JP2019520820A - ソルガムの遺伝子形質転換を改善する方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、2016年6月10日に出願されたオーストラリア特許仮出願第2016902278号の優先権を主張するものであり、その内容の全体が参照により本明細書に組み込まれる。
本開示は、遺伝子改変ソルガム植物又はその再生部分を生産する方法も提供する。この方法は、順に、
(a)1つ以上の核酸をソルガムの分化胚形成カルス(DEC)組織に導入することにより、遺伝子改変ソルガム細胞、好ましくはグレインソルガム細胞を生産することと;
(b)培養によりDEC組織からシュート形成が誘発されるように、上記1つ以上の核酸が導入されたDEC組織を単一培地上又は一連の培地上で培養することにより、1つ以上の遺伝子改変シュートを生産することと;
(c)ステップ(b)の遺伝子改変シュートから1つ以上の遺伝子改変ソルガム植物を生産することにより、遺伝子改変ソルガム植物を生産することと;
(d)任意に、ステップ(c)の上記遺伝子改変植物から再生部分を取得することと
を含む。
(a)ソルガム組織の集団に1つ以上の核酸を導入することと;
(b)上記1つ以上の核酸が導入されたソルガム組織100個当たり少なくとも35個の遺伝子改変シュートの効率で培養により上記ソルガム組織からシュート形成が誘導されるように、上記1つ以上の核酸が導入されたソルガム組織を単一培地上又は一連の培地上で培養することにより、遺伝子改変シュートを生産することと;
(c)ステップ(b)の上記遺伝子改変シュートから1つ以上の遺伝子改変ソルガム植物を生産することにより、上記遺伝子改変ソルガム植物を生産することと;
(d)任意に、ステップ(c)の上記遺伝子改変植物から再生部分を取得することと;
を含む。
(i)ソルガムのDEC組織を取得すること;
(ii)本開示の方法により生産されたDEC組織を取得すること;又は
(iii)本開示の方法を実施することによりソルガムのDEC組織を生産すること;
をさらに含む。
(i)子孫植物をスクリーニングして、遺伝子改変の有無又は遺伝子改変により与えられる表現型の有無を検査することと;
(ii)遺伝子改変を含む子孫植物、及び/又は遺伝子改変により与えられる表現型を示す子孫植物を選択することにより、1つ以上の遺伝子改変ソルガム植物を生産することとをさらに含む。
別段の具体的な定義がない限り、本明細書で使用するすべての技術用語及び科学用語は、当業者(例えば、細胞培養、植物形質転換、分子遺伝学、タンパク質化学、生化学の分野の当業者)に一般に理解されているものと同一の意味を有すると解釈される。
本明細書で論じているように、未熟胚はこれまで、ソルガムの形質転換のための外植片として一番の選択肢であった。外植片として未熟胚を使用した場合の、ソルガムの形質転換率を阻む要因の1つは、組織培養液に急速にフェノール化合物が生成されることである。外植片として未熟胚を用いた場合の別の不利な点は、未熟胚を絶え間なく供給するために母株の栽植を継続させる必要があることである。わずか数日しか開花しないため、この作業は困難であり、最適な胚を回収する時期が短くなる。この方式に要する労力とコストに加えて、ドナー植物の生理的条件も胚の品質に影響を与え、その結果、形質転換細胞からのカルス形成開始の頻度に影響することがある。本発明者らは、ソルガムから分離した未熟胚から誘導される分化胚形成カルス(DEC)組織に関して、特にDEC組織は環境要因から独立しているので、DEC組織が、ソルガム形質転換に使用する外植片の柔軟な選択肢となる可能性があると認識しており、本開示は、部分的にこの認識に基づいている。本明細書に記載の通り、本発明者らは、DEC組織をソルガム形質転換の外植片として使用した場合に、未熟胚を使用する場合と比べて形質転換効率を改善できることを実証した。
本明細書中で記載するように、ソルガムの形質転換用外植体として使用する場合、本開示のDEC組織は、未熟胚を形質転換のための外植体組織として使用する場合に達成されるよりも改善された形質転換効率を達成することができる。
(a)本明細書中で記載するように1つ以上のDEC組織に関して遺伝子改変されたソルガム細胞を生産する方法を実施することと;
(b)培養によりDEC組織からシュート形成が誘発されるように、1つ以上の核酸が導入されたDEC組織を単一培地上又は一連の培地上で培養することにより、1つ以上の遺伝子改変シュートを生産することと;
