究を、2009年に、アーカンソー州、アイオワ州、イリノイ州、インディアナ州、ミズーリ州、およびネブラスカ州に位置する8箇所で実施した。立毛/集団数、実生/植物の活力、植物の高さ、病害の発生率、昆虫被害、および開花までの日数を含めた農耕学的決定要因を評価して、対照と比較したダイズ事象DAS−68416−4のダイズ(除草剤処理ありおよびなし)の等価性を調査した(表29)。
Agricultural data generation for 2009 Agricultural studies using soybean event DAS-68416-4 and a non-transgenic control (variant Maverick) were conducted in 2009 in Arkansas, Iowa, Illinois, Indiana, The test was conducted at 8 locations in Missouri and Nebraska. Agricultural determinants including napped / population number, seedling / plant vitality, plant height, disease incidence, insect damage, and days to flowering were assessed and compared to the soybean event DAS- The equivalence of 68416-4 soybean (with and without herbicide treatment) was investigated (Table 29).

完全乱塊法を試験に使用した。エントリーは、ダイズ事象DAS−68416−4、Maverick対照系統、および市販の非トランスジェニックダイズ系統であった。試験、対照および参照ダイズ種子を、1列あたり約112個の種子の種子率、約30インチ(75cm)の列間隔で植えつけた。それぞれの箇所で、それぞれの処理の4つの反復区画を確立し、各区画は2〜25ftの列からなっていた。各ダイズ区画には2列の非トランスジェニックダイズ(Maverick)が境界隣接していた。試験箇所全体は、最低4列(または10ft)の非トランスジェニックダイズ(Maverick)によって囲まれていた。農耕学的に許容される作物を生成するために適切な昆虫、雑草、および病害の防除の実施を施用した。   The complete randomized method was used for the test. Entries were the soybean event DAS-68416-4, the Maverick control line, and a commercially available non-transgenic soybean line. Test, control and reference soybean seeds were planted at a seed rate of about 112 seeds per row, with a row spacing of about 30 inches (75 cm). At each location, four replicated sections of each treatment were established, each section consisting of 2-25 ft columns. Each soybean compartment was bordered by two rows of non-transgenic soybeans (Maverick). The entire test site was surrounded by a minimum of 4 rows (or 10 ft) of non-transgenic soybean (Maverick). Appropriate insect, weed, and disease control practices were applied to produce agronomically acceptable crops.

最大表示率の商業的実施を再現するために除草剤処理を施用した。処理は、非噴霧対照ならびに指定された成長段階に施用した2,4−D、グルホシネート、2,4−D/グルホシネートの除草剤施用からなっていた。2,4−Dの施用には、除草剤を1.0lb ae/A(1,120g ae/ha)の量で、V4およびR2成長段階に施用した。グルホシネート処理には、V4およびV6〜R2成長段階に植物に施用を行った。両方の施用には、グルホシネートを0.33lb ai/A(374g ai/ha)および0.41lb ai/A(454g ai/ha)の量で、それぞれV4およびV6〜R2での施用に施用した。どちらの除草剤施用のエントリーも、ダイズ事象DAS−68416−4および非トランスジェニックMaverickを含めた対照であった。Maverick区画は除草剤施用後に死滅することが予想された。   Herbicide treatment was applied to recreate the commercial performance of maximum display rate. Treatment consisted of herbicide application of 2,4-D, glufosinate, 2,4-D / glufosinate applied to the non-spray control as well as the designated growth stage. For the 2,4-D application, the herbicide was applied to the V4 and R2 growth stages in an amount of 1.0 lb ae / A (1,120 g ae / ha). For glufosinate treatment, plants were applied during the V4 and V6-R2 growth stages. For both applications glufosinate was applied in amounts of 0.33 lb ai / A (374 g ai / ha) and 0.41 lb ai / A (454 g ai / ha) for application at V4 and V6-R2, respectively. Both herbicide application entries were controls including the soybean event DAS-68416-4 and non-transgenic Mavelick. The Maberick compartment was expected to die after herbicide application.

混合モデル(SASバージョン8、SAS Institute 1999年)を使用して、農耕学的データについて圃場箇所にわたる分散分析を実施した。エントリーは固定効果としてみなし、場所、場所内のブロック、エントリーによる場所、および場所内のブロックによるエントリーを変量効果として指定した。個々の場所での分析は、エントリーを固定効果とし、ブロックおよびブロックによるエントリーを変量効果として、同様の様式で行った。データは統計分析のために四捨五入しなかった。有意差は95%の信頼水準で宣言し、全体的な処理効果の有意性はF検定を使用して推定した。対応対比を、非噴霧AAD−12(非噴霧)、グルホシネートを噴霧したAAD−12(AAD−12+グルホシネート)、2,4−Dを噴霧したAAD−12(AAD−12+2,4−D)、ならびにグルホシネートおよび2,4−Dをどちらも噴霧したAAD−12(AAD−12+2,4−D+グルホシネート)のトランスジェニックエントリーと対照エントリーとの間で、t検定を使用して行った。   Analysis of variance across field sites was performed on agronomic data using a mixed model (SAS version 8, SAS Institute 1999). The entry was considered a fixed effect, and the location, the block within the location, the location by entry, and the entry by the block within location were designated as random effects. Analysis at each location was done in a similar manner, with entry as a fixed effect and block and block entry as a random effect. Data were not rounded for statistical analysis. Significance was declared with a 95% confidence level and the significance of the overall treatment effect was estimated using the F test. Corresponding contrasts include non-sprayed AAD-12 (non-spray), AAD-12 sprayed with glufosinate (AAD-12 + glufosinate), AAD-12 sprayed with 2,4-D (AAD-12 + 2,4-D), and A t-test was used between the transgenic and control entries of AAD-12 sprayed with both glufosinate and 2,4-D (AAD-12 + 2,4-D + glufosinate).

本研究における多数の対比が原因で、多重度が問題であった。多重度は、予想外の効果を探すために多数の比較を単一の研究で行う場合に問題となる。これらの条件下では、比較ごとのP値に基づいて差異を誤って宣言する確率が非常に高い(1−0.95比較(comparisoils)の数)。本研究では、1つの分析物あたり4つの比較が存在し(16個の分析された農耕学的観察型)、64個の農耕学的比較が生じる。したがって、未調整のP値に基づいて1つまたは複数の偽の差異を宣言する確率は農耕学的に99%であった(1−0.9564)。 Multiplicity was a problem because of the many contrasts in this study. Multiplicity is a problem when many comparisons are made in a single study to look for unexpected effects. Under these conditions, the probability of erroneously declaring a difference based on the P value for each comparison is very high ( number of 1-0.95 comparisons ). In this study, there are 4 comparisons per analyte (16 analyzed agricultural observation types), resulting in 64 agricultural comparisons. Therefore, the probability of declaring one or more false differences based on unadjusted P values was 99% agriculturally (1-0.95 64 ).

