JP6990653B2 - 迅速な植物形質転換のための方法および組成物 - Google Patents

迅速な植物形質転換のための方法および組成物 Download PDF

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Description

本開示は、概ね、植物の遺伝子操作などの植物分子生物学に関する。より具体的には、本開示は、サイトカイニンの非存在下、カルスを形成することなく、形質転換された植物を迅速かつ効率良く作製する方法および組成物に関する。
関連出願の相互参照
本願は、2015年10月30日に出願された米国仮特許出願第62/248578号の優先権を主張するものであり、その内容は全て参照により本明細書に組み込まれる。
テキストファイルとしてEFS-Webを介して提出された配列表の参照
配列表の正式な写しは、2016年8月17日作成の20160826_6752WOPCT_SeqList.txtのファイル名を備え、1000KBのサイズを有するASCIIフォーマットの配列表としてEFS-Webを介して電子的に提出され、本明細書と同時に提出されている。このASCIIフォーマットの文書内に含まれる配列表は、本明細書の一部であり、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
この数年間に植物形質転換は大きな進歩を遂げてきた。様々な農学的に重要な植物、例えば、トウモロコシ、ダイズ、キャノーラ、コムギ、インディカイネおよびソルガム、ならびに近交系の形質転換は、依然として困難であり、かつ時間を要している。様々な農学的に重要な植物、例えば、トウモロコシ、ダイズ、キャノーラ、コムギ、インディカイネおよびソルガム、ならびに近交系の形質転換は、依然として困難であり、かつ時間を要している。従来、培養反応を生じさせる唯一の方法は、培地成分、ならびに/または外植体材料および外植体源の最適化によるものであった。いくつかの遺伝子型では、この方法により成功したが、選良の近交系または変種を含む多くの重要な作物は、好ましい培養反応を起こさない。モデル遺伝子型の形質転換は効率が良いが、トランス遺伝子の生産近交系への移入プロセスは、困難で、費用を要し、時間もかかる。もし遺伝子をより速く、より効率的に導入し評価することができれば、かなりの時間と費用の節約になるであろう。
いくらか制約はあるものの、コーン、イネおよびコムギなどの単子葉植物のアグロバクテリウム(Agrobacterium)媒介形質転換(多くの場合、選択外植体として未熟胚などの分裂組織を使用して行われる)は、依然として広く用いられている実験手法である(例えば、Ishida et al.,1996;Zhao et al.,2001;Frame et al.,2002)。イネでは、吸水種子の形質転換もまた報告されている(Toki et al.,2006).細胞をアグロバクテリウム属(Agrobacterium)菌と接触させる方法としてこれまで最も汎用されてきた方法は、未熟胚などの外植体組織を培養し(「共培養」)(場合により、「遅延」または「静止」(非選択的)工程を含む)、続いて、細胞を脱分化させるオーキシンを含有する選択培地で培養してカルスを形成することを含む。このカルス形成期に、適切な選択剤の存在下、選択培地上で、形質転換耐性カルス組織が選択される。この後、カルスの分化、およびカルスの植物体への再生を促進する条件下、再生および発根培地上で、細胞を増殖させる。さらに生育するための土壌に移し得る植物体の作製のためには、このプロセスは、通常、少なくとも10~12週を要する。このプロセスはまた、形質転換プロセス全体を通して、数回の手作業による移行操作を必要とし、かつ数種の異なるタイプの培地を使用する。
したがって、形質転換および再生の標準的なプロトコルの使用は、時間がかかり非効率的であり、初期の研究によって得られた結果に基づいて、大規模な現地作業での使用に、どの遺伝子コンストラクトを優先するか決定する「優先開発窓(priority development window)」に季節的な制約があることを考慮すると、トランスジェニック製品の開発スケジュールに負の影響を及ぼす。形質転換および再生に利用可能な標準的方法には、トランスジェニック植物を生産しスクリーニングする速さおよび効率を制限する多くの欠点がある。例えば、形質転換および再生の多くの標準的方法は、オーキシンまたはサイトカイニンを高濃度で使用する必要があり、また、肺活性カルス形成または器官形成を含み、形質転換後に設ける温室で成育するための植物体を作製する前に何週間もかかる手順を生じさせる工程を必要とする。そのような方法では、2,4-Dを供給してトウモロコシの体細胞胚の形成を促進する工程(最大8週を要する)、一時体細胞胚から胚発生カルスを作製する工程(さらに最大8週を要する)、シュートを形成する工程(さらに最大3週を要する)、そして、最後に根付かせる工程(さらに1~3週を要する)を含め、植物体の作製に12~23週を要し得ることが報告されている(Zhong et al.(1992)Planta 187:490-497)。あるいは、Zhongらは、直接形態形成を促進するためにオーキシンと共にサイトカイニンを即座に供給して、8~28週でシュートおよび直接植物形成を行っている(Zhong et al.(1992)Planta 187:490-497)。
植物分子生物学、とりわけ植物形質転換および再生が進歩しているにもかかわらず、トランスジェニック植物を迅速かつ効率良く作製し、研究および製品の開発決定により多くの時間と自由度を与える高スループットシステムが依然として求められている。そのような形質転換の高スループットシステムは、材料および労働のコストを下げつつ、遺伝子実験および/または製品開発のための多数のトランスジェニック植物の生産を促進する。
Zhong et al.(1992)Planta 187:490-497
各種態様において、本開示はさらに、トランスジェニック植物の生産方法であって、(a)(i)WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列、(ii)2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドをコードするヌクレオチド配列、または(iii)(i)および(ii)の組み合わせを含む発現コンストラクトで外植体細胞を形質転換する工程と;(b)形質転換された各細胞中で(a)のポリペプチドを発現させて、外因性サイトカイニンの非存在下で再生可能な植物構造体を形成する(但し、カルスは形成されない)工程と;(c)再生可能な植物構造体を発芽させてトランスジェニック植物を形成する工程とを含む方法を提供する。一態様では、発現コンストラクトは、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列と、2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドをコードするヌクレオチド配列の両方を含む。一態様では、発現コンストラクトは、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列を含む。一態様では、発現コンストラクトは、2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドをコードするヌクレオチド配列を含む。一態様では、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列、および/または2つのAP2結合ドメインを含むポリペプチドをコードするヌクレオチド配列の発現は、形質転換開始後、1日未満、2日未満、5日未満、7日未満、または約14日未満で起こる。一態様では、発現コンストラクトはさらに、部位特異的リコンビナーゼをコードするヌクレオチド配列を含む。一態様では、部位特異的リコンビナーゼは、FLP、Cre、SSV1、lambda Int、phi C31 Int、HK022、R、Gin、Tn1721、CinH、ParA、Tn5053、Bxb1、TP907-1、またはU153から選択される。一態様では、部位特異的リコンビナーゼは、不安定化融合ポリペプチドである。一態様では、不安定化融合ポリペプチドは、TETR(L17G)~CREまたはESR(L17G)~CREである。一態様では、部位特異的リコンビナーゼをコードするヌクレオチド配列は、構成的プロモーター、誘導性プロモーター、または発生的に調節されるプロモーターに作動可能に連結している。一態様では、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列は、構成的プロモーター、誘導性プロモーター、または発生的に調節されるプロモーターに作動可能に連結している。一態様では、2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドをコードするヌクレオチド配列は、構成的プロモーター、誘導性プロモーター、または発生的に調節されるプロモーターに作動可能に連結している。一態様では、部位特異的リコンビナーゼをコードするヌクレオチド配列、および/またはWUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列、および/または2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドをコードするヌクレオチド配列に作動可能に連結する構成的プロモーターは、UBI、LLDAV、EVCV、DMMV、BSV(AY)PRO、CYMV PRO FL、UBIZM PRO、SI-UB3 PRO、SB-UBI PRO(ALT1)、USB1ZM PRO、ZM-GOS2 PRO、ZM-H1B PRO(1.2KB)、IN2-2、NOS、35Sの-135バージョン、またはZM-ADF PRO(ALT2)から選択される。一態様では、部位特異的リコンビナーゼをコードするヌクレオチド配列、および/またはWUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列、および/または2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドをコードするヌクレオチド配列に作動可能に連結する誘導性プロモーターは、AXIG1、DR5、XVE、GLB1、OLE、LTP2、HSP17.7、HSP26、HSP18A、またはテトラサイクリン、エタメトスルフロンもしくはクロルスルフロンによって活性化されるプロモーターから選択される。一態様では、部位特異的リコンビナーゼをコードするヌクレオチド配列、および/またはWUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列、および/または2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドをコードするヌクレオチド配列に作動可能に連結した発生調節プロモーターは、PLTP、PLTP1、PLTP2、PLTP3、LGL、LEA-14A、またはLEA-D34から選択される。一態様では、誘導性プロモーターは、化学誘導性プロモーターである。一態様では、化学誘導性プロモーターは、XVEである。一態様では、化学誘導性プロモーターは、TETR、ESRまたはCRによって抑制され、脱抑制は、テトラサイクリン関連リガンドまたはスルホニル尿素リガンドの付加により起こる。一態様では、リプレッサーはTETRであり、テトラサイクリン関連リガンドは、ドキシサイクリンまたはアンヒドロサイテトラクリンである。一態様では、リプレッサーはESRであり、スルホニル尿素リガンドは、エタメツルフロン、クロルスルフロン、メツスルフロンメチル、スルホメツロンメチル、クロリムロンエチル、ニコスルフロン、プリミスルフロン、トリベヌロン、スルホスルフロン、トリフロキシスルフロン、ホラムスルフロン、ヨードスルフロン、プロスルフロン、チフェンスルフロン、リムスルフロン、メソスルフロン、またはハロスルフロンである。一態様では、誘導性プロモーターは、オーキシン誘導性プロモーターである。一態様では、オーキシン誘導性プロモーターは、AXIG1である。一態様では、AXIG1プロモーターは、配列番号39のヌクレオチド配列を含む。一態様では、誘導性プロモーターは、オーキシン応答エレメントを含む。一態様では、誘導性プロモーターは、1つ以上のDR5エンハンサーモチーフを含む。一態様では、プロモーターは、抑制および脱抑制のために改変された弱い構成的プロモーターである。一態様では、プロモーター中の1つ以上のオペレーター配列は、TATAボックスおよび/または転写開始部位の近傍に、または重なって位置している。一態様では、プロモーターは、NOS、AXIG1、ZM-GOS2、CC-UBI1-PROまたはZM-ADF4-PROから選択される。一態様では、誘導性プロモーターは、配列番号40のヌクレオチド配列を含むDR5プロモーターである。一態様では、プロモーターは、脱抑制プロモーターである。一態様では、脱抑制プロモーターは、TETR、ESRまたはCRである。一態様では、発生調節プロモーターは、PLTP、PLTP1、PLTP2またはPLTP3から選択される。一態様では、PLTP、PLTP1、PLTP2またはPLTP3プロモーターは、単子葉植物に由来する。一態様では、単子葉植物は、オオムギ、トウモロコシ、キビ、カラスムギ、イネ、ライムギ、エノコログサ属(Setaria)種、ソルガム、サトウキビ、スイッチグラス、ライコムギ、シバまたはコムギである。一態様では、単子葉植物は、トウモロコシ、ソルガム、イネまたはエノコログサ属(Setaria)種である。一態様では、単子葉植物は、トウモロコシ、ソルガムまたはイネである。一態様では、単子葉植物はトウモロコシである。一態様では、PLTP、PLTP1、PLTP2またはPLTP3プロモーターは、双子葉植物に由来する。一態様では、双子葉植物は、ケール、カリフラワー、ブロッコリー、カラシナ、キャベツ、マメ、クローバ、アルファルファ、ソラマメ、トマト、キャッサバ、ダイズ、キャノーラ、アルファルファ、ヒマワリ、ベニバナ、タバコ、シロイヌナズナ(Arabidopsis)またはワタである。一態様では、PLTP、PLTP1、PLTP2またはPLTP3プロモーターは、配列番号1~2および55~61のいずれか1つを含む。PLTPプロモーターは、配列番号1および2のいずれか1つを含む。一態様では、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドは、WUS1、WUS2、WUS3、WOX2A、WOX4、WOX5またはWOX9ポリペプチドから選択される。一態様では、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列は、単子葉植物ヌクレオチドである。一態様では、単子葉植物は、オオムギ、トウモロコシ、キビ、カラスムギ、イネ、ライムギ、エノコログサ属(Setaria)種、ソルガム、サトウキビ、スイッチグラス、ライコムギ、シバまたはコムギである。一態様では、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列は、双子葉植物ヌクレオチドである。一態様では、双子葉植物は、ケール、カリフラワー、ブロッコリー、カラシナ、キャベツ、マメ、クローバ、アルファルファ、ソラマメ、トマト、キャッサバ、ダイズ、キャノーラ、アルファルファ、ヒマワリ、ベニバナ、タバコ、シロイヌナズナ(Arabidopsis)またはワタである。一態様では、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列は、配列番号4、6、8、10、12、14および16のいずれか1つを含むアミノ酸配列をコードする。一態様では、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列は、配列番号3、5、7、9、11、13および15のいずれか1つを含む。一態様では、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドは、WUS1ポリペプチドである。一態様では、WUS1ポリペプチドは、トウモロコシ、ソルガム、イネまたはエノコログサ属(Setaria)種のWUS1ポリペプチドである。一態様では、WUS1ポリペプチドは、トウモロコシまたはイネのWUS1ポリペプチドである。一態様では、WUS1ポリペプチドは、トウモロコシのWUS1ポリペプチドである。一態様では、WUS1ポリペプチドは、配列番号4のアミノ酸配列を含む。一態様では、WUS1ポリペプチドは、配列番号3を含むヌクレオチド配列によってコードされる。一態様では、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドは、WUS2ポリペプチドである。一態様では、WUS2ポリペプチドは、トウモロコシ、ソルガム、イネまたはエノコログサ属(Setaria)種のWUS2ポリペプチドである。一態様では、WUS2ポリペプチドは、トウモロコシまたはイネのWUS2ポリペプチドである。一態様では、WUS2ポリペプチドは、トウモロコシのWUS2ポリペプチドである。一態様では、WUS2ポリペプチドは、配列番号6のアミノ酸配列を含む。一態様では、WUS2ポリペプチドは、配列番号5を含むヌクレオチド配列によってコードされる。一態様では、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドは、WUS3ポリペプチドである。一態様では、WUS3ポリペプチドは、トウモロコシ、ソルガム、イネまたはエノコログサ属(Setaria)種のWUS3ポリペプチドである。一態様では、WUS3ポリペプチドは、トウモロコシまたはイネのWUS3ポリペプチドである。一態様では、WUS3ポリペプチドは、トウモロコシのWUS3ポリペプチドである。一態様では、WUS3ポリペプチドは、配列番号8のアミノ酸配列を含む。一態様では、WUS3ポリペプチドは、配列番号7を含むヌクレオチド配列によってコードされる。一態様では、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドは、WOX5ポリペプチドである。一態様では、WOX5ポリペプチドは、WOX5Aポリペプチドである。一態様では、WOX5ポリペプチドは、トウモロコシ、ソルガム、イネまたはエノコログサ属(Setaria)種のWOX5ポリペプチドである。一態様では、WOX5ポリペプチドは、トウモロコシまたはイネのWOX5ポリペプチドである。一態様では、WOX5ポリペプチドは、トウモロコシのWOX5ポリペプチドである。一態様では、WOX5ポリペプチドは、配列番号14のアミノ酸配列を含む。一態様では、WOX5ポリペプチドは、配列番号13を含むヌクレオチド配列によってコードされる。一態様では、2つのAP2-DNA結合ドメインを
含むポリペプチドは、ODP2、BBM2、BMN2またはBMN3ポリペプチドである。一態様では、2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドは、単子葉植物のポリペプチドである。一態様では、単子葉植物は、オオムギ、トウモロコシ、キビ、カラスムギ、イネ、ライムギ、エノコログサ属(Setaria)種、ソルガム、サトウキビ、スイッチグラス、ライコムギ、シバまたはコムギである。一態様では、単子葉植物は、トウモロコシ、ソルガム、イネまたはエノコログサ属(Setaria)種である。一態様では、単子葉植物は、トウモロコシまたはイネである。一態様では、単子葉植物はトウモロコシである。一態様では、2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドは、双子葉植物のポリペプチドである。一態様では、双子葉植物は、ケール、カリフラワー、ブロッコリー、カラシナ、キャベツ、マメ、クローバ、アルファルファ、ソラマメ、トマト、キャッサバ、ダイズ、キャノーラ、アルファルファ、ヒマワリ、ベニバナ、タバコ、シロイヌナズナ(Arabidopsis)またはワタである。一態様では、2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドは、配列番号18、20、63、65および67のいずれか1つのアミノ酸配列を含む。一態様では、2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドは、配列番号17、19、21、62、64、66および68のいずれか1つを含むヌクレオチド配列によってコードされる。一態様では、2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドは、ODP2ポリペプチドである。一態様では、ODP2ポリペプチドは、単子葉植物のポリペプチドである。一態様では、単子葉植物は、オオムギ、トウモロコシ、キビ、カラスムギ、イネ、ライムギ、エノコログサ属(Setaria)種、ソルガム、サトウキビ、スイッチグラス、ライコムギ、シバまたはコムギである。一態様では、単子葉植物は、トウモロコシ、イネまたはエノコログサ属(Setaria)種である。一態様では、単子葉植物は、トウモロコシまたはイネである。一態様では、ODP2は双子葉植物のポリペプチドである。一態様では、双子葉植物は、ケール、カリフラワー、ブロッコリー、カラシナ、キャベツ、マメ、クローバ、アルファルファ、ソラマメ、トマト、キャッサバ、ダイズ、キャノーラ、アルファルファ、ヒマワリ、ベニバナ、タバコ、シロイヌナズナ(Arabidopsis)またはワタである。一態様では、ODP2ポリペプチドは、配列番号18、63、65および67のいずれか1つのアミノ酸配列を含む。一態様では、ODP2ポリペプチドは、配列番号17、21、62、64、66および68のいずれか1つの配列を含むヌクレオチド配列によってコードされる。一態様では、2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドは、BBM2ポリペプチドである。一態様では、BBM2ポリペプチドは、単子葉植物のポリペプチドである。一態様では、単子葉植物は、オオムギ、トウモロコシ、キビ、カラスムギ、イネ、ライムギ、エノコログサ属(Setaria)種、ソルガム、サトウキビ、スイッチグラス、ライコムギ、シバまたはコムギである。一態様では、単子葉植物は、トウモロコシ、サトウキビ、イネまたはエノコログサ属(Setaria)種である。一態様では、単子葉植物は、トウモロコシまたはイネである。一態様では、単子葉植物はトウモロコシである。一態様では、BBM2ポリペプチドは、双子葉植物のポリペプチドである。一態様では、双子葉植物は、ケール、カリフラワー、ブロッコリー、カラシナ、キャベツ、マメ、クローバ、アルファルファ、ソラマメ、トマト、キャッサバ、ダイズ、キャノーラ、アルファルファ、ヒマワリ、ベニバナ、タバコ、シロイヌナズナ(Arabidopsis)またはワタである。一態様では、BBM2ポリペプチドは、配列番号20のアミノ酸配列を含む。一態様では、BBM2ポリペプチドは、配列番号19の配列を含むヌクレオチド配列によってコードされる。一態様では、細胞の形質転換から約0~約7日以内、または細胞の形質転換から約0~約14日以内に再生可能な植物構造体が形成され、細胞の形質転換から約14日~約60日でトランスジェニック植物が形成される。一態様では、この方法は、発根培地なしで行われる。一態様では、この方法は、発根培地の存在下で行われる。一態様では、外植体は未熟胚である。一態様では、未熟胚は、1~5mmの未熟胚である。一態様では、未熟胚は、3.5~5mmの未熟胚である。一態様では、細胞の形質転換の約7日後、または細胞の形質転換の約14日後の発芽期間中に、外因性サイトカイニンを使用する。一態様では、(a)のポリペプチドの発現は一過性である。一態様では、発芽は、外因性サイトカイニンの存在下で行われる。
各種態様において、本開示はさらに、トランスジェニック植物の生産方法であって、(a)(i)WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列、(ii)2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドをコードするヌクレオチド配列、または(iii)それらの組み合わせを含む発現コンストラクトで外植体細胞を形質転換する工程と;(b)形質転換された各細胞中で(a)のポリペプチドを発現させて、外因性サイトカイニンの非存在下で再生可能な植物構造体を形成する(但し、カルスは形成されない)工程と;(c)再生可能な植物構造体を発芽させてトランスジェニック植物を形成する工程とを含み;WUS/WOXホメオボックスポリペプチドが配列番号4、6、8、10、12、14および16のいずれか1つのアミノ酸配列を含むか;またはWUS/WOXホメオボックスポリペプチドが配列番号3、5、7、9、11、13および15のいずれか1つのヌクレオチド配列によってコードされ;2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドが配列番号18、20、63、65および67のいずれか1つのアミノ酸配列を含むか;または2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドが配列番号17、19、21、62、64、66および68のいずれか1つのヌクレオチド配列によってコードされる方法を提供する。一態様では、発現コンストラクトは、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列と、2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドをコードするヌクレオチド配列の両方を含む。一態様では、発現コンストラクトは、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列を含む。一態様では、発現コンストラクトは、2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドをコードするヌクレオチド配列を含む。一態様では、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列、および/または2つのAP2結合ドメインを含むポリペプチドをコードするヌクレオチド配列の発現は、形質転換開始後、1日未満、2日未満、5日未満、7日未満、または約14日未満で起こる。一態様では、発現コンストラクトはさらに、部位特異的リコンビナーゼをコードするヌクレオチド配列を含む。一態様では、部位特異的リコンビナーゼは、FLP、Cre、SSV1、lambda Int、phi C31 Int、HK022、R、Gin、Tn1721、CinH、ParA、Tn5053、Bxb1、TP907-1、またはU153から選択される。一態様では、部位特異的リコンビナーゼは、不安定化融合ポリペプチドである。一態様では、不安定化融合ポリペプチドは、TETR(L17G)~CREまたはESR(L17G)~CREである。一態様では、部位特異的リコンビナーゼをコードするヌクレオチド配列は、構成的プロモーター、誘導性プロモーター、または発生的に調節されるプロモーターに作動可能に連結している。一態様では、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列は、構成的プロモーター、誘導性プロモーター、または発生的に調節されるプロモーターに作動可能に連結している。一態様では、2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドをコードするヌクレオチド配列は、構成的プロモーター、誘導性プロモーター、または発生的に調節されるプロモーターに作動可能に連結している。一態様では、部位特異的リコンビナーゼをコードするヌクレオチド配列、および/またはWUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列、および/または2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドをコードするヌクレオチド配列に作動可能に連結する構成的プロモーターは、UBI、LLDAV、EVCV、DMMV、BSV(AY)PRO、CYMV PRO FL、UBIZM PRO、SI-UB3 PRO、SB-UBI PRO(ALT1)、USB1ZM PRO、ZM-GOS2 PRO、ZM-H1B PRO(1.2KB)、IN2-2、NOS、35Sの-135バージョン、またはZM-ADF PRO(ALT2)から選択される。一態様では、部位特異的リコンビナーゼをコードするヌクレオチド配列、および/またはWUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列、および/または2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドをコードするヌクレオチド配列に作動可能に連結する誘導性プロモーターは、AXIG1、DR5、XVE、GLB1、OLE、LTP2、HSP17.7、HSP26、HSP18A、またはテトラサイクリン、エタメトスルフロンもしくはクロルスルフロンによって活性化されるプロモーターから選択される。一態様では、部位特異的リコンビナーゼをコードするヌクレオチド配列、および/またはWUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列、および/または2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドをコードするヌクレオチド配列に作動可能に連結する発生調節プロモーターは、PLTP、PLTP1、PLTP2、PLTP3、LGL、LEA-14A、またはLEA-D34から選択される。一態様では、誘導性プロモーターは、化学誘導性プロモーターである。一態様では、化学誘導性プロモーターは、XVEである。一態様では、化学誘導性プロモーターは、TETR、ESRまたはCRによって抑制され、脱抑制は、テトラサイクリン関連リガンドまたはスルホニル尿素リガンドの付加により起こる。一態様では、リプレッサーはTETRであり、テトラサイクリン関連リガンドは、ドキシサイクリンまたはアンヒドロテトラサイクリンである。一態様では、リプレッサーはESRであり、スルホニル尿素リガンドは、エタメツルフロン、クロルスルフロン、メツスルフロンメチル、スルホメツロンメチル、クロリムロンエチル、ニコスルフロン、プリミスルフロン、トリベヌロン、スルホスルフロン、トリフロキシスルフロン、ホラムスルフロン、ヨードスルフロン、プロスルフロン、チフェンスルフロン、リムスルフロン、メソスルフロン、またはハロスルフロンである。一態様では、誘導性プロモーターは、オーキシン誘導性プロモーターである。一態様では、オーキシン誘導性プロモーターは、AXIG1である。一態様では、AXIG1プロモーターは、配列番号39のヌクレオチド配列を含む。一態様では、誘導性プロモーターは、オーキシン応答エレメントを含む。一態様では、誘導性プロモーターは、1つ以上のDR5エンハンサーモチーフを含む。一態様では、プロモーターは、抑制および脱抑制のために改変された弱い構成的プロモーターである。一態様では、プロモーター中の1つ以上のオペレーター配列は、TATAボックスおよび/または転写開始部位の近傍に、または重なって位置している。一態様では、プロモーターは、NOS、AXIG1、ZM-GOS2、CC-UBI1-PROまたはZM-ADF4-PROから選択される。一態様では、誘導性プロモーターは、配列番号40のヌクレオチド配列を含むDR5プロモーターである。一態様では、プロモーターは、脱抑制プロモーターである。一態様では、脱抑制プロモーターは、TETR、ESRまたはCRである。一態様では、発生調節プロモーターは、PLTP、PLTP1、PLTP2またはPLTP3から選択される。一態様では、PLTP、PLTP1、PLTP2またはPLTP3プロモーターは、単子葉植物に由来する。一態様では、単子葉植物は、オオムギ、トウモロコシ、キビ、カラスムギ、イネ、ライムギ、エノコログサ属(Setaria)種、ソルガム、サトウキビ、スイッチグラス、ライコムギ、シバまたはコムギである。一態様では、単子葉植物は、トウモロコシ、ソルガム、イネまたはエノコログサ属(Setaria)種である。一態様では、単子葉植物は、トウモロコシ、ソルガムまたはイネである。一態様では、単子葉植物はトウモロコシである。一態様では、PLTP、PLTP1、PLTP2またはPLTP3プロモーターは、双子葉植物に由来する。一態様では、双子葉植物は、ケール、カリフラワー、ブロッコリー、カラシナ、キャベツ、マメ、クローバ、アルファルファ、ソラマメ、トマト、キャッサバ、ダイズ、キャノーラ、アルファルファ、ヒマワリ、ベニバナ、タバコ、シロイヌナズナ(Arabidopsis)またはワタである。一態様では、PLTP、PLTP1、PLTP2またはPLTP3プロモーターは、配列番号1~2および55~61のいずれか1つを含む。PLTPプロモーターは、配列番号1および2のいずれか1つを含む。一態様では、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドは、WUS1、WUS2、WUS3、WOX2A、WOX4、WOX5またはWOX9ポリペプチドから選択される。一態様では、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列は、単子葉植物ヌクレオチドである。一態様では、単子葉植物は、オオムギ、トウモロコシ、キビ、カラスムギ、イネ、ライムギ、エノコログサ属(Setaria)種、ソルガム、サトウキビ、スイッチグラス、ライコムギ、シバまたはコムギである。一態様では、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列は、双子葉植物ヌクレオチドである。一態様では、双子葉植物は、ケール、カリフラワー、ブロッコリー、カラシナ、キャベツ、マメ、クローバ、アルファルファ、ソラマメ、トマト、キャッサバ、ダイズ、キャノーラ、アルファルファ、ヒマワリ、ベニバナ、タバコ、シロイヌナズナ(Arabidopsis)またはワタである。一態様では、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列は、配列番号4、6、8、10、12、14および16のいずれか1つを含むアミノ酸配列をコードする。一態様では、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列は、配列番号3、5、7、9、11、13および15のいずれか1つを含む。一態様では、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドは、WUS1ポリペプチドである。一態様では、WUS1ポリペプチドは、トウモロコシ、ソルガム、イネまたはエノコログサ属(Setaria)種のWUS1ポリペプチドである。一態様では、WUS1ポリペプチドは、トウモロコシまたはイネのWUS1ポリペプチドである。一態様では、WUS1ポリペプチドは、トウモロコシのWUS1ポリペプチドである。一態様では、WUS1ポリペプチドは、配列番号4のアミノ酸配列を含む。一態様では、WUS1ポリペプチドは、配列番号3を含むヌクレオチド配列によってコードされる。一態様では、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドは、WUS2ポリペプチドである。一態様では、WUS2ポリペプチドは、トウモロコシ、ソルガム、イネまたはエノコログサ属(Setaria)種のWUS2ポリペプチドである。一態様では、WUS2ポリペプチドは、トウモロコシまたはイネのWUS2ポリペプチドである。一態様では、WUS2ポリペプチドは、トウモロコシのWUS2ポリペプチドである。一態様では、WUS2ポリペプチドは、配列番号6のアミノ酸配列を含む。一態様では、WUS2ポリペプチドは、配列番号5を含むヌクレオチド配列によってコードされる。一態様では、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドは、WUS3ポリペプチドである。一態様では、WUS3ポリペプチドは、トウモロコシ、ソルガム、イネまたはエノコログサ属(Setaria)種のWUS3ポリペプチドである。一態様では、WUS3ポリペプチドは、トウモロコシまたはイネのWUS3ポリペプチドである。一態様では、WUS3ポリペプチドは、トウモロコシのWUS3ポリペプチドである。一態様では、WUS3ポリペプチドは、配列番号8のアミノ酸配列を含む。一態様では、WUS3ポリペプチドは、配列番号7を含むヌクレオチド配列によってコードされる。一態様では、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドは、WOX5ポリペプチドである。一態様では、WOX5ポリ