(c)ステップ(b)の遺伝子改変シュートから1つ以上の遺伝子改変ソルガム植物を生産することにより、遺伝子改変ソルガム植物を生産することと;
(d)任意に、ステップ(c)の遺伝子改変植物から再生部分を取得することと;
をこの順で含む方法にも関する。
(a)ソルガム組織の集団に1つ以上の核酸を導入することと;
(b)1つ以上の核酸が導入されたソルガム組織100個当たり少なくとも35個の遺伝子改変シュートの効率で培養によりソルガム組織からシュート形成が誘導されるように、1つ以上の核酸が導入されたソルガム組織を単一培地上又は一連の培地上で培養することにより、遺伝子改変シュートを生産することと;
(c)ステップ(b)の遺伝子改変シュートから1つ以上の遺伝子改変ソルガム植物を生産することにより、遺伝子改変ソルガム植物を生産することと;
(d)任意に、ステップ(c)の遺伝子改変植物から再生部分を取得することと;
をこの順で含む方法にも関する。
(i)本明細書中で記載するようなCIM中、約30μmolm-2sec-1〜約45μmolm-2sec-1の強度で照射された白色光を含む薄明条件下、約16時間の明期で約3〜5週間、任意選択的に選択剤の存在下で組織(複数可)を培養し、
(ii)(i)からの組織(複数可)を本明細書中で記載するようなSIMへ移し、約65μmols-1m-2〜約80μmols-1m-2の強度で照射された白色光を含む光条件下、約16時間の明期で約2週間、任意選択的に選択剤の存在下で培養し、そして
(iii)(ii)からの組織(複数可)を本明細書中で記載するようなSRMへと移し、約65μmols-1m-2〜約80μmols-1m-2の強度で照射された白色光を含む光条件下、約16時間の明期で約2週間、任意選択的に選択剤の存在下で培養し、それによって1つ以上の遺伝子改変されたシュートを生産することを含む。
(i)遺伝子改変又は遺伝子改変によって付与された表現型の存在について子孫植物をスクリーニングするステップと、
(ii)遺伝子改変を含む、及び/又は遺伝子改変によって付与された表現系を示す子孫植物を選択し、それによって1つ以上の遺伝子改変されたソルガム植物を生産するステップと
をさらに含む。
本開示はまた、本明細書中で記載される方法によって産生される遺伝子改変されたソルガム植物又はその部分も提供する。「植物」という語は、本明細書中で名詞として用いられる場合、植物全体を指すが、形容詞として用いられる場合、植物中に存在するか、植物から得られるか、植物から誘導されるか、又は植物に関連する任意の物質、例えば植物器官(例えば、葉、茎、根、花)、単細胞(例えば、花粉)、種子、植物細胞などを指す。「植物部分」という語は、前記植物部分が本開示の方法によって導入される遺伝子改変を含む限り、例えば、根又は茎、根、花器官又は構造、花粉、種子、種子部分、例えば、胚、内胚乳、胚盤又は種子コート、植物組織、例えば、維管束組織、細胞及びその子孫などの植物構造を含む、植物DNAを含むすべての植物部分を指す。
少なくとも35%の効率で遺伝子改変され得るソルガムのDEC組織も提供する。一例では、DEC組織は、少なくとも40%の効率で遺伝子改変され得る。一例では、DEC組織は、少なくとも45%の効率で遺伝子改変され得る。一例では、DEC組織は、少なくとも50%の効率で遺伝子改変され得る。一例では、DEC組織は、少なくとも55%の効率で遺伝子改変され得る。一例では、DEC組織は、少なくとも60%の効率で遺伝子改変され得る。一例では、DEC組織は、少なくとも65%の効率で遺伝子改変され得る。一例では、DEC組織は、少なくとも70%の効率で遺伝子改変され得る。一例では、DEC組織は、少なくとも75%の効率で遺伝子改変され得る。一例では、DEC組織は、少なくとも80%の効率で遺伝子改変され得る。一例では、DEC組織は、少なくとも85%の効率で遺伝子改変され得る。一例では、DEC組織は、少なくとも90%の効率で遺伝子改変され得る。DEC組織が遺伝子改変され得る効率は、例えば、形質転換の間に核酸が導入された組織の数のパーセンテージとして表した、核酸が形質転換されたDEC組織から産生された遺伝子改変されたシュートの数として算出される。別の方法で表すと、DEC組織は、少なくとも約35%、少なくとも約40%、少なくとも約45%、少なくとも約50%、少なくとも約55%、少なくとも約60%、少なくとも約65%、少なくとも約70%、少なくとも約75%、少なくとも約80%、少なくとも約85%、又は少なくとも約90%の形質転換効率にて1つ以上の核酸で形質転換することができる。形質転換の効率を決定する場合、DEC組織は、本開示の方法を用いて遺伝子改変することができ、その後又はその間に、形質転換の効率が決定される。