対照、AAD−12非噴霧、AAD−12+グルホシネート、AAD−12+2,4−D、およびAAD−12+2,4−D+グルホシネートのエントリーから収集した農耕学的データの分析を実施した。箇所にわたる分析には、実生の活力、最終集団、植物の活力/損傷(V4、R1)、倒伏、病害の発生率、昆虫被害、開花までの日数、成熟までの日数、鞘の数、種子の数、収量、および植物の高さについて統計的に有意な差異は観察されなかった。立毛数および初期集団では、対照とAAD−12+グルホシネートエントリーとの間で有意な対応有意な対応t検定が観察されたが、有意な全体的な処理効果またはFDR調整P値を伴っていなかった。植物の活力/損傷(R2)では、有意な対応t検定および有意な全体的な処理効果が対照とAAD−12+グルホシネートおよびAAD−12+2,4−D+グルホシネートのエントリーの両方との間で観察されたが、有意なFDR調整P値を伴っていなかった。これらすべての変数の平均結果も、本研究において試験した参照系統について見出された範囲内にあった。   Analysis of agricultural data collected from control, AAD-12 non-spray, AAD-12 + glufosinate, AAD-12 + 2,4-D, and AAD-12 + 2,4-D + glufosinate entries was performed. Analysis across sites included seedling vitality, final population, plant vitality / damage (V4, R1), lodging, disease incidence, insect damage, days to flowering, days to maturity, number of pods, seeds No statistically significant differences were observed in number, yield, and plant height. A significant paired significant paired t-test was observed between the control and the AAD-12 + glufosinate entry in the napped number and initial population, but without a significant overall treatment effect or FDR adjusted P value. In plant vitality / damage (R2), significant paired t-tests and significant overall treatment effects were observed between both controls and AAD-12 + glufosinate and AAD-12 + 2,4-D + glufosinate entries. Was not accompanied by a significant FDR adjusted P value. The average results for all these variables were also within the range found for the reference strains tested in this study.

AAD1事象pDAS1740−278の形質転換および選択
AAD1事象であるpDAS1740−278を、トウモロコシ系統Hi−IIの髭結晶媒介性の形質転換によって生成した。使用した形質転換方法は米国特許出願第20090093366号に記載されている。pDAB3812とも呼ばれるプラスミドpDAS1740(図3)のFspl断片をトウモロコシ系統内に形質転換した。このプラスミド構築物は、RB7 MARv3::トウモロコシ(Zea mays)ユビキチン1プロモーターv2//AAD1 v3//トウモロコシ(Zea mays)PER5 3’UTR::RB7 MARv4植物転写単位(PTU)を含有する発現カセットを含有する。
Transformation and Selection of AAD1 Event pDAS 1740-278 The AAD1 event, pDAS 1740-278, was generated by anther crystal mediated transformation of the maize line Hi-II. The transformation method used is described in US Patent Application No. 20090093366. The Fspl fragment of plasmid pDAS1740 (FIG. 3), also called pDAB3812, was transformed into a maize line. This plasmid construct contains an expression cassette containing RB7 MARv3 :: maize (Zea mays) ubiquitin 1 promoter v2 // AAD1 v3 // maize (Zea mays) PER5 3′UTR :: RB7 MARv4 plant transcription unit (PTU) To do.

数々の事象を生成した。生存して健康なハロキシホップ抵抗性のカルス組織を生成した事象に、推定上の形質転換事象を表すユニークな同定コードを割り当て、新鮮な選択培地に連続的に移した。それぞれのユニークな事象に由来する組織から植物を再生し、温室に移した。   Generated numerous events. Events that generated viable and healthy haloxyhop-resistant callus tissue were assigned a unique identification code representing a putative transformation event and were transferred continuously to fresh selective media. Plants were regenerated from tissues derived from each unique event and transferred to the greenhouse.

葉試料を分子分析のために採取して、サザンブロット、DNA境界確認、およびゲノムマーカー支援の確認によってAAD−1導入遺伝子の存在を検証した。陽性T0植物を自殖系統と受粉させてT1種子を得た。事象pDAS1470−278−9(DAS−40278−9)のT1植物を選択し、5世代の間自家受粉させ、特徴づけた。他方で、マーカー支援の選択によって数世代の間、T1植物を優良な生殖質(XHH13)内に戻し交雑および浸透交雑させた。この事象は、独立した形質転換した単離体から作製された。事象は、単一挿入部位、正常なメンデル分離および安定発現などのその独特の特徴、ならびに、幅広い遺伝子型背景および複数の環境的位置にわたる除草剤耐性および農耕学的性能を含めた、有効性の優れた組合せに基づいて選択した。トウモロコシ事象pDAS−1740−278−9に関するさらなる説明は、その全体が参照により組み込まれているWO2011/022469号に開示されている。   Leaf samples were taken for molecular analysis and verified for the presence of the AAD-1 transgene by Southern blot, DNA border confirmation, and genomic marker assisted confirmation. Positive T0 plants were pollinated with inbred lines to obtain T1 seeds. T1 plants of event pDAS 1470-278-9 (DAS-40278-9) were selected, self-pollinated for 5 generations and characterized. On the other hand, T1 plants were backcrossed and penetrating into a good germplasm (XHH13) for several generations by marker-assisted selection. This event was generated from an independent transformed isolate. Events include efficacy, including a single insertion site, its unique characteristics such as normal Mendelian isolation and stable expression, and herbicide tolerance and agronomic performance across a wide genotypic background and multiple environmental locations. Selected based on superior combinations. Further description of the corn event pDAS-1740-278-9 is disclosed in WO2011 / 022469, which is incorporated by reference in its entirety.

除草剤の施用および農耕学的データ
除草剤処理は約20ガロン/エーカー(187L/ha)の噴霧体積で施用した。
Herbicide Application and Agronomic Data Herbicide treatment was applied at a spray volume of about 20 gallons / acre (187 L / ha).

これらの施用は、最大表示率の商業的実施を再現するために設計した。濃度39%、3,76lb ae/gal、451g ae/lのWeedar 64(026491−0006)、ならびに濃度10.2%、0.87lb ai/gal、104g ai/gのAssure II(106155)を使用した。   These applications were designed to replicate the commercial practice of maximum display rate. Uses Weedar 64 (026991-0006) at 39%, 3,76 lb ae / gal, 451 g ae / l, and Asse II (106155) at 10.7%, 0.87 lb ai / gal, 104 g ai / g did.