ペプチドは、WOX5Aポリペプチドである。一態様では、WOX5ポリペプチドは、トウモロコシ、ソルガム、イネまたはエノコログサ属(Setaria)種のWOX5ポリペプチドである。一態様では、WOX5ポリペプチドは、トウモロコシまたはイネのWOX5ポリペプチドである。一態様では、WOX5ポリペプチドは、トウモロコシのWOX5ポリペプチドである。一態様では、WOX5ポリペプチドは、配列番号14のアミノ酸配列を含む。一態様では、WOX5ポリペプチドは、配列番号13を含むヌクレオチド配列によってコードされる。一態様では、2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドは、ODP2、BBM2、BMN2またはBMN3ポリペプチドである。一態様では、2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドは、単子葉植物のポリペプチドである。一態様では、単子葉植物は、オオムギ、トウモロコシ、キビ、カラスムギ、イネ、ライムギ、エノコログサ属(Setaria)種、ソルガム、サトウキビ、スイッチグラス、ライコムギ、シバまたはコムギである。一態様では、単子葉植物は、トウモロコシ、ソルガム、イネまたはエノコログサ属(Setaria)種である。一態様では、単子葉植物は、トウモロコシまたはイネである。一態様では、単子葉植物はトウモロコシである。一態様では、2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドは、双子葉植物のポリペプチドである。一態様では、双子葉植物は、ケール、カリフラワー、ブロッコリー、カラシナ、キャベツ、マメ、クローバ、アルファルファ、ソラマメ、トマト、キャッサバ、ダイズ、キャノーラ、アルファルファ、ヒマワリ、ベニバナ、タバコ、シロイヌナズナ(Arabidopsis)またはワタである。一態様では、2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドは、配列番号18、20、63、65および67のいずれか1つのアミノ酸配列を含む。一態様では、2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドは、配列番号17、19、21、62、64、66および68のいずれか1つを含むヌクレオチド配列によってコードされる。一態様では、2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドは、ODP2ポリペプチドである。一態様では、ODP2ポリペプチドは、単子葉植物のポリペプチドである。一態様では、単子葉植物は、オオムギ、トウモロコシ、キビ、カラスムギ、イネ、ライムギ、エノコログサ属(Setaria)種、ソルガム、サトウキビ、スイッチグラス、ライコムギ、シバまたはコムギである。一態様では、単子葉植物は、トウモロコシ、イネまたはエノコログサ属(Setaria)種である。一態様では、単子葉植物は、トウモロコシまたはイネである。一態様では、ODP2は双子葉植物のポリペプチドである。一態様では、双子葉植物は、ケール、カリフラワー、ブロッコリー、カラシナ、キャベツ、マメ、クローバ、アルファルファ、ソラマメ、トマト、キャッサバ、ダイズ、キャノーラ、アルファルファ、ヒマワリ、ベニバナ、タバコ、シロイヌナズナ(Arabidopsis)またはワタである。一態様では、ODP2ポリペプチドは、配列番号18、63、65および67のいずれか1つのアミノ酸配列を含む。一態様では、ODP2ポリペプチドは、配列番号17、21、62、64、66および68のいずれか1つの配列を含むヌクレオチド配列によってコードされる。一態様では、2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドは、BBM2ポリペプチドである。一態様では、BBM2ポリペプチドは、単子葉植物のポリペプチドである。一態様では、単子葉植物は、オオムギ、トウモロコシ、キビ、カラスムギ、イネ、ライムギ、エノコログサ属(Setaria)種、ソルガム、サトウキビ、スイッチグラス、ライコムギ、シバまたはコムギである。一態様では、単子葉植物は、トウモロコシ、サトウキビ、イネまたはエノコログサ属(Setaria)種である。一態様では、単子葉植物は、トウモロコシまたはイネである。一態様では、単子葉植物はトウモロコシである。一態様では、BBM2ポリペプチドは、双子葉植物のポリペプチドである。一態様では、双子葉植物は、ケール、カリフラワー、ブロッコリー、カラシナ、キャベツ、マメ、クローバ、アルファルファ、ソラマメ、トマト、キャッサバ、ダイズ、キャノーラ、アルファルファ、ヒマワリ、ベニバナ、タバコ、シロイヌナズナ(Arabidopsis)またはワタである。一態様では、BBM2ポリペプチドは、配列番号20のアミノ酸配列を含む。一態様では、BBM2ポリペプチドは、配列番号19の配列を含むヌクレオチド配列によってコードされる。一態様では、細胞の形質転換から約0~約7日以内、または細胞の形質転換から約0~約14日以内に再生可能な植物構造体が形成され、細胞の形質転換から約14日~約60日でトランスジェニック植物が形成される。一態様では、この方法は、発根培地なしで行われる。一態様では、この方法は、発根培地の存在下で行われる。一態様では、外植体は未熟胚である。一態様では、未熟胚は、1~5mmの未熟胚である。一態様では、未熟胚は、3.5~5mmの未熟胚である。一態様では、細胞の形質転換の約7日後、または細胞の形質転換の約14日後の発芽期間中に、外因性サイトカイニンを使用する。一態様では、(a)のポリペプチドの発現は一過性である。一態様では、発芽は、外因性サイトカイニンの存在下で行われる。
各種態様において、本開示はさらに、トランスジェニック植物の生産方法であって、(a)(i)WUS2ポリペプチドをコードするヌクレオチド配列、(ii)ODP2ポリペプチドをコードするヌクレオチド配列、または(iii)それらの組み合わせを含む発現コンストラクトで外植体細胞を形質転換する工程と;(b)形質転換された各細胞中で(a)のポリペプチドを発現させて、外因性サイトカイニンの非存在下で再生可能な植物構造体を形成する(但し、カルスは形成されない)工程と;(c)再生可能な植物構造体を発芽させてトランスジェニック植物を形成する工程とを含み;WUS2ポリペプチドが配列番号4のアミノ酸配列を含むか;またはWUS2ポリペプチドが配列番号3のヌクレオチド配列によってコードされ;ODP2ポリペプチドが配列番号18のアミノ酸配列を含むか;または2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドが配列番号17および21のいずれか1つのヌクレオチド配列によってコードされる方法を提供する。一態様では、発現コンストラクトは、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列と、2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドをコードするヌクレオチド配列の両方を含む。一態様では、発現コンストラクトは、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列を含む。一態様では、発現コンストラクトは、2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドをコードするヌクレオチド配列を含む。一態様では、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列、および/または2つのAP2結合ドメインを含むポリペプチドをコードするヌクレオチド配列の発現は、形質転換開始後、1日未満、2日未満、5日未満、7日未満、または約14日未満で起こる。一態様では、発現コンストラクトはさらに、部位特異的リコンビナーゼをコードするヌクレオチド配列を含む。一態様では、部位特異的リコンビナーゼは、FLP、Cre、SSV1、lambda Int、phi C31 Int、HK022、R、Gin、Tn1721、CinH、ParA、Tn5053、Bxb1、TP907-1、またはU153から選択される。一態様では、部位特異的リコンビナーゼは、不安定化融合ポリペプチドである。一態様では、不安定化融合ポリペプチドは、TETR(L17G)~CREまたはESR(L17G)~CREである。一態様では、部位特異的リコンビナーゼをコードするヌクレオチド配列は、構成的プロモーター、誘導性プロモーター、または発生的に調節されるプロモーターに作動可能に連結している。一態様では、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列は、構成的プロモーター、誘導性プロモーター、または発生的に調節されるプロモーターに作動可能に連結している。一態様では、2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドをコードするヌクレオチド配列は、構成的プロモーター、誘導性プロモーター、または発生的に調節されるプロモーターに作動可能に連結している。一態様では、部位特異的リコンビナーゼをコードするヌクレオチド配列、および/またはWUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列、および/または2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドをコードするヌクレオチド配列に作動可能に連結する構成的プロモーターは、UBI、LLDAV、EVCV、DMMV、BSV(AY)PRO、CYMV PRO FL、UBIZM PRO、SI-UB3 PRO、SB-UBI PRO(ALT1)、USB1ZM PRO、ZM-GOS2 PRO、ZM-H1B PRO(1.2KB)、IN2-2、NOS、35Sの-135バージョン、またはZM-ADF PRO(ALT2)から選択される。一態様では、部位特異的リコンビナーゼをコードするヌクレオチド配列、および/またはWUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列、および/または2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドをコードするヌクレオチド配列に作動可能に連結する誘導性プロモーターは、AXIG1、DR5、XVE、GLB1、OLE、LTP2、HSP17.7、HSP26、HSP18A、またはテトラサイクリン、エタメトスルフロンもしくはクロルスルフロンによって活性化されるプロモーターから選択される。一態様では、部位特異的リコンビナーゼをコードするヌクレオチド配列、および/またはWUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列、および/または2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドをコードするヌクレオチド配列に作動可能に連結する発生調節プロモーターは、PLTP、PLTP1、PLTP2、PLTP3、LGL、LEA-14A、またはLEA-D34から選択される。一態様では、誘導性プロモーターは、化学誘導性プロモーターである。一態様では、化学誘導性プロモーターは、XVEである。一態様では、化学誘導性プロモーターは、TETR、ESRまたはCRによって抑制され、脱抑制は、テトラサイクリン関連リガンドまたはスルホニル尿素リガンドの付加により起こる。一態様では、リプレッサーはTETRであり、テトラサイクリン関連リガンドは、ドキシサイクリンまたはアンヒドロテトラサイクリンである。一態様では、リプレッサーはESRであり、スルホニル尿素リガンドは、エタメツルフロン、クロルスルフロン、メツスルフロンメチル、スルホメツロンメチル、クロリムロンエチル、ニコスルフロン、プリミスルフロン、トリベヌロン、スルホスルフロン、トリフロキシスルフロン、ホラムスルフロン、ヨードスルフロン、プロスルフロン、チフェンスルフロン、リムスルフロン、メソスルフロン、またはハロスルフロンである。一態様では、誘導性プロモーターは、オーキシン誘導性プロモーターである。一態様では、オーキシン誘導性プロモーターは、AXIG1である。一態様では、AXIG1プロモーターは、配列番号39のヌクレオチド配列を含む。一態様では、誘導性プロモーターは、オーキシン応答エレメントを含む。一態様では、誘導性プロモーターは、1つ以上のDR5エンハンサーモチーフを含む。一態様では、プロモーターは、抑制および脱抑制のために改変された弱い構成的プロモーターである。一態様では、プロモーター中の1つ以上のオペレーター配列は、TATAボックスおよび/または転写開始部位の近傍に、または重なって位置している。一態様では、プロモーターは、NOS、AXIG1、ZM-GOS2、CC-UBI1-PROまたはZM-ADF4-PROから選択される。一態様では、誘導性プロモーターは、配列番号40のヌクレオチド配列を含むDR5プロモーターである。一態様では、プロモーターは、脱抑制プロモーターである。一態様では、脱抑制プロモーターは、TETR、ESRまたはCRである。一態様では、発生調節プロモーターは、PLTP、PLTP1、PLTP2またはPLTP3から選択される。一態様では、PLTP、PLTP1、PLTP2またはPLTP3プロモーターは、単子葉植物に由来する。一態様では、単子葉植物は、オオムギ、トウモロコシ、キビ、カラスムギ、イネ、ライムギ、エノコログサ属(Setaria)種、ソルガム、サトウキビ、スイッチグラス、ライコムギ、シバまたはコムギである。一態様では、単子葉植物は、トウモロコシ、ソルガム、イネまたはエノコログサ属(Setaria)種である。一態様では、単子葉植物は、トウモロコシ、ソルガムまたはイネである。一態様では、単子葉植物はトウモロコシである。一態様では、PLTP、PLTP1、PLTP2またはPLTP3プロモーターは、双子葉植物に由来する。一態様では、双子葉植物は、ケール、カリフラワー、ブロッコリー、カラシナ、キャベツ、マメ、クローバ、アルファルファ、ソラマメ、トマト、キャッサバ、ダイズ、キャノーラ、アルファルファ、ヒマワリ、ベニバナ、タバコ、シロイヌナズナ(Arabidopsis)またはワタである。一態様では、PLTP、PLTP1、PLTP2またはPLTP3プロモーターは、配列番号1~2および55~61のいずれか1つを含む。PLTPプロモーターは、配列番号1および2のいずれか1つを含む。一態様では、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドは、WUS1、WUS2、WUS3、WOX2A、WOX4、WOX5またはWOX9ポリペプチドから選択される。一態様では、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列は、単子葉植物ヌクレオチドである。一態様では、単子葉植物は、オオムギ、トウモロコシ、キビ、カラスムギ、イネ、ライムギ、エノコログサ属(Setaria)種、ソルガム、サトウキビ、スイッチグラス、ライコムギ、シバまたはコムギである。一態様では、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列は、双子葉植物ヌクレオチドである。一態様では、双子葉植物は、ケール、カリフラワー、ブロッコリー、カラシナ、キャベツ、マメ、クローバ、アルファルファ、ソラマメ、トマト、キャッサバ、ダイズ、キャノーラ、アルファルファ、ヒマワリ、ベニバナ、タバコ、シロイヌナズナ(Arabidopsis)またはワタである。一態様では、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列は、配列番号4、6、8、10、12、14および16のいずれか1つを含むアミノ酸配列をコードする。一態様では、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列は、配列番号3、5、7、9、11、13および15のいずれか1つを含む。一態様では、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドは、WUS1ポリペプチドである。一態様では、WUS1ポリペプチドは、トウモロコシ、ソルガム、イネまたはエノコログサ属(Setaria)種のWUS1ポリペプチドである。一態様では、WUS1ポリペプチドは、トウモロコシまたはイネのWUS1ポリペプチドである。一態様では、WUS1ポリペプチドは、トウモロコシのWUS1ポリペプチドである。一態様では、WUS1ポリペプチドは、配列番号4のアミノ酸配列を含む。一態様では、WUS1ポリペプチドは、配列番号3を含むヌクレオチド配列によってコードされる。一態様では、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドは、WUS2ポリペプチドである。一態様では、WUS2ポリペプチドは、トウモロコシ、ソルガム、イネまたはエノコログサ属(Setaria)種のWUS2ポリペプチドである。一態様では、WUS2ポリペプチドは、トウモロコシまたはイネのWUS2ポリペプチドである。一態様では、WUS2ポリペプチドは、トウモロコシのWUS2ポリペプチドである。一態様では、WUS2ポリペプチドは、配列番号6のアミノ酸配列を含む。一態様では、WUS2ポリペプチドは、配列番号5を含むヌクレオチド配列によってコードされる。一態様では、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドは、WUS3ポリペプチドである。一態様では、WUS3ポリペプチドは、トウモロコシ、ソルガム、イネまたはエノコログサ属(Setaria)種のWUS3ポリペプチドである。一態様では、WUS3ポリペプチドは、トウモロコシまたはイネのWUS3ポリペプチドである。一態様では、WUS3ポリペプチドは、トウモロコシのWUS3ポリペプチドである。一態様では、WUS3ポリペプチドは、配列番号8のアミノ酸配列を含む。一態様では、WUS3ポリペプチドは、配列番号7を含むヌクレオチド配列によってコードされる。一態様では、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドは、WOX5ポリペプチドである。一態様では、WOX5ポリペプチドは、WOX5Aポリペプチドである。一態様では、WOX5ポリペプチドは、トウモロコシ、ソルガム、イネまたはエノコログサ属(Setaria)種のWOX5ポリペプチドである。一態様では、WOX5ポリペプチドは、トウモロコシまたはイネのWOX5ポリペプチドである。一態様では、WOX5ポリペ
プチドは、トウモロコシのWOX5ポリペプチドである。一態様では、WOX5ポリペプチドは、配列番号14のアミノ酸配列を含む。一態様では、WOX5ポリペプチドは、配列番号13を含むヌクレオチド配列によってコードされる。一態様では、2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドは、ODP2、BBM2、BMN2またはBMN3ポリペプチドである。一態様では、2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドは、単子葉植物のポリペプチドである。一態様では、単子葉植物は、オオムギ、トウモロコシ、キビ、カラスムギ、イネ、ライムギ、エノコログサ属(Setaria)種、ソルガム、サトウキビ、スイッチグラス、ライコムギ、シバまたはコムギである。一態様では、単子葉植物は、トウモロコシ、ソルガム、イネまたはエノコログサ属(Setaria)種である。一態様では、単子葉植物は、トウモロコシまたはイネである。一態様では、単子葉植物はトウモロコシである。一態様では、2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドは、双子葉植物のポリペプチドである。一態様では、双子葉植物は、ケール、カリフラワー、ブロッコリー、カラシナ、キャベツ、マメ、クローバ、アルファルファ、ソラマメ、トマト、キャッサバ、ダイズ、キャノーラ、アルファルファ、ヒマワリ、ベニバナ、タバコ、シロイヌナズナ(Arabidopsis)またはワタである。一態様では、2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドは、配列番号18、20、63、65および67のいずれか1つのアミノ酸配列を含む。一態様では、2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドは、配列番号17、19、21、62、64、66および68のいずれか1つを含むヌクレオチド配列によってコードされる。一態様では、2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドは、ODP2ポリペプチドである。一態様では、ODP2ポリペプチドは、単子葉植物のポリペプチドである。一態様では、単子葉植物は、オオムギ、トウモロコシ、キビ、カラスムギ、イネ、ライムギ、エノコログサ属(Setaria)種、ソルガム、サトウキビ、スイッチグラス、ライコムギ、シバまたはコムギである。一態様では、単子葉植物は、トウモロコシ、イネまたはエノコログサ属(Setaria)種である。一態様では、単子葉植物は、トウモロコシまたはイネである。一態様では、ODP2は双子葉植物のポリペプチドである。一態様では、双子葉植物は、ケール、カリフラワー、ブロッコリー、カラシナ、キャベツ、マメ、クローバ、アルファルファ、ソラマメ、トマト、キャッサバ、ダイズ、キャノーラ、アルファルファ、ヒマワリ、ベニバナ、タバコ、シロイヌナズナ(Arabidopsis)またはワタである。一態様では、ODP2ポリペプチドは、配列番号18、63、65および67のいずれか1つのアミノ酸配列を含む。一態様では、ODP2ポリペプチドは、配列番号17、21、62、64、66および68のいずれか1つの配列を含むヌクレオチド配列によってコードされる。一態様では、2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドは、BBM2ポリペプチドである。一態様では、BBM2ポリペプチドは、単子葉植物のポリペプチドである。一態様では、単子葉植物は、オオムギ、トウモロコシ、キビ、カラスムギ、イネ、ライムギ、エノコログサ属(Setaria)種、ソルガム、サトウキビ、スイッチグラス、ライコムギ、シバまたはコムギである。一態様では、単子葉植物は、トウモロコシ、サトウキビ、イネまたはエノコログサ属(Setaria)種である。一態様では、単子葉植物は、トウモロコシまたはイネである。一態様では、単子葉植物はトウモロコシである。一態様では、BBM2ポリペプチドは、双子葉植物のポリペプチドである。一態様では、双子葉植物は、ケール、カリフラワー、ブロッコリー、カラシナ、キャベツ、マメ、クローバ、アルファルファ、ソラマメ、トマト、キャッサバ、ダイズ、キャノーラ、アルファルファ、ヒマワリ、ベニバナ、タバコ、シロイヌナズナ(Arabidopsis)またはワタである。一態様では、BBM2ポリペプチドは、配列番号20のアミノ酸配列を含む。一態様では、BBM2ポリペプチドは、配列番号19の配列を含むヌクレオチド配列によってコードされる。一態様では、細胞の形質転換から約0~約7日以内、または細胞の形質転換から約0~約14日以内に再生可能な植物構造体が形成され、細胞の形質転換から約14日~約60日でトランスジェニック植物が形成される。一態様では、この方法は、発根培地なしで行われる。一態様では、この方法は、発根培地の存在下で行われる。一態様では、外植体は未熟胚である。一態様では、未熟胚は、1~5mmの未熟胚である。一態様では、未熟胚は、3.5~5mmの未熟胚である。一態様では、細胞の形質転換の約7日後、または細胞の形質転換の約14日後の発芽期間中に、外因性サイトカイニンを使用する。一態様では、(a)のポリペプチドの発現は一過性である。一態様では、発芽は、外因性サイトカイニンの存在下で行われる。