本開示はまたソルガムの分化胚形成カルス(DEC)組織を調製するために好適な培地も提供する。カルス誘導培地(CIM)は、DEC組織を生産する方法の関連で既に記載し、そのCIMの特徴は、特に別段の指定がない限り、記載した培地の以下の例の各々に準用する解釈されるべきである。
(植物材料)
近交系栽培品種TX−430(Miller 1984)のグレインソルガムの植物を、植物成長チャンバー(Conviron、PGC−20 flex)中、28±1℃の「日中」温度及び20±1℃の「夜間」温度にて、16時間の明期で、900〜1000LUXの「日中」の光強度にて成長させた。円錐花序を開花前に白色半透明の紙袋で被覆した。未熟胚を開花の12〜15日後の円錐花序から収穫した。円錐花序を水で数回洗浄し、均一なサイズの発生中の種子を単離し、0.1%Tween−20と混合した20%の市販の漂白剤で15〜20分間表面滅菌した。それらを次に滅菌蒸留水で3回、それぞれ20分間洗浄し、層流フード中で、乾燥状態でブロットした。1.4〜2.5mmの範囲の長さの未熟胚(IE)を層流フード中で無菌的に単離し、緑色再生組織の調製のための出発組織として使用した。
本研究で使用した培地は、MS(Murashige及びSkoog、1962)に基づき、PhytoTechnology Laboratories(M519)から供給された。培地のpHは、121℃で15分間の滅菌前に5.8に調節した。感熱性植物成長調節剤及び他の添加剤、例えば硫酸銅(CuSO4)、リポ酸、l−システイン、アスコルビン酸、TDZ及びジェネテシン(G418、Sigma−選択剤として使用)をろ過滅菌(0.2μm)し、培地を約55℃に冷却した場合、滅菌後に培地に添加した。形質転換及び植物再生の様々な段階で使用した培地を表1にまとめた。
1.4から2.5mmに及ぶ長さの単離されたIEを様々な組成のカルス誘導培地(CIM)上に、それらの胚盤が上向きで配置した。カルス品質及び未熟胚からの誘導頻度を改善するために修飾されたCIM、ならびにカルス再生培地は、特に別段の記載がない限り、α−リポ酸(1〜5mg/l)、メラトニン(5〜10mg/l)及び2−アミノイダン−2−ホスホン酸HCl(1〜2mg/l)を含んでいた。緑色組織の発生のために、未熟胚を、24±2℃の組織培養室中で約45〜50μmols-1m-2の蛍光の下でインキュベートした(16h/日)。3日の培養後、未熟胚の根及びシュートポールを無菌的に分離し、同じ培地(CIM)上に再接種し、上記と同じ条件下で維持した。それらを2週間おきに6週間、カルスを2〜3mm片に刻むことによって継代培養し、同じ培地(CIM)上に再接種し、上記と同じ条件下で維持し、その後、組織培養をカルス品質、カルス誘導効率及び形質転換効率について評価した。カルス誘導頻度は、接種した未熟胚の総数に対する、得られたカルスの数(約5mm)をパーセンテージとして算出した。
長さ1.4から2.5mmまで及ぶIEのセットで、各セットが1つの円錐花序から単離されたものを無菌的に単離し、実施例1で記載するようなCIM培地上で培養した。一部のセットはα−リポ酸(LA、1mg/l又は5mg/l)を添加して培養し、この薬剤の効果を判定するために、他のものは添加せずに培養した。
値は平均±標準偏差(SD)として報告された値である。*p<0.013で有意。**有意でない。
長さが1.4から2.5mmまで及ぶ45のIE(各々15×3レプリカ)を無菌的に単離し、実施例2において上記したようなLA(1mg/ml)を添加したか又は添加しないCIM培地上で培養した。
LAを添加したか又は添加していないCIM培地上で誘導した、各々、節状構造を有する均一なすぐに使える高品質の緑色DEC組織(約5mm)を、LAを含むか又は含まないシュート誘導培地(SIM)に移し、さらに2〜3週間培養した。誘導したシュートバッドを有する組織を次いでLAを含むか又は含まないシュート再生培地(SRM)に移し、再度2週間培養した。異なる時期(イニシエーションから2〜6か月)の緑色組織の再生可能性を、異なる濃度のBAP(0.5〜1.0mg/l)及びTDZ(0.5〜1.0mg/l)を含むSRM培地上で試験した。シュートバッドを含む組織を、LAを含むか又は含まないホルモン不含培地(SOG)上で再度培養した。シュートの数をSRM上での2週間の培養後に計数し、再生頻度(シュート/DEC組織の数)を算出した。