2,4−D(Weedar 64)は、3回の散布の度が過ぎた施用として試験エントリー4および5に施用した(シーズン中の合計は3lb ae/A)。個々の施用は出芽前ならびに約V4およびV8〜V8.5段階であった。個々の標的施用量は、Weedar 64では1.0lb ae/A、すなわち1120g ae/haであった。実際の施用量は1096〜1231g ae/Aの範囲であった。   2,4-D (Weedar 64) was applied to Test Entries 4 and 5 as the application after 3 sprays (total of 3lb ae / A during the season). Individual applications were pre-emergence and about V4 and V8-V8.5 stages. The individual target application rate was 1.0 lb ae / A for Weedar 64, ie 1120 g ae / ha. Actual application rates ranged from 1096 to 1231 g ae / A.

キザロホップ(Assure II)は、1回の散布の度が過ぎた施用として試験エントリー3および5に施用した。施用タイミングは約V6成長段階であった。標的施用量は、Assure IIでは0.0825lb ai/A、すなわち92g ai/haであった。実際の施用量は90.8〜103g ai/haの範囲であった。農耕学的特徴を、それぞれの場所のブロック2、3、および4内のすべての試験エントリーについて記録した。表30は測定した特長を列挙する。   Quizarohop (Assure II) was applied to Test Entries 3 and 5 as an application after a single application. The application timing was about the V6 growth stage. The target application rate was 0.0825 lb ai / A, or 92 g ai / ha for Assure II. Actual application rates ranged from 90.8 to 103 g ai / ha. Agronomic characteristics were recorded for all test entries in blocks 2, 3, and 4 at each location. Table 30 lists the measured features.

対照、aad−1非噴霧、aad−1+2,4−D、aad−1+キザロホップ、およびaad−1+両方のエントリーから収集した農耕学的データの分析を実施した。箇所にわたる分析には、様々な場所にわたる分析の要約における初期集団(V1およびV4)、活力、最終集団、作物被害、絹糸発生までの期間、花粉飛散までの期間、茎の倒伏、根の倒伏、病害の発生率、昆虫被害、成熟までの日数、植物の高さ、ならびに花粉の生存度(形状および色)の値について、統計的に有意な差異は観察されなかった。緑色維持および穂の高さでは、有意な対応t検定が対照とaad−1+キザロホップのエントリーとの間で観察されたが、有意な全体的な処理効果または偽発見率(FDR)調整P値を伴っていなかった(表31)。   Analysis of the agronomic data collected from both the control, aad-1 non-spray, aad-1 + 2,4-D, aad-1 + quizalofop, and aad-1 + entries was performed. Cross-site analysis includes initial population (V1 and V4), vitality, final population, crop damage, time to silk production, time to pollen, stem lodging, root lodging, No statistically significant differences were observed in disease incidence, insect damage, days to maturity, plant height, and pollen viability (shape and color) values. For green maintenance and spike height, a significant paired t-test was observed between the control and aad-1 + quizalofop entries, but with a significant overall treatment effect or false discovery rate (FDR) adjusted P-value. It was not accompanied (Table 31).

さらなるアルゴン(Argonomic)試験
準同質遺伝子系統のトウモロコシ系統と比較したトウモロコシ系統40278の農耕学的特徴を多様な環境にわたって評価した。処理には、合計21箇所にわたって試験した、4個の遺伝子的に明白に異なるハイブリッドおよびその適切な準同質遺伝子系統対照ハイブリッドを含めた。
Further Argonomic Testing The agronomic characteristics of corn line 40278 compared to corn lines of near-isogenic lines were evaluated across a variety of environments. The treatment included 4 genetically distinct hybrids and their appropriate near-isogenic lineage hybrids tested over a total of 21 sites.

4個の試験ハイブリッドは、99〜113日の相対的成熟の範囲の、中生から晩熟のハイブリッドであった。実験Aでは、自殖C×BC3S1転換の遺伝的背景における事象DAS−40278−9を試験した。このハイブリッドは109日間の相対的成熟を有しており、16箇所で試験した(表32)。実験Bでは、113日の相対的成熟のハイブリッドである自殖E×BC3S1転換のハイブリッド背景を試験した。このハイブリッドは、実験Aとはわずかに異なる場所の組を使用して、14箇所で試験した。実験CおよびDでは、それぞれBC2S1転換×自殖DおよびBC2S1転換×自殖Fのハイブリッド背景を試験した。これらのハイブリッドはどちらも99日の相対的成熟を有しており、同じ10箇所で試験した。   The four test hybrids were mesophilic to late matured hybrids ranging from 99 to 113 days of relative maturity. Experiment A tested event DAS-40278-9 in the genetic background of inbred CxBC3S1 conversion. This hybrid had a relative maturity of 109 days and was tested at 16 locations (Table 32). Experiment B examined a hybrid background of 113-day relative maturation hybrids of self-breeding E × BC3S1 conversion. This hybrid was tested in 14 locations using a slightly different set of locations than in Experiment A. Experiments C and D tested a hybrid background of BC2S1 conversion x inbred D and BC2S1 conversion x inbred F, respectively. Both of these hybrids had a relative maturity of 99 days and were tested in the same 10 locations.

それぞれの試験について、1箇所あたり2回の反復および2列区画を用いて完全乱塊法を使用した。列の長さは20フィートであり、それぞれの列に1列あたり34個の種子を播種した。試験の管理において標準の地域的農耕学的実施を使用した。   For each test, the complete randomized block method was used with two replicates per location and two rows. The row length was 20 feet and each row was sown with 34 seeds per row. Standard regional agricultural practices were used in the management of the trial.

8個の農耕学的特徴についてデータを収集および分析した:植物の高さ、穂の高さ、茎の倒伏、根の倒伏、最終集団、穀粒の水分、試験重量、および収量。植物の高さおよび穂の高さのパラメータは、ハイブリッドの外見に関する情報を提供する。パーセント茎の倒伏および根の倒伏の農耕学的特徴は、ハイブリッドの収穫可能性を決定する。最終集団数は、収量に影響を与える種子の品質および季節的成長条件を測定する。収穫時のパーセント穀粒の水分はハイブリッドの成熟度を定義し、収量(ブッシェル/エーカー、水分について調節)および試験重量(1ブッシェルのトウモロコシの重量をポンドで、15.5%の水分に調節)は、ハイブリッドの生殖能力を説明する。   Data were collected and analyzed for eight agronomic characteristics: plant height, ear height, stem lodging, root lodging, final population, kernel moisture, test weight, and yield. The plant height and ear height parameters provide information on the appearance of the hybrid. The agronomic characteristics of percent stem lodging and root lodging determine the harvest potential of the hybrid. The final population number measures seed quality and seasonal growth conditions that affect yield. Percentage grain moisture at harvest defines hybrid maturity, yield (bushel / acre, adjusted for moisture) and test weight (1 bushel corn weight in pounds, adjusted to 15.5% moisture) Explains the fertility of the hybrid.