各種態様において、本開示はさらに、トランスジェニック植物の生産方法であって、(a)WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列を含む発現コンストラクトで外植体細胞を形質転換する工程と;(b)形質転換された各細胞中で(a)のポリペプチドを発現させて、外因性サイトカイニンの非存在下で再生可能な植物構造体を形成する(但し、カルスは形成されない)工程と;(c)再生可能な植物構造体を発芽させてトランスジェニック植物を形成する工程とを含む方法を提供する。一態様では、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列の発現は、形質転換開始後、1日未満、2日未満、5日未満、7日未満、または約14日未満で起こる。一態様では、発現コンストラクトはさらに、部位特異的リコンビナーゼをコードするヌクレオチド配列を含む。一態様では、部位特異的リコンビナーゼは、FLP、Cre、SSV1、lambda Int、phi C31 Int、HK022、R、Gin、Tn1721、CinH、ParA、Tn5053、Bxb1、TP907-1、またはU153から選択される。一態様では、部位特異的リコンビナーゼは、不安定化融合ポリペプチドである。一態様では、不安定化融合ポリペプチドは、TETR(L17G)~CREまたはESR(L17G)~CREである。一態様では、部位特異的リコンビナーゼをコードするヌクレオチド配列は、構成的プロモーター、誘導性プロモーター、または発生的に調節されるプロモーターに作動可能に連結している。一態様では、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列は、構成的プロモーター、誘導性プロモーター、または発生的に調節されるプロモーターに作動可能に連結している。一態様では、部位特異的リコンビナーゼをコードするヌクレオチド配列、および/またはWUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列に作動可能に連結する構成的プロモーターは、UBI、LLDAV、EVCV、DMMV、BSV(AY)PRO、CYMV PRO FL、UBIZM PRO、SI-UB3 PRO、SB-UBI PRO(ALT1)、USB1ZM PRO、ZM-GOS2 PRO、ZM-H1B PRO(1.2KB)、IN2-2、NOS、35Sの-135バージョン、またはZM-ADF PRO(ALT2)から選択される。一態様では、部位特異的リコンビナーゼをコードするヌクレオチド配列、および/またはWUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列に作動可能に連結する誘導性プロモーターは、AXIG1、DR5、XVE、GLB1、OLE、LTP2、HSP17.7、HSP26、HSP18A、またはテトラサイクリン、エタメトスルフロンもしくはクロルスルフロンによって活性化されるプロモーターから選択される。一態様では、部位特異的リコンビナーゼをコードするヌクレオチド配列、および/またはWUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列に作動可能に連結する発生調節プロモーターは、PLTP、PLTP1、PLTP2、PLTP3、LGL、LEA-14A、またはLEA-D34から選択される。一態様では、誘導性プロモーターは、化学誘導性プロモーターである。一態様では、化学誘導性プロモーターは、XVEである。一態様では、化学誘導性プロモーターは、TETR、ESRまたはCRによって抑制され、脱抑制は、テトラサイクリン関連リガンドまたはスルホニル尿素リガンドの付加により起こる。一態様では、リプレッサーはTETRであり、テトラサイクリン関連リガンドは、ドキシサイクリンまたはアンヒドロテトラサイクリンである。一態様では、リプレッサーはESRであり、スルホニル尿素リガンドは、エタメツルフロン、クロルスルフロン、メツスルフロンメチル、スルホメツロンメチル、クロリムロンエチル、ニコスルフロン、プリミスルフロン、トリベヌロン、スルホスルフロン、トリフロキシスルフロン、ホラムスルフロン、ヨードスルフロン、プロスルフロン、チフェンスルフロン、リムスルフロン、メソスルフロン、またはハロスルフロンである。一態様では、誘導性プロモーターは、オーキシン誘導性プロモーターである。一態様では、オーキシン誘導性プロモーターは、AXIG1である。一態様では、AXIG1プロモーターは、配列番号39のヌクレオチド配列を含む。一態様では、誘導性プロモーターは、オーキシン応答エレメントを含む。一態様では、誘導性プロモーターは、1つ以上のDR5エンハンサーモチーフを含む。一態様では、プロモーターは、抑制および脱抑制のために改変された弱い構成的プロモーターである。一態様では、プロモーター中の1つ以上のオペレーター配列は、TATAボックスおよび/または転写開始部位の近傍に、または重なって位置している。一態様では、プロモーターは、NOS、AXIG1、ZM-GOS2、CC-UBI1-PROまたはZM-ADF4-PROから選択される。一態様では、誘導性プロモーターは、配列番号40のヌクレオチド配列を含むDR5プロモーターである。一態様では、プロモーターは、脱抑制プロモーターである。一態様では、脱抑制プロモーターは、TETR、ESRまたはCRである。一態様では、発生調節プロモーターは、PLTP、PLTP1、PLTP2またはPLTP3から選択される。一態様では、PLTP、PLTP1、PLTP2またはPLTP3プロモーターは、単子葉植物に由来する。一態様では、単子葉植物は、オオムギ、トウモロコシ、キビ、カラスムギ、イネ、ライムギ、エノコログサ属(Setaria)種、ソルガム、サトウキビ、スイッチグラス、ライコムギ、シバまたはコムギである。一態様では、単子葉植物は、トウモロコシ、ソルガム、イネまたはエノコログサ属(Setaria)種である。一態様では、単子葉植物は、トウモロコシ、ソルガムまたはイネである。一態様では、単子葉植物はトウモロコシである。一態様では、PLTP、PLTP1、PLTP2またはPLTP3プロモーターは、双子葉植物に由来する。一態様では、双子葉植物は、ケール、カリフラワー、ブロッコリー、カラシナ、キャベツ、マメ、クローバ、アルファルファ、ソラマメ、トマト、キャッサバ、ダイズ、キャノーラ、アルファルファ、ヒマワリ、ベニバナ、タバコ、シロイヌナズナ(Arabidopsis)またはワタである。一態様では、PLTP、PLTP1、PLTP2またはPLTP3プロモーターは、配列番号1~2および55~61のいずれか1つを含む。PLTPプロモーターは、配列番号1および2のいずれか1つを含む。一態様では、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドは、WUS1、WUS2、WUS3、WOX2A、WOX4、WOX5またはWOX9ポリペプチドから選択される。一態様では、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列は、単子葉植物ヌクレオチドである。一態様では、単子葉植物は、オオムギ、トウモロコシ、キビ、カラスムギ、イネ、ライムギ、エノコログサ属(Setaria)種、ソルガム、サトウキビ、スイッチグラス、ライコムギ、シバまたはコムギである。一態様では、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列は、双子葉植物ヌクレオチドである。一態様では、双子葉植物は、ケール、カリフラワー、ブロッコリー、カラシナ、キャベツ、マメ、クローバ、アルファルファ、ソラマメ、トマト、キャッサバ、ダイズ、キャノーラ、アルファルファ、ヒマワリ、ベニバナ、タバコ、シロイヌナズナ(Arabidopsis)またはワタである。一態様では、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列は、配列番号4、6、8、10、12、14および16のいずれか1つを含むアミノ酸配列をコードする。一態様では、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列は、配列番号3、5、7、9、11、13および15のいずれか1つを含む。一態様では、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドは、WUS1ポリペプチドである。一態様では、WUS1ポリペプチドは、トウモロコシ、ソルガム、イネまたはエノコログサ属(Setaria)種のWUS1ポリペプチドである。一態様では、WUS1ポリペプチドは、トウモロコシまたはイネのWUS1ポリペプチドである。一態様では、WUS1ポリペプチドは、トウモロコシのWUS1ポリペプチドである。一態様では、WUS1ポリペプチドは、配列番号4のアミノ酸配列を含む。一態様では、WUS1ポリペプチドは、配列番号3を含むヌクレオチド配列によってコードされる。一態様では、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドは、WUS2ポリペプチドである。一態様では、WUS2ポリペプチドは、トウモロコシ、ソルガム、イネまたはエノコログサ属(Setaria)種のWUS2ポリペプチドである。一態様では、WUS2ポリペプチドは、トウモロコシまたはイネのWUS2ポリペプチドである。一態様では、WUS2ポリペプチドは、トウモロコシのWUS2ポリペプチドである。一態様では、WUS2ポリペプチドは、配列番号6のアミノ酸配列を含む。一態様では、WUS2ポリペプチドは、配列番号5を含むヌクレオチド配列によってコードされる。一態様では、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドは、WUS3ポリペプチドである。一態様では、WUS3ポリペプチドは、トウモロコシ、ソルガム、イネまたはエノコログサ属(Setaria)種のWUS3ポリペプチドである。一態様では、WUS3ポリペプチドは、トウモロコシまたはイネのWUS3ポリペプチドである。一態様では、WUS3ポリペプチドは、トウモロコシのWUS3ポリペプチドである。一態様では、WUS3ポリペプチドは、配列番号8のアミノ酸配列を含む。一態様では、WUS3ポリペプチドは、配列番号7を含むヌクレオチド配列によってコードされる。一態様では、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドは、WOX5ポリペプチドである。一態様では、WOX5ポリペプチドは、WOX5Aポリペプチドである。一態様では、WOX5ポリペプチドは、トウモロコシ、ソルガム、イネまたはエノコログサ属(Setaria)種のWOX5ポリペプチドである。一態様では、WOX5ポリペプチドは、トウモロコシまたはイネのWOX5ポリペプチドである。一態様では、WOX5ポリペプチドは、トウモロコシのWOX5ポリペプチドである。一態様では、WOX5ポリペプチドは、配列番号14のアミノ酸配列を含む。一態様では、WOX5ポリペプチドは、配列番号13を含むヌクレオチド配列によってコードされる。一態様では、細胞の形質転換から約0~約7日以内、または細胞の形質転換から約0~約14日以内に再生可能な植物構造体が形成され、細胞の形質転換から約14日~約60日でトランスジェニック植物が形成される。一態様では、この方法は、発根培地なしで行われる。一態様では、この方法は、発根培地の存在下で行われる。一態様では、外植体は未熟胚である。一態様では、未熟胚は、1~5mmの未熟胚である。一態様では、未熟胚は、3.5~5mmの未熟胚である。一態様では、細胞の形質転換の約7日後、または細胞の形質転換の約14日後の発芽期間中に、外因性サイトカイニンを使用する。一態様では、(a)のポリペプチドの発現は一過性である。一態様では、発芽は、外因性サイトカイニンの存在下で行われる。
各種態様において、本開示はさらに、トランスジェニック植物の生産方法であって、(a)2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドをコードするヌクレオチド配列を含む発現コンストラクトで外植体細胞を形質転換する工程と;(b)形質転換された各細胞中で(a)のポリペプチドを発現させて、外因性サイトカイニンの非存在下で再生可能な植物構造体を形成する(但し、カルスは形成されない)工程と;(c)再生可能な植物構造体を発芽させてトランスジェニック植物を形成する工程とを含む方法を提供する。一態様では、2つのAP2結合ドメインを含むポリペプチドをコードするヌクレオチド配列は、形質転換開始後、1日未満、2日未満、5日未満、7日未満、または約14日未満で起こる。一態様では、発現コンストラクトはさらに、部位特異的リコンビナーゼをコードするヌクレオチド配列を含む。一態様では、部位特異的リコンビナーゼは、FLP、Cre、SSV1、lambda Int、phi C31 Int、HK022、R、Gin、Tn1721、CinH、ParA、Tn5053、Bxb1、TP907-1、またはU153から選択される。一態様では、部位特異的リコンビナーゼは、不安定化融合ポリペプチドである。一態様では、不安定化融合ポリペプチドは、TETR(L17G)~CREまたはESR(L17G)~CREである。一態様では、部位特異的リコンビナーゼをコードするヌクレオチド配列は、構成的プロモーター、誘導性プロモーター、または発生的に調節されるプロモーターに作動可能に連結している。一態様では、2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドをコードするヌクレオチド配列は、構成的プロモーター、誘導性プロモーター、または発生的に調節されるプロモーターに作動可能に連結している。一態様では、部位特異的リコンビナーゼをコードするヌクレオチド配列、および/または2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドをコードするヌクレオチド配列に作動可能に連結する構成的プロモーターは、UBI、LLDAV、EVCV、DMMV、BSV(AY)PRO、CYMV PRO FL、UBIZM PRO、SI-UB3 PRO、SB-UBI PRO(ALT1)、USB1ZM PRO、ZM-GOS2 PRO、ZM-H1B PRO(1.2KB)、IN2-2、NOS、35Sの-135バージョン、またはZM-ADF PRO(ALT2)から選択される。一態様では、部位特異的リコンビナーゼをコードするヌクレオチド配列、および/または2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドをコードするヌクレオチド配列に作動可能に連結する誘導性プロモーターは、AXIG1、DR5、XVE、GLB1、OLE、LTP2、HSP17.7、HSP26、HSP18A、またはテトラサイクリン、エタメトスルフロンもしくはクロルスルフロンによって活性化されるプロモーターから選択される。一態様では、部位特異的リコンビナーゼをコードするヌクレオチド配列、および/または2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドをコードするヌクレオチド配列に作動可能に連結する発生調節プロモーターは、PLTP、PLTP1、PLTP2、PLTP3、LGL、LEA-14A、またはLEA-D34から選択される。一態様では、誘導性プロモーターは、化学誘導性プロモーターである。一態様では、化学誘導性プロモーターは、XVEである。一態様では、化学誘導性プロモーターは、TETR、ESRまたはCRによって抑制され、脱抑制は、テトラサイクリン関連リガンドまたはスルホニル尿素リガンドの付加により起こる。一態様では、リプレッサーはTETRであり、テトラサイクリン関連リガンドは、ドキシサイクリンまたはアンヒドロテトラサイクリンである。一態様では、リプレッサーはESRであり、スルホニル尿素リガンドは、エタメツルフロン、クロルスルフロン、メツスルフロンメチル、スルホメツロンメチル、クロリムロンエチル、ニコスルフロン、プリミスルフロン、トリベヌロン、スルホスルフロン、トリフロキシスルフロン、ホラムスルフロン、ヨードスルフロン、プロスルフロン、チフェンスルフロン、リムスルフロン、メソスルフロン、またはハロスルフロンである。一態様では、誘導性プロモーターは、オーキシン誘導性プロモーターである。一態様では、オーキシン誘導性プロモーターは、AXIG1である。一態様では、AXIG1プロモーターは、配列番号39のヌクレオチド配列を含む。一態様では、誘導性プロモーターは、オーキシン応答エレメントを含む。一態様では、誘導性プロモーターは、1つ以上のDR5エンハンサーモチーフを含む。一態様では、プロモーターは、抑制および脱抑制のために改変された弱い構成的プロモーターである。一態様では、プロモーター中の1つ以上のオペレーター配列は、TATAボックスおよび/または転写開始部位の近傍に、または重なって位置している。一態様では、プロモーターは、NOS、AXIG1、ZM-GOS2、CC-UBI1-PROまたはZM-ADF4-PROから選択される。一態様では、誘導性プロモーターは、配列番号40のヌクレオチド配列を含むDR5プロモーターである。一態様では、プロモーターは、脱抑制プロモーターである。一態様では、脱抑制プロモーターは、TETR、ESRまたはCRである。一態様では、発生調節プロモーターは、PLTP、PLTP1、PLTP2またはPLTP3から選択される。一態様では、PLTP、PLTP1、PLTP2またはPLTP3プロモーターは、単子葉植物に由来する。一態様では、単子葉植物は、オオムギ、トウモロコシ、キビ、カラスムギ、イネ、ライムギ、エノコログサ属(Setaria)種、ソルガム、サトウキビ、スイッチグラス、ライコムギ、シバまたはコムギである。一態様では、単子葉植物は、トウモロコシ、ソルガム、イネまたはエノコログサ属(Setaria)種である。一態様では、単子葉植物は、トウモロコシ、ソルガムまたはイネである。一態様では、単子葉植物はトウモロコシである。一態様では、PLTP、PLTP1、PLTP2またはPLTP3プロモーターは、双子葉植物に由来する。一態様では、双子葉植物は、ケール、カリフラワー、ブロッコリー、カラシナ、キャベツ、マメ、クローバ、アルファルファ、ソラマメ、トマト、キャッサバ、ダイズ、キャノーラ、アルファルファ、ヒマワリ、ベニバナ、タバコ、シロイヌナズナ(Arabidopsis)またはワタである。一態様では、PLTP、PLTP1、PLTP2またはPLTP3プロモーターは、配列番号1~2および55~61のいずれか1つを含む。PLTPプロモーターは、配列番号1および2のいずれか1つを含む。一態様では、2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドは、ODP2、BBM2、BMN2またはBMN3ポリペプチドである。一態様では、2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドは、単子葉植物のポリペプチドである。一態様では、単子葉植物は、オオムギ、トウモロコシ、キビ、カラスムギ、イネ、ライムギ、エノコログサ属(Setaria)種、ソルガム、サトウキビ、スイッチグラス、ライコムギ、シバまたはコムギである。一態様では、単子葉植物は、トウモロコシ、ソルガム、イネまたはエノコログサ属(Setaria)種である。一態様では、単子葉植物は、トウモロコシまたはイネである。一態様では、単子葉植物はトウモロコシである。一態様では、2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドは、双子葉植物のポリペプチドである。一態様では、双子葉植物は、ケール、カリフラワー、ブロッコリー、カラシナ、キャベツ、マメ、クローバ、アルファルファ、ソラマメ、トマト、キャッサバ、ダイズ、キャノーラ、アルファルファ、ヒマワリ、ベニバナ、タバコ、シロイヌナズナ(Arabidopsis)またはワタである。一態様では、2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドは、配列番号18、20、63、65および67のいずれか1つのアミノ酸配列を含む。一態様では、2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドは、配列番号17、19、21、62、64、66および68のいずれか1つを含むヌクレオチド配列によってコードされる。一態様では、2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドは、ODP2ポリペプチドである。一態様では、ODP2ポリペプチドは、単子葉植物のポリペプチドである。一態様では、単子葉植物は、オオムギ、トウモロコシ、キビ、カラスムギ、イネ、ライムギ、エノコログサ属(Setaria)種、ソルガム、サトウキビ、スイッチグラス、ライコムギ、シバまたはコムギである。一態様では、単子葉植物は、トウモロコシ、イネまたはエノコログサ属(Setaria)種である。一態様では、単子葉植物は、トウモロコシまたはイネである。一態様では、ODP2は双子葉植物のポリペプチドである。一態様では、双子葉植物は、ケール、カリフラワー、ブロッコリー、カラシナ、キャベツ、マメ、クローバ、アルファルファ、ソラマメ、トマト、キャッサバ、ダイズ、キャノーラ、アルファルファ、ヒマワリ、ベニバナ、タバコ、シロイヌナズナ(Arabidopsis)またはワタである。一態様では、ODP2ポリペプチドは、配列番号18、63、65および67のいずれか1つのアミノ酸配列を含む。一態様では、ODP2ポリペプチドは、配列番号17、21、62、64、66および68のいずれか1つを含むヌクレオチド配列によってコードされる。一態様では、2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドは、BBM2ポリペプチドである。一態様では、BBM2ポリペプチドは、単子葉植物のポリペプチドである。一態様では、単子葉植物は、オオムギ、トウモロコシ、キビ、カラスムギ、イネ、ライムギ、エノコログサ属(Setaria)種、ソルガム、サトウキビ、スイッチグラス、ライコムギ、シバまたはコムギである。一態様では、単子葉植物は、トウモロコシ、サトウキビ、イネまたはエノコログサ属(Setaria)種である。一態様では、単子葉植物は、トウモロコシまたはイネである。一態様では、単子葉植物はトウモロコシである。一態様では、BBM2ポリペプチドは、双子葉植物のポリペプチドである。一態様では、双子葉植物は、ケール、カリフラワー、ブロッコリー、カラシナ、キャベツ、マメ、クローバ、アルファルファ、ソラマメ、トマト、キャッサバ、ダイズ、キャノーラ、アルファルファ、ヒマワリ、ベニバナ、タバコ、シロイヌナズナ(Arabidopsis)またはワタである。一態様では、BBM2ポリペプチドは、配列番号20のアミノ酸配列を含む。一態様では、BBM2ポリペプチドは、配列番号19の配列を含むヌクレオチド配列によってコードされる。一態様では、細胞の形質転換から約0~約7日以内、または細胞の形質転換から約0~約14日以内に再生可能な植物構造体が形成され、細胞の形質転換から約14日~約60日でトランスジェニック植物が形成される。一態様では、この方法は、発根培地なしで行われる。一態様では、この方法は、発根培地の存在下で行われる。一態様では、外植体は未熟胚である。一態様では、未熟胚は、1~5mmの未熟胚である。一態様では、未熟胚は、3.5~5mmの未熟胚である。一態様では、細胞の形質転換の約7日後、または細胞の形質転換の約14日後の発芽期間中に、外因性サイトカイニンを使用する。一態様では、(a)のポリペプチドの発現は一過性である。一態様では、発芽は、外因性サイトカイニンの存在下で行われる。
各種態様において、本開示はさらに、トランスジェニック植物の生産方法であって、(a)(i)WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列、および(ii)2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドをコードするヌクレオチド配列を含む発現コンストラクトで外植体細胞を形質転換する工程と;(b)形質転換された各細胞中で(a)のポリペプチドを発現させて、外因性サイトカイニンの非存在下で再生可能な植物構造体を形成する(但し、カルスは形成されない)工程と;(c)再生可能な植物構造体を発芽させてトランスジェニック植物を形成する工程とを含む方法を提供する。一態様では、発現コンストラクトは、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列と、2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドをコードするヌクレオチド配列の両方を含む。一態様では、発現コンストラクトは、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列を含む。一態様では、発現コンストラクトは、2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドをコードするヌクレオチド配列を含む。一態様では、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列、および/または2つのAP2結合ドメインを含むポリペプチドをコードするヌクレオチド配列の発現は、形質転換開始後、1日未満、2日未満、5日未満、7日未満、または約14日未満で起こる。一態様では、発現コンストラクトはさらに、部位特異的リコンビナーゼをコードするヌクレオチド配列を含む。一態様では、部位特異的リコンビナーゼは、FLP、Cre、SSV1、lambda Int、phi C31 Int、HK022、R、Gin、Tn1721、CinH、ParA、Tn5053、Bxb1、TP907-1、またはU153から選択される。一態様では、部位特異的リコンビナーゼは、不安定化融合ポリペプチドである。一態様では、不安定化融合ポリペプチドは、TETR(L17G)~CREまたはESR(L17G)~CREである。一態様では、部位特異的リコンビナーゼをコードするヌクレオチド配列は、構成的プロモーター、誘導性プロモーター、または発生的に調節されるプロモーターに作動可能に連結している。一態様では、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列は、構成的プロモーター、誘導性プロモーター、または発生的に調節されるプロモーターに作動可能に連結している。一態様では、2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドをコードするヌクレオチド配列は、構成的プロモーター、誘導性プロモーター、または発生的に調節されるプロモーターに作動可能に連結している。一態様では、部位特異的リコンビナーゼをコードするヌクレオチド配列、および/またはWUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列、および/または2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドをコードするヌクレオチド配列に作動可能に連結する構成的プロモーターは、UBI、LLDAV、EVCV、DMMV、BSV(AY)PRO、CYMV PRO FL、UBIZM PRO、SI-UB3 PRO、SB-UBI PRO(ALT1)、USB1ZM PRO、ZM-GOS2 PRO、ZM-H1B PRO(1.2KB)、IN2-2、NOS、35Sの-135バージョン、またはZM-ADF PRO(ALT2)から選択される。一態様では、部位特異的リコンビナーゼをコードするヌクレオチド配列、および/またはWUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列、および/または2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドをコードするヌクレオチド配列に作動可能に連結する誘導性プロモーターは、AXIG1、DR5、XVE、GLB1、OLE、LTP2、HSP17.7、HSP26、HSP18A、またはテトラサイクリン、エタメトスルフロンもしくはクロルスルフロンによって活性化されるプロモーターから選択される。一態様では、部位特異的リコンビナーゼをコードするヌクレオチド配列、および/またはWUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列、および/または2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドをコードするヌクレオチド配列に作動可能に連結する発生調節プロモーターは、PLTP、PLTP1、PLTP2、PLTP3、LGL、LEA-14A、またはLEA-D34から選択される。一態様では、誘導性プロモーターは、化学誘導性プロモーターである。一態様では、化学誘導性プロモーターは、XVEである。一態様では、化学誘導性プロモーターは、TETR、ESRまたはCRによって抑制され、脱抑制は、テトラサイクリン関連リガンドまたはスルホニル尿素リガンドの付加により起こる。一態様では、リプレッサーはTETRであり、テトラサイクリン関連リガンドは、ドキシサイクリンまたはアンヒドロテトラサイクリンである。一態様では、リプレッサーはESRであり、スルホニル尿素リガンドは、エタメツルフロン、クロルスルフロン、メツスルフロンメチル、スルホメツロンメチル、クロリムロンエチル、ニコスルフロン、プリミスルフロン、トリベヌロン、スルホスルフロン、トリフロキシスルフロン、ホラムスルフロン、ヨードスルフロン、プロスルフロン、チフェンスルフロン、リムスルフロン、メソスルフロン、またはハロスルフロンである。一態様では、誘導性プロモーターは、オーキシン誘導性プロモーターである。一態様では、オーキシン誘導性プロモーターは、AXIG1である。一態様では、AXIG1プロモーターは、配列番号39のヌクレオチド配列を含む。一態様では、誘導性プロモーターは、オーキシン応答エレメントを含む。一態様では、誘導性プロモーターは、1つ以上のDR5エンハンサーモチーフを含む。一態様では、プロモーターは、抑制および脱抑制のために改変された弱い構成的プロモーターである。一態様では、プロモーター中の1つ以上のオペレーター配列は、TATAボックスおよび/または転写開始部位の近傍に、または重なって位置している。一態様では、プロモーターは、NOS、AXIG1、ZM-GOS2、CC-UBI1-PROまたはZM-ADF4-PROから選択される。一態様では、誘導性プロモーターは、配列番号40のヌクレオチド配列を含むDR5プロモーターである。一態様では、プロモーターは、脱抑制プロモーターである。一態様では、脱抑制プロモーターは、TETR、ESRまたはCRである。一態様では、発生調節プロモーターは、PLTP、PLTP1、PLTP2またはPLTP3から選択される。一態様では、PLTP、PLTP1、PLTP2またはPLTP3プロモーターは、単子葉植物に由来する。一態様では、単子葉植物は、オオムギ、トウモロコシ、キビ、カラスムギ、イネ、ライムギ、エノコログサ属(Setaria)種、ソルガム、サトウキビ、スイッチグラス、ライコムギ、シバまたはコムギである。一態様では、単子葉植物は、トウモロコシ、ソルガム、イネまたはエノコログサ属(Setaria)種である。一態様では、単子葉植物は、トウモロコシ、ソルガムまたはイネである。一態様では、単子葉植物はトウモロコシである。一態様では、PLTP、PLTP1、PLTP2またはPLTP3プロモーターは、双子葉植物に由来する。一態様では、双子葉植物は、ケール、カリフラワー、ブロッコリー、カラシナ、キャベツ、マメ、クローバ、アルファルファ、ソラマメ、トマト、キャッサバ、ダイズ、キャノーラ、アルファルファ、ヒマワリ、ベニバナ、タバコ、シロイヌナズナ(Arabidopsis)またはワタである。一態様では、PLTP、PLTP1、PLTP2またはPLTP3プロモーターは、配列番号1~2および55~61のいずれか1つを含む。PLTPプロモーターは、配列番号1および2のいずれか1つを含む。一態様では、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドは、WUS1、WUS2、WUS3、WOX2A、WOX4、WOX5またはWOX9ポリペプチドから選択される。一態様では、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列は、単子葉植物ヌクレオチドである。一態様では、単子葉植物は、オオムギ、トウモロコシ、キビ、カラスムギ、イネ、ライムギ、エノコログサ属(Setaria)種、ソルガム、サトウキビ、スイッチグラス、ライコムギ、シバまたはコムギである。一態様では、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列は、双子葉植物ヌクレオチドである。一態様では、双子葉植物は、ケール、カリフラワー、ブロッコリー、カラシナ、キャベツ、マメ、クローバ、アルファルファ、ソラマメ、トマト、キャッサバ、ダイズ、キャノーラ、アルファルファ、ヒマワリ、ベニバナ、タバコ、シロイヌナズナ(Arabidopsis)またはワタである。一態様では、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列は、配列番号4、6、8、10、12、14および16のいずれか1つを含むアミノ酸配列をコードする。一態様では、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列は、配列番号3、5、7、9、11、13および15のいずれか1つを含む。一態様では、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドは、WUS1ポリペプチドである。一態様では、WUS1ポリペプチドは、トウモロコシ、ソルガム、イネまたはエノコログサ属(Setaria)種のWUS1ポリペプチドである。一態様では、WUS1ポリペプチドは、トウモロコシまたはイネのWUS1ポリペプチドである。一態様では、WUS1ポリペプチドは、トウモロコシのWUS1ポリペプチドである。一態様では、WUS1ポリペプチドは、配列番号4のアミノ酸配列を含む。一態様では、WUS1ポリペプチドは、配列番号3を含むヌクレオチド配列によってコードされる。一態様では、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドは、WUS2ポリペプチドである。一態様では、WUS2ポリペプチドは、トウモロコシ、ソルガム、イネまたはエノコログサ属(Setaria)種のWUS2ポリペプチドである。一態様では、WUS2ポリペプチドは、トウモロコシまたはイネのWUS2ポリペプチドである。一態様では、WUS2ポリペプチドは、トウモロコシのWUS2ポリペプチドである。一態様では、WUS2ポリペプチドは、配列番号6のアミノ酸配列を含む。一態様では、WUS2ポリペプチドは、配列番号5を含むヌクレオチド配列によってコードされる。一態様では、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドは、WUS3ポリペプチドである。一態様では、WUS3ポリペプチドは、トウモロコシ、ソルガム、イネまたはエノコログサ属(Setaria)種のWUS3ポリペプチドである。一態様では、WUS3ポリペプチドは、トウモロコシまたはイネのWUS3ポリペプチドである。一態様では、WUS3ポリペプチドは、トウモロコシのWUS3ポリペプチドである。一態様では、WUS3ポリペプチドは、配列番号8のアミノ酸配列を含む。一態様では、WUS3ポリペプチドは、配列番号7を含むヌクレオチド配列によってコードされる。一態様では、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドは、WOX5ポリペプチドである。一態様では、WOX5ポリペプチドは、WOX5Aポリペプチドである。一態様では、WOX5ポリペプチドは、トウモロコシ、ソルガム、イネまたはエノコログサ属(Setaria)種のWOX5ポリペプチドである。一態様では、WOX5ポリペプチドは、トウモロコシまたはイネのWOX5ポリペプチドである。一態様では、WOX5ポリペプチドは、トウモロコシのWOX5ポリペプチドである。一態様では、WOX5ポリペプチドは、配列番号14のアミノ酸配列を含む。一態様では、WOX5ポリペプチドは、配列番号13を含むヌクレオチド配列によってコードされる。一態様では、2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドは、ODP2、BBM2、BM
