JP5633999B2 - 高リジントウモロコシ(maize)組成物およびその検出のための方法 - Google Patents
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Description
本発明は、植物分子生物学の分野に関する。より具体的には、本発明は、増加したリジンを有するトランスジェニックトウモロコシ(maize)、および増加したリジンを提供する特異的な外生DNAを同定するためのアッセイおよび方法に関する。
トウモロコシ(maize)およびコーン(corn)として一般的に知られるZea maysは、動物飼料において広く使用される粒である。粒、つまり、穀粒は、豚、牛、および家禽用の蛋白質、澱粉、および油の源である。混粒飼料源において必須であると考えられる10のアミノ酸のうち、コーン(corn)は、特に、リジン、スレオニン、およびメチオニンにおいて制限される。これらのアミノ酸、特にリジンの欠乏は、飼料コーン(corn)またはコーン(corn)食物が、しばしば大豆飼料の添加によって提供されるこれらの栄養素で補われることを必要とする。種子および食物を、動物飼料として、より栄養のあるものにする手段として、コーン(corn)穀粒中のリジンのレベルを増加することは、当該分野にとって有効であろう。
本発明は、トランスジェニック事象を発生させるのに有用な構築体および該構築体を含まない近縁の植物よりも高いレベルのリジンを蓄積するトランスジェニック植物を生じる特定のトランスジェニック事象を同定するのに有用な物質および方法を提供する。特に、本発明は、本明細書において「LY038事象」または「事象LY038」と呼ばれる標準的トウモロコシ(maize)形質転換を介して導入された特異的な外生DNAを含む、マーカーフリートランスジェニックトウモロコシ(maize)の系統を含む。本発明は、さらに、トウモロコシ(maize)植物、種子、または組織試料から得られたDNA中のLY038事象の存在または不存在を検出するための方法を提供する。事象LY038を含む本発明のトウモロコシ(maize)植物は、先祖または他の実質的に関連した植物に対して、穀粒中の増加したリジンを呈する。加えて、本発明は、トウモロコシ(maize) グロブリン 1 プロモーター、コメアクチン1 イントロン、トウモロコシ(maize)ジヒドロジピコリン酸シンターゼ葉緑体輸送ペプチド-コードDNA分子、Corynebacterium ジヒドロジピコリン酸シンターゼ-コードDNA分子、およびトランスジェニック植物細胞および植物において操作可能に連結され発現されると、穀粒またはその部分または穀粒または植物から由来する加工製品中のリジン含有量を増加させるトウモロコシ(maize)グロブリン 1 3' 非翻訳領域を含む外生DNA構築体を提供する。もう1つの具体例において、構築体は、さらに、上手くいく形質転換体を同定するのに使用するマーカー遺伝子を除去するためのメカニズムの要素として存在するlox部位を含む。
本発明の内容において使用される規定された配列を有する分子は、本出願と同時に提出した配列表に記載される。配列表の概要は以下のとおりである:
本明細書において使用されるように、「外生DNA」は、DNAが発見される特定の構築体、細胞、または生物から天然に生じないDNAを指す。外生DNAは、ゲノムに対して天然であるが、ゲノムにおける新たな位置においてまたはその天然の状態において外生DNAと天然に関連していない他の配列要素に連結したDNAまたはRNA配列を含み得る。植物細胞を形質転換するのに使用される組換えDNA構築体は、外生DNAおよび大抵下記で論議されるような他の要素を含む。本明細書において使用されるように、「トランスジーン」は、宿主ゲノムに組み込まれたあるいは宿主細胞において自己複製可能であり、1以上の細胞産物の発現を引き起こすことが可能な外生DNAを意味する。例示的なトランスジーンは、対応する非形質転換子孫細胞または植物、あるいは問題の特定のトランスジーンではなく他のトランスジーンを含む対応する形質転換された前駆細胞または植物に対して、新規の表現型を有する、それから再生された宿主細胞または植物を提供する。トランスジーンは、遺伝子形質転換によって植物に直接的に導入されてもよく、あるいは外生DNAによって形質転換されたいずれかの先の世代の植物から遺伝されてもよい。
トランスジェニック植物の調製