直線モデルを使用して圃場箇所にわたる分散分析を実施した。エントリーおよび場所をモデル中に固定効果として含めた。場所およびエントリーによる場所が変量効果として含まれる混合モデルを調査したが、エントリーによる場所は分散の小さな一部分しか説明せず、その分散成分は多くの場合ゼロから有意に異なっていなかった。茎および根の倒伏では、分散を安定させるために対数変換を使用したが、平均および範囲は元のスケールで報告されている。有意差は95%の信頼水準で宣言した。全体的な処理効果の有意性はt検定を使用して推定した。   An analysis of variance over the field locations was performed using a linear model. Entry and location were included as fixed effects in the model. A mixed model was investigated in which location and location by entry were included as random effects, but location by entry only explained a small fraction of the variance, and its variance component was often not significantly different from zero. For stem and root lodging, logarithmic transformation was used to stabilize the variance, but the means and range are reported on the original scale. Significant differences were declared with a 95% confidence level. The significance of the overall treatment effect was estimated using a t-test.

これらの農耕学的特徴づけ試験の結果を表32中に見つけることができる。穂の高さ、茎の倒伏、根の倒伏、穀粒の水分、試験重量、および収量のパラメータについて、4個の40278ハイブリッドのどれにおいても、同質遺伝子系統対照と比較して統計的に有意な差異は見い出されなかった(p<0.05)。最終集団数および植物の高さはそれぞれ実験AおよびBにおいて統計的に異なっていたが、同様の差異は、試験した他の40278ハイブリッドとの比較においては見られなかった。見られた変動の一部は、DAS−40278−9事象を優良自殖系統内に戻し交雑した際から残存する低レベルの遺伝子のばらつきが原因であり得る。測定されたパラメータの値の全体的な範囲はすべて伝統的なトウモロコシ ハイブリッドで得られた値の範囲内にあり、雑草性が増加したという結論を導かない。要約すると、農耕学的特徴づけのデータは、40278トウモロコシが慣用のトウモロコシと生物学的に等価であることを示している。   The results of these agricultural characterization tests can be found in Table 32. Statistically significant for all four 40278 hybrids in terms of ear height, stem lodging, root lodging, grain moisture, test weight, and yield parameters compared to isogenic line controls. No difference was found (p <0.05). Although the final population number and plant height were statistically different in Experiments A and B, respectively, similar differences were not seen in comparison with the other 40278 hybrids tested. Some of the variation seen can be attributed to low level gene variability remaining since the DAS-40278-9 event was backcrossed into a good inbred line. The overall range of measured parameter values is all within the range of values obtained with traditional maize hybrids and does not lead to the conclusion that weedability has increased. In summary, the agricultural characterization data show that 40278 corn is biologically equivalent to conventional corn.

準同質遺伝子系統トウモロコシと比較した、事象DAS−40278−9を含有するハイブリッドトウモロコシの農耕学的特徴を、多様な地理的環境にわたる複数の圃場試験から、1回の生育期の間収集した。ヌル植物と比較した、事象DAS−40278−9を含有するハイブリッドトウモロコシ系統の結果を表33中に列挙する。   Agronomic characteristics of hybrid maize containing event DAS-40278-9 compared to near-isogenic line maize were collected during a single growing season from multiple field trials across diverse geographic environments. The results for the hybrid maize line containing event DAS-40278-9 compared to null plants are listed in Table 33.

V3発達段階で除草剤キザロホップ(280g ae/ha)を噴霧し、V6発達段階で2,4−D(2,240g ae/ha)を噴霧した、事象DAS−40278−9を含有するハイブリッドトウモロコシ系統およびヌル植物の農耕学的特徴を表34中に示す。   Hybrid maize line containing event DAS-40278-9 sprayed with herbicide quizalofop (280 g ae / ha) at V3 developmental stage and 2,4-D (2,240 g ae / ha) at V6 developmental stage The agronomic characteristics of the null plants are shown in Table 34.

2,4−Dは2,4−D抵抗性ダイズの成長増加させる
2,4−Dを施用することによって、AAD−12導入遺伝子を有するトランスジェニックダイズはダイズ植物に対して保護を提供する一方で雑草は破壊される。2,4−Dは2,4−D耐性ダイズの成長も増加させることが予想外に観察された。この増加した成長は、非噴霧区画と比較した噴霧区画の植物の高さおよび/または収量の増加をもたらしている。
2,4-D increases the growth of 2,4-D resistant soybeans While applying 2,4-D, transgenic soybeans with the AAD-12 transgene provide protection to soybean plants The weeds are destroyed. It was unexpectedly observed that 2,4-D also increased the growth of 2,4-D resistant soybeans. This increased growth has resulted in an increase in plant height and / or yield in the spray zone compared to the non-spray zone.

2,4−Dの施用の結果生じる植物成長および/または収量の増加が、2,4−Dに耐性となるように遺伝子操作したダイズ植物について記載されている。試験体を、北米のダイズ栽培地域を網羅する複数の場所にわたって成長させた。エントリーには、事象DAS−68416−4(2,4−Dに対する耐性を調整する)を浸透交雑させた優良系統が含まれていた。処理は、非噴霧処理ならびにV3およびR2成長段階の両方で施用した2,4−D噴霧処理からなっていた。区画を、シーズン全体にわたって植物の高さおよび穀粒の収量を含めた様々な農耕学的特徴について測定した。すべての競合効果を排除するために、噴霧および非噴霧区画の両方において雑草をシーズン全体にわたって防除した。試験の終末に、データ分析により、処理を受けなかったものと比較して、2,4−Dを噴霧したエントリーで高さおよび収量の両方の有意な増加が測定された。収量の増加は、2,4−Dによって2,4−D抵抗性イズに対して送達される雑草防除に追加する利点である。   The increase in plant growth and / or yield resulting from the application of 2,4-D has been described for soybean plants that have been genetically engineered to be resistant to 2,4-D. Specimens were grown across multiple locations covering the North American soybean growing area. Entries included good lines that were cross-bred with event DAS-68416-4 (adjusting resistance to 2,4-D). The treatment consisted of a non-spray treatment and a 2,4-D spray treatment applied at both the V3 and R2 growth stages. The parcels were measured for various agronomic characteristics including plant height and kernel yield over the season. To eliminate all competing effects, weeds were controlled throughout the season in both sprayed and non-sprayed sections. At the end of the study, data analysis measured a significant increase in both height and yield in entries sprayed with 2,4-D compared to those that received no treatment. Increased yield is an advantage in addition to the weed control delivered by 2,4-D against 2,4-D resistant noise.