N2またはBMN3ポリペプチドである。一態様では、2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドは、単子葉植物のポリペプチドである。一態様では、単子葉植物は、オオムギ、トウモロコシ、キビ、カラスムギ、イネ、ライムギ、エノコログサ属(Setaria)種、ソルガム、サトウキビ、スイッチグラス、ライコムギ、シバまたはコムギである。一態様では、単子葉植物は、トウモロコシ、ソルガム、イネまたはエノコログサ属(Setaria)種である。一態様では、単子葉植物は、トウモロコシ、ソルガムまたはイネである。一態様では、単子葉植物はトウモロコシである。一態様では、2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドは、双子葉植物のポリペプチドである。一態様では、双子葉植物は、ケール、カリフラワー、ブロッコリー、カラシナ、キャベツ、マメ、クローバ、アルファルファ、ソラマメ、トマト、キャッサバ、ダイズ、キャノーラ、アルファルファ、ヒマワリ、ベニバナ、タバコ、シロイヌナズナ(Arabidopsis)またはワタである。一態様では、2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドは、配列番号18、20、63、65および67のいずれか1つのアミノ酸配列を含む。一態様では、2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドは、配列番号17、19、21、62、64、66および68のいずれか1つを含むヌクレオチド配列によってコードされる。一態様では、2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドは、ODP2ポリペプチドである。一態様では、ODP2ポリペプチドは、単子葉植物のポリペプチドである。一態様では、単子葉植物は、オオムギ、トウモロコシ、キビ、カラスムギ、イネ、ライムギ、エノコログサ属(Setaria)種、ソルガム、サトウキビ、スイッチグラス、ライコムギ、シバまたはコムギである。一態様では、単子葉植物は、トウモロコシ、イネまたはエノコログサ属(Setaria)種である。一態様では、単子葉植物は、トウモロコシまたはイネである。一態様では、ODP2は双子葉植物のポリペプチドである。一態様では、双子葉植物は、ケール、カリフラワー、ブロッコリー、カラシナ、キャベツ、マメ、クローバ、アルファルファ、ソラマメ、トマト、キャッサバ、ダイズ、キャノーラ、アルファルファ、ヒマワリ、ベニバナ、タバコ、シロイヌナズナ(Arabidopsis)またはワタである。一態様では、ODP2ポリペプチドは、配列番号18、63、65および67のいずれか1つのアミノ酸配列を含む。一態様では、ODP2ポリペプチドは、配列番号17、21、62、64、66および68のいずれか1つを含むヌクレオチド配列によってコードされる。一態様では、2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドは、BBM2ポリペプチドである。一態様では、BBM2ポリペプチドは、単子葉植物のポリペプチドである。一態様では、単子葉植物は、オオムギ、トウモロコシ、キビ、カラスムギ、イネ、ライムギ、エノコログサ属(Setaria)種、ソルガム、サトウキビ、スイッチグラス、ライコムギ、シバまたはコムギである。一態様では、単子葉植物は、トウモロコシ、サトウキビ、イネまたはエノコログサ属(Setaria)種である。一態様では、単子葉植物は、トウモロコシまたはイネである。一態様では、単子葉植物はトウモロコシである。一態様では、BBM2ポリペプチドは、双子葉植物のポリペプチドである。一態様では、双子葉植物は、ケール、カリフラワー、ブロッコリー、カラシナ、キャベツ、マメ、クローバ、アルファルファ、ソラマメ、トマト、キャッサバ、ダイズ、キャノーラ、アルファルファ、ヒマワリ、ベニバナ、タバコ、シロイヌナズナ(Arabidopsis)またはワタである。一態様では、BBM2ポリペプチドは、配列番号20のアミノ酸配列を含む。一態様では、BBM2ポリペプチドは、配列番号19の配列を含むヌクレオチド配列によってコードされる。一態様では、細胞の形質転換から約0~約7日以内、または細胞の形質転換から約0~約14日以内に再生可能な植物構造体が形成され、細胞の形質転換から約14日~約60日でトランスジェニック植物が形成される。一態様では、この方法は、発根培地なしで行われる。一態様では、この方法は、発根培地の存在下で行われる。一態様では、外植体は未熟胚である。一態様では、未熟胚は、1~5mmの未熟胚である。一態様では、未熟胚は、3.5~5mmの未熟胚である。一態様では、細胞の形質転換の約7日後、または細胞の形質転換の約14日後の発芽期間中に、外因性サイトカイニンを使用する。一態様では、(a)のポリペプチドの発現は一過性である。一態様では、発芽は、外因性サイトカイニンの存在下で行われる。
各種態様において、本開示はさらに、トランスジェニック植物の生産方法であって、(a)(i)WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列、(ii)2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドをコードするヌクレオチド配列、または(iii)(i)および(ii)の組み合わせを含む発現コンストラクトで外植体細胞を形質転換する工程と;(b)形質転換された各細胞中で(a)のポリペプチドを発現させて、外因性サイトカイニンの非存在下で再生可能な植物構造体を形成する(但し、カルスは形成されない)工程と;(c)(b)の再生可能な植物構造体を発芽させて、約14日~約60日でトランスジェニック植物を形成する工程とを含む方法を提供する。一態様では、発現コンストラクトは、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列と、2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドをコードするヌクレオチド配列の両方を含む。一態様では、発現コンストラクトは、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列を含む。一態様では、発現コンストラクトは、2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドをコードするヌクレオチド配列を含む。一態様では、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列、および/または2つのAP2結合ドメインを含むポリペプチドをコードするヌクレオチド配列の発現は、形質転換開始後、1日未満、2日未満、5日未満、7日未満、または約14日未満で起こる。一態様では、発現コンストラクトはさらに、部位特異的リコンビナーゼをコードするヌクレオチド配列を含む。一態様では、部位特異的リコンビナーゼは、FLP、Cre、SSV1、lambda Int、phi C31 Int、HK022、R、Gin、Tn1721、CinH、ParA、Tn5053、Bxb1、TP907-1、またはU153から選択される。一態様では、部位特異的リコンビナーゼは、不安定化融合ポリペプチドである。一態様では、不安定化融合ポリペプチドは、TETR(L17G)~CREまたはESR(L17G)~CREである。一態様では、部位特異的リコンビナーゼをコードするヌクレオチド配列は、構成的プロモーター、誘導性プロモーター、または発生的に調節されるプロモーターに作動可能に連結している。一態様では、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列は、構成的プロモーター、誘導性プロモーター、または発生的に調節されるプロモーターに作動可能に連結している。一態様では、2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドをコードするヌクレオチド配列は、構成的プロモーター、誘導性プロモーター、または発生的に調節されるプロモーターに作動可能に連結している。一態様では、部位特異的リコンビナーゼをコードするヌクレオチド配列、および/またはWUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列、および/または2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドをコードするヌクレオチド配列に作動可能に連結する構成的プロモーターは、UBI、LLDAV、EVCV、DMMV、BSV(AY)PRO、CYMV PRO FL、UBIZM PRO、SI-UB3 PRO、SB-UBI PRO(ALT1)、USB1ZM PRO、ZM-GOS2 PRO、ZM-H1B PRO(1.2KB)、IN2-2、NOS、35Sの-135バージョン、またはZM-ADF PRO(ALT2)から選択される。一態様では、部位特異的リコンビナーゼをコードするヌクレオチド配列、および/またはWUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列、および/または2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドをコードするヌクレオチド配列に作動可能に連結する誘導性プロモーターは、AXIG1、DR5、XVE、GLB1、OLE、LTP2、HSP17.7、HSP26、HSP18A、またはテトラサイクリン、エタメトスルフロンもしくはクロルスルフロンによって活性化されるプロモーターから選択される。一態様では、部位特異的リコンビナーゼをコードするヌクレオチド配列、および/またはWUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列、および/または2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドをコードするヌクレオチド配列に作動可能に連結する発生調節プロモーターは、PLTP、PLTP1、PLTP2、PLTP3、LGL、LEA-14A、またはLEA-D34から選択される。一態様では、誘導性プロモーターは、化学誘導性プロモーターである。一態様では、化学誘導性プロモーターは、XVEである。一態様では、化学誘導性プロモーターは、TETR、ESRまたはCRによって抑制され、脱抑制は、テトラサイクリン関連リガンドまたはスルホニル尿素リガンドの付加により起こる。一態様では、リプレッサーはTETRであり、テトラサイクリン関連リガンドは、ドキシサイクリンまたはアンヒドロテトラサイクリンである。一態様では、リプレッサーはESRであり、スルホニル尿素リガンドは、エタメツルフロン、クロルスルフロン、メツスルフロンメチル、スルホメツロンメチル、クロリムロンエチル、ニコスルフロン、プリミスルフロン、トリベヌロン、スルホスルフロン、トリフロキシスルフロン、ホラムスルフロン、ヨードスルフロン、プロスルフロン、チフェンスルフロン、リムスルフロン、メソスルフロン、またはハロスルフロンである。一態様では、誘導性プロモーターは、オーキシン誘導性プロモーターである。一態様では、オーキシン誘導性プロモーターは、AXIG1である。一態様では、AXIG1プロモーターは、配列番号39のヌクレオチド配列を含む。一態様では、誘導性プロモーターは、オーキシン応答エレメントを含む。一態様では、誘導性プロモーターは、1つ以上のDR5エンハンサーモチーフを含む。一態様では、プロモーターは、抑制および脱抑制のために改変された弱い構成的プロモーターである。一態様では、プロモーター中の1つ以上のオペレーター配列は、TATAボックスおよび/または転写開始部位の近傍に、または重なって位置している。一態様では、プロモーターは、NOS、AXIG1、ZM-GOS2、CC-UBI1-PROまたはZM-ADF4-PROから選択される。一態様では、誘導性プロモーターは、配列番号40のヌクレオチド配列を含むDR5プロモーターである。一態様では、プロモーターは、脱抑制プロモーターである。一態様では、脱抑制プロモーターは、TETR、ESRまたはCRである。一態様では、発生調節プロモーターは、PLTP、PLTP1、PLTP2またはPLTP3から選択される。一態様では、PLTP、PLTP1、PLTP2またはPLTP3プロモーターは、単子葉植物に由来する。一態様では、単子葉植物は、オオムギ、トウモロコシ、キビ、カラスムギ、イネ、ライムギ、エノコログサ属(Setaria)種、ソルガム、サトウキビ、スイッチグラス、ライコムギ、シバまたはコムギである。一態様では、単子葉植物は、トウモロコシ、ソルガム、イネまたはエノコログサ属(Setaria)種である。一態様では、単子葉植物は、トウモロコシ、ソルガムまたはイネである。一態様では、単子葉植物はトウモロコシである。一態様では、PLTP、PLTP1、PLTP2またはPLTP3プロモーターは、双子葉植物に由来する。一態様では、双子葉植物は、ケール、カリフラワー、ブロッコリー、カラシナ、キャベツ、マメ、クローバ、アルファルファ、ソラマメ、トマト、キャッサバ、ダイズ、キャノーラ、アルファルファ、ヒマワリ、ベニバナ、タバコ、シロイヌナズナ(Arabidopsis)またはワタである。一態様では、PLTP、PLTP1、PLTP2またはPLTP3プロモーターは、配列番号1~2および55~61のいずれか1つを含む。PLTPプロモーターは、配列番号1および2のいずれか1つを含む。一態様では、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドは、WUS1、WUS2、WUS3、WOX2A、WOX4、WOX5またはWOX9ポリペプチドから選択される。一態様では、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列は、単子葉植物ヌクレオチドである。一態様では、単子葉植物は、オオムギ、トウモロコシ、キビ、カラスムギ、イネ、ライムギ、エノコログサ属(Setaria)種、ソルガム、サトウキビ、スイッチグラス、ライコムギ、シバまたはコムギである。一態様では、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列は、双子葉植物ヌクレオチドである。一態様では、双子葉植物は、ケール、カリフラワー、ブロッコリー、カラシナ、キャベツ、マメ、クローバ、アルファルファ、ソラマメ、トマト、キャッサバ、ダイズ、キャノーラ、アルファルファ、ヒマワリ、ベニバナ、タバコ、シロイヌナズナ(Arabidopsis)またはワタである。一態様では、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列は、配列番号4、6、8、10、12、14および16のいずれか1つを含むアミノ酸配列をコードする。一態様では、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列は、配列番号3、5、7、9、11、13および15のいずれか1つを含む。一態様では、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドは、WUS1ポリペプチドである。一態様では、WUS1ポリペプチドは、トウモロコシ、ソルガム、イネまたはエノコログサ属(Setaria)種のWUS1ポリペプチドである。一態様では、WUS1ポリペプチドは、トウモロコシまたはイネのWUS1ポリペプチドである。一態様では、WUS1ポリペプチドは、トウモロコシのWUS1ポリペプチドである。一態様では、WUS1ポリペプチドは、配列番号4のアミノ酸配列を含む。一態様では、WUS1ポリペプチドは、配列番号3を含むヌクレオチド配列によってコードされる。一態様では、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドは、WUS2ポリペプチドである。一態様では、WUS2ポリペプチドは、トウモロコシ、ソルガム、イネまたはエノコログサ属(Setaria)種のWUS2ポリペプチドである。一態様では、WUS2ポリペプチドは、トウモロコシまたはイネのWUS2ポリペプチドである。一態様では、WUS2ポリペプチドは、トウモロコシのWUS2ポリペプチドである。一態様では、WUS2ポリペプチドは、配列番号6のアミノ酸配列を含む。一態様では、WUS2ポリペプチドは、配列番号5を含むヌクレオチド配列によってコードされる。一態様では、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドは、WUS3ポリペプチドである。一態様では、WUS3ポリペプチドは、トウモロコシ、ソルガム、イネまたはエノコログサ属(Setaria)種のWUS3ポリペプチドである。一態様では、WUS3ポリペプチドは、トウモロコシまたはイネのWUS3ポリペプチドである。一態様では、WUS3ポリペプチドは、トウモロコシのWUS3ポリペプチドである。一態様では、WUS3ポリペプチドは、配列番号8のアミノ酸配列を含む。一態様では、WUS3ポリペプチドは、配列番号7を含むヌクレオチド配列によってコードされる。一態様では、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドは、WOX5ポリペプチドである。一態様では、WOX5ポリペプチドは、WOX5Aポリペプチドである。一態様では、WOX5ポリペプチドは、トウモロコシ、ソルガム、イネまたはエノコログサ属(Setaria)種のWOX5ポリペプチドである。一態様では、WOX5ポリペプチドは、トウモロコシまたはイネのWOX5ポリペプチドである。一態様では、WOX5ポリペプチドは、トウモロコシのWOX5ポリペプチドである。一態様では、WOX5ポリペプチドは、配列番号14のアミノ酸配列を含む。一態様では、WOX5ポリペプチドは、配列番号13を含むヌクレオチド配列によってコードされる。一態様では、2つ
のAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドは、ODP2、BBM2、BMN2またはBMN3ポリペプチドである。一態様では、2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドは、単子葉植物のポリペプチドである。一態様では、単子葉植物は、オオムギ、トウモロコシ、キビ、カラスムギ、イネ、ライムギ、エノコログサ属(Setaria)種、ソルガム、サトウキビ、スイッチグラス、ライコムギ、シバまたはコムギである。一態様では、単子葉植物は、トウモロコシ、ソルガム、イネまたはエノコログサ属(Setaria)種である。一態様では、単子葉植物は、トウモロコシまたはイネである。一態様では、単子葉植物はトウモロコシである。一態様では、2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドは、双子葉植物のポリペプチドである。一態様では、双子葉植物は、ケール、カリフラワー、ブロッコリー、カラシナ、キャベツ、マメ、クローバ、アルファルファ、ソラマメ、トマト、キャッサバ、ダイズ、キャノーラ、アルファルファ、ヒマワリ、ベニバナ、タバコ、シロイヌナズナ(Arabidopsis)またはワタである。一態様では、2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドは、配列番号18、20、63、65および67のいずれか1つのアミノ酸配列を含む。一態様では、2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドは、配列番号17、19、21、62、64、66および68のいずれか1つを含むヌクレオチド配列によってコードされる。一態様では、2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドは、ODP2ポリペプチドである。一態様では、ODP2ポリペプチドは、単子葉植物のポリペプチドである。一態様では、単子葉植物は、オオムギ、トウモロコシ、キビ、カラスムギ、イネ、ライムギ、エノコログサ属(Setaria)種、ソルガム、サトウキビ、スイッチグラス、ライコムギ、シバまたはコムギである。一態様では、単子葉植物は、トウモロコシ、イネまたはエノコログサ属(Setaria)種である。一態様では、単子葉植物は、トウモロコシまたはイネである。一態様では、ODP2は双子葉植物のポリペプチドである。一態様では、双子葉植物は、ケール、カリフラワー、ブロッコリー、カラシナ、キャベツ、マメ、クローバ、アルファルファ、ソラマメ、トマト、キャッサバ、ダイズ、キャノーラ、アルファルファ、ヒマワリ、ベニバナ、タバコ、シロイヌナズナ(Arabidopsis)またはワタである。一態様では、ODP2ポリペプチドは、配列番号18、63、65および67のいずれか1つのアミノ酸配列を含む。一態様では、ODP2ポリペプチドは、配列番号17、21、62、64、66および68のいずれか1つを含むヌクレオチド配列によってコードされる。一態様では、2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドは、BBM2ポリペプチドである。一態様では、BBM2ポリペプチドは、単子葉植物のポリペプチドである。一態様では、単子葉植物は、オオムギ、トウモロコシ、キビ、カラスムギ、イネ、ライムギ、エノコログサ属(Setaria)種、ソルガム、サトウキビ、スイッチグラス、ライコムギ、シバまたはコムギである。一態様では、単子葉植物は、トウモロコシ、サトウキビ、イネまたはエノコログサ属(Setaria)種である。一態様では、単子葉植物は、トウモロコシまたはイネである。一態様では、単子葉植物はトウモロコシである。一態様では、BBM2ポリペプチドは、双子葉植物のポリペプチドである。一態様では、双子葉植物は、ケール、カリフラワー、ブロッコリー、カラシナ、キャベツ、マメ、クローバ、アルファルファ、ソラマメ、トマト、キャッサバ、ダイズ、キャノーラ、アルファルファ、ヒマワリ、ベニバナ、タバコ、シロイヌナズナ(Arabidopsis)またはワタである。一態様では、BBM2ポリペプチドは、配列番号20のアミノ酸配列を含む。一態様では、BBM2ポリペプチドは、配列番号19の配列を含むヌクレオチド配列によってコードされる。一態様では、細胞の形質転換から約0~約7日以内、または細胞の形質転換から約0~約14日以内に再生可能な植物構造体が形成される。一態様では、この方法は、発根培地なしで行われる。一態様では、この方法は、発根培地の存在下で行われる。一態様では、外植体は未熟胚である。一態様では、未熟胚は、1~5mmの未熟胚である。一態様では、未熟胚は、3.5~5mmの未熟胚である。一態様では、細胞の形質転換の約7日後、または細胞の形質転換の約14日後の発芽期間中に、外因性サイトカイニンを使用する。一態様では、(a)のポリペプチドの発現は一過性である。一態様では、発芽は、外因性サイトカイニンの存在下で行われる。
各種態様において、本開示はさらに、トランスジェニック植物の生産方法であって、(a)(i)WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列、(ii)2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドをコードするヌクレオチド配列、または(iii)(i)および(ii)の組み合わせを含む発現コンストラクトで外植体細胞を形質転換する工程と;(b)形質転換された各細胞中で(a)のポリペプチドを発現させて、外因性サイトカイニンの非存在下で再生可能な植物構造体を形成する(但し、カルスは形成されず、かつ再生可能な植物構造体は細胞の形質転換から約0~7日以内または約0~14日以内に形成される)工程と;(c)(b)の再生可能な植物構造体を発芽させて、細胞の形質転換から約14日~約60日でトランスジェニック植物を形成する工程とを含む方法を提供する。一態様では、発現コンストラクトは、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列と、2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドをコードするヌクレオチド配列の両方を含む。一態様では、発現コンストラクトは、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列を含む。一態様では、発現コンストラクトは、2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドをコードするヌクレオチド配列を含む。一態様では、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列、および/または2つのAP2結合ドメインを含むポリペプチドをコードするヌクレオチド配列の発現は、形質転換開始後、1日未満、2日未満、5日未満、7日未満、または約14日未満で起こる。一態様では、発現コンストラクトはさらに、部位特異的リコンビナーゼをコードするヌクレオチド配列を含む。一態様では、部位特異的リコンビナーゼは、FLP、Cre、SSV1、lambda Int、phi C31 Int、HK022、R、Gin、Tn1721、CinH、ParA、Tn5053、Bxb1、TP907-1、またはU153から選択される。一態様では、部位特異的リコンビナーゼは、不安定化融合ポリペプチドである。一態様では、不安定化融合ポリペプチドは、TETR(L17G)~CREまたはESR(L17G)~CREである。一態様では、部位特異的リコンビナーゼをコードするヌクレオチド配列は、構成的プロモーター、誘導性プロモーター、または発生的に調節されるプロモーターに作動可能に連結している。一態様では、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列は、構成的プロモーター、誘導性プロモーター、または発生的に調節されるプロモーターに作動可能に連結している。一態様では、2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドをコードするヌクレオチド配列は、構成的プロモーター、誘導性プロモーター、または発生的に調節されるプロモーターに作動可能に連結している。一態様では、部位特異的リコンビナーゼをコードするヌクレオチド配列、および/またはWUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列、および/または2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドをコードするヌクレオチド配列に作動可能に連結する構成的プロモーターは、UBI、LLDAV、EVCV、DMMV、BSV(AY)PRO、CYMV PRO FL、UBIZM PRO、SI-UB3 PRO、SB-UBI PRO(ALT1)、USB1ZM PRO、ZM-GOS2 PRO、ZM-H1B PRO(1.2KB)、IN2-2、NOS、35Sの-135バージョン、またはZM-ADF PRO(ALT2)から選択される。一態様では、部位特異的リコンビナーゼをコードするヌクレオチド配列、および/またはWUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列、および/または2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドをコードするヌクレオチド配列に作動可能に連結する誘導性プロモーターは、AXIG1、DR5、XVE、GLB1、OLE、LTP2、HSP17.7、HSP26、HSP18A、またはテトラサイクリン、エタメトスルフロンもしくはクロルスルフロンによって活性化されるプロモーターから選択される。一態様では、部位特異的リコンビナーゼをコードするヌクレオチド配列、および/またはWUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列、および/または2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドをコードするヌクレオチド配列に作動可能に連結する発生調節プロモーターは、PLTP、PLTP1、PLTP2、PLTP3、LGL、LEA-14A、またはLEA-D34から選択される。一態様では、誘導性プロモーターは、化学誘導性プロモーターである。一態様では、化学誘導性プロモーターは、XVEである。一態様では、化学誘導性プロモーターは、TETR、ESRまたはCRによって抑制され、脱抑制は、テトラサイクリン関連リガンドまたはスルホニル尿素リガンドの付加により起こる。一態様では、リプレッサーはTETRであり、テトラサイクリン関連リガンドは、ドキシサイクリンまたはアンヒドロテトラサイクリンである。一態様では、リプレッサーはESRであり、スルホニル尿素リガンドは、エタメツルフロン、クロルスルフロン、メツスルフロンメチル、スルホメツロンメチル、クロリムロンエチル、ニコスルフロン、プリミスルフロン、トリベヌロン、スルホスルフロン、トリフロキシスルフロン、ホラムスルフロン、ヨードスルフロン、プロスルフロン、チフェンスルフロン、リムスルフロン、メソスルフロン、またはハロスルフロンである。一態様では、誘導性プロモーターは、オーキシン誘導性プロモーターである。一態様では、オーキシン誘導性プロモーターは、AXIG1である。一態様では、AXIG1プロモーターは、配列番号39のヌクレオチド配列を含む。一態様では、誘導性プロモーターは、オーキシン応答エレメントを含む。一態様では、誘導性プロモーターは、1つ以上のDR5エンハンサーモチーフを含む。一態様では、プロモーターは、抑制および脱抑制のために改変された弱い構成的プロモーターである。一態様では、プロモーター中の1つ以上のオペレーター配列は、TATAボックスおよび/または転写開始部位の近傍に、または重なって位置している。一態様では、プロモーターは、NOS、AXIG1、ZM-GOS2、CC-UBI1-PROまたはZM-ADF4-PROから選択される。一態様では、誘導性プロモーターは、配列番号40のヌクレオチド配列を含むDR5プロモーターである。一態様では、プロモーターは、脱抑制プロモーターである。一態様では、脱抑制プロモーターは、TETR、ESRまたはCRである。一態様では、発生調節プロモーターは、PLTP、PLTP1、PLTP2またはPLTP3から選択される。一態様では、PLTP、PLTP1、PLTP2またはPLTP3プロモーターは、単子葉植物に由来する。一態様では、単子葉植物は、オオムギ、トウモロコシ、キビ、カラスムギ、イネ、ライムギ、エノコログサ属(Setaria)種、ソルガム、サトウキビ、スイッチグラス、ライコムギ、シバまたはコムギである。一態様では、単子葉植物は、トウモロコシ、ソルガム、イネまたはエノコログサ属(Setaria)種である。一態様では、単子葉植物は、トウモロコシまたはイネである。一態様では、単子葉植物はトウモロコシである。一態様では、PLTP、PLTP1、PLTP2またはPLTP3プロモーターは、双子葉植物に由来する。一態様では、双子葉植物は、ケール、カリフラワー、ブロッコリー、カラシナ、キャベツ、マメ、クローバ、アルファルファ、ソラマメ、トマト、キャッサバ、ダイズ、キャノーラ、アルファルファ、ヒマワリ、ベニバナ、タバコ、シロイヌナズナ(Arabidopsis)またはワタである。一態様では、PLTP、PLTP1、PLTP2またはPLTP3プロモーターは、配列番号1~2および55~61のいずれか1つを含む。PLTPプロモーターは、配列番号1および2のいずれか1つを含む。一態様では、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドは、WUS1、WUS2、WUS3、WOX2A、WOX4、WOX5またはWOX9ポリペプチドから選択される。一態様では、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列は、単子葉植物ヌクレオチドである。一態様では、単子葉植物は、オオムギ、トウモロコシ、キビ、カラスムギ、イネ、ライムギ、エノコログサ属(Setaria)種、ソルガム、サトウキビ、スイッチグラス、ライコムギ、シバまたはコムギである。一態様では、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列は、双子葉植物ヌクレオチドである。一態様では、双子葉植物は、ケール、カリフラワー、ブロッコリー、カラシナ、キャベツ、マメ、クローバ、アルファルファ、ソラマメ、トマト、キャッサバ、ダイズ、キャノーラ、アルファルファ、ヒマワリ、ベニバナ、タバコ、シロイヌナズナ(Arabidopsis)またはワタである。一態様では、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列は、配列番号4、6、8、10、12、14および16のいずれか1つを含むアミノ酸配列をコードする。一態様では、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列は、配列番号3、5、7、9、11、13および15のいずれか1つを含む。一態様では、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドは、WUS1ポリペプチドである。一態様では、WUS1ポリペプチドは、トウモロコシ、ソルガム、イネまたはエノコログサ属(Setaria)種のWUS1ポリペプチドである。一態様では、WUS1ポリペプチドは、トウモロコシまたはイネのWUS1ポリペプチドである。一態様では、WUS1ポリペプチドは、トウモロコシのWUS1ポリペプチドである。一態様では、WUS1ポリペプチドは、配列番号4のアミノ酸配列を含む。一態様では、WUS1ポリペプチドは、配列番号3を含むヌクレオチド配列によってコードされる。一態様では、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドは、WUS2ポリペプチドである。一態様では、WUS2ポリペプチドは、トウモロコシ、ソルガム、イネまたはエノコログサ属(Setaria)種のWUS2ポリペプチドである。一態様では、WUS2ポリペプチドは、トウモロコシまたはイネのWUS2ポリペプチドである。一態様では、WUS2ポリペプチドは、トウモロコシのWUS2ポリペプチドである。一態様では、WUS2ポリペプチドは、配列番号6のアミノ酸配列を含む。一態様では、WUS2ポリペプチドは、配列番号5を含むヌクレオチド配列によってコードされる。一態様では、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドは、WUS3ポリペプチドである。一態様では、WUS3ポリペプチドは、トウモロコシ、ソルガム、イネまたはエノコログサ属(Setaria)種のWUS3ポリペプチドである。一態様では、WUS3ポリペプチドは、トウモロコシまたはイネのWUS3ポリペプチドである。一態様では、WUS3ポリペプチドは、トウモロコシのWUS3ポリペプチドである。一態様では、WUS3ポリペプチドは、配列番号8のアミノ酸配列を含む。一態様では、WUS3ポリペプチドは、配列番号7を含むヌクレオチド配列によってコードされる。一態様では、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドは、WOX5ポリペプチドである。一態様では、WOX5ポリペプチドは、WOX5Aポリペプチドである。一態様では、WOX5ポリペプチドは、トウモロコシ、ソルガム、イネまたはエノコログサ属(Setaria)種のWOX5ポリペプチドである。一態様では、WOX5ポリペプチドは、トウモロコシまたはイネのWOX5ポリペプチドである。一態様では、WOX5ポリペプチドは、トウモロコシのWOX5ポリペプチドである。一態様では、WOX5ポリペプチドは、配列番号14のアミノ酸配列を含む。一態様で