トウモロコシ(maize)系統H99の未成熟な胚芽は、形質転換のために単離した。トウモロコシ(maize) グロブリン 1 プロモーター (Kriz (1989), supra; Belanger and Kriz (1991), supra; 米国特許番号6,329,574, その全文において本明細書中に引用によって援用される;配列番号:7のbp48ないし1440)、コメアクチン 1 イントロン (McElroy et al. (1990), supra;配列番号:7のbp1448ないし1928)、DNA分子をコードするトウモロコシ(maize)DHDPS葉緑体輸送ペプチド (Frisch et al. (1991), supra;配列番号:7のbp1930ないし2100)、DNA分子をコードするCorynebacterium ジヒドロジピコリン酸シンターゼ (Bonnassie et al. (1990), supra; Richaud et al. (1986), supra;配列番号:7のbp2101ないし3003)、トウモロコシ(maize) グロブリン 1 3'非翻訳領域(Belanger and Kriz (1991), supra;配列番号:7のbp3080ないし4079)、lox P部位(米国特許5,658,772, 本明細書中に引用によってその全文において、具体的に援用される;配列番号:7のbp4091ないし4124)、ならびに35S プロモーター (Kay et al., Science, 236:12991302, 1987; 米国特許5,164,316)、DNA分子をコードするNPTII選択可能マーカー(Potrykus et al. (1985), supra)、nos 3' UTR (Fraley et al., Proc. Natl. Acad. Sci. (U.S.A.), 80:48034807 (1983), supra)、およびlox P部位 (米国特許5,658,772,その全文において、本明細書中に引用によって具体的に援用される)を含むベクター pMON55221 (図1参照)から単離されたカセットDNAを、金粒子に付着させた。マイクロプロジェクタイル衝撃を使用して、当業者に知られる方法を用いて、外生DNAを未成熟トウモロコシ(maize)に導入した。形質転換された細胞を、カナマイシン選択図式を用いて選択した。カナマイシン耐性カルスを入手し、標準的な方法を用いて、いくつかの繁殖性、Ro トランスジェニック植物を再生した。
育種図式およびリジン分析
表1は、トウモロコシ(maize)穀粒組織において高リジンを呈するトウモロコシ(maize)事象LY038の成長に使用された育種図式および遊離リジンデータを要約する。実施例1に記載の形質転換方法によって生産された植物を、PCRを用いて、Corynebacterium DHDPS配列の存在または不存在につき、最初にスクリーンした。Taqman(登録商標)アッセイ技術を使用して、トランスジェニック挿入のコピーの数を決定した。実施例1および図1に記載のように操作可能に連結したCorynebacterium DHDPS配列を有するDNA分子を含む植物を、成熟させ、F1A種子を生成した。F1A種子を生成するために、第1トランスジェニック Ro植物を、非-トランスジェニック優良トウモロコシ(maize)近交系と交配させた。
ND = 決定されず
-は、約400 ppm未満の遊離リジンを示す
+は、約1000ないし約1200 ppmの遊離リジンを示す
++は、約1200ないし約1400 ppmの遊離リジンを示す
+++は、約1400 ppmを超える遊離リジンを示す
i = 同系交配の穀粒データ
フランキング配列の決定
ゲノムDNAを、LY038として示されたトウモロコシ(maize)植物から単離し、実験で使用して、トランスジェニックDNA挿入をフランキングするトウモロコシ(maize)ゲノム配列を決定した。ゲノムフランキング配列およびトランスジェニック挿入の間の接合部のフランキング配列および配列を決定するための3つの異なる方法:テイルPCRおよびClonTech (カタログ番号 K18071, ClonTech Laboratories, Palo Alto, California)からのGenome WalkerTMキット、および逆PCRを使用した。
事象特異的プライマーおよびプローブアッセイ情報
各事象につき、Taqman(登録商標)アッセイにおいて有用なPCRプライマーおよびプローブ、特に配列番号:3および4を設計した。Taqman(登録商標)アッセイにおいて配列番号:3および4の配列を有するPCRプライマーを用いた結果、事象LY038に対して診断的なアンプリコンが生じた;アンプリコンは配列番号:6の配列を有し、このアンプリコンの検出に有用なプローブは、配列番号:5の配列を有する。プライマーおよびプローブを、表2に概略したPCR条件に付すと、蛍光シグナルは、プローブによって検出されたアンプリコンが生成されることを示した。適切な対照試料、例えば、種々の陰性および陽性DNA対照を含むことによって、PCRプライマーおよびプローブが意図された事象に対して特異的であることが分かった。