2,4−Dを噴霧したダイズ事象DAS−68416−4(国際特許出願第2011/066384号)の農耕学的特徴を非噴霧ダイズ事象DAS−68416−4の農耕学的特徴と比較するために、圃場試験を2011年に実行した。圃場試験は、ダイズ事象DAS−68416−4を浸透交雑させた4個の優良ダイズ系統のエントリー、ならびに、ダイズ事象DAS−68416−4を含有しない、4個の優良ダイズ系統のそれぞれのヌル同質遺伝子系統を含有していた。試験体を様々な地理的場所にわたって植えつけた(合計10箇所)。実験は、1箇所あたり2回の反復を用いて改良分割区法として設定した。全区画を処理し、サブ区画がエントリーであった。各区画は、30インチ間隔の植えつけた長さ12.5フィートの2列からなっていた。噴霧区画は、V3およびR2成長段階で噴霧した2,4−D(1120g ae/ha)で処理した。シーズン全体にわたって、圃場区画を通常の農耕学的実施下で維持し、雑草がないように保った。様々な農耕学的特徴をダイズ植物について測定して、2,4−Dの施用がダイズ農耕学的特徴の性能にどのように影響を与えたかを決定した。試験した農耕学的特徴およびデータを収集した成長段階を表35中に列挙する。   To compare the agricultural characteristics of soybean event DAS-68416-4 sprayed with 2,4-D (International Patent Application No. 2011/066384) with the agricultural characteristics of non-sprayed soybean event DAS-68416-4 A field test was carried out in 2011. The field trials consisted of four good soybean lines that were osmotically crossed with soybean event DAS-68416-4, as well as each null isogenic of four good soybean lines that did not contain soybean event DAS-68416-4. Contained strains. Specimens were planted over a variety of geographic locations (10 total). The experiment was set up as an improved partition method using 2 iterations per location. All parcels were processed and subpartitions were entries. Each compartment consisted of two rows of 12.5 feet long planted 30 inches apart. The spray compartment was treated with 2,4-D (1120 g ae / ha) sprayed in the V3 and R2 growth stages. Throughout the season, field plots were maintained under normal agricultural practices and kept free of weeds. Various agronomic characteristics were measured on soybean plants to determine how application of 2,4-D affected the performance of soybean agronomic characteristics. The agronomic characteristics tested and the growth stages for which data were collected are listed in Table 35.

ダイズ生育期の終わりに、すべての場所からのデータを合わせ、様々な場所にわたる分析を実施した。データ分析hwJMP(商標)Pro 9.0.3(SAS、ノースカロライナ州Cary)を使用して実施した。分析からの最小二乗平均を表28中に報告する。AAD−12導入遺伝子を含有するダイズ事象DAS−68416−4に対する2,4−Dの施用は増加した成長の調整効果をもたらした。増加した成長は、2,4−Dを噴霧した圃場区画において2,4−Dを噴霧しなかった圃場区画よりも有意に高い収量および植物の高さの測定値という結果となった。これらの増加は、データをすべての場所にわたって累積分析した際に確認できた。対照的に、2,4−Dを噴霧したダイズ事象DAS−68416−4の増加した収量は、処理の相互作用によって1つの場所では減弱していた。表36中で、平均の高さおよび収量はどちらも2,4−Dの施用によって約5%増加した。   At the end of the soybean growing season, data from all locations were combined and analysis across various locations was performed. Data analysis was performed using hwJMP ™ Pro 9.0.3 (SAS, Cary, NC). The least mean square from the analysis is reported in Table 28. Application of 2,4-D to the soybean event DAS-68416-4 containing the AAD-12 transgene resulted in an increased growth regulating effect. Increased growth resulted in significantly higher yield and plant height measurements in field plots sprayed with 2,4-D than in field plots not sprayed with 2,4-D. These increases were confirmed when the data were cumulatively analyzed across all locations. In contrast, the increased yield of soybean event DAS-68416-4 sprayed with 2,4-D was attenuated at one location due to treatment interactions. In Table 36, both average height and yield increased by about 5% with 2,4-D application.

表37中に示すように、10箇所のうちの少なくとも1つ(場所#a3)で、非噴霧ダイズ事象DAS−68416−4植物において2,4−Dを噴霧したダイズ事象DAS−68416−4植物よりも有意に高い収量の収穫が報告された。すべての場所の結果を累積すると、AAD−12導入遺伝子を含有するダイズ事象DAS−68416−4に対する2,4−Dの施用は、増加した成長をもたらす調整効果を示した。たとえば、2,4−Dを噴霧したダイズ事象DAS−68416−4植物の収量は56.4bu/エーカーであり、これは、非噴霧ダイズ事象DAS−68416−4植物の収量である53.7bu/エーカーよりも相当高い。同様に、2,4−Dを噴霧したダイズ事象DAS−68416−4植物の高さは81cmであり、これは、非噴霧ダイズ事象DAS−68416−4植物の高さである77cmよりも相当高い。   As shown in Table 37, soybean event DAS-68416-4 plants sprayed with 2,4-D in non-sprayed soybean event DAS-68416-4 plants in at least one of ten locations (location # a3) A significantly higher yield was reported. Accumulating results from all locations, 2,4-D application to the soybean event DAS-68416-4 containing the AAD-12 transgene showed a modulating effect that resulted in increased growth. For example, the yield of soybean event DAS-68416-4 plants sprayed with 2,4-D is 56.4 bu / acre, which is the yield of unsprayed soybean event DAS-68416-4 plants, 53.7 bu / ac. Much higher than an acre. Similarly, the height of the soybean event DAS-68416-4 plant sprayed with 2,4-D is 81 cm, which is significantly higher than the height of the non-sprayed soybean event DAS-68416-4 plant, 77 cm. .

2,4−Dは2,4−D/グリホサートの組合せにおいて2,4−D抵抗性ダイズの成長を増加させる
以前の実施例と同様であるが、グリホサートと組み合わせた2,4−Dの2回の施用を用いた圃場試験を2010年に実行した。結果は、非噴霧区画と比較した噴霧区画の2,4−D抵抗性ダイズの成長の増加、植物の高さおよび/または収量が2,4−Dの施用によるものであることを示している。
2,4-D increases the growth of 2,4-D resistant soybeans in the 2,4-D / glyphosate combination as in previous examples, but with 2,4-D 2 in combination with glyphosate A field test with a single application was carried out in 2010. The results show that the increased 2,4-D resistant soybean growth, plant height and / or yield in the spray section compared to the non-spray section is due to the 2,4-D application. .