は、WOX5ポリペプチドは、配列番号13を含むヌクレオチド配列によってコードされる。一態様では、2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドは、ODP2、BBM2、BMN2またはBMN3ポリペプチドである。一態様では、2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドは、単子葉植物のポリペプチドである。一態様では、単子葉植物は、オオムギ、トウモロコシ、キビ、カラスムギ、イネ、ライムギ、エノコログサ属(Setaria)種、ソルガム、サトウキビ、スイッチグラス、ライコムギ、シバまたはコムギである。一態様では、単子葉植物は、トウモロコシ、ソルガム、イネまたはエノコログサ属(Setaria)種である。一態様では、単子葉植物は、トウモロコシまたはイネである。一態様では、単子葉植物はトウモロコシである。一態様では、2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドは、双子葉植物のポリペプチドである。一態様では、双子葉植物は、ケール、カリフラワー、ブロッコリー、カラシナ、キャベツ、マメ、クローバ、アルファルファ、ソラマメ、トマト、キャッサバ、ダイズ、キャノーラ、アルファルファ、ヒマワリ、ベニバナ、タバコ、シロイヌナズナ(Arabidopsis)またはワタである。一態様では、2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドは、配列番号18、20、63、65および67のいずれか1つのアミノ酸配列を含む。一態様では、2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドは、配列番号17、19、21、62、64、66および68のいずれか1つを含むヌクレオチド配列によってコードされる。一態様では、2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドは、ODP2ポリペプチドである。一態様では、ODP2ポリペプチドは、単子葉植物のポリペプチドである。一態様では、単子葉植物は、オオムギ、トウモロコシ、キビ、カラスムギ、イネ、ライムギ、エノコログサ属(Setaria)種、ソルガム、サトウキビ、スイッチグラス、ライコムギ、シバまたはコムギである。一態様では、単子葉植物は、トウモロコシ、イネまたはエノコログサ属(Setaria)種である。一態様では、単子葉植物は、トウモロコシまたはイネである。一態様では、ODP2は双子葉植物のポリペプチドである。一態様では、双子葉植物は、ケール、カリフラワー、ブロッコリー、カラシナ、キャベツ、マメ、クローバ、アルファルファ、ソラマメ、トマト、キャッサバ、ダイズ、キャノーラ、アルファルファ、ヒマワリ、ベニバナ、タバコ、シロイヌナズナ(Arabidopsis)またはワタである。一態様では、ODP2ポリペプチドは、配列番号18、63、65および67のいずれか1つのアミノ酸配列を含む。一態様では、ODP2ポリペプチドは、配列番号17、21、62、64、66および68のいずれか1つを含むヌクレオチド配列によってコードされる。一態様では、2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドは、BBM2ポリペプチドである。一態様では、BBM2ポリペプチドは、単子葉植物のポリペプチドである。一態様では、単子葉植物は、オオムギ、トウモロコシ、キビ、カラスムギ、イネ、ライムギ、エノコログサ属(Setaria)種、ソルガム、サトウキビ、スイッチグラス、ライコムギ、シバまたはコムギである。一態様では、単子葉植物は、トウモロコシ、サトウキビ、イネまたはエノコログサ属(Setaria)種である。一態様では、単子葉植物は、トウモロコシまたはイネである。一態様では、単子葉植物はトウモロコシである。一態様では、BBM2ポリペプチドは、双子葉植物のポリペプチドである。一態様では、双子葉植物は、ケール、カリフラワー、ブロッコリー、カラシナ、キャベツ、マメ、クローバ、アルファルファ、ソラマメ、トマト、キャッサバ、ダイズ、キャノーラ、アルファルファ、ヒマワリ、ベニバナ、タバコ、シロイヌナズナ(Arabidopsis)またはワタである。一態様では、BBM2ポリペプチドは、配列番号20のアミノ酸配列を含む。一態様では、BBM2ポリペプチドは、配列番号19の配列を含むヌクレオチド配列によってコードされる。一態様では、この方法は、発根培地なしで行われる。一態様では、この方法は、発根培地の存在下で行われる。一態様では、外植体は未熟胚である。一態様では、未熟胚は、1~5mmの未熟胚である。一態様では、未熟胚は、3.5~5mmの未熟胚である。一態様では、細胞の形質転換の約7日後、または細胞の形質転換の約14日後の発芽期間中に、外因性サイトカイニンを使用する。一態様では、(a)のポリペプチドの発現は一過性である。一態様では、発芽は、外因性サイトカイニンの存在下で行われる。
本開示は、植物、例えばトウモロコシなどの単子葉植物を迅速かつ効率良く形質転換するための方法および組成物を含む。各種態様において、本開示はさらに、トランスジェニック植物の生産方法であって、(a)(i)WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列、(ii)2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドをコードするヌクレオチド配列、または(iii)(i)および(ii)の組み合わせを含む発現コンストラクトで外植体細胞を形質転換する工程と;(b)形質転換された各細胞中で(a)のポリペプチドを発現させて、外因性サイトカイニンの非存在下で再生可能な植物構造体を形成する(但し、カルスは形成されない)工程と;(c)再生可能な植物構造体を発芽させてトランスジェニック植物を形成する工程とを含む方法を提供する。一態様では、細胞の形質転換から約0~約7日以内、または約0~約14日以内に再生可能な植物構造体が作製される。一態様では、発芽工程は、外因性サイトカイニンを含む成熟培地への再生可能な植物構造体の移行、およびトランスジェニック植物の形成を含む。一態様では、発現コンストラクトはさらに、FLP、Cre、SSV1、lambda Int、phi C31 Int、HK022、R、Gin、Tn1721、CinH、ParA、Tn5053、Bxb1、TP907-1、またはU153から選択される部位特異的リコンビナーゼをコードするヌクレオチド配列を含む。一態様では、部位特異的リコンビナーゼをコードするヌクレオチド配列は、構成的プロモーター、誘導性プロモーター、または発生的に調節されるプロモーターに作動可能に連結している。一態様では、(c)発芽工程は、外因性サイトカイニンの存在下で行われる。一態様では、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列、および/または2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドをコードするヌクレオチド配列は、誘導性プロモーター、発生的に調節されるプロモーター、または構成的プロモーターに作動可能に連結している。一態様では、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列、および/または2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドをコードするヌクレオチド配列に作動可能に連結する構成的プロモーターは、UBI、LLDAV、EVCV、DMMV、BSV(AY)PRO、CYMV PRO FL、UBIZM PRO、SI-UB3 PRO、SB-UBI PRO(ALT1)、USB1ZM PRO、ZM-GOS2 PRO、ZM-H1B PRO(1.2KB)、IN2-2、NOS、35Sの-135バージョン、またはZM-ADF PRO(ALT2)から選択され;WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列、および/または2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドをコードするヌクレオチド配列に作動可能に連結する誘導性プロモーターは、AXIG1、DR5、XVE、GLB1、OLE、LTP2、HSP17.7、HSP26、HSP18A、またはテトラサイクリン、エタメトスルフロンもしくはクロルスルフロンによって活性化されるプロモーターから選択され;かつWUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列、および/または2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドをコードするヌクレオチド配列に作動可能に連結する発生調節プロモーターは、PLTP、PLTP1、PLTP2、PLTP3、LGL、LEA-14A、またはLEA-D34から選択される。ある態様では、外植体は、単子葉植物または双子葉植物に由来する。一態様では、本方法によって生産された植物の種子。
各種態様において、本開示はさらに、トランスジェニック植物の生産方法であって、(a)(i)WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列、(ii)2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドをコードするヌクレオチド配列、または(iii)(i)および(ii)の組み合わせを含む発現コンストラクトで外植体細胞を形質転換する工程と;(b)形質転換された各細胞中で(a)のポリペプチドを発現させて、外因性サイトカイニンの非存在下で再生可能な植物構造体を形成する(但し、カルスは形成されない)工程と;(c)再生可能な植物構造体を発芽させてトランスジェニック植物を形成する工程とを含み;WUS/WOXホメオボックスポリペプチドは、配列番号4、6、8、10、12、14および16のいずれかのアミノ酸配列を含むか;またはWUS/WOXホメオボックスポリペプチドが配列番号3、5、7、9、11、13および15のいずれかのヌクレオチド配列によってコードされ;あるいは2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドが配列番号18、20、63、65および67のいずれかのアミノ酸配列を含むか;または2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドが配列番号17、19、21、62、64、66および68のいずれかのヌクレオチド配列によってコードされる方法を提供する。一態様では、細胞の形質転換から約0~約7日以内、または約0~約14日以内に再生可能な植物構造体が作製される。一態様では、一態様では、発芽工程は、外因性サイトカイニンを含む成熟培地への再生可能な植物構造体の移行、およびトランスジェニック植物の形成を含む。一態様では、発現コンストラクトはさらに、FLP、Cre、SSV1、lambda Int、phi C31 Int、HK022、R、Gin、Tn1721、CinH、ParA、Tn5053、Bxb1、TP907-1、またはU153から選択される部位特異的リコンビナーゼをコードするヌクレオチド配列を含む。一態様では、部位特異的リコンビナーゼをコードするヌクレオチド配列は、構成的プロモーター、誘導性プロモーター、または発生的に調節されるプロモーターに作動可能に連結している。一態様では、(c)発芽工程は、外因性サイトカイニンの存在下で行われる。一態様では、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列、および/または2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドをコードするヌクレオチド配列は、誘導性プロモーター、発生的に調節されるプロモーター、または構成的プロモーターに作動可能に連結している。一態様では、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列、および/または2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドをコードするヌクレオチド配列に作動可能に連結する構成的プロモーターは、UBI、LLDAV、EVCV、DMMV、BSV(AY)PRO、CYMV PRO FL、UBIZM PRO、SI-UB3 PRO、SB-UBI PRO(ALT1)、USB1ZM PRO、ZM-GOS2 PRO、ZM-H1B PRO(1.2KB)、IN2-2、NOS、35Sの-135バージョン、またはZM-ADF PRO(ALT2)から選択され;WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列、および/または2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドをコードするヌクレオチド配列に作動可能に連結する誘導性プロモーターは、AXIG1、DR5、XVE、GLB1、OLE、LTP2、HSP17.7、HSP26、HSP18A、またはテトラサイクリン、エタメトスルフロンもしくはクロルスルフロンによって活性化されるプロモーターから選択され;かつWUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列、および/または2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドをコードするヌクレオチド配列に作動可能に連結する発生調節プロモーターは、PLTP、PLTP1、PLTP2、PLTP3、LGL、LEA-14A、またはLEA-D34から選択される。ある態様では、外植体は、単子葉植物または双子葉植物に由来する。一態様では、本方法によって生産された植物の種子。
各種態様において、本開示はさらに、トランスジェニック植物の生産方法であって、(a)(i)WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列、(ii)2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドをコードするヌクレオチド配列、または(iii)(i)および(ii)の組み合わせを含む発現コンストラクトで外植体細胞を形質転換する工程と;(b)形質転換された各細胞中で(a)のポリペプチドを発現させて、外因性サイトカイニンの非存在下で再生可能な植物構造体を形成する(但し、カルスは形成されない)工程と;(c)(b)の再生可能な植物構造体を約14~約60日間発芽させて小植物体を形成する工程と;(d)(c)の小植物体を植物へ成長させる工程とを含む方法を提供する。一態様では、細胞の形質転換から約0~約7日以内、または約0~約14日以内に再生可能な植物構造体が作製される。一態様では、発芽工程は、外因性サイトカイニンを含む成熟培地への再生可能な植物構造体の移行、およびトランスジェニック植物の形成を含む。一態様では、発現コンストラクトはさらに、FLP、Cre、SSV1、lambda Int、phi C31 Int、HK022、R、Gin、Tn1721、CinH、ParA、Tn5053、Bxb1、TP907-1、またはU153から選択される部位特異的リコンビナーゼをコードするヌクレオチド配列を含む。一態様では、部位特異的リコンビナーゼをコードするヌクレオチド配列は、構成的プロモーター、誘導性プロモーター、または発生的に調節されるプロモーターに作動可能に連結している。一態様では、(c)発芽工程は、外因性サイトカイニンの存在下で行われる。一態様では、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列、および/または2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドをコードするヌクレオチド配列は、誘導性プロモーター、発生的に調節されるプロモーター、または構成的プロモーターに作動可能に連結している。一態様では、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列、および/または2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドをコードするヌクレオチド配列に作動可能に連結する構成的プロモーターは、UBI、LLDAV、EVCV、DMMV、BSV(AY)PRO、CYMV PRO FL、UBIZM PRO、SI-UB3 PRO、SB-UBI PRO(ALT1)、USB1ZM PRO、ZM-GOS2 PRO、ZM-H1B PRO(1.2KB)、IN2-2、NOS、35Sの-135バージョン、またはZM-ADF PRO(ALT2)から選択され;WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列、および/または2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドをコードするヌクレオチド配列に作動可能に連結する誘導性プロモーターは、AXIG1、DR5、XVE、GLB1、OLE、LTP2、HSP17.7、HSP26、HSP18A、またはテトラサイクリン、エタメトスルフロンもしくはクロルスルフロンによって活性化されるプロモーターから選択され;かつWUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列、および/または2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドをコードするヌクレオチド配列に作動可能に連結する発生調節プロモーターは、PLTP、PLTP1、PLTP2、PLTP3、LGL、LEA-14A、またはLEA-D34から選択される。ある態様では、外植体は、単子葉植物または双子葉植物に由来する。一態様では、本方法によって生産された植物の種子。
各種態様において、本開示はさらに、トランスジェニック植物の生産方法であって、(a)(i)WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列、(ii)2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドをコードするヌクレオチド配列、または(iii)(i)および(ii)の組み合わせを含む発現コンストラクトで外植体細胞を形質転換する工程と;(b)形質転換された各細胞中で(a)のポリペプチドを発現させて、外因性サイトカイニンの非存在下で再生可能な植物構造体を形成する(但し、カルスは形成されない)工程と;再生可能な植物構造体を発芽させて、トランスジェニック植物を形成する工程とを含む方法を提供する。一態様では、本開示はさらに、本開示の方法により作製された再生可能な植物構造体から得られた小植物体を生産する方法を提供する。一態様では、本開示はさらに、再生可能な植物構造体から得られた植物体を生産する方法を提供する。各種態様において、発芽工程は、外因性サイトカイニンの存在下で行われる。一態様では、本開示はさらに、(a)(i)WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列、(ii)2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドをコードするヌクレオチド配列、または(iii)(i)および(ii)の組み合わせを含む発現コンストラクトと;(b)外因性サイトカイニンの非存在下で再生可能な植物構造体を得る(但し、カルスは形成されない)ための説明書と;(c)再生可能な植物構造体を発芽させて、トランスジェニック植物を形成するための説明書とを含むキットを提供する。
本開示は、植物、例えばトウモロコシなどの単子葉植物を迅速かつ効率良く形質転換するための方法および組成物を含む。各種態様において、本開示は、トランスジェニック植物の生産方法であって、(a)(i)WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列、(ii)2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドをコードするヌクレオチド配列、または(iii)(i)および(ii)の組み合わせを含む発現コンストラクトで外植体細胞を形質転換する工程と;(b)形質転換された各細胞中で(a)のポリペプチドを発現させて、外因性サイトカイニンの非存在下で再生可能な植物構造体を形成する(但し、カルスは形成されない)工程と;(c)再生可能な植物構造体を発芽させて、トランスジェニック植物を形成する工程とを含む方法を提供する。各種態様において、細胞の形質転換から約0~7日以内、または約0~14日以内に再生可能な植物構造体が作製される。各種態様において、発芽工程は、外因性サイトカイニンを含む成熟培地への再生可能な植物構造体の移行、およびトランスジェニック植物の形成を含む。各種態様において、発芽工程は、外因性サイトカイニンの存在下で行われる。各種態様において、発現コンストラクトはさらに、FLP、Cre、SSV1、lambda Int、phi C31 Int、HK022、R、Gin、Tn1721、CinH、ParA、Tn5053、Bxb1、TP907-1、またはU153から選択される部位特異的リコンビナーゼをコードするヌクレオチド配列を含む。各種態様において、部位特異的リコンビナーゼをコードするヌクレオチド配列は、構成的プロモーター、誘導性プロモーター、または発生的に調節されるプロモーターに作動可能に連結している。各種態様において、誘導性プロモーターは、GLB1、OLE、LTP2、HSP17.7、HSP26、HSP18AまたはXVEである。各種態様において、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列は、誘導性プロモーター、発生的に調節されるプロモーター、または構成的プロモーターに作動可能に連結している。各種態様において、構成的プロモーターは、UBI、LLDAV、EVCV、DMMV、BSV(AY)PRO、CYMV PRO FL、UBIZM PRO、SI-UB3 PRO、SB-UBI PRO(ALT1)、USB1ZM PRO、ZM-GOS2 PRO、ZM-H1B PRO(1.2KB)、IN2-2、NOS、35Sの-135バージョン、またはZM-ADF PRO(ALT2)から選択され;誘導性プロモーターは、GLB1、OLE、LTP2、AXIG1DR5、HSP17.7、HSP26、HSP18AまたはXVEから選択され;発生調節プロモーターは、PLTP、PLTP1、PLTP2、PLTP3、LGL、LEA-14AまたはLEA-D34から選択される。各種態様において、外植体は、単子葉植物または双子葉植物に由来する。各種態様において、本方法により生産された植物の種子が提供される。
さらなる態様において、本開示は、トランスジェニック植物の生産方法であって、(a)(i)WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列、(ii)2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドをコードするヌクレオチド配列、または(iii)それらの組み合わせを含む発現コンストラクトで外植体細胞を形質転換する工程と;(b)形質転換された各細胞中で(a)のポリペプチドを発現させて、外因性サイトカイニンの非存在下で再生可能な植物構造体を形成する(但し、カルスは形成されない)工程と;(c)再生可能な植物構造体を発芽させてトランスジェニック植物を形成する工程とを含み;WUS/WOXホメオボックスポリペプチドは、配列番号4、6、8、10、12、14および16のいずれか1つのアミノ酸配列を含むか;またはWUS/WOXホメオボックスポリペプチドが配列番号3、5、7、9、11、13および15のいずれか1つのヌクレオチド配列によってコードされ;2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドが配列番号18、20、63、65および67のいずれか1つのアミノ酸配列を含むか;または2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドが配列番号17、19、21、62、64、66および68のいずれか1つを含むヌクレオチド配列によってコードされる方法を提供する。各種態様において、細胞の形質転換から約0~7日以内、または約0~14日以内に再生可能な植物構造体が作製される。各種態様において、発芽工程は、外因性サイトカイニンを含む成熟培地への再生可能な植物構造体の移行、およびトランスジェニック植物の形成を含む。各種態様において、発芽工程は、外因性サイトカイニンの存在下で行われる。各種態様において、発現コンストラクトはさらに、FLP、Cre、SSV1、lambda Int、phi C31 Int、HK022、R、Gin、Tn1721、CinH、ParA、Tn5053、Bxb1、TP907-1、またはU153から選択される部位特異的リコンビナーゼをコードするヌクレオチド配列を含む。各種態様において、部位特異的リコンビナーゼをコードするヌクレオチド配列は、構成的プロモーター、誘導性プロモーター、または発生的に調節されるプロモーターに作動可能に連結している。各種態様において、誘導性プロモーターは、GLB1、OLE、LTP2、HSP17.7、HSP26、HSP18AまたはXVEである。各種態様において、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列は、誘導性プロモーター、発生的に調節されるプロモーター、または構成的プロモーターに作動可能に連結している。各種態様において、構成的プロモーターは、UBI、LLDAV、EVCV、DMMV、BSV(AY)PRO、CYMV PRO FL、UBIZM PRO、SI-UB3 PRO、SB-UBI PRO(ALT1)、USB1ZM PRO、ZM-GOS2 PRO、ZM-H1B PRO(1.2KB)、IN2-2、NOS、35Sの-135バージョン、またはZM-ADF PRO(ALT2)から選択され;誘導性プロモーターは、GLB1、OLE、LTP2、AXIG1DR5、HSP17.7、HSP26、HSP18AまたはXVEから選択され;発生調節プロモーターは、PLTP、PLTP1、PLTP2、PLTP3、LGL、LEA-14AまたはLEA-D34から選択される。各種態様において、外植体は、単子葉植物または双子葉植物に由来する。各種態様において、本方法により生産された植物の種子が提供される。
さらなる態様において、本開示は、トランスジェニック植物の生産方法であって、(a)(i)WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列、(ii)2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドをコードするヌクレオチド配列、または(iii)(i)および(ii)の組み合わせを含む発現コンストラクトで外植体細胞を形質転換する工程と;(b)形質転換された各細胞中で(a)のポリペプチドを発現させて、外因性サイトカイニンの非存在下で再生可能な植物構造体を形成する(但し、カルスは形成されない)工程と;(c)(b)の再生可能な植物構造体を小植物体へと約14~約60日間成長させる工程と;(d)(c)の小植物体を植物へ成長させる工程とを含む方法を提供する。各種態様において、細胞の形質転換から約0~7日以内、または約0~14日以内に再生可能な植物構造体が作製される。各種態様において、発芽工程は、外因性サイトカイニンを含む成熟培地への再生可能な植物構造体の移行、およびトランスジェニック植物の形成を含む。各種態様において、発芽工程は、外因性サイトカイニンの存在下で行われる。各種態様において、発現コンストラクトはさらに、FLP、Cre、SSV1、lambda Int、phi C31 Int、HK022、R、Gin、Tn1721、CinH、ParA、Tn5053、Bxb1、TP907-1、またはU153から選択される部位特異的リコンビナーゼをコードするヌクレオチド配列を含む。各種態様において、部位特異的リコンビナーゼをコードするヌクレオチド配列は、構成的プロモーター、誘導性プロモーター、または発生的に調節されるプロモーターに作動可能に連結している。各種態様において、誘導性プロモーターは、GLB1、OLE、LTP2、HSP17.7、HSP26、HSP18AまたはXVEである。各種態様において、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列は、誘導性プロモーター、発生的に調節されるプロモーター、および構成的プロモーターに作動可能に連結している。各種態様において、構成的プロモーターは、UBI、LLDAV、EVCV、DMMV、BSV(AY)PRO、CYMV PRO FL、UBIZM PRO、SI-UB3 PRO、SB-UBI PRO(ALT1)、USB1ZM PRO、ZM-GOS2 PRO、ZM-H1B PRO(1.2KB)、IN2-2、NOS、35Sの-135バージョン、またはZM-ADF PRO(ALT2)から選択され;誘導性プロモーターは、GLB1、OLE、LTP2、AXIG1DR5、HSP17.7、HSP26、HSP18AまたはXVEから選択され;発生調節プロモーターは、PLTP、PLTP1、PLTP2、PLTP3、LGL、LEA-14AまたはLEA-D34から選択される。各種態様において、外植体は、単子葉植物または双子葉植物に由来する。各種態様において、本方法により生産された植物の種子が提供される。