値は平均±標準偏差(SD)として報告された値である。シュート/カルス(calls)の数の計算において、列の異なる文字は有意である(P<0.05)。*P=0.004で有意。**P=<0.001で有意。
この実験では、異なるカルス系列(5か月〜2年)から再生された小植物の相対的DNA含有量を、フローサイトメトリー(FCM)を用いて決定した。
a各処理は、2つの植物と2つの複製を含んでいた。多重対比較法を用いて平均を比較し、p=0.19で有意に異ならないことが判明した。
遺伝子構築物が細胞に導入されていなかったので、培養及び再生条件について実施例2〜4に記載した実験は、形質転換された細胞についての選択剤を使用しなかった。再生可能なDEC組織/体細胞胚を使用する形質転換法を開発する次の段階として、DEC組織/体細胞胚のジェネテシンに対する感受性を判定した。
植物細胞における発現のために設計されたuidA(GUS)及びbar遺伝子を含む遺伝子ベクターを得た。uidA遺伝子は、トウモロコシポリユビキチンプロモーター(pUbi)及びAgrobacterium tumefaciensオクトピンシンターゼポリアデニル化/ターミネーター(ocs3’)配列の調節制御下にあった。プロモーターとタンパク質コーディング領域との間の配列は、Ubi遺伝子の5’UTRと最初のイントロンとを含んでいた。uidAレポーター遺伝子はまた、そのタンパク質コーディング領域内に、アグロバクテリウムにおける機能的GUSタンパク質の翻訳を防止するトウゴマカタラーゼ遺伝子からのイントロンを含み、それによって、接種した植物組織におけるバックグラウンドGUS遺伝子発現を低減した。したがって、任意のGUS発現は植物細胞におけるuidA遺伝子の発現による。bar遺伝子もまた、pUbiプロモーターの調節制御下にあり、アグロバクテリウムノパリンシンターゼ3’調節配列(nos3’)で終端していた(Richardsom et al.、2014)。uidA/barベクターを図3Aに概略的に示す。uidA/barベクターを実験で最初に使用して、ソルガムDEC組織における一時的遺伝子発現が検出された。
実施例7においてNptII(抗生物質ジェネテシンに対する耐性を提供する)をコードする選択マーカーを有する遺伝子ベクタープラスミドで衝撃を受けさせた緑色DEC組織をCIM−PS培地(表7のとおり)に、抗酸化剤としての2つの化合物、L−システイン(50mg/l)及びアスコルビン酸(15mg/l)を添加して又は添加せずに、任意の選択の3〜4日前に移した。プレ選択培地中にこれらの抗酸化剤を添加しないと、衝撃組織の多くは褐変し、一部はかなり暗い褐色で、多くはさらに成長する能力を喪失した。プレ選択培地(L−システイン及びアスコルビン酸を含むか又は含まない)上で3〜4日後、衝撃組織をGUS染色に付し、顕微鏡下で観察して明確な青色(GUS陽性)スポットを計数した。強力なGUS遺伝子発現がすべての衝撃DEC組織において観察され、少なくとも15フォーカス/カルスであった。プレ選択培地中に2つの抗酸化剤を含めることで、GUS遺伝子の一時的発現(表8)によって示されるように、形質転換効率がさらに改善された(少なくとも20フォーカス/カルス)。システイン及びアスコルビン酸を含むCIMで培養したDEC組織中で観察されるGUSフォーカスの平均数は、27GUSフォーカス/カルス付近であり、明確なGUS陽性スポットがクラスター化するよりもむしろ組織全体にわたって観察された(5〜7mm)。これに加えて、複数のシュートが1つのDEC組織から再生され、例えばジェネテシンで選択された組織から再生され、単一のDEC外植体から複数のイベントを得ることができる修飾された選択手順の評価を容易にする。これを調査するために、衝撃を受けた組織の一部をほぼ2等分(図4に示すとおり)し、実施例9で後述するように培養した。
値は平均±標準偏差(SD)として報告された値である。*有意でない(p=0.083);**有意(p=0.039)。