**プローブを18 メグオーム水に10μMの濃度まで再懸濁させる。
***陰性DNA対照 (例えば、非-トランスジェニックDNA)
陰性水対照(鋳型DNA無し)
陽性対照(事象LY038)
(葉、種子、他の植物部分試料からの)試料DNA
を含んでもよいが、それに限定されない。
^内部対照プライマーおよびプローブの組合せを種々の範囲の遺伝子またはゲノム領域に対して行うことができ、その設計は当業者に知られている。
Claims (16)
- 事象LY038の子孫トウモロコシ(maize)植物を生産する方法であって、
a)そのゲノム中の事象LY038 DNAの第1の親トウモロコシ(maize)植物を、第2の親トウモロコシ(maize)植物と交雑させ;
b)工程aからの子孫植物を得;次いで、
c)少なくとも1つの子孫植物を選択する工程を含み、
ここに、該子孫植物は配列番号:5および配列番号:11を含み、かつ非−トランスジェニックトウモロコシ(maize)植物と比較して増大したリジンを有し、
ここに、該事象LY038の代表的な試料は受託番号PTA−5623としてAmerican Type Culture Collection (ATCC)に寄託されていることを特徴とする該方法。 - さらに:
(a)該第1の子孫植物を、それ自体または第3のトウモロコシ(maize)植物と交雑させて、次の世代の第2の子孫植物の種子を生産し;
(b)該種子から次の世代の第2の子孫植物を成長させ、次の世代の該第2の子孫植物をそれ自体または第4のトウモロコシ(maize)植物と交雑させて、次の世代の第3の子孫植物の種子を生産し;次いで
(c)工程(a)および(b)を、少なくとも1つのさらなる世代にかけて繰り返して、事象LY038を含む該トウモロコシ(maize)植物から由来する同系交配のトウモロコシ(maize)植物を生成する工程を含む請求項1記載の方法。 - さらに;
a)いずれかの世代の子孫トウモロコシ(maize)植物からDNA試料を得;
b)該該子孫植物からのDNA試料における配列番号:5および配列番号:11のヌクレオチド配列を検出し;次いで、
(c)高リジン含有量を持つ該植物を選択することを特徴とする請求項1記載の方法。 - 第1のDNA分子および第2のDNA分子を含み、ここに分子は、各々、配列番号:1の少なくとも12の連続したヌクレオチドを含み、ここに該第1のDNA分子は、配列番号:1のトウモロコシ(maize)ゲノム部分に対して相同的または相補的であり、該第2のDNA分子は、配列番号:1のトランスジーン挿入部分に対して相同的または相補的であって、
ここに、該事象LY038の代表的な試料は受託番号PTA−5623としてAmerican Type Culture Collection (ATCC)に寄託されていることを特徴とするトウモロコシ(maize)事象LY038の検出用の一対のDNAプライマー分子。 - 該プライマーが配列番号:3および配列番号:4である請求項4記載のDNAプライマー分子の対。
- 第1のDNA分子および第2のDNA分子を含み、ここに分子は、各々、配列番号:2の少なくとも12の連続したヌクレオチドを含み、ここに該第1のDNA分子は、配列番号:2のトウモロコシ(maize)ゲノム部分に対して相同的または相補的であり、該第2のDNA分子は、配列番号:2のトランスジーン挿入部分に対して相同的または相補的であって、
ここに、該事象LY038の代表的な試料は受託番号PTA−5623としてAmerican Type Culture Collection (ATCC)に寄託されていることを特徴とするトウモロコシ(maize)事象LY038の検出用の一対のDNAプライマー分子。 - トウモロコシ(maize)組織試料におけるLY038を検出する方法であって:
(a)トウモロコシ(maize)組織試料からDNAを得;
(b)該DNAをPCRプライマー対と接触させ、ここに該PCRプライマー対の第1のプライマーは、配列番号:1の塩基対1ないし1781内の配列またはその相補体にハイブリダイズし、ここに該PCRプライマー対の第2のプライマーは、配列番号:1の塩基対1782ないし1961内の配列またはその相補体にハイブリダイズし、