さらなる態様において、本開示は、トランスジェニック植物の生産方法であって、(a)(i)WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列、(ii)2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドをコードするヌクレオチド配列、または(iii)(i)および(ii)の組み合わせを含む発現コンストラクトで外植体細胞を形質転換する工程と;(b)形質転換された各細胞中で(a)のポリペプチドを発現させて、外因性サイトカイニンの非存在下で再生可能な植物構造体を形成する(但し、カルスは形成されない)工程と;(c)再生可能な植物構造体を発芽させて、トランスジェニック植物を形成する工程とを含む方法を提供する。各種態様において、発現コンストラクトは、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列と、2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドをコードするヌクレオチド配列の両方を含む。各種態様において、発現コンストラクトは、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列を含む。各種態様において、発現コンストラクトは、2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドをコードするヌクレオチド配列を含む。各種態様において、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列、および/または2つのAP2結合ドメインを含むポリペプチドをコードするヌクレオチド配列の発現は、形質転換開始後、1日未満、2日未満、5日未満、7日未満、または約14日未満で起こる。各種態様において、発芽工程は、外因性サイトカイニンの存在下で行われる。各種態様において、発現コンストラクトはさらに、部位特異的リコンビナーゼをコードするヌクレオチド配列を含む。各種態様において、部位特異的リコンビナーゼは、FLP、Cre、SSV1、lambda Int、phi C31 Int、HK022、R、Gin、Tn1721、CinH、ParA、Tn5053、Bxb1、TP907-1、またはU153である。各種態様において、部位特異的リコンビナーゼは、不安定化融合ポリペプチドである。各種態様において、不安定化融合ポリペプチドは、TETR(L17G)~CREまたはESR(L17G)~CREである。各種態様において、部位特異的リコンビナーゼをコードするヌクレオチド配列は、構成的プロモーター、誘導性プロモーター、または発生的に調節されるプロモーターに作動可能に連結している。各種態様において、誘導性プロモーターは、GLB1、OLE、LTP2、HSP17.7、HSP26またはHSP18Aである。各種態様において、誘導性プロモーターは、化学誘導性プロモーターである。各種態様において、化学誘導性プロモーターは、XVEである。各種態様において、化学誘導性プロモーターは、TETR、ESRまたはCRによって抑制され、脱抑制は、テトラサイクリン関連リガンドまたはスルホニル尿素リガンドの付加により起こる。各種態様において、リプレッサーはTETRであり、テトラサイクリン関連リガンドは、ドキシサイクリンまたはアンヒドロテトラサイクリンである。各種態様において、リプレッサーはESRであり、スルホニル尿素リガンドは、エタメツルフロン、クロルスルフロン、メツスルフロンメチル、スルホメツロンメチル、クロリムロンエチル、ニコスルフロン、プリミスルフロン、トリベヌロン、スルホスルフロン、トリフロキシスルフロン、ホラムスルフロン、ヨードスルフロン、プロスルフロン、チフェンスルフロン、リムスルフロン、メソスルフロン、またはハロスルフロンである。各種態様において、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列は、構成的プロモーターに作動可能に連結している。各種態様において、構成的プロモーターは、UBI、LLDAV、EVCV、DMMV、BSV(AY)PRO、CYMV PRO FL、UBIZM PRO、SI-UB3 PRO、SB-UBI PRO(ALT1)、USB1ZM PRO、ZM-GOS2 PRO、ZM-H1B PRO(1.2KB)、IN2-2、NOS、35Sの-135バージョンまたはZM-ADF PRO(ALT2)である。各種態様において、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列は、誘導性プロモーター、または発生的に調節されるプロモーターに作動可能に連結している。各種態様において、2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドをコードするヌクレオチド配列は、誘導性プロモーター、または発生的に調節されるプロモーターに作動可能に連結している。各種態様において、発生調節プロモーターは、PLTPプロモーターである。各種態様において、PLTPプロモーターは、単子葉植物に由来する。各種態様において、単子葉植物は、オオムギ、トウモロコシ、キビ、カラスムギ、イネ、ライムギ、エノコログサ属(Setaria)種、ソルガム、サトウキビ、スイッチグラス、ライコムギ、シバまたはコムギである。各種態様において、単子葉植物は、トウモロコシ、ソルガム、イネまたはエノコログサ属(Setaria)種である。各種態様において、単子葉植物は、トウモロコシ、ソルガムまたはイネである。各種態様において、単子葉植物はトウモロコシである。各種態様において、PLTPプロモーターは、双子葉植物に由来する。各種態様において、一態様では、双子葉植物は、ケール、カリフラワー、ブロッコリー、カラシナ、キャベツ、マメ、クローバ、アルファルファ、ソラマメ、トマト、キャッサバ、ダイズ、キャノーラ、アルファルファ、ヒマワリ、ベニバナ、タバコ、シロイヌナズナ(Arabidopsis)またはワタである。各種態様において、PLTPプロモーターは、配列番号1~2および55~61のいずれか1つを含む。各種態様において、PLTPプロモーターは、配列番号1および2のいずれか1つを含む。各種態様において、誘導性プロモーターは、オーキシン誘導性プロモーターである。各種態様において、オーキシン誘導性プロモーターは、AXIG1である。各種態様において、AXIG1プロモーターは、配列番号39のヌクレオチド配列を含む。各種態様において、プロモーターは、オーキシン応答エレメントを含む。各種態様において、プロモーターは、1つ以上のDR5エンハンサーモチーフを含む。各種態様において、プロモーターは、抑制および脱抑制のために改変された弱い構成的プロモーターである。各種態様において、プロモーター中の1つ以上のオペレーター配列は、TATAボックスおよび/または転写開始部位の近傍に、または重なって位置している。各種態様において、プロモーターは、NOS、AXIG1、ZM-GOS2、CC-UBI1-PROまたはZM-ADF4-PROである。各種態様において、プロモーターは、配列番号40のヌクレオチド配列を含むDR5プロモーターである。各種態様において、プロモーターは、脱抑制プロモーターである。各種態様において、脱抑制プロモーターは、TETR、ESRまたはCRである。各種態様において、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドは、WUS1、WUS2、WUS3、WOX2A、WOX4、WOX5またはWOX9ポリペプチドである。各種態様において、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列は、単子葉植物のヌクレオチドである。各種態様において、単子葉植物は、オオムギ、トウモロコシ、キビ、カラスムギ、イネ、ライムギ、エノコログサ属(Setaria)種、ソルガム、サトウキビ、スイッチグラス、ライコムギ、シバまたはコムギである。各種態様において、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列は、双子葉植物のヌクレオチドである。各種態様において、双子葉植物は、ケール、カリフラワー、ブロッコリー、カラシナ、キャベツ、マメ、クローバ、アルファルファ、ソラマメ、トマト、キャッサバ、ダイズ、キャノーラ、アルファルファ、ヒマワリ、ベニバナ、タバコ、シロイヌナズナ(Arabidopsis)またはワタである。各種態様において、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列は、配列番号4、6、8、10、12、14および16のいずれか1つを含むアミノ酸配列をコードする。各種態様において、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列は、配列番号3、5、7、9、11、13および15のいずれか1つを含む。各種態様において、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドは、WUS1ポリペプチドである。各種態様において、WUS1ポリペプチドは、トウモロコシ、ソルガム、イネまたはエノコログサ属(Setaria)種のWUS1ポリペプチドである。各種態様において、WUS1ポリペプチドは、トウモロコシまたはイネのWUS1ポリペプチドである。各種態様において、WUS1ポリペプチドは、トウモロコシのWUS1ポリペプチドである。各種態様において、WUS1ポリペプチドは、配列番号4のアミノ酸配列を含む。各種態様において、WUS1ポリペプチドは、配列番号3を含むヌクレオチド配列によってコードされる。各種態様において、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドは、WUS2ポリペプチドである。各種態様において、WUS2ポリペプチドは、トウモロコシ、ソルガム、イネまたはエノコログサ属(Setaria)種のWUS2ポリペプチドである。各種態様において、WUS2ポリペプチドは、トウモロコシまたはイネのWUS2ポリペプチドである。各種態様において、WUS2ポリペプチドは、トウモロコシのWUS2ポリペプチドである。各種態様において、WUS2ポリペプチドは、配列番号6のアミノ酸配列を含む。各種態様において、WUS2ポリペプチドは、配列番号5を含むヌクレオチド配列によってコードされる。各種態様において、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドは、WUS3ポリペプチドである。各種態様において、WUS3ポリペプチドは、トウモロコシ、ソルガム、イネまたはエノコログサ属(Setaria)種のWUS3ポリペプチドである。各種態様において、WUS3ポリペプチドは、トウモロコシまたはイネのWUS3ポリペプチドである。各種態様において、WUS3ポリペプチドは、トウモロコシのWUS3ポリペプチドである。各種態様において、WUS3ポリペプチドは、配列番号8のアミノ酸配列を含む。各種態様において、WUS3ポリペプチドは、配列番号7を含むヌクレオチド配列によってコードされる。各種態様において、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドは、WOX5ポリペプチドである。各種態様において、WOX5ポリペプチドは、WOX5Aポリペプチドである。各種態様において、WOX5ポリペプチドは、トウモロコシ、ソルガム、イネまたはエノコログサ属(Setaria)種のWOX5ポリペプチドである。各種態様において、WOX5ポリペプチドは、トウモロコシまたはイネのWOX5ポリペプチドである。各種態様において、WOX5ポリペプチドは、トウモロコシのWOX5ポリペプチドである。各種態様において、WOX5ポリペプチドは、配列番号14のアミノ酸配列を含む。各種態様において、WOX5ポリペプチドは、配列番号13を含むヌクレオチド配列によってコードされる。各種態様において、2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドは、ODP2、BBM2、BMN2またはBMN3ポリペプチドである。各種態様において、2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドは、単子葉植物のポリペプチドである。各種態様において、単子葉植物は、オオムギ、トウモロコシ、キビ、カラスムギ、イネ、ライムギ、エノコログサ属(Setaria)種、ソルガム、サトウキビ、スイッチグラス、ライコムギ、シバまたはコムギである。各種態様において、単子葉植物は、トウモロコシ、ソルガム、イネまたはエノコログサ属(Setaria)種である。各種態様において、単子葉植物は、トウモロコシまたはイネである。各種態様において、単子葉植物はトウモロコシである。各
種態様において、2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドは、双子葉植物のポリペプチドである。各種態様において、各種態様において、一態様では、双子葉植物は、ケール、カリフラワー、ブロッコリー、カラシナ、キャベツ、マメ、クローバ、アルファルファ、ソラマメ、トマト、キャッサバ、ダイズ、キャノーラ、アルファルファ、ヒマワリ、ベニバナ、タバコ、シロイヌナズナ(Arabidopsis)またはワタである。各種態様において、2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドは、配列番号18、20、63、65および67のいずれか1つのアミノ酸配列を含む。各種態様において、2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドは、配列番号17、19、21、62、64、66および68のいずれか1つを含むヌクレオチド配列によってコードされる。各種態様において、2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドは、ODP2ポリペプチドである。各種態様において、ODP2ポリペプチドは、単子葉植物のポリペプチドである。各種態様において、単子葉植物は、オオムギ、トウモロコシ、キビ、カラスムギ、イネ、ライムギ、エノコログサ属(Setaria)種、ソルガム、サトウキビ、スイッチグラス、ライコムギ、シバまたはコムギである。各種態様において、単子葉植物は、トウモロコシ、イネまたはエノコログサ属(Setaria)種である。各種態様において、単子葉植物は、トウモロコシまたはイネである。各種態様において、ODP2は、双子葉植物のポリペプチドである。各種態様において、双子葉植物は、ケール、カリフラワー、ブロッコリー、カラシナ、キャベツ、マメ、クローバ、アルファルファ、ソラマメ、トマト、キャッサバ、ダイズ、キャノーラ、アルファルファ、ヒマワリ、ベニバナ、タバコ、シロイヌナズナ(Arabidopsis)またはワタである。各種態様において、ODP2ポリペプチドは、配列番号18、63、65および67のいずれか1つのアミノ酸配列を含む。各種態様において、ODP2ポリペプチドは、配列番号17、21、62、64、66および68のいずれか1つの配列を含むヌクレオチド配列によってコードされる。各種態様において、2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドは、BBM2ポリペプチドである。各種態様において、BBM2ポリペプチドは、単子葉植物のポリペプチドである。各種態様において、単子葉植物は、オオムギ、トウモロコシ、キビ、カラスムギ、イネ、ライムギ、エノコログサ属(Setaria)種、ソルガム、サトウキビ、スイッチグラス、ライコムギ、シバまたはコムギである。各種態様において、単子葉植物は、トウモロコシ、サトウキビ、イネまたはエノコログサ属(Setaria)種である。各種態様において、単子葉植物は、トウモロコシまたはイネである。各種態様において、単子葉植物はトウモロコシである。各種態様において、BBM2ポリペプチドは、双子葉植物のポリペプチドである。各種態様において、双子葉植物は、ケール、カリフラワー、ブロッコリー、カラシナ、キャベツ、マメ、クローバ、アルファルファ、ソラマメ、トマト、キャッサバ、ダイズ、キャノーラ、アルファルファ、ヒマワリ、ベニバナ、タバコ、シロイヌナズナ(Arabidopsis)またはワタである。各種態様において、BBM2ポリペプチドは、配列番号20のアミノ酸配列を含む。各種態様において、BBM2ポリペプチドは、配列番号19の配列を含むヌクレオチド配列によってコードされる。各種態様において、外植体は単子葉植物に由来する。各種態様において、単子葉植物は、オオムギ、トウモロコシ、キビ、カラスムギ、イネ、ライムギ、エノコログサ属(Setaria)種、ソルガム、サトウキビ、スイッチグラス、ライコムギ、シバまたはコムギである。各種態様において、外植体は双子葉植物に由来する。各種態様において、双子葉植物は、ケール、カリフラワー、ブロッコリー、カラシナ、キャベツ、マメ、クローバ、アルファルファ、ソラマメ、トマト、キャッサバ、ダイズ、キャノーラ、アルファルファ、ヒマワリ、ベニバナ、タバコ、シロイヌナズナ(Arabidopsis)またはワタである。各種態様において、細胞の形質転換から約0~約7日以内、または細胞の形質転換から約0~約14日以内に再生可能な植物構造体が形成され、細胞の形質転換から約14日~約60日でトランスジェニック植物が形成される。各種態様において、この方法は、発根培地なしで行われる。各種態様において、この方法は、発根培地の存在下で行われる。各種態様において、外植体は未熟胚である。各種態様において、未熟胚は、1~5mmの未熟胚である。各種態様において、未熟胚は、3.5~5mmの未熟胚である。各種態様において、細胞の形質転換の約7日後、または細胞の形質転換の約14日後の発芽期間中に、外因性サイトカイニンを使用する。各種態様において、(a)のポリペプチドの発現は一過性である。各種態様において、本方法により生産された植物の種子が提供される。
さらなる態様において、本開示は、トランスジェニック植物の生産方法であって、(a)(i)WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列、(ii)2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドをコードするヌクレオチド配列、または(iii)それらの組み合わせを含む発現コンストラクトで外植体細胞を形質転換する工程と;(b)形質転換された各細胞中で(a)のポリペプチドを発現させて、外因性サイトカイニンの非存在下で再生可能な植物構造体を形成する(但し、カルスは形成されない)工程と;(c)再生可能な植物構造体を発芽させてトランスジェニック植物を形成する工程とを含み;WUS/WOXホメオボックスポリペプチドは、配列番号4、6、8、10、12、14および16のいずれか1つのアミノ酸配列を含むか;またはWUS/WOXホメオボックスポリペプチドが配列番号3、5、7、9、11、13および15のいずれか1つのヌクレオチド配列によってコードされ;2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドが配列番号18、20、63、65および67のいずれか1つのアミノ酸配列を含むか;または2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドが配列番号17、19、21、62、64、66および68のいずれか1つを含むヌクレオチド配列によってコードされる方法を提供する。各種態様において、発現コンストラクトは、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列と、2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドをコードするヌクレオチド配列の両方を含む。各種態様において、発現コンストラクトは、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列を含む。各種態様において、発現コンストラクトは、2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドをコードするヌクレオチド配列を含む。各種態様において、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列、および/または2つのAP2結合ドメインを含むポリペプチドをコードするヌクレオチド配列の発現は、形質転換開始後、1日未満、2日未満、5日未満、7日未満、または約14日未満で起こる。各種態様において、発現コンストラクトはさらに、部位特異的リコンビナーゼをコードするヌクレオチド配列を含む。各種態様において、部位特異的リコンビナーゼは、FLP、Cre、SSV1、lambda Int、phi C31 Int、HK022、R、Gin、Tn1721、CinH、ParA、Tn5053、Bxb1、TP907-1、またはU153である。各種態様において、部位特異的リコンビナーゼは、不安定化融合ポリペプチドである。各種態様において、不安定化融合ポリペプチドは、TETR(L17G)~CREまたはESR(L17G)~CREである。各種態様において、部位特異的リコンビナーゼをコードするヌクレオチド配列は、構成的プロモーター、誘導性プロモーター、または発生的に調節されるプロモーターに作動可能に連結している。各種態様において、誘導性プロモーターは、GLB1、OLE、LTP2、HSP17.7、HSP26またはHSP18Aである。各種態様において、誘導性プロモーターは、化学誘導性プロモーターである。各種態様において、化学誘導性プロモーターは、XVEである。各種態様において、化学誘導性プロモーターは、TETR、ESRまたはCRによって抑制され、脱抑制は、テトラサイクリン関連リガンドまたはスルホニル尿素リガンドの付加により起こる。各種態様において、リプレッサーはTETRであり、テトラサイクリン関連リガンドは、ドキシサイクリンまたはアンヒドロテトラサイクリンである。各種態様において、リプレッサーはESRであり、スルホニル尿素リガンドは、エタメツルフロン、クロルスルフロン、メツスルフロンメチル、スルホメツロンメチル、クロリムロンエチル、ニコスルフロン、プリミスルフロン、トリベヌロン、スルホスルフロン、トリフロキシスルフロン、ホラムスルフロン、ヨードスルフロン、プロスルフロン、チフェンスルフロン、リムスルフロン、メソスルフロン、またはハロスルフロンである。各種態様において、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列は、構成的プロモーターに作動可能に連結している。各種態様において、構成的プロモーターは、UBI、LLDAV、EVCV、DMMV、BSV(AY)PRO、CYMV PRO FL、UBIZM PRO、SI-UB3 PRO、SB-UBI PRO(ALT1)、USB1ZM PRO、ZM-GOS2 PRO、ZM-H1B PRO(1.2KB)、IN2-2、NOS、35Sの-135バージョンまたはZM-ADF PRO(ALT2)である。各種態様において、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列は、誘導性プロモーター、または発生的に調節されるプロモーターに作動可能に連結している。各種態様において、2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドをコードするヌクレオチド配列は、誘導性プロモーター、または発生的に調節されるプロモーターに作動可能に連結している。各種態様において、発生調節プロモーターは、PLTPプロモーターである。各種態様において、PLTPプロモーターは、単子葉植物に由来する。各種態様において、単子葉植物は、オオムギ、トウモロコシ、キビ、カラスムギ、イネ、ライムギ、エノコログサ属(Setaria)種、ソルガム、サトウキビ、スイッチグラス、ライコムギ、シバまたはコムギである。各種態様において、単子葉植物は、トウモロコシ、ソルガム、イネまたはエノコログサ属(Setaria)種である。各種態様において、単子葉植物は、トウモロコシ、ソルガムまたはイネである。各種態様において、単子葉植物はトウモロコシである。各種態様において、PLTPプロモーターは、双子葉植物に由来する。各種態様において、双子葉植物は、ケール、カリフラワー、ブロッコリー、カラシナ、キャベツ、マメ、クローバ、アルファルファ、ソラマメ、トマト、キャッサバ、ダイズ、キャノーラ、アルファルファ、ヒマワリ、ベニバナ、タバコ、シロイヌナズナ(Arabidopsis)またはワタである。各種態様において、PLTPプロモーターは、配列番号1~2および55~61のいずれか1つを含む。各種態様において、PLTPプロモーターは、配列番号1および2のいずれか1つを含む。各種態様において、誘導性プロモーターは、オーキシン誘導性プロモーターである。各種態様において、オーキシン誘導性プロモーターは、AXIG1である。各種態様において、AXIG1プロモーターは、配列番号39のヌクレオチド配列を含む。各種態様において、プロモーターは、オーキシン応答エレメントを含む。各種態様において、プロモーターは、1つ以上のDR5エンハンサーモチーフを含む。各種態様において、プロモーターは、抑制および脱抑制のために改変された弱い構成的プロモーターである。各種態様において、プロモーター中の1つ以上のオペレーター配列は、TATAボックスおよび/または転写開始部位の近傍に、または重なって位置している。各種態様において、プロモーターは、NOS、AXIG1、ZM-GOS2、CC-UBI1-PROまたはZM-ADF4-PROである。各種態様において、プロモーターは、配列番号40のヌクレオチド配列を含むDR5プロモーターである。各種態様において、プロモーターは、脱抑制プロモーターである。各種態様において、脱抑制プロモーターは、TETR、ESRまたはCRである。各種態様において、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドは、配列番号4である。各種態様において、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドは、配列番号3によってコードされる。各種態様において、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドは、配列番号6である。各種態様において、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドは、配列番号5によってコードされる。各種態様において、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドは、配列番号8である。各種態様において、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドは、配列番号7によってコードされる。各種態様において、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドは、配列番号14である。各種態様において、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドは、配列番号13によってコードされる。各種態様において、2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドは、配列番号20である。各種態様において、2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドは、配列番号19によってコードされる。各種態様において、外植体は、単子葉植物に由来する。各種態様において、単子葉植物は、オオムギ、トウモロコシ、キビ、カラスムギ、イネ、ライムギ、エノコログサ属(Setaria)種、ソルガム、サトウキビ、スイッチグラス、ライコムギ、シバまたはコムギである。各種態様において、外植体は、双子葉植物に由来する。各種態様において、双子葉植物は、ケール、カリフラワー、ブロッコリー、カラシナ、キャベツ、マメ、クローバ、アルファルファ、ソラマメ、トマト、キャッサバ、ダイズ、キャノーラ、アルファルファ、ヒマワリ、ベニバナ、タバコ、シロイヌナズナ(Arabidopsis)またはワタである。各種態様において、細胞の形質転換から約0~約7日以内、または細胞の形質転換から約0~約14日以内に再生可能な植物構造体が形成され、細胞の形質転換から約14日~約60日でトランスジェニック植物が形成される。各種態様において、この方法は、発根培地なしで行われる。各種態様において、この方法は、発根培地の存在下で行われる。各種態様において、外植体は未熟胚である。各種態様において、未熟胚は、1~5mmの未熟胚である。各種態様において、未熟胚は、3.5~5mmの未熟胚である。各種態様において、細胞の形質転換の約7日後、または細胞の形質転換の約14日後の発芽期間中に、外因性サイトカイニンを使用する。各種態様において、(a)のポリペプチドの発現は一過性である。各種態様において、本方法により生産された植物の種子が提供される。