ボンバードメント後及び3〜4日の選択剤(ジェネテシン)を含まないプレ選択培地上での培養後、実施例8からの衝撃組織は4〜5mmから約6〜7mmまでサイズが増大した。これらの組織を、25mg/lのジェネテシンを含む選択的培地CIM/G25に移し、さらに4週間(2サイクル)培養した。組織あたりより多くの形質転換体が得られるかどうかを調べることを試みて、組織の一部をほぼ等しい大きさに2等分し、一方、他のものは分割しなかった(図4)。推定トランスジェニック植物を再生するために、組織のすべてを表7で記載する培地上で培養し、維持した。
実施例7においてpBSV003で衝撃を受けさせた20のランダムに選択された推定形質転換体からのDNAをPCR分析に供して、NptIIプライマーを用いてNptII遺伝子の存在を確認した。植物はすべて形態学的に正常な雄性及び雌性、稔性、及び産生された種子であった。
前記実施例で記載した方法を用いて産生した、イニシエーションから6週間〜6か月培養した均一で健常な緑色再生DEC組織(4〜5mmのサイズ)をアグロバクテリウム媒介形質転換のために使用する。
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Claims (45)
- ソルガムの分化胚形成カルス(DEC)組織を調製する方法であって、
前記方法は、ソルガムから分離された未熟胚(IE)を、前記IEからDEC組織を生産するに足る充分な時間及び条件下でカルス誘導培地(CIM)において培養することを含み、
前記CIMは、1種以上のオーキシン、1種以上のサイトカイニン、酸化褐変を低減する1種以上の薬剤が補充された、植物細胞の培養に適した基本培地を含む、
方法。 - 前記CIMは、下記特徴:
(i)酸化褐変を低減する前記1種以上の薬剤は、リポ酸、メラトニン、2−アミノイダン(aminoidan)−2−ホスホン酸、アスコルビン酸、アルファトコフェロール、3,5−ジブチル−4−ヒドロキシトルエン(BHT)、システイン、亜セレン酸塩、ポリビニルポリピロリドン(PVPP)、ジチオスレイトール(DTT)、フェノキサン(phenoxane)、硝酸銀、クエン酸塩、グルタチオン、フィチン酸、ノルジヒドログアヤレチン酸(NDGA)、及び活性炭からなる群より選ばれる;
(ii)酸化褐変を低減する前記1種以上の薬剤は、約0.1mg/L〜約5mg/L、約0.5g/L〜約5g/L、約1g/L〜約5g/L、又は約1g/Lの濃度で前記CIM中に存在する;
(iii)前記1種以上のオーキシンは、インドール−3−酢酸(IAA)、4−クロロインドール−3−酢酸、フェニル酢酸、インドール−3−酪酸(IBA)、1−ナフタレン酢酸(NAA)、2−ナフトキシ酢酸、4−クロロフェノキシ酢酸、2,4−ジクロロフェノキシ酢酸(2,4−D)、2,4,5−トリクロロフェノキシ酢酸、2,3,5−トリヨード安息香酸、ピクロラム、及びこれらのいずれか1つの塩形態からなる群より選ばれる;
(iv)前記1種以上のオーキシンは、約0.1mg/L〜約5mg/L、約0.1mg/L〜約3mg/L、約0.3mg/L〜約2mg/L、又は約0.5mg/L〜約1mg/Lの濃度で前記CIM中に存在する;
(v)前記1種以上のサイトカイニンは、ベンジルアミノプリン(BAP)、ゼアチン、カイネチン、2IP、ゼアチンリボシド、ジフェニル尿素、及びチジアズロン(TDZ)からなる群より選ばれる;
(vi)前記1種以上のサイトカイニンは、約0.01mg/L〜約2mg/L、約0.1mg/L〜約2mg/L、約0.5mg/L〜約2mg/L、約0.5mg/L〜約1mg/L、又は約0.5mg/Lの濃度で前記CIM中に存在する;
(vii)前記1種以上のオーキシン及び前記1種以上のサイトカイニンは、前記IEからの前記DECの生産及び/又は維持を行うに足る充分な互いの相対量で前記CIM中に存在する;
(viii)前記1種以上のオーキシン及び前記1種以上のサイトカイニンは、約1.25:1、約1.5:1、約1.75:1、約2:1、約2.25:1、約2.5:1、約2.75:1、又は約3:1の重量比(オーキシン:サイトカイニン)で前記CIM中に存在する;
の1つ以上又は全部を有する、請求項1に記載の方法。 - 前記CIMはリポ酸を含む、請求項1又は2に記載の方法。
- 前記CIMは、約0.5mg/L〜約2.0mg/L、又は約1mg/Lの濃度のリポ酸を含む、請求項3に記載の方法。
- 前記CIMは、下記:
(i)約0.2g/L〜約2g/L、約0.5g/L〜約1.5g/L、約0.7g/L〜約1g/L、又は約0.8g/Lの濃度のペプトン;