(c)DNAを該PCRプライマー対で増幅させ、それにより、配列番号:1の少なくとも塩基対1781ないし1782またはその相補体を含むDNAアンプリコン分子を生成し、
(d)該DNAアンプリコン分子を検出する工程を含み、
ここに、該事象LY038の代表的な試料は受託番号PTA−5623としてAmerican Type Culture Collection (ATCC)に寄託されていることを特徴とする該方法。 - トウモロコシ(maize)組織試料におけるLY038を検出する方法であって:
(a)トウモロコシ(maize)組織試料からDNAを得;
(b)該DNAをプライマー対と接触させ、ここに、該プライマー対の第1のプライマーは、配列番号:2の塩基対 1ないし200内の配列または相補体にハイブリダイズし、該プライマー対の第2のプライマーは、配列番号:2の塩基対 201ないし867内の配列またはその相補体にハイブリダイズし;
(c)該プライマー対で該DNAのDNA増幅方法を実施し、それにより、配列番号:2の少なくとも塩基対 200ないし201またはその相補体を含むDNAアンプリコン分子を生成し;
(d)該DNAアンプリコン分子を検出する工程を含み、
ここに、該事象LY038の代表的な試料は受託番号PTA−5623としてAmerican Type Culture Collection (ATCC)に寄託されていることを特徴とする該方法。 - 少なくとも1つのDNA分子を含むトウモロコシ(maize)事象LY038の検出用のDNA検出キットであって、該分子が、試料DNA中のトウモロコシ(maize)事象LY038を検出するように特異的に設計された方法において、DNAプライマーまたはプローブとして機能する配列番号:1ないし配列番号:2の少なくとも12以上の連続したヌクレオチドを含み、
ここに、該事象LY038の代表的な試料は受託番号PTA−5623としてAmerican Type Culture Collection (ATCC)に寄託されていることを特徴とする該DNA検出キット。 - 事象LY038のトウモロコシ(maize)種子に由来するトウモロコシ(maize)食物であって、該事象LY038の代表的な試料は受託番号PTA−5623としてAmerican Type Culture Collection (ATCC)に寄託されており、ここに、該トウモロコシ(maize)食物は配列番号:5および配列番号:11を含む該トウモロコシ(maize)食物。
- 事象LY038のトウモロコシ(maize)種子に由来するトウモロコシ(maize)内胚乳であって、該事象LY038の代表的な試料は受託番号PTA−5623としてAmerican Type Culture Collection (ATCC)に寄託されており、ここに、該トウモロコシ(maize)内胚乳は配列番号:5および配列番号:11を含む該トウモロコシ(maize)内胚乳。
- 事象LY038のトランスジェニックトウモロコシ(maize)植物であって、ここに、該事象LY038の代表的な試料は受託番号PTA−5623としてAmerican Type Culture Collection (ATCC)に寄託され、ここに、該植物はその植物のゲノム配列番号:5および配列番号:11を内包して含む該トランスジェニックトウモロコシ(maize)植物。
- 花粉、胚珠、種子、根、または葉を含む請求項12記載のトウモロコシ(maize)植物またはその部分。
- 事象LY038のトウモロコシ(maize)植物細胞であって、ここに該事象LY038の代表的な試料は受託番号PTA−5623としてAmerican Type Culture Collection (ATCC)に寄託され、ここに、該植物細胞はその細胞のゲノム配列番号:5および配列番号:11を内包して含む該トウモロコシ(maize)植物細胞。
- 配列番号:1、2、5、6または11を含む単離されたDNA分子であって、該分子は、トウモロコシ(maize)中の高リジン特徴に連結した該単離されたDNA分子。
- 事象LY038のトランスジェニックトウモロコシ(maize)植物であって、該植物は配列番号:5および配列番号:11を含むDNA分子をDNA増幅反応において生産することができ、ここに、該トウモロコシ(maize)事象LY038は受託番号PTA−5623としてAmerican Type Culture Collection (ATCC)に寄託されている該トランスジェニックトウモロコシ(maize)植物。
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