さらなる態様において、本開示は、トランスジェニック植物の生産方法であって、(a)(i)WUS2ポリペプチドをコードするヌクレオチド配列、(ii)ODP2ポリペプチドをコードするヌクレオチド配列、または(iii)それらの組み合わせを含む発現コンストラクトで外植体細胞を形質転換する工程と;(b)形質転換された各細胞中で(a)のポリペプチドを発現させて、外因性サイトカイニンの非存在下で再生可能な植物構造体を形成する(但し、カルスは形成されない)工程と;(c)再生可能な植物構造体を発芽させてトランスジェニック植物を形成する工程とを含み;WUS2ポリペプチドが配列番号4のアミノ酸配列を含むか;またはWUS2ポリペプチドが配列番号3のヌクレオチド配列によってコードされ;ODP2ポリペプチドが配列番号18のアミノ酸配列を含むか;または2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドが配列番号17および21のいずれか1つのヌクレオチド配列によってコードされる方法を提供する。各種態様において、発現コンストラクトは、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列と、2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドをコードするヌクレオチド配列の両方を含む。各種態様において、発現コンストラクトは、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列を含む。各種態様において、発現コンストラクトは、2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドをコードするヌクレオチド配列を含む。各種態様において、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列、および/または2つのAP2結合ドメインを含むポリペプチドをコードするヌクレオチド配列の発現は、形質転換開始後、1日未満、2日未満、5日未満、7日未満、または約14日未満で起こる。各種態様において、発芽工程は、外因性サイトカイニンの存在下で行われる。各種態様において、発現コンストラクトはさらに、部位特異的リコンビナーゼをコードするヌクレオチド配列を含む。各種態様において、部位特異的リコンビナーゼは、FLP、Cre、SSV1、lambda Int、phi C31 Int、HK022、R、Gin、Tn1721、CinH、ParA、Tn5053、Bxb1、TP907-1、またはU153である。各種態様において、部位特異的リコンビナーゼは、不安定化融合ポリペプチドである。各種態様において、不安定化融合ポリペプチドは、TETR(L17G)~CREまたはESR(L17G)~CREである。各種態様において、部位特異的リコンビナーゼをコードするヌクレオチド配列は、構成的プロモーター、誘導性プロモーター、または発生的に調節されるプロモーターに作動可能に連結している。各種態様において、誘導性プロモーターは、GLB1、OLE、LTP2、HSP17.7、HSP26またはHSP18Aである。各種態様において、誘導性プロモーターは、化学誘導性プロモーターである。各種態様において、化学誘導性プロモーターは、XVEである。各種態様において、化学誘導性プロモーターは、TETR、ESRまたはCRによって抑制され、脱抑制は、テトラサイクリン関連リガンドまたはスルホニル尿素リガンドの付加により起こる。各種態様において、リプレッサーはTETRであり、テトラサイクリン関連リガンドは、ドキシサイクリンまたはアンヒドロテトラサイクリンである。各種態様において、リプレッサーはESRであり、スルホニル尿素リガンドは、エタメツルフロン、クロルスルフロン、メツスルフロンメチル、スルホメツロンメチル、クロリムロンエチル、ニコスルフロン、プリミスルフロン、トリベヌロン、スルホスルフロン、トリフロキシスルフロン、ホラムスルフロン、ヨードスルフロン、プロスルフロン、チフェンスルフロン、リムスルフロン、メソスルフロン、またはハロスルフロンである。各種態様において、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列は、構成的プロモーターに作動可能に連結している。各種態様において、構成的プロモーターは、UBI、LLDAV、EVCV、DMMV、BSV(AY)PRO、CYMV PRO FL、UBIZM PRO、SI-UB3 PRO、SB-UBI PRO(ALT1)、USB1ZM PRO、ZM-GOS2 PRO、ZM-H1B PRO(1.2KB)、IN2-2、NOS、35Sの-135バージョンまたはZM-ADF PRO(ALT2)である。各種態様において、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列は、誘導性プロモーター、または発生的に調節されるプロモーターに作動可能に連結している。各種態様において、2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドをコードするヌクレオチド配列は、誘導性プロモーター、または発生的に調節されるプロモーターに作動可能に連結している。各種態様において、発生調節プロモーターは、PLTPプロモーターである。各種態様において、PLTPプロモーターは、単子葉植物に由来する。各種態様において、単子葉植物は、オオムギ、トウモロコシ、キビ、カラスムギ、イネ、ライムギ、エノコログサ属(Setaria)種、ソルガム、サトウキビ、スイッチグラス、ライコムギ、シバまたはコムギである。各種態様において、単子葉植物は、トウモロコシ、ソルガム、イネまたはエノコログサ属(Setaria)種である。各種態様において、単子葉植物は、トウモロコシ、ソルガムまたはイネである。各種態様において、単子葉植物はトウモロコシである。各種態様において、PLTPプロモーターは、双子葉植物に由来する。各種態様において、双子葉植物は、ケール、カリフラワー、ブロッコリー、カラシナ、キャベツ、マメ、クローバ、アルファルファ、ソラマメ、トマト、キャッサバ、ダイズ、キャノーラ、アルファルファ、ヒマワリ、ベニバナ、タバコ、シロイヌナズナ(Arabidopsis)またはワタである。各種態様において、PLTPプロモーターは、配列番号1~2および55~61のいずれか1つを含む。各種態様において、PLTPプロモーターは、配列番号1および2のいずれか1つを含む。各種態様において、誘導性プロモーターは、オーキシン誘導性プロモーターである。各種態様において、オーキシン誘導性プロモーターは、AXIG1である。各種態様において、AXIG1プロモーターは、配列番号39のヌクレオチド配列を含む。各種態様において、プロモーターは、オーキシン応答エレメントを含む。各種態様において、プロモーターは、1つ以上のDR5エンハンサーモチーフを含む。各種態様において、プロモーターは、抑制および脱抑制のために改変された弱い構成的プロモーターである。各種態様において、プロモーター中の1つ以上のオペレーター配列は、TATAボックスおよび/または転写開始部位の近傍に、または重なって位置している。各種態様において、プロモーターは、NOS、AXIG1、ZM-GOS2、CC-UBI1-PROまたはZM-ADF4-PROである。各種態様において、プロモーターは、配列番号40のヌクレオチド配列を含むDR5プロモーターである。各種態様において、プロモーターは、脱抑制プロモーターである。各種態様において、脱抑制プロモーターは、TETR、ESRまたはCRである。各種態様において、外植体は、単子葉植物に由来する。各種態様において、単子葉植物は、オオムギ、トウモロコシ、キビ、カラスムギ、イネ、ライムギ、エノコログサ属(Setaria)種、ソルガム、サトウキビ、スイッチグラス、ライコムギ、シバまたはコムギである。各種態様において、外植体は、双子葉植物に由来する。各種態様において、双子葉植物は、ケール、カリフラワー、ブロッコリー、カラシナ、キャベツ、マメ、クローバ、アルファルファ、ソラマメ、トマト、キャッサバ、ダイズ、キャノーラ、アルファルファ、ヒマワリ、ベニバナ、タバコ、シロイヌナズナ(Arabidopsis)またはワタである。各種態様において、細胞の形質転換から約0~約7日以内、または細胞の形質転換から約0~約14日以内に再生可能な植物構造体が形成され、細胞の形質転換から約14日~約60日でトランスジェニック植物が形成される。各種態様において、この方法は、発根培地なしで行われる。各種態様において、この方法は、発根培地の存在下で行われる。各種態様において、外植体は未熟胚である。各種態様において、未熟胚は、1~5mmの未熟胚である。各種態様において、未熟胚は、3.5~5mmの未熟胚である。各種態様において、細胞の形質転換の約7日後、または細胞の形質転換の約14日後の発芽期間中に、外因性サイトカイニンを使用する。各種態様において、(a)のポリペプチドの発現は一過性である。各種態様において、本方法により生産された植物の種子が提供される。
さらなる態様において、本開示は、トランスジェニック植物の生産方法であって、(a)(i)WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列を含む発現コンストラクトで外植体細胞を形質転換する工程と;(b)形質転換された各細胞中で(a)のポリペプチドを発現させて、外因性サイトカイニンの非存在下で再生可能な植物構造体を形成する(但し、カルスは形成されない)工程と;(c)再生可能な植物構造体を発芽させてトランスジェニック植物を形成する工程とを含む方法を提供する。各種態様において、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列の発現は、形質転換開始後、1日未満、2日未満、5日未満、7日未満、または約14日未満で起こる。各種態様において、発芽工程は、外因性サイトカイニンの存在下で行われる。各種態様において、発現コンストラクトはさらに、部位特異的リコンビナーゼをコードするヌクレオチド配列を含む。各種態様において、部位特異的リコンビナーゼは、FLP、Cre、SSV1、lambda Int、phi C31 Int、HK022、R、Gin、Tn1721、CinH、ParA、Tn5053、Bxb1、TP907-1、またはU153である。各種態様において、部位特異的リコンビナーゼは、不安定化融合ポリペプチドである。各種態様において、不安定化融合ポリペプチドは、TETR(L17G)~CREまたはESR(L17G)~CREである。各種態様において、部位特異的リコンビナーゼをコードするヌクレオチド配列は、構成的プロモーター、誘導性プロモーター、または発生的に調節されるプロモーターに作動可能に連結している。各種態様において、誘導性プロモーターは、GLB1、OLE、LTP2、HSP17.7、HSP26またはHSP18Aである。各種態様において、誘導性プロモーターは、化学誘導性プロモーターである。各種態様において、化学誘導性プロモーターは、XVEである。各種態様において、化学誘導性プロモーターは、TETR、ESRまたはCRによって抑制され、脱抑制は、テトラサイクリン関連リガンドまたはスルホニル尿素リガンドの付加により起こる。各種態様において、リプレッサーはTETRであり、テトラサイクリン関連リガンドは、ドキシサイクリンまたはアンヒドロテトラサイクリンである。各種態様において、リプレッサーはESRであり、スルホニル尿素リガンドは、エタメツルフロン、クロルスルフロン、メツスルフロンメチル、スルホメツロンメチル、クロリムロンエチル、ニコスルフロン、プリミスルフロン、トリベヌロン、スルホスルフロン、トリフロキシスルフロン、ホラムスルフロン、ヨードスルフロン、プロスルフロン、チフェンスルフロン、リムスルフロン、メソスルフロン、またはハロスルフロンである。各種態様において、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列は、構成的プロモーターに作動可能に連結している。各種態様において、構成的プロモーターは、UBI、LLDAV、EVCV、DMMV、BSV(AY)PRO、CYMV PRO FL、UBIZM PRO、SI-UB3 PRO、SB-UBI PRO(ALT1)、USB1ZM PRO、ZM-GOS2 PRO、ZM-H1B PRO(1.2KB)、IN2-2、NOS、35Sの-135バージョンまたはZM-ADF PRO(ALT2)である。各種態様において、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列は、誘導性プロモーター、または発生的に調節されるプロモーターに作動可能に連結している。各種態様において、発生調節プロモーターは、PLTPプロモーターである。各種態様において、PLTPプロモーターは、単子葉植物に由来する。各種態様において、単子葉植物は、オオムギ、トウモロコシ、キビ、カラスムギ、イネ、ライムギ、エノコログサ属(Setaria)種、ソルガム、サトウキビ、スイッチグラス、ライコムギ、シバまたはコムギである。各種態様において、単子葉植物は、トウモロコシ、ソルガム、イネまたはエノコログサ属(Setaria)種である。各種態様において、単子葉植物は、トウモロコシ、ソルガムまたはイネである。各種態様において、単子葉植物はトウモロコシである。各種態様において、PLTPプロモーターは、双子葉植物に由来する。各種態様において、双子葉植物は、ケール、カリフラワー、ブロッコリー、カラシナ、キャベツ、マメ、クローバ、アルファルファ、ソラマメ、トマト、キャッサバ、ダイズ、キャノーラ、アルファルファ、ヒマワリ、ベニバナ、タバコ、シロイヌナズナ(Arabidopsis)またはワタである。各種態様において、PLTPプロモーターは、配列番号1~2および55~61のいずれか1つを含む。各種態様において、PLTPプロモーターは、配列番号1および2のいずれか1つを含む。各種態様において、誘導性プロモーターは、オーキシン誘導性プロモーターである。各種態様において、オーキシン誘導性プロモーターは、AXIG1である。各種態様において、AXIG1プロモーターは、配列番号39のヌクレオチド配列を含む。各種態様において、プロモーターは、オーキシン応答エレメントを含む。各種態様において、プロモーターは、1つ以上のDR5エンハンサーモチーフを含む。各種態様において、プロモーターは、抑制および脱抑制のために改変された弱い構成的プロモーターである。各種態様において、プロモーター中の1つ以上のオペレーター配列は、TATAボックスおよび/または転写開始部位の近傍に、または重なって位置している。各種態様において、プロモーターは、NOS、AXIG1、ZM-GOS2、CC-UBI1-PROまたはZM-ADF4-PROである。各種態様において、プロモーターは、配列番号40のヌクレオチド配列を含むDR5プロモーターである。各種態様において、プロモーターは、脱抑制プロモーターである。各種態様において、脱抑制プロモーターは、TETR、ESRまたはCRである。各種態様において、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドは、WUS1、WUS2、WUS3、WOX2A、WOX4、WOX5またはWOX9ポリペプチドである。各種態様において、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列は、単子葉植物のヌクレオチドである。各種態様において、単子葉植物は、オオムギ、トウモロコシ、キビ、カラスムギ、イネ、ライムギ、エノコログサ属(Setaria)種、ソルガム、サトウキビ、スイッチグラス、ライコムギ、シバまたはコムギである。各種態様において、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列は、双子葉植物のヌクレオチドである。各種態様において、双子葉植物は、ケール、カリフラワー、ブロッコリー、カラシナ、キャベツ、マメ、クローバ、アルファルファ、ソラマメ、トマト、キャッサバ、ダイズ、キャノーラ、アルファルファ、ヒマワリ、ベニバナ、タバコ、シロイヌナズナ(Arabidopsis)またはワタである。各種態様において、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列は、配列番号4、6、8、10、12、14および16のいずれか1つを含むアミノ酸配列をコードする。各種態様において、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列は、配列番号3、5、7、9、11、13および15のいずれか1つを含む。各種態様において、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドは、WUS1ポリペプチドである。各種態様において、WUS1ポリペプチドは、トウモロコシ、ソルガム、イネまたはエノコログサ属(Setaria)種のWUS1ポリペプチドである。各種態様において、WUS1ポリペプチドは、トウモロコシまたはイネのWUS1ポリペプチドである。各種態様において、WUS1ポリペプチドは、トウモロコシのWUS1ポリペプチドである。各種態様において、WUS1ポリペプチドは、配列番号4のアミノ酸配列を含む。各種態様において、WUS1ポリペプチドは、配列番号3を含むヌクレオチド配列によってコードされる。各種態様において、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドは、WUS2ポリペプチドである。各種態様において、WUS2ポリペプチドは、トウモロコシ、ソルガム、イネまたはエノコログサ属(Setaria)種のWUS2ポリペプチドである。各種態様において、WUS2ポリペプチドは、トウモロコシまたはイネのWUS2ポリペプチドである。各種態様において、WUS2ポリペプチドは、トウモロコシのWUS2ポリペプチドである。各種態様において、WUS2ポリペプチドは、配列番号6のアミノ酸配列を含む。各種態様において、WUS2ポリペプチドは、配列番号5を含むヌクレオチド配列によってコードされる。各種態様において、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドは、WUS3ポリペプチドである。各種態様において、WUS3ポリペプチドは、トウモロコシ、ソルガム、イネまたはエノコログサ属(Setaria)種のWUS3ポリペプチドである。各種態様において、WUS3ポリペプチドは、トウモロコシまたはイネのWUS3ポリペプチドである。各種態様において、WUS3ポリペプチドは、トウモロコシのWUS3ポリペプチドである。各種態様において、WUS3ポリペプチドは、配列番号8のアミノ酸配列を含む。各種態様において、WUS3ポリペプチドは、配列番号7を含むヌクレオチド配列によってコードされる。各種態様において、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドは、WOX5ポリペプチドである。各種態様において、WOX5ポリペプチドは、WOX5Aポリペプチドである。各種態様において、WOX5ポリペプチドは、トウモロコシ、ソルガム、イネまたはエノコログサ属(Setaria)種のWOX5ポリペプチドである。各種態様において、WOX5ポリペプチドは、トウモロコシまたはイネのWOX5ポリペプチドである。各種態様において、WOX5ポリペプチドは、トウモロコシのWOX5ポリペプチドである。各種態様において、WOX5ポリペプチドは、配列番号14のアミノ酸配列を含む。各種態様において、WOX5ポリペプチドは、配列番号13を含むヌクレオチド配列によってコードされる。各種態様において、外植体は、単子葉植物に由来する。各種態様において、単子葉植物は、オオムギ、トウモロコシ、キビ、カラスムギ、イネ、ライムギ、エノコログサ属(Setaria)種、ソルガム、サトウキビ、スイッチグラス、ライコムギ、シバまたはコムギである。各種態様において、外植体は、双子葉植物に由来する。各種態様において、双子葉植物は、ケール、カリフラワー、ブロッコリー、カラシナ、キャベツ、マメ、クローバ、アルファルファ、ソラマメ、トマト、キャッサバ、ダイズ、キャノーラ、アルファルファ、ヒマワリ、ベニバナ、タバコ、シロイヌナズナ(Arabidopsis)またはワタである。各種態様において、細胞の形質転換から約0~約7日以内、または細胞の形質転換から約0~約14日以内に再生可能な植物構造体が形成され、細胞の形質転換から約14日~約60日でトランスジェニック植物が形成される。各種態様において、この方法は、発根培地なしで行われる。各種態様において、この方法は、発根培地の存在下で行われる。各種態様において、外植体は未熟胚である。各種態様において、未熟胚は、1~5mmの未熟胚である。各種態様において、未熟胚は、3.5~5mmの未熟胚である。各種態様において、細胞の形質転換の約7日後、または細胞の形質転換の約14日後の発芽期間中に、外因性サイトカイニンを使用する。各種態様において、(a)のポリペプチドの発現は一過性である。各種態様において、本方法により生産された植物の種子が提供される。
さらなる態様において、本開示は、トランスジェニック植物の生産方法であって、(a)2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドをコードするヌクレオチド配列を含む発現コンストラクトで外植体細胞を形質転換する工程と;(b)形質転換された各細胞中で(a)のポリペプチドを発現させて、外因性サイトカイニンの非存在下で再生可能な植物構造体を形成する(但し、カルスは形成されない)工程と;(c)再生可能な植物構造体を発芽させてトランスジェニック植物を形成する工程とを含む方法を提供する。各種態様において、2つのAP2結合ドメインを含むポリペプチドをコードするヌクレオチド配列の発現は、形質転換開始後、1日未満、2日未満、5日未満、7日未満、または約14日未満で起こる。各種態様において、発現コンストラクトはさらに、部位特異的リコンビナーゼをコードするヌクレオチド配列を含む。各種態様において、発芽工程は、外因性サイトカイニンの存在下で行われる。各種態様において、部位特異的リコンビナーゼは、FLP、Cre、SSV1、lambda Int、phi C31 Int、HK022、R、Gin、Tn1721、CinH、ParA、Tn5053、Bxb1、TP907-1、またはU153である。各種態様において、部位特異的リコンビナーゼは、不安定化融合ポリペプチドである。各種態様において、不安定化融合ポリペプチドは、TETR(L17G)~CREまたはESR(L17G)~CREである。各種態様において、部位特異的リコンビナーゼをコードするヌクレオチド配列は、構成的プロモーター、誘導性プロモーター、または発生的に調節されるプロモーターに作動可能に連結している。各種態様において、誘導性プロモーターは、GLB1、OLE、LTP2、HSP17.7、HSP26またはHSP18Aである。各種態様において、誘導性プロモーターは、化学誘導性プロモーターである。各種態様において、化学誘導性プロモーターは、XVEである。各種態様において、化学誘導性プロモーターは、TETR、ESRまたはCRによって抑制され、脱抑制は、テトラサイクリン関連リガンドまたはスルホニル尿素リガンドの付加により起こる。各種態様において、リプレッサーはTETRであり、テトラサイクリン関連リガンドは、ドキシサイクリンまたはアンヒドロテトラサイクリンである。各種態様において、リプレッサーはESRであり、スルホニル尿素リガンドは、エタメツルフロン、クロルスルフロン、メツスルフロンメチル、スルホメツロンメチル、クロリムロンエチル、ニコスルフロン、プリミスルフロン、トリベヌロン、スルホスルフロン、トリフロキシスルフロン、ホラムスルフロン、ヨードスルフロン、プロスルフロン、チフェンスルフロン、リムスルフロン、メソスルフロン、またはハロスルフロンである。各種態様において、2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドをコードするヌクレオチド配列は、誘導性プロモーター、または発生的に調節されるプロモーターに作動可能に連結している。各種態様において、発生調節プロモーターは、PLTPプロモーターである。各種態様において、PLTPプロモーターは、単子葉植物に由来する。各種態様において、各種態様において、単子葉植物は、オオムギ、トウモロコシ、キビ、カラスムギ、イネ、ライムギ、エノコログサ属(Setaria)種、ソルガム、サトウキビ、スイッチグラス、ライコムギ、シバまたはコムギである。各種態様において、単子葉植物は、トウモロコシ、ソルガム、イネまたはエノコログサ属(Setaria)種である。各種態様において、単子葉植物は、トウモロコシ、ソルガムまたはイネである。各種態様において、単子葉植物はトウモロコシである。各種態様において、PLTPプロモーターは、双子葉植物に由来する。各種態様において、双子葉植物は、ケール、カリフラワー、ブロッコリー、カラシナ、キャベツ、マメ、クローバ、アルファルファ、ソラマメ、トマト、キャッサバ、ダイズ、キャノーラ、アルファルファ、ヒマワリ、ベニバナ、タバコ、シロイヌナズナ(Arabidopsis)またはワタである。各種態様において、PLTPプロモーターは、配列番号1~2および55~61のいずれか1つを含む。各種態様において、PLTPプロモーターは、配列番号1および2のいずれか1つを含む。各種態様において、2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドは、ODP2、BBM2、BMN2またはBMN3ポリペプチドである。各種態様において、2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドは、単子葉植物のポリペプチドである。各種態様において、単子葉植物は、オオムギ、トウモロコシ、キビ、カラスムギ、イネ、ライムギ、エノコログサ属(Setaria)種、ソルガム、サトウキビ、スイッチグラス、ライコムギ、シバまたはコムギである。各種態様において、単子葉植物は、トウモロコシ、ソルガム、イネまたはエノコログサ属(Setaria)種である。各種態様において、単子葉植物は、トウモロコシまたはイネである。各種態様において、単子葉植物はトウモロコシである。各種態様において、2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドは、双子葉植物のポリペプチドである。各種態様において、双子葉植物は、ケール、カリフラワー、ブロッコリー、カラシナ、キャベツ、マメ、クローバ、アルファルファ、ソラマメ、トマト、キャッサバ、ダイズ、キャノーラ、アルファルファ、ヒマワリ、ベニバナ、タバコ、シロイヌナズナ(Arabidopsis)またはワタである。各種態様において、2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドは、配列番号18、20、63、65および67のいずれか1つのアミノ酸配列を含む。各種態様において、2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドは、配列番号17、19、21、62、64、66および68のいずれか1つを含むヌクレオチド配列によってコードされる。各種態様において、2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドは、ODP2ポリペプチドである。各種態様において、ODP2ポリペプチドは、単子葉植物のポリペプチドである。各種態様において、単子葉植物は、オオムギ、トウモロコシ、キビ、カラスムギ、イネ、ライムギ、エノコログサ属(Setaria)種、ソルガム、サトウキビ、スイッチグラス、ライコムギ、シバまたはコムギである。各種態様において、単子葉植物は、トウモロコシ、イネまたはエノコログサ属(Setaria)種である。各種態様において、単子葉植物は、トウモロコシまたはイネである。各種態様において、ODP2は、双子葉植物のポリペプチドである。各種態様において、双子葉植物は、ケール、カリフラワー、ブロッコリー、カラシナ、キャベツ、マメ、クローバ、アルファルファ、ソラマメ、トマト、キャッサバ、ダイズ、キャノーラ、アルファルファ、ヒマワリ、ベニバナ、タバコ、シロイヌナズナ(Arabidopsis)またはワタである。各種態様において、ODP2ポリペプチドは、配列番号18、63、65および67のいずれか1つのアミノ酸配列を含む。各種態様において、ODP2ポリペプチドは、配列番号17、21、62、64、66および68のいずれか1つの配列を含むヌクレオチド配列によってコードされる。各種態様において、2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドは、BBM2ポリペプチドである。各種態様において、BBM2ポリペプチドは、単子葉植物のポリペプチドである。各種態様において、単子葉植物は、オオムギ、トウモロコシ、キビ、カラスムギ、イネ、ライムギ、エノコログサ属(Setaria)種、ソルガム、サトウキビ、スイッチグラス、ライコムギ、シバまたはコムギである。各種態様において、単子葉植物は、トウモロコシ、サトウキビ、イネまたはエノコログサ属(Setaria)種である。各種態様において、単子葉植物は、トウモロコシまたはイネである。各種態様において、単子葉植物はトウモロコシである。各種態様において、BBM2ポリペプチドは、双子葉植物のポリペプチドである。各種態様において、双子葉植物は、ケール、カリフラワー、ブロッコリー、カラシナ、キャベツ、マメ、クローバ、アルファルファ、ソラマメ、トマト、キャッサバ、ダイズ、キャノーラ、アルファルファ、ヒマワリ、ベニバナ、タバコ、シロイヌナズナ(Arabidopsis)またはワタである。各種態様において、BBM2ポリペプチドは、配列番号20のアミノ酸配列を含む。各種態様において、BBM2ポリペプチドは、配列番号19の配列を含むヌクレオチド配列によってコードされる。各種態様において、外植体は、単子葉植物に由来する。各種態様において、単子葉植物は、オオムギ、トウモロコシ、キビ、カラスムギ、イネ、ライムギ、エノコログサ属(Setaria)種、ソルガム、サトウキビ、スイッチグラス、ライコムギ、シバまたはコムギである。各種態様において、外植体は、双子葉植物に由来する。各種態様において、双子葉植物は、ケール、カリフラワー、ブロッコリー、カラシナ、キャベツ、マメ、クローバ、アルファルファ、ソラマメ、トマト、キャッサバ、ダイズ、キャノーラ、アルファルファ、ヒマワリ、ベニバナ、タバコ、シロイヌナズナ(Arabidopsis)またはワタである。各種態様において、細胞の形質転換から約0~約7日以内、または細胞の形質転換から約0~約14日以内に再生可能な植物構造体が形成され、細胞の形質転換から約14日~約60日でトランスジェニック植物が形成される。各種態様において、この方法は、発根培地なしで行われる。各種態様において、この方法は、発根培地の存在下で行われる。各種態様において、外植体は未熟胚である。各種態様において、未熟胚は、1~5mmの未熟胚である。各種態様において、未熟胚は、3.5~5mmの未熟胚である。各種態様において、細胞の形質転換の約7日後、または細胞の形質転換の約14日後の発芽期間中に、外因性サイトカイニンを使用する。各種態様において、(a)のポリペプチドの発現は一過性である。各種態様において、本方法により生産された植物の種子が提供される。