(ii)硫酸銅、塩化銅、硝酸銅、グルコン酸銅、又は酢酸銅の形態をした銅;
(iii)銅が存在する場合、前記銅は、約0.1mg/L〜約5mg/L、約0.3mg/L〜約3mg/L、約0.5mg/L〜約1.5mg/L、約0.7mg/L〜約1mg/L、又は約0.8mg/Lの濃度で存在する;及び/又は
(iv)浸透圧剤;
の1つ以上又は全部をさらに含む、請求項1〜4のいずれか一項に記載の方法。 - 前記IEの培養は、薄明条件下において、前記DEC組織を生産するに足る充分な時間行われる、請求項1〜5のいずれか一項に記載の方法。
- 前記IEの培養は、約10μmol s-1m-2〜約55μmol s-1m-2、約30μmol s-1m-2〜約50μmol s-1m-2、又は約45μmol s-1m-2〜約50μmol s-1m-2の光強度を有する薄明条件下で行われる、請求項6に記載の方法。
- 前記IEの培養は、約12h〜約20h、約14h〜約18h、又は約16hの明期で行われる、請求項6又は7に記載の方法。
- 前記DEC組織を生産するに足る前記充分な時間は、少なくとも約2週間〜約6週間、約3週間〜約5週間、又は約4週間である、請求項6〜8のいずれか一項に記載の方法。
- DEC組織を新鮮なCIMに移すことと、前記新鮮なCIMにおいて前記DEC組織を培養することとを含む少なくとも1つの継代培養ステップを含む、請求項1〜9のいずれか一項に記載の方法。
- 前記少なくとも1つの継代培養ステップは、前記移したDEC組織を、請求項1〜10のいずれか一項に定義される、前記DEC組織を生産するために使用する条件と実質的に同一の条件下で、新鮮なCIMにおいて培養することを含む、請求項10に記載の方法。
- 前記継代培養ステップを2〜4週間おきに繰り返して前記DEC組織を維持する、請求項11に記載の方法。
- 前記継代培養ステップを繰り返すことにより、前記IEから前記DEC組織が生産された時から少なくとも4ヶ月間、少なくとも5ヶ月間、少なくとも6ヶ月間、少なくとも7ヶ月間、少なくとも8ヶ月間、及び/又は最長12ヶ月間、前記DEC組織を維持する、請求項12に記載の方法。
- 遺伝子改変ソルガム細胞を生産する方法であって、1つ以上の核酸をソルガムの分化胚形成カルス(DEC)組織に導入することを含む、方法。
- 遺伝子改変ソルガム植物又はその再生部分を生産する方法であって、順に下記:
(a)1つ以上のDEC組織に対して請求項14に記載の方法を実施することと;
(b)培養により前記DEC組織からシュート形成が誘発されるように、前記1つ以上の核酸が導入された前記DEC組織を単一培地上又は一連の培地上で培養することにより、1つ以上の遺伝子改変シュートを生産することと;
(c)ステップ(b)の前記遺伝子改変シュートから1つ以上の遺伝子改変ソルガム植物を生産することにより、前記遺伝子改変ソルガム植物を生産することと;
(d)任意に、ステップ(c)の前記遺伝子改変植物から再生部分を取得することと;
を含む、方法。 - 遺伝子改変ソルガム植物又はその再生部分を生産する方法であって、順に下記:
(a)ソルガム組織の集団に1つ以上の核酸を導入することと;
(b)前記1つ以上の核酸が導入されたソルガム組織100個当たり少なくとも35個の遺伝子改変シュートの効率で培養により前記ソルガム組織からシュート形成が誘導されるように、前記1つ以上の核酸が導入された前記ソルガム組織を単一培地上又は一連の培地上で培養することにより、遺伝子改変シュートを生産することと;
(c)ステップ(b)の前記遺伝子改変シュートから1つ以上の遺伝子改変ソルガム植物を生産することにより、前記遺伝子改変ソルガム植物を生産することと;
(d)任意に、ステップ(c)の前記遺伝子改変植物から再生部分を取得することと;
を含む、方法。 - 前記1つ以上の核酸のうちの少なくとも1つは選択マーカー遺伝子を含み、ステップ(b)は、前記選択マーカー遺伝子が導入された単一又は複数の組織を選択することを含む、請求項15又は16に記載の方法。
- 前記1つ以上の核酸は、バクテリア媒介形質転換、マイクロプロジェクタイル媒介形質転換、エレクトロポレーション、マイクロインジェクション、ポリエチレングリコール(PEG)誘導融合、又はリポソーム媒介移動により単一又は複数の前記ソルガム組織に導入される、請求項14〜17のいずれか一項に記載の方法。
- ステップ(b)の単一又は複数の前記ソルガム組織の培養に使われる前記単一培地又は前記一連の培地のうちの少なくとも1つは、請求項1〜5のいずれか一項に定義されるCIMを含む、請求項15〜18のいずれか一項に記載の方法。