有意な処理効果が測定したいくつかのパラメータで観察された。2,4−DおよびグリホサートをどちらもV3およびR2成長段階で噴霧した。試験体を様々な地理的場所(合計6箇所)にわたって植えつけた。試験した農耕学的特徴およびデータを収集した成長段階を表30中に列挙する。表38中で、噴霧したダイズでは平均高さが6%増加し、平均収量が17%増加した。さらに、噴霧したダイズでは平均種子重量が6%増加した。   Significant treatment effects were observed with several parameters measured. Both 2,4-D and glyphosate were sprayed at the V3 and R2 growth stages. Specimens were planted over various geographic locations (6 locations total). The agronomic characteristics tested and the growth stages for which data was collected are listed in Table 30. In Table 38, sprayed soybeans had an average height increase of 6% and an average yield of 17%. Furthermore, the average seed weight increased by 6% in the sprayed soybean.

表39中に示すように、特定の地理的変動も本実施例中で観察された。表39中で、噴霧したダイズでは平均収量が21.6%増加した。   As shown in Table 39, certain geographic variations were also observed in this example. In Table 39, the average yield increased by 21.6% for sprayed soybeans.

噴霧および非噴霧処理を比較した収量試験の結果
2,4−D抵抗性アリールオキシアルカノエートジオキシゲナーゼ(AAD)で形質転換したトランスジェニック作物は、アリールオキシアルカノエート部分を含む刺激量の除草剤で処理した場合に増加した収量をもたらした。AAD−12遺伝子発現カセットを含むダイズ事象を噴霧および非噴霧条件下の反復収量試験で試験した。北半球に適応させた早生ダイズを含有していた一連の実験、およびより南の緯度に適応させた晩生ダイズを含有していた別の一連の実験が存在していた。以前の実験では、生育期中に2,4−Dで処理した、AAD−12遺伝子発現カセットを含むダイズのエントリーが、非噴霧の調査と比較して増加した収量を示した事例が存在していた。
Yield test results comparing spray and non-spray treatments Transgenic crops transformed with 2,4-D-resistant aryloxyalkanoate dioxygenase (AAD) were stimulated with a stimulating amount of herbicide containing an aryloxyalkanoate moiety. It resulted in increased yield when treated. Soybean events containing the AAD-12 gene expression cassette were tested in repeated yield tests under spray and non-spray conditions. There was a series of experiments that contained early soybeans adapted to the northern hemisphere and another series that contained late soybeans adapted to southern latitudes. In previous experiments, there were cases where soybean entries containing AAD-12 gene expression cassettes treated with 2,4-D during the growing season showed increased yields compared to non-spray studies. .

2回の反復を用いた改良分割区法を試験に使用した。各区画は幅が2列、30インチの列間隔、および長さが12.5フィートであった。シーズン中の試験中の移動を可能にするために、端から端まで植えつけた区画の間に2.5〜3フィートの通路が存在していた。噴霧ブロックは、生育期中に2185g ae/haの2,4−Dコリン+グリホサート(プリミックス)+2%重量/重量のAMSを用いて順次(2回)噴霧した。   A modified partition method with two iterations was used for the test. Each section was 2 rows wide, 30 inches apart, and 12.5 feet long. There was a 2.5 to 3 foot passage between the sections planted from end to end to allow movement during the test during the season. The spray block was sprayed sequentially (twice) with 2185 g ae / ha 2,4-D choline + glyphosate (premix) + 2% weight / weight AMS during the growing season.

1回目の施用はV3成長段階であり、2回目の施用はR2成長段階であった。実験および対照の圃場試験をどちらも、慣用の除草剤の使用または手取り除草によって、シーズン全体にわたって雑草がないように保った。出芽、実生の活力、作物被害、開花日、R2での立毛数、病害の発生率、昆虫被害、植物の高さ、成熟日、倒伏、落下、100個の種子の重量、および収量に関するデータを収集した。JMP(商標)Pro 9.0.3を使用してデータを分析した。表40は最終分析で使用した場所を列挙する。植えつけた一部の場所は、区画内のばらつきが原因で分析に含めなかった。   The first application was at the V3 growth stage and the second application was at the R2 growth stage. Both experimental and control field trials were kept free of weed throughout the season by the use of conventional herbicides or by manual weeding. Data on budding, seedling vitality, crop damage, flowering date, number of raised hairs in R2, disease incidence, insect damage, plant height, maturity date, lodging, fall, 100 seed weight, and yield Collected. Data was analyzed using JMP ™ Pro 9.0.3. Table 40 lists the locations used in the final analysis. Some planted locations were not included in the analysis due to variations within the plot.

早生および晩生試験の両方について様々な場所にわたる分析を行った。表41および42は、それぞれ早生および晩生試験の収量分散分析を示す。   Analysis across various locations was performed for both early and late life trials. Tables 41 and 42 show the yield variance analysis for the early and late trials, respectively.

早生および晩生試験の両方で、有意な(P=0.05)ネーム(name)効果が存在していた。事象を浸透交雑させたそれぞれの優良ダイズ系統は異なる遺伝的背景からのものであったため、これは予想されていた。   There was a significant (P = 0.05) name effect in both the early and late life trials. This was expected because each good soybean line that crossed the event was from a different genetic background.

有意な処理効果が早生試験で測定され、これは、噴霧および非噴霧処理の収量が異なっていたことを示す。晩生試験では有意な処理効果は存在せず、これは、噴霧および非噴霧区画で収量が異ならなかったことを示す。   Significant treatment effects were measured in the premature test, indicating that the spray and non-spray treatment yields were different. In the late life test there was no significant treatment effect, indicating that the yield was not different in the sprayed and non-sprayed compartments.

早生および晩生試験の両方で、処理の相互作用効果によるネームは有意でなく、これは、処理の効果(または効果の欠如)が特定の試験において各エントリーで同じであったことを示す。   In both early and late trials, the name due to the interaction effect of treatment was not significant, indicating that the effect of treatment (or lack of effect) was the same for each entry in a particular trial.

表43は早生試験における処理の組合せによる各エントリーの平均収量を示し、HOMOはホモ接合性を示す。同じ文字に続く値(所定の変種内)は、スチューデントt検定に従ってP=0.05で差異がない。V3およびR3に2185g ae/haの2,4−Dコリン+グリホサート(プリミックス)+AMSを順次噴霧した場合により高い収量を示したエントリーが4個存在していた。   Table 43 shows the average yield of each entry by combination of treatments in the premature test, and HOMO indicates homozygosity. Values following the same letter (within a given variant) are not different at P = 0.05 according to Student's t test. There were 4 entries showing higher yields when 2185 g ae / ha of 2,4-D choline + glyphosate (premix) + AMS were sprayed sequentially on V3 and R3.