- ステップ(b)は、前記一連の培地のうちの1つ以上において薄明条件下で単一又は複数の前記ソルガム組織を培養し、次いで、前記薄明条件より高い強度を有する光条件下で、さらなる一連の培地の1つ以上において単一又は複数の前記ソルガム組織を培養することを含む、請求項15〜19のいずれか一項に記載の方法。
- 前記薄明条件は、約10μmol s-1m-2〜約55μmol s-1m-2、約30μmol s-1m-2〜約50μmol s-1m-2、又は約45μmol s-1m-2〜約50μmol s-1m-2の光強度を特徴とする、請求項20に記載の方法。
- 前記薄明条件より高い強度を有する前記光条件は、約55μmol s-1m-2〜約90μmol s-1m-2、約60μmol s-1m-2〜約85μmol s-1m-2、又は約65μmol s-1m-2〜約80μmol s-1m-2の光強度を有する、請求項20又は21に記載の方法。
- ステップ(b)の前記培養は、約12h〜約20h、約14h〜約18h、又は約16hの明期で行われる、請求項20〜22のいずれか一項に記載の方法。
- 前記単一培地、又は前記一連の培地の各培地における単一又は複数の前記ソルガム組織の培養は、それぞれ独立して、約1週間、約2週間、約3週間、約4週間、約5週間、又は約6週間行われる、請求項15〜23のいずれか一項に記載の方法。
- 前記1つ以上の核酸を導入した後、単一又は複数の前記ソルガム組織をそれぞれ2つ以上の部分に分割することをさらに含む、請求項15〜24のいずれか一項に記載の方法。
- ステップ(b)における前記一連の培地のうちの1つ以上はL−システイン及び/又はアスコルビン酸を含む、請求項15〜25のいずれか一項に記載の方法。
- 少なくとも35%又は少なくとも40%の遺伝子改変効率が得られる、請求項15〜26のいずれか一項に記載の方法であって、前記遺伝子改変効率は、ステップ(b)で生産される遺伝子改変シュートの数を、ステップ(a)で用いるDEC組織又はソルガム組織の数に対する百分率で表したものである、方法。
- (i)ソルガムの単一又は複数の前記DEC組織を取得すること;
(ii)請求項1〜13のいずれか一項に記載の方法で生産された単一若しくは複数のDEC組織を取得すること;又は
(iii)請求項1〜13のいずれか一項に記載の方法を実施することによりソルガムの単一若しくは複数の前記DEC組織を生産すること;
をさらに含む、請求項14若しくは15、又は請求項17〜27のうち請求項14若しくは15に従属するいずれか一項に記載の方法。 - 遺伝子改変ソルガム植物の子孫を生産する方法であって、請求項15〜28のいずれか一項に記載の方法を用いて生産された遺伝子改変ソルガム植物の自殖又は交雑により子孫植物を生産することを含む、方法。
- (i)前記子孫植物をスクリーニングして、前記遺伝子改変の有無又は前記遺伝子改変により与えられる表現型の有無を検査することと;
(ii)前記遺伝子改変を含む子孫植物、及び/又は前記遺伝子改変により与えられる表現型を示す子孫植物を選択することにより、1つ以上の前記遺伝子改変ソルガム植物を生産することと;
をさらに含む、請求項29に記載の方法。 - 請求項15〜30のいずれか一項に記載の方法を用いて生産され、前記方法により導入された遺伝子改変を含む、遺伝子改変ソルガム植物、その子孫又は一部。
- ソルガムの分化胚形成カルス(DEC)組織の調製での使用に適した培地であって、前記培地は、1種以上のオーキシン、1種以上のサイトカイニン、及び酸化褐変を低減する1種以上の薬剤が補充された、植物細胞の培養に適した基本培地を含み、酸化褐変を低減する前記1種以上の薬剤は、前記ソルガム組織の酸化褐変を防止又は低減するに足る充分な濃度で前記培地中に存在し、前記1種以上のオーキシン及び前記1種以上のサイトカイニンは、培養時に前記IEから前記DECを生産するに足る充分な互いの相対量で前記培地中に存在する、
培地。 - 下記特徴:
(i)酸化褐変を低減する前記1種以上の薬剤は、リポ酸、メラトニン、2−アミノイダン(aminoidan)−2−ホスホン酸、アスコルビン酸、アルファトコフェロール、3,5−ジブチル−4−ヒドロキシトルエン(BHT)、システイン、亜セレン酸塩、ポリビニルポリピロリドン(PVPP)、ジチオスレイトール(DTT)、フェノキサン(phenoxane)、硝酸銀、クエン酸塩、グルタチオン、フィチン酸、ノルジヒドログアヤレチン酸(NDGA)、及び活性炭からなる群より選択される;