表44は処理の組合せによる各エントリーの平均収量を示す。同じ文字に続く値(所定の変種内)は、スチューデントt検定に従ってP=0.05で差異がない。上記で報告したように、晩生試験について有意な処理効果またはエントリーによる処理の効果が存在しなかったため、平均分離は実施しなかった。表中の文字は、晩生試験において噴霧処理と非噴霧処理との間に差異が存在しなかったことを示す。   Table 44 shows the average yield for each entry by treatment combination. Values following the same letter (within a given variant) are not different at P = 0.05 according to Student's t test. As reported above, no mean separation was performed because there was no significant treatment effect or treatment effect by entry for late life trials. The letters in the table indicate that there was no difference between spray treatment and non-spray treatment in the late life test.

本実施例における収量試験からの結果は、ここでも、一部のダイズ遺伝子型の一部の環境において、2,4−Dの施用の後に収量が増加し得ることを示している。過去2年間の間、そのような収量の増加はMG2栽培地域で実行した収量試験で観察されている。   The results from the yield test in this example again show that the yield can increase after application of 2,4-D in some environments of some soybean genotypes. During the past two years, such yield increases have been observed in yield tests conducted in MG2 growing areas.

ダイズとトウモロコシとの比較
AAD−12導入遺伝子を含むダイズにおける圃場試験の収量結果は、2,4−Dの施用が特定の環境において特定のダイズ遺伝子型のダイズの収量を増加させ得ることを示す。これらの結果は、AAD−1導入遺伝子を含むトランスジェニックトウモロコシ事象と比較した場合に驚くべきである。AAD−1トランスジェニックトウモロコシ植物の収量は、2,4−Dを噴霧した後に統計的に有意な収量の増加を一貫しては示さなかった。これらのAAD−1トランスジェニックトウモロコシ植物は慣用のトウモロコシと生物学的に等価である。多様な地理的場所におけるさらなる圃場研究が、2010年から2012年の間にハイブリッドトウモロコシ系統に対して完了している。これらの圃場研究全体にわたって、2,4−D(2,185g ae/haおよび4,370g ae/ha)を噴霧したトウモロコシ系統の収量を、未処理の対照トウモロコシ系統(たとえば2,4−Dを噴霧していないもの)と比較した。これらの実験の結果は、AAD−1導入遺伝子を含有するトウモロコシ植物が、2,4−D噴霧を用いた処理の結果、有意な収量の増加をもたらさないことをさらに実証している。それと比較して、一部のダイズ遺伝子型において、2,4−Dの施用後に収量の増加が示されている。2,4−Dの施用後に示された、ダイズ遺伝子型において観察された収量の増加は、作物の収量を増加させるために適用可能な予想外の改善である。開示した方法は、たとえばAAD−12遺伝子を発現する、トランスジェニック作物の収量を増加させるために2,4−D処理を使用することに配備することができる。
Comparison of Soybeans and Maize Field trial yield results in soybeans containing the AAD-12 transgene show that application of 2,4-D can increase the yield of soybeans of a particular soybean genotype in a particular environment . These results are surprising when compared to transgenic corn events that contain the AAD-1 transgene. The yield of AAD-1 transgenic corn plants did not consistently show a statistically significant increase in yield after spraying 2,4-D. These AAD-1 transgenic corn plants are biologically equivalent to conventional corn. Further field studies in diverse geographic locations have been completed for hybrid maize lines between 2010 and 2012. Throughout these field studies, the yield of corn lines sprayed with 2,4-D (2,185 g ae / ha and 4,370 g ae / ha) was measured using untreated control corn lines (eg, 2,4-D). Compared to those not sprayed). The results of these experiments further demonstrate that corn plants containing the AAD-1 transgene do not result in a significant yield increase as a result of treatment with 2,4-D spray. In comparison, some soybean genotypes show increased yields after 2,4-D application. The increase in yield observed in the soybean genotype, shown after application of 2,4-D, is an unexpected improvement that can be applied to increase crop yield. The disclosed method can be deployed in using 2,4-D treatment to increase the yield of transgenic crops that express, for example, the AAD-12 gene.

理解を明確にする目的で前述の発明を例示および実施例によってある程度詳細に記載したが、添付の特許請求の範囲内で特定の変化および改変を実施し得ることは明らかである。   Although the foregoing invention has been described in some detail by way of illustration and example for purposes of clarity of understanding, it will be apparent that certain changes and modifications may be practiced within the scope of the appended claims.

Claims (32)

植物を、アリールオキシアルカノエート部分を含む刺激量の除草剤で処理することを含む、2,4−D抵抗性作物の収量を改善する方法。   A method for improving the yield of 2,4-D resistant crops comprising treating a plant with a stimulating amount of a herbicide comprising an aryloxyalkanoate moiety. 2,4−D抵抗性作物がアリールオキシアルカノエートジオキシゲナーゼ(AAD)で形質転換したトランスジェニック植物である、請求項1に記載の方法。   The method according to claim 1, wherein the 2,4-D resistant crop is a transgenic plant transformed with aryloxyalkanoate dioxygenase (AAD). アリールオキシアルカノエートジオキシゲナーゼ(AAD)がAAD−12である、請求項2に記載の方法。   The method of claim 2, wherein the aryloxyalkanoate dioxygenase (AAD) is AAD-12. アリールオキシアルカノエート部分を含む除草剤がフェノキシ除草剤またはフェノキシ酢酸系除草剤である、請求項1に記載の方法。   The method according to claim 1, wherein the herbicide containing an aryloxyalkanoate moiety is a phenoxy herbicide or a phenoxyacetic acid herbicide. アリールオキシアルカノエート部分を含む除草剤が2,4−Dである、請求項1に記載の方法。   The method of claim 1, wherein the herbicide comprising an aryloxyalkanoate moiety is 2,4-D. 2,4−Dが2,4−Dコリンまたは2,4−Dジメチルアミン(DMA)を含む、請求項5に記載の方法。   6. The method of claim 5, wherein 2,4-D comprises 2,4-D choline or 2,4-D dimethylamine (DMA). 処理を、少なくとも1回、雑草防除でも用いられている2,4−Dの施用量で行う、請求項1に記載の方法。   The method according to claim 1, wherein the treatment is carried out at least once at a 2,4-D application rate that is also used in weed control. 処理を、2回、雑草防除でも用いられている2,4−Dの施用量で行う、請求項1に記載の方法。   The method according to claim 1, wherein the treatment is carried out twice, at a 2,4-D application rate that is also used in weed control. 2,4−Dを、2,4−D耐性を有するダイズのV3およびR2成長段階で施用する、請求項8に記載の方法。   9. The method of claim 8, wherein 2,4-D is applied at the V3 and R2 growth stages of soybean having 2,4-D tolerance. 処理を、少なくとも3回、雑草防除でも用いられている2,4−Dの施用量で行う、請求項1に記載の方法。   The method according to claim 1, wherein the treatment is carried out at least three times with a 2,4-D application rate that is also used in weed control. 2,4−D抵抗性作物がストレス下にある、請求項1に記載の方法。   The method of claim 1, wherein the 2,4-D resistant crop is under stress. 2,4−D抵抗性作物を、雑草防除のために2,4−Dとは異なる除草剤でも処理する、請求項1に記載の方法。   The method of claim 1, wherein the 2,4-D resistant crop is also treated with a different herbicide than 2,4-D for controlling weeds. 2,4−Dとは異なる除草剤がリン系除草剤またはアリールオキシフェノキシプロピオン酸系除草剤である、請求項12に記載の方法。   The method according to claim 12, wherein the herbicide different from 2,4-D is a phosphorus herbicide or an aryloxyphenoxypropionic acid herbicide. リン系除草剤が、グリホサート、グルホシネート、その誘導体、またはその組合せを含む、請求項13に記載の方法。   14. The method of claim 13, wherein the phosphorus herbicide comprises glyphosate, glufosinate, a derivative thereof, or a combination thereof. リン系除草剤が、アンモニウム塩、イソプロピルアンモニウム塩、イソプロピルアミン塩、またはカリウム塩の形態である、請求項13に記載の方法。   14. The method of claim 13, wherein the phosphorus herbicide is in the form of an ammonium salt, isopropylammonium salt, isopropylamine salt, or potassium salt. アリールオキシフェノキシプロピオン酸系除草剤が、クロラジホップ、フェノキサプロップ、フルアジホップ、ハロキシホップ、キザロホップ、その誘導体、またはその組合せを含む、請求項13に記載の方法。   14. The method of claim 13, wherein the aryloxyphenoxypropionic acid herbicide comprises chlorazihop, phenoxaprop, fluazihop, haloxyhop, quizalofop, derivatives thereof, or combinations thereof. 2,4−D抵抗性作物を、少なくとも1回、25g ae/ha〜5000g ae/haの2,4−Dで処理する、請求項1に記載の方法。   The method of claim 1, wherein the 2,4-D resistant crop is treated at least once with 2,4-D from 25 g ae / ha to 5000 g ae / ha. 2,4−D抵抗性作物を、少なくとも1回、100g ae/ha〜2500g ae/haの2,4−Dで処理する、請求項1に記載の方法。   The method of claim 1, wherein the 2,4-D resistant crop is treated at least once with 2,4-D from 100 g ae / ha to 2500 g ae / ha. アリールオキシアルカノエート部分を含む除草剤が、経根吸収を介して2,4−D抵抗性作物に達する、請求項1に記載の方法。   The method of claim 1, wherein the herbicide comprising an aryloxyalkanoate moiety reaches a 2,4-D resistant crop via root absorption. リン系除草剤が、経根吸収を介して2,4−D抵抗性作物に達する、請求項13に記載の方法。   14. The method of claim 13, wherein the phosphorus herbicide reaches a 2,4-D resistant crop via root absorption. アリールオキシフェノキシプロピオン酸系除草剤が、経根吸収を介して2,4−D抵抗性作物に達する、請求項13に記載の方法。   14. The method of claim 13, wherein the aryloxyphenoxypropionic acid herbicide reaches a 2,4-D resistant crop via root absorption. アリールオキシアルカノエートジオキシゲナーゼ(AAD)で形質転換したトランスジェニック植物が、綿、ダイズ、およびキャノーラから選択される、請求項2に記載の方法。   The method of claim 2, wherein the transgenic plant transformed with aryloxyalkanoate dioxygenase (AAD) is selected from cotton, soybean, and canola. (a)植物細胞を、アリールオキシアルカノエートジオキシゲナーゼ(AAD)をコードしているヌクレオチド配列を含む核酸分子で形質転換することと、
(b)形質転換細胞を選択することと、
(c)植物を形質転換細胞から再生することと、
(d)植物を、アリールオキシアルカノエート部分を含む刺激量の除草剤で処理することと
を含む、2,4−D抵抗性作物の収量を改善する方法。
(A) transforming a plant cell with a nucleic acid molecule comprising a nucleotide sequence encoding an aryloxyalkanoate dioxygenase (AAD);
(B) selecting transformed cells;
(C) regenerating the plant from the transformed cells;
(D) treating the plant with a stimulating amount of a herbicide comprising an aryloxyalkanoate moiety to improve the yield of 2,4-D resistant crops.
アリールオキシアルカノエートジオキシゲナーゼ(AAD)がAAD−12である、請求項23に記載の方法。   24. The method of claim 23, wherein the aryloxyalkanoate dioxygenase (AAD) is AAD-12. 核酸分子が、アリールオキシアルカノエートジオキシゲナーゼ(AAD)ではない選択可能マーカーを含む、請求項23に記載の方法。   24. The method of claim 23, wherein the nucleic acid molecule comprises a selectable marker that is not an aryloxyalkanoate dioxygenase (AAD). 選択可能マーカーが、フォスフィノスリシンアセチルトランスフェラーゼ遺伝子(pat)またはビアラホス抵抗性遺伝子(bar)である、請求項25に記載の方法。   26. The method of claim 25, wherein the selectable marker is a phosphinothricin acetyltransferase gene (pat) or a bialaphos resistance gene (bar). 核酸分子が植物に最適化されている、請求項23に記載の方法。   24. The method of claim 23, wherein the nucleic acid molecule is optimized for plants. その非トランスジェニック親植物と比較して収量が増加した、2,4−D抵抗性を有するトランスジェニック植物の製造における、2,4−Dの使用。   Use of 2,4-D in the production of transgenic plants with 2,4-D resistance with increased yield compared to its non-transgenic parent plant. 2,4−Dを、少なくとも1回、25g ae/ha〜5000g/haの2,4−Dで施用する、請求項28に記載の使用。   29. Use according to claim 28, wherein 2,4-D is applied at least once with 2,4-D from 25 g ae / ha to 5000 g / ha. 2,4−Dを、少なくとも1回、100g ae/ha〜2500g ae/haの2,4−Dで施用する、請求項28に記載の使用。   29. Use according to claim 28, wherein 2,4-D is applied at least once in 2,4-D from 100 g ae / ha to 2500 g ae / ha. 2,4−Dが2,4−Dコリンまたは2,4−Dジメチルアミン(DMA)を含む、請求項28に記載の使用。   29. Use according to claim 28, wherein 2,4-D comprises 2,4-D choline or 2,4-D dimethylamine (DMA). 2,4−D抵抗性作物を開花前に少なくとも2回、2,4−Dで処理する、請求項28に記載の使用。
29. Use according to claim 28, wherein the 2,4-D resistant crop is treated with 2,4-D at least twice before flowering.
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