(ii)酸化褐変を低減する前記1種以上の薬剤は、約0.1mg/L〜約10mg/L、約0.5g/L〜約5g/L、約1g/L〜約5g/L、又は約1g/Lの濃度で存在する;
(iii)前記1種以上のオーキシンは、インドール−3−酢酸(IAA)、4−クロロインドール−3−酢酸、フェニル酢酸、インドール−3−酪酸(IBA)、1−ナフタレン酢酸(NAA)、2−ナフトキシ酢酸、4−クロロフェノキシ酢酸、2,4−ジクロロフェノキシ酢酸(2,4−D)、2,4,5−トリクロロフェノキシ酢酸、2,3,5−トリヨード安息香酸、ピクロラム、及びこれらのいずれか1つの塩形態からなる群より選択される;
(iv)前記1種以上のオーキシンは、約0.1mg/L〜約5mg/L、約0.1mg/L〜約3mg/L、約0.3mg/L〜約2mg/L、約0.5mg/L〜約1mg/L、又は約1mg/Lの濃度で存在する;
(v)前記1種以上のサイトカイニンは、ベンジルアミノプリン(BAP)、ゼアチン、カイネチン、2IP、ゼアチンリボシド、ジフェニル尿素、及びチジアズロン(TDZ)からなる群より選択される;
(vi)前記1種以上のサイトカイニンは、約0.01mg/L〜約2mg/L、約0.1mg/L〜約2mg/L、約0.5mg/L〜約2mg/L、約0.5mg/L〜約1mg/L、又は約0.5mg/Lの濃度で存在する;及び
(vii)前記1種以上のオーキシン及び前記1種以上のサイトカイニンは、約1.25:1、約1.5:1、約1.75:1、約2:1、約2.25:1、約2.5:1、約2.75:1、又は約3:1の重量比(オーキシン:サイトカイニン)で培地中に存在する;
の1つ以上又は全部を有する、請求項32に記載の培地。 - 酸化褐変を低減する前記薬剤はリポ酸である、請求項32又は33に記載の培地。
- 前記リポ酸は、約0.5mg/L〜約2.0mg/L、又は約1mg/Lの濃度で前記培地中に存在する、請求項34に記載の培地。
- 下記:
(i)約0.2g/L〜約2g/L、約0.5g/L〜約1.5g/L、約0.7g/L〜約1g/L、又は約0.8g/Lの濃度のペプトン;
(ii)硫酸銅、塩化銅、硝酸銅、グルコン酸銅、又は酢酸銅の形態の銅;
(iii)銅が存在する場合、前記銅は、約0.1mg/L〜約5mg/L、約0.3mg/L〜約3mg/L、約0.5mg/L〜約1.5 mg/L、約0.7mg/L〜約1mg/L、又は約0.8mg/Lの濃度で存在する;及び/又は
(iv)浸透圧剤;
の1つ以上又は全部を含む、請求項32〜35のいずれか一項に記載の培地。 - 前記基本培地はMS培地である、請求項32〜36のいずれか一項に記載の培地。
- 約4g/L〜約5g/Lの濃度のMS培地と、約1mg/Lの濃度の2,4−Dと、約0.5mg/Lの濃度のBAPと、約1mg/Lの濃度のリポ酸とを含む、請求項32〜37のいずれか一項に記載の培地。
- 下記:
(i)約0.5g/L〜約1g/Lの濃度のL−プロリン;
(ii)約0.5g/L〜約1g/Lの濃度のペプトン;
(iii)約100mg/L〜約200mg/Lの濃度のミオイノシトール;
(iv)約0.5g/L〜約1g/Lの濃度の硫酸銅;
(v)約10g/L〜約50g/Lの濃度のマルトース;及び
(vi)約6g/L〜約12g/Lの濃度の寒天;
の1つ以上又は全部をさらに含む、請求項38に記載の培地。 - 約pH5.0〜約pH6.0のpHを有する、請求項32〜39のいずれか一項に記載の培地。
- ソルガムのDEC組織を調製するために使用される、請求項32〜40のいずれか一項に記載の培地。
- 少なくとも35%の効率で遺伝子改変されることが可能な、ソルガムの分化胚形成カルス(DEC)組織。
- 少なくとも45%の遺伝子改変効率で遺伝子改変されることが可能な、請求項42に記載のDEC組織。
- 前記遺伝子改変効率は、前記DEC組織を用いて請求項15〜27のいずれか一項に記載の方法を実施し、遺伝子改変の効率を計算することにより決定される、請求項42又は43に記載のDEC組織。
- 請求項32〜41のいずれか一項に記載の培地において生産及び/又は提供される、請求項42〜44のいずれか一項に記載のDEC組織。
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