さらなる態様において、本開示は、トランスジェニック植物の生産方法であって、(a)(i)WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列、および(ii)2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドをコードするヌクレオチド配列を含む発現コンストラクトで外植体細胞を形質転換する工程と;(b)形質転換された各細胞中で(a)のポリペプチドを発現させて、外因性サイトカイニンの非存在下で再生可能な植物構造体を形成する(但し、カルスは形成されない)工程と;(c)再生可能な植物構造体を発芽させてトランスジェニック植物を形成する工程とを含む方法を提供する。一態様では、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列、および2つのAP2結合ドメインを含むポリペプチドをコードするヌクレオチド配列の発現は、形質転換開始後、1日未満、2日未満、5日未満、7日未満、または14日未満で起こる。各種態様において、発芽工程は、外因性サイトカイニンの存在下で行われる。各種態様において、発現コンストラクトはさらに、部位特異的リコンビナーゼをコードするヌクレオチド配列を含む。各種態様において、部位特異的リコンビナーゼは、FLP、Cre、SSV1、lambda Int、phi C31 Int、HK022、R、Gin、Tn1721、CinH、ParA、Tn5053、Bxb1、TP907-1、またはU153である。各種態様において、部位特異的リコンビナーゼは、不安定化融合ポリペプチドである。各種態様において、不安定化融合ポリペプチドは、TETR(L17G)~CREまたはESR(L17G)~CREである。各種態様において、部位特異的リコンビナーゼをコードするヌクレオチド配列は、構成的プロモーター、誘導性プロモーター、または発生的に調節されるプロモーターに作動可能に連結している。各種態様において、誘導性プロモーターは、GLB1、OLE、LTP2、HSP17.7、HSP26またはHSP18Aである。各種態様において、誘導性プロモーターは、化学誘導性プロモーターである。各種態様において、化学誘導性プロモーターは、XVEである。各種態様において、化学誘導性プロモーターは、TETR、ESRまたはCRによって抑制され、脱抑制は、テトラサイクリン関連リガンドまたはスルホニル尿素リガンドの付加により起こる。各種態様において、リプレッサーはTETRであり、テトラサイクリン関連リガンドは、ドキシサイクリンまたはアンヒドロテトラサイクリンである。各種態様において、リプレッサーはESRであり、スルホニル尿素リガンドは、エタメツルフロン、クロルスルフロン、メツスルフロンメチル、スルホメツロンメチル、クロリムロンエチル、ニコスルフロン、プリミスルフロン、トリベヌロン、スルホスルフロン、トリフロキシスルフロン、ホラムスルフロン、ヨードスルフロン、プロスルフロン、チフェンスルフロン、リムスルフロン、メソスルフロン、またはハロスルフロンである。各種態様において、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列は、構成的プロモーターに作動可能に連結している。各種態様において、構成的プロモーターは、UBI、LLDAV、EVCV、DMMV、BSV(AY)PRO、CYMV PRO FL、UBIZM PRO、SI-UB3 PRO、SB-UBI PRO(ALT1)、USB1ZM PRO、ZM-GOS2 PRO、ZM-H1B PRO(1.2KB)、IN2-2、NOS、35Sの-135バージョンまたはZM-ADF PRO(ALT2)である。各種態様において、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列は、誘導性プロモーター、または発生的に調節されるプロモーターに作動可能に連結している。各種態様において、2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドをコードするヌクレオチド配列は、誘導性プロモーター、または発生的に調節されるプロモーターに作動可能に連結している。各種態様において、発生調節プロモーターは、PLTPプロモーターである。各種態様において、PLTPプロモーターは、単子葉植物に由来する。各種態様において、単子葉植物は、オオムギ、トウモロコシ、キビ、カラスムギ、イネ、ライムギ、エノコログサ属(Setaria)種、ソルガム、サトウキビ、スイッチグラス、ライコムギ、シバまたはコムギである。各種態様において、単子葉植物は、トウモロコシ、ソルガム、イネまたはエノコログサ属(Setaria)種である。各種態様において、単子葉植物は、トウモロコシ、ソルガムまたはイネである。各種態様において、単子葉植物はトウモロコシである。各種態様において、PLTPプロモーターは、双子葉植物に由来する。各種態様において、双子葉植物は、ケール、カリフラワー、ブロッコリー、カラシナ、キャベツ、マメ、クローバ、アルファルファ、ソラマメ、トマト、キャッサバ、ダイズ、キャノーラ、アルファルファ、ヒマワリ、ベニバナ、タバコ、シロイヌナズナ(Arabidopsis)またはワタである。各種態様において、PLTPプロモーターは、配列番号1~2および55~61のいずれか1つを含む。各種態様において、PLTPプロモーターは、配列番号1および2のいずれか1つを含む。各種態様において、誘導性プロモーターは、オーキシン誘導性プロモーターである。各種態様において、オーキシン誘導性プロモーターは、AXIG1である。各種態様において、AXIG1プロモーターは、配列番号39のヌクレオチド配列を含む。各種態様において、プロモーターは、オーキシン応答エレメントを含む。各種態様において、プロモーターは、1つ以上のDR5エンハンサーモチーフを含む。各種態様において、プロモーターは、抑制および脱抑制のために改変された弱い構成的プロモーターである。各種態様において、プロモーター中の1つ以上のオペレーター配列は、TATAボックスおよび/または転写開始部位の近傍に、または重なって位置している。各種態様において、プロモーターは、NOS、AXIG1、ZM-GOS2、CC-UBI1-PROまたはZM-ADF4-PROである。各種態様において、プロモーターは、配列番号40のヌクレオチド配列を含むDR5プロモーターである。各種態様において、プロモーターは、脱抑制プロモーターである。各種態様において,脱抑制プロモーターは、TETR、ESRまたはCRである。各種態様において、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドは、WUS1、WUS2、WUS3、WOX2A、WOX4、WOX5またはWOX9ポリペプチドである。各種態様において、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列は、単子葉植物のヌクレオチドである。各種態様において、単子葉植物は、オオムギ、トウモロコシ、キビ、カラスムギ、イネ、ライムギ、エノコログサ属(Setaria)種、ソルガム、サトウキビ、スイッチグラス、ライコムギ、シバまたはコムギである。各種態様において、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列は、双子葉植物のヌクレオチドである。各種態様において,双子葉植物は、ケール、カリフラワー、ブロッコリー、カラシナ、キャベツ、マメ、クローバ、アルファルファ、ソラマメ、トマト、キャッサバ、ダイズ、キャノーラ、アルファルファ、ヒマワリ、ベニバナ、タバコ、シロイヌナズナ(Arabidopsis)またはワタである。各種態様において、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列は、配列番号4、6、8、10、12、14および16のいずれか1つを含むアミノ酸配列をコードする。各種態様において、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列は、配列番号3、5、7、9、11、13および15のいずれか1つを含む。各種態様において、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドは、WUS1ポリペプチドである。各種態様において、WUS1ポリペプチドは、トウモロコシ、ソルガム、イネまたはエノコログサ属(Setaria)種のWUS1ポリペプチドである。各種態様において、WUS1ポリペプチドは、トウモロコシまたはイネのWUS1ポリペプチドである。各種態様において、WUS1ポリペプチドは、トウモロコシのWUS1ポリペプチドである。各種態様において、WUS1ポリペプチドは、配列番号4のアミノ酸配列を含む。各種態様において、WUS1ポリペプチドは、配列番号3を含むヌクレオチド配列によってコードされる。各種態様において、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドは、WUS2ポリペプチドである。各種態様において、WUS2ポリペプチドは、トウモロコシ、ソルガム、イネまたはエノコログサ属(Setaria)種のWUS2ポリペプチドである。各種態様において、WUS2ポリペプチドは、トウモロコシまたはイネのWUS2ポリペプチドである。各種態様において、WUS2ポリペプチドは、トウモロコシのWUS2ポリペプチドである。各種態様において、WUS2ポリペプチドは、配列番号6のアミノ酸配列を含む。各種態様において、WUS2ポリペプチドは、配列番号5を含むヌクレオチド配列によってコードされる。各種態様において、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドは、WUS3ポリペプチドである。各種態様において、WUS3ポリペプチドは、トウモロコシ、ソルガム、イネまたはエノコログサ属(Setaria)種のWUS3ポリペプチドである。各種態様において,WUS3ポリペプチドは、トウモロコシまたはイネのWUS3ポリペプチドである。各種態様において、WUS3ポリペプチドは、トウモロコシのWUS3ポリペプチドである。各種態様において、WUS3ポリペプチドは、配列番号8のアミノ酸配列を含む。各種態様において、WUS3ポリペプチドは、配列番号7を含むヌクレオチド配列によってコードされる。各種態様において、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドは、WOX5ポリペプチドである。各種態様において、WOX5ポリペプチドは、WOX5Aポリペプチドである。各種態様において、WOX5ポリペプチドは、トウモロコシ、ソルガム、イネまたはエノコログサ属(Setaria)種のWOX5ポリペプチドである。各種態様において、WOX5ポリペプチドは、トウモロコシまたはイネのWOX5ポリペプチドである。各種態様において、WOX5ポリペプチドは、トウモロコシのWOX5ポリペプチドである。各種態様において、WOX5ポリペプチドは、配列番号14のアミノ酸配列を含む。各種態様において、WOX5ポリペプチドは、配列番号13を含むヌクレオチド配列によってコードされる。各種態様において、2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドは、ODP2、BBM2、BMN2またはBMN3ポリペプチドである。各種態様において、2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドは、単子葉植物のポリペプチドである。各種態様において、単子葉植物は、オオムギ、トウモロコシ、キビ、カラスムギ、イネ、ライムギ、エノコログサ属(Setaria)種、ソルガム、サトウキビ、スイッチグラス、ライコムギ、シバまたはコムギである。各種態様において、単子葉植物は、トウモロコシ、ソルガム、イネまたはエノコログサ属(Setaria)種である。各種態様において、単子葉植物は、トウモロコシまたはイネである。各種態様において、単子葉植物はトウモロコシである。各種態様において、2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドは、双子葉植物のポリペプチドである。各種態様において、双子葉植物は、ケール、カリフラワー、ブロッコリー、カラシナ、キャベツ、マメ、クローバ、アルファルファ、ソラマメ、トマト、キャッサバ、ダイズ、キャノーラ、アルファルファ、ヒマワリ、ベニバナ、タバコ、シロイヌナズナ(Arabidopsis)またはワタである。各種態様において、2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドは、配列番号18、20、63、65および67のいずれか1つのアミノ酸配列を含む
。各種態様において、2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドは、配列番号17、19、21、62、64、66および68のいずれか1つを含むヌクレオチド配列によってコードされる。各種態様において、2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドは、ODP2ポリペプチドである。各種態様において、ODP2ポリペプチドは、単子葉植物のポリペプチドである。各種態様において、単子葉植物は、オオムギ、トウモロコシ、キビ、カラスムギ、イネ、ライムギ、エノコログサ属(Setaria)種、ソルガム、サトウキビ、スイッチグラス、ライコムギ、シバまたはコムギである。各種態様において、単子葉植物は、トウモロコシ、イネまたはエノコログサ属(Setaria)種である。各種態様において、単子葉植物は、トウモロコシまたはイネである。各種態様において、ODP2は、双子葉植物のポリペプチドである。各種態様において、双子葉植物は、ケール、カリフラワー、ブロッコリー、カラシナ、キャベツ、マメ、クローバ、アルファルファ、ソラマメ、トマト、キャッサバ、ダイズ、キャノーラ、アルファルファ、ヒマワリ、ベニバナ、タバコ、シロイヌナズナ(Arabidopsis)またはワタである。各種態様において、ODP2ポリペプチドは、配列番号18、63、65および67のいずれか1つのアミノ酸配列を含む。各種態様において、ODP2ポリペプチドは、配列番号17、21、62、64、66および68のいずれか1つの配列を含むヌクレオチド配列によってコードされる。各種態様において、2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドは、BBM2ポリペプチドである。各種態様において、BBM2ポリペプチドは、単子葉植物のポリペプチドである。各種態様において、単子葉植物は、オオムギ、トウモロコシ、キビ、カラスムギ、イネ、ライムギ、エノコログサ属(Setaria)種、ソルガム、サトウキビ、スイッチグラス、ライコムギ、シバまたはコムギである。各種態様において、単子葉植物は、トウモロコシ、サトウキビ、イネまたはエノコログサ属(Setaria)種である。各種態様において、単子葉植物は、トウモロコシまたはイネである。各種態様において、単子葉植物はトウモロコシである。各種態様において、BBM2ポリペプチドは、双子葉植物のポリペプチドである。各種態様において、双子葉植物は、ケール、カリフラワー、ブロッコリー、カラシナ、キャベツ、マメ、クローバ、アルファルファ、ソラマメ、トマト、キャッサバ、ダイズ、キャノーラ、アルファルファ、ヒマワリ、ベニバナ、タバコ、シロイヌナズナ(Arabidopsis)またはワタである。各種態様において、BBM2ポリペプチドは、配列番号20のアミノ酸配列を含む。各種態様において、BBM2ポリペプチドは、配列番号19の配列を含むヌクレオチド配列によってコードされる。各種態様において、外植体は、単子葉植物に由来する。各種態様において、単子葉植物は、オオムギ、トウモロコシ、キビ、カラスムギ、イネ、ライムギ、エノコログサ属(Setaria)種、ソルガム、サトウキビ、スイッチグラス、ライコムギ、シバまたはコムギである。各種態様において、外植体は、双子葉植物に由来する。各種態様において、双子葉植物は、ケール、カリフラワー、ブロッコリー、カラシナ、キャベツ、マメ、クローバ、アルファルファ、ソラマメ、トマト、キャッサバ、ダイズ、キャノーラ、アルファルファ、ヒマワリ、ベニバナ、タバコ、シロイヌナズナ(Arabidopsis)またはワタである。各種態様において、細胞の形質転換から約0~約7日以内、または細胞の形質転換から約0~約14日以内に再生可能な植物構造体が形成され、細胞の形質転換から約14日~約60日でトランスジェニック植物が形成される。各種態様において、この方法は、発根培地なしで行われる。各種態様において、この方法は、発根培地の存在下で行われる。各種態様において、外植体は未熟胚である。各種態様において、未熟胚は、1~5mmの未熟胚である。各種態様において、未熟胚は、3.5~5mmの未熟胚である。各種態様において、細胞の形質転換の約7日後、または細胞の形質転換の約14日後の発芽期間中に、外因性サイトカイニンを使用する。各種態様において、(a)のポリペプチドの発現は一過性である。各種態様において、本方法により生産された植物の種子が提供される。
さらなる態様において、本開示は、トランスジェニック植物の生産方法であって、(a)(i)WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列、(ii)2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドをコードするヌクレオチド配列、または(iii)(i)および(ii)の組み合わせを含む発現コンストラクトで外植体細胞を形質転換する工程と;(b)形質転換された各細胞中で(a)のポリペプチドを発現させて、外因性サイトカイニンの非存在下で再生可能な植物構造体を形成する(但し、カルスは形成されない)工程と;(c)(b)の再生可能な植物構造体を発芽させて、約14日~約60日でトランスジェニック植物を形成する工程とを含む方法を提供する。各種態様において、発現コンストラクトは、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列と、2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドをコードするヌクレオチド配列の両方を含む。各種態様において、発現コンストラクトは、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列を含む。各種態様において、発現コンストラクトは、2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドをコードするヌクレオチド配列を含む。各種態様において、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列、および/または2つのAP2結合ドメインを含むポリペプチドをコードするヌクレオチド配列の発現は、形質転換開始後、1日未満、2日未満、5日未満、7日未満、または約14日未満で起こる。各種態様において、発芽工程は、外因性サイトカイニンの存在下で行われる。各種態様において、発現コンストラクトはさらに、部位特異的リコンビナーゼをコードするヌクレオチド配列を含む。各種態様において、部位特異的リコンビナーゼは、FLP、Cre、SSV1、lambda Int、phi C31 Int、HK022、R、Gin、Tn1721、CinH、ParA、Tn5053、Bxb1、TP907-1、またはU153である。各種態様において、部位特異的リコンビナーゼは、不安定化融合ポリペプチドである。各種態様において、不安定化融合ポリペプチドは、TETR(L17G)~CREまたはESR(L17G)~CREである。各種態様において、部位特異的リコンビナーゼをコードするヌクレオチド配列は、構成的プロモーター、誘導性プロモーター、または発生的に調節されるプロモーターに作動可能に連結している。各種態様において、誘導性プロモーターは、GLB1、OLE、LTP2、HSP17.7、HSP26またはHSP18Aである。各種態様において、誘導性プロモーターは、化学誘導性プロモーターである。各種態様において、化学誘導性プロモーターは、XVEである。各種態様において、化学誘導性プロモーターは、TETR、ESRまたはCRによって抑制され、脱抑制は、テトラサイクリン関連リガンドまたはスルホニル尿素リガンドの付加により起こる。各種態様において、各種態様において、リプレッサーはTETRであり、テトラサイクリン関連リガンドは、ドキシサイクリンまたはアンヒドロテトラサイクリンである。各種態様において、リプレッサーはESRであり、スルホニル尿素リガンドは、エタメツルフロン、クロルスルフロン、メツスルフロンメチル、スルホメツロンメチル、クロリムロンエチル、ニコスルフロン、プリミスルフロン、トリベヌロン、スルホスルフロン、トリフロキシスルフロン、ホラムスルフロン、ヨードスルフロン、プロスルフロン、チフェンスルフロン、リムスルフロン、メソスルフロン、またはハロスルフロンである。各種態様において、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列は、構成的プロモーターに作動可能に連結している。各種態様において、構成的プロモーターは、UBI、LLDAV、EVCV、DMMV、BSV(AY)PRO、CYMV PRO FL、UBIZM PRO、SI-UB3 PRO、SB-UBI PRO(ALT1)、USB1ZM PRO、ZM-GOS2 PRO、ZM-H1B PRO(1.2KB)、IN2-2、NOS、35Sの-135バージョンまたはZM-ADF PRO(ALT2)である。各種態様において、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列は、誘導性プロモーター、または発生的に調節されるプロモーターに作動可能に連結している。各種態様において、2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドをコードするヌクレオチド配列は、誘導性プロモーター、または発生的に調節されるプロモーターに作動可能に連結している。各種態様において、発生調節プロモーターは、PLTPプロモーターである。各種態様において、PLTPプロモーターは、単子葉植物に由来する。各種態様において、単子葉植物は、オオムギ、トウモロコシ、キビ、カラスムギ、イネ、ライムギ、エノコログサ属(Setaria)種、ソルガム、サトウキビ、スイッチグラス、ライコムギ、シバまたはコムギである。各種態様において、単子葉植物は、トウモロコシ、ソルガム、イネまたはエノコログサ属(Setaria)種である。各種態様において、単子葉植物は、トウモロコシ、ソルガムまたはイネである。各種態様において、単子葉植物はトウモロコシである。各種態様において、PLTPプロモーターは、双子葉植物に由来する。各種態様において、双子葉植物は、ケール、カリフラワー、ブロッコリー、カラシナ、キャベツ、マメ、クローバ、アルファルファ、ソラマメ、トマト、キャッサバ、ダイズ、キャノーラ、アルファルファ、ヒマワリ、ベニバナ、タバコ、シロイヌナズナ(Arabidopsis)またはワタである。各種態様において、PLTPプロモーターは、配列番号1~2および55~61のいずれか1つを含む。各種態様において、PLTPプロモーターは、配列番号1および2のいずれか1つを含む。各種態様において、誘導性プロモーターは、オーキシン誘導性プロモーターである。各種態様において、オーキシン誘導性プロモーターは、AXIG1である。各種態様において、AXIG1プロモーターは、配列番号39のヌクレオチド配列を含む。各種態様において、プロモーターは、オーキシン応答エレメントを含む。各種態様において、プロモーターは、1つ以上のDR5エンハンサーモチーフを含む。各種態様において、プロモーターは、抑制および脱抑制のために改変された弱い構成的プロモーターである。各種態様において、プロモーター中の1つ以上のオペレーター配列は、TATAボックスおよび/または転写開始部位の近傍に、または重なって位置している。各種態様において、プロモーターは、NOS、AXIG1、ZM-GOS2、CC-UBI1-PROまたはZM-ADF4-PROである。各種態様において、プロモーターは、配列番号40のヌクレオチド配列を含むDR5プロモーターである。各種態様において、プロモーターは、脱抑制プロモーターである。各種態様において、脱抑制プロモーターは、TETR、ESRまたはCRである。各種態様において、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドは、WUS1、WUS2、WUS3、WOX2A、WOX4、WOX5またはWOX9ポリペプチドである。各種態様において、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列は、単子葉植物のヌクレオチドである。各種態様において、単子葉植物は、オオムギ、トウモロコシ、キビ、カラスムギ、イネ、ライムギ、エノコログサ属(Setaria)種、ソルガム、サトウキビ、スイッチグラス、ライコムギ、シバまたはコムギである。各種態様において、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列は、双子葉植物のヌクレオチドである。各種態様において、双子葉植物は、ケール、カリフラワー、ブロッコリー、カラシナ、キャベツ、マメ、クローバ、アルファルファ、ソラマメ、トマト、キャッサバ、ダイズ、キャノーラ、アルファルファ、ヒマワリ、ベニバナ、タバコ、シロイヌナズナ(Arabidopsis)またはワタである。各種態様において、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列は、配列番号4、6、8、10、12、14および16のいずれか1つを含むアミノ酸配列をコードする。各種態様において、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列は、配列番号3、5、7、9、11、13および15のいずれか1つを含む。各種態様において、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドは、WUS1ポリペプチドである。各種態様において、WUS1ポリペプチドは、トウモロコシ、ソルガム、イネまたはエノコログサ属(Setaria)種のWUS1ポリペプチドである。各種態様において、WUS1ポリペプチドは、トウモロコシまたはイネのWUS1ポリペプチドである。各種態様において、WUS1ポリペプチドは、トウモロコシのWUS1ポリペプチドである。各種態様において、WUS1ポリペプチドは、配列番号4のアミノ酸配列を含む。各種態様において、WUS1ポリペプチドは、配列番号3を含むヌクレオチド配列によってコードされる。各種態様において、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドは、WUS2ポリペプチドである。各種態様において、WUS2ポリペプチドは、トウモロコシ、ソルガム、イネまたはエノコログサ属(Setaria)種のWUS2ポリペプチドである。各種態様において、WUS2ポリペプチドは、トウモロコシまたはイネのWUS2ポリペプチドである。各種態様において、WUS2ポリペプチドは、トウモロコシのWUS2ポリペプチドである。各種態様において、WUS2ポリペプチドは、配列番号6のアミノ酸配列を含む。各種態様において、WUS2ポリペプチドは、配列番号5を含むヌクレオチド配列によってコードされる。各種態様において、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドは、WUS3ポリペプチドである。各種態様において、WUS3ポリペプチドは、トウモロコシ、ソルガム、イネまたはエノコログサ属(Setaria)種のWUS3ポリペプチドである。各種態様において、WUS3ポリペプチドは、トウモロコシまたはイネのWUS3ポリペプチドである。各種態様において、WUS3ポリペプチドは、トウモロコシのWUS3ポリペプチドである。各種態様において、WUS3ポリペプチドは、配列番号8のアミノ酸配列を含む。各種態様において、WUS3ポリペプチドは、配列番号7を含むヌクレオチド配列によってコードされる。各種態様において、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドは、WOX5ポリペプチドである。各種態様において、WOX5ポリペプチドは、WOX5Aポリペプチドである。各種態様において、WOX5ポリペプチドは、トウモロコシ、ソルガム、イネまたはエノコログサ属(Setaria)種のWOX5ポリペプチドである。各種態様において、WOX5ポリペプチドは、トウモロコシまたはイネのWOX5ポリペプチドである。各種態様において、WOX5ポリペプチドは、トウモロコシのWOX5ポリペプチドである。各種態様において、WOX5ポリペプチドは、配列番号14のアミノ酸配列を含む。各種態様において、WOX5ポリペプチドは、配列番号13を含むヌクレオチド配列によってコードされる。各種態様において、2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドは、ODP2、BBM2、BMN2またはBMN3ポリペプチドである。各種態様において、2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドは、単子葉植物のポリペプチドである。各種態様において、単子葉植物は、オオムギ、トウモロコシ、キビ、カラスムギ、イネ、ライムギ、エノコログサ属(Setaria)種、ソルガム、サトウキビ、スイッチグラス、ライコムギ、シバまたはコムギである。各種態様において、単子葉植物は、トウモロコシ、ソルガム、イネまたはエノコログサ属(Setaria)種である。各種態様において、単子葉植物は、トウモロコシまたはイネである。各種態様において、
単子葉植物はトウモロコシである。各種態様において、2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドは、双子葉植物のポリペプチドである。各種態様において、双子葉植物は、ケール、カリフラワー、ブロッコリー、カラシナ、キャベツ、マメ、クローバ、アルファルファ、ソラマメ、トマト、キャッサバ、ダイズ、キャノーラ、アルファルファ、ヒマワリ、ベニバナ、タバコ、シロイヌナズナ(Arabidopsis)またはワタである。各種態様において、2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドは、配列番号18、20、63、65および67のいずれか1つのアミノ酸配列を含む。各種態様において、2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドは、配列番号17、19、21、62、64、66および68のいずれか1つを含むヌクレオチド配列によってコードされる。各種態様において、2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドは、ODP2ポリペプチドである。各種態様において、ODP2ポリペプチドは、単子葉植物のポリペプチドである。各種態様において、単子葉植物は、オオムギ、トウモロコシ、キビ、カラスムギ、イネ、ライムギ、エノコログサ属(Setaria)種、ソルガム、サトウキビ、スイッチグラス、ライコムギ、シバまたはコムギである。各種態様において、単子葉植物は、トウモロコシ、イネまたはエノコログサ属(Setaria)種である。各種態様において、単子葉植物は、トウモロコシまたはイネである。各種態様において、ODP2は、双子葉植物のポリペプチドである。各種態様において、双子葉植物は、ケール、カリフラワー、ブロッコリー、カラシナ、キャベツ、マメ、クローバ、アルファルファ、ソラマメ、トマト、キャッサバ、ダイズ、キャノーラ、アルファルファ、ヒマワリ、ベニバナ、タバコ、シロイヌナズナ(Arabidopsis)またはワタである。各種態様において、ODP2ポリペプチドは、配列番号18、63、65および67のいずれか1つのアミノ酸配列を含む。各種態様において、ODP2ポリペプチドは、配列番号17、21、62、64、66および68のいずれか1つの配列を含むヌクレオチド配列によってコードされる。各種態様において、2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドは、BBM2ポリペプチドである。各種態様において、BBM2ポリペプチドは、単子葉植物のポリペプチドである。各種態様において、単子葉植物は、オオムギ、トウモロコシ、キビ、カラスムギ、イネ、ライムギ、エノコログサ属(Setaria)種、ソルガム、サトウキビ、スイッチグラス、ライコムギ、シバまたはコムギである。各種態様において、各種態様において、単子葉植物は、トウモロコシ、サトウキビ、イネまたはエノコログサ属(Setaria)種である。各種態様において、単子葉植物は、トウモロコシまたはイネである。各種態様において、単子葉植物はトウモロコシである。各種態様において、BBM2ポリペプチドは、双子葉植物のポリペプチドである。各種態様において、各種態様において、双子葉植物は、ケール、カリフラワー、ブロッコリー、カラシナ、キャベツ、マメ、クローバ、アルファルファ、ソラマメ、トマト、キャッサバ、ダイズ、キャノーラ、アルファルファ、ヒマワリ、ベニバナ、タバコ、シロイヌナズナ(Arabidopsis)またはワタである。各種態様において、BBM2ポリペプチドは、配列番号20のアミノ酸配列を含む。各種態様において、BBM2ポリペプチドは、配列番号19の配列を含むヌクレオチド配列によってコードされる。各種態様において、外植体は、単子葉植物に由来する。各種態様において、単子葉植物は、オオムギ、トウモロコシ、キビ、カラスムギ、イネ、ライムギ、エノコログサ属(Setaria)種、ソルガム、サトウキビ、スイッチグラス、ライコムギ、シバまたはコムギである。各種態様において、外植体は、双子葉植物に由来する。各種態様において、双子葉植物は、ケール、カリフラワー、ブロッコリー、カラシナ、キャベツ、マメ、クローバ、アルファルファ、ソラマメ、トマト、キャッサバ、ダイズ、キャノーラ、アルファルファ、ヒマワリ、ベニバナ、タバコ、シロイヌナズナ(Arabidopsis)またはワタである。各種態様において、細胞の形質転換から約0~約7日以内、または細胞の形質転換から約0~約14日以内に再生可能な植物構造体が形成される。各種態様において、この方法は、発根培地なしで行われる。各種態様において、この方法は、発根培地の存在下で行われる。各種態様において、外植体は未熟胚である。各種態様において、未熟胚は、1~5mmの未熟胚である。各種態様において、未熟胚は、3.5~5mmの未熟胚である。各種態様において、細胞の形質転換の約7日後、または細胞の形質転換の約14日後の発芽期間中に、外因性サイトカイニンを使用する。各種態様において、(a)のポリペプチドの発現は一過性である。各種態様において、本方法により生産された植物の種子が提供される。
さらなる態様において、本開示は、トランスジェニック植物の生産方法であって、(a)(i)WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列、(ii)2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドをコードするヌクレオチド配列、または(iii)(i)および(ii)の組み合わせを含む発現コンストラクトで外植体細胞を形質転換する工程と;(b)形質転換された各細胞中で(a)のポリペプチドを発現させて、外因性サイトカイニンの非存在下で再生可能な植物構造体を形成する(但し、カルスは形成されず、かつ再生可能な植物構造体は細胞の形質転換から約0~7日以内または約0~14日以内に形成される)工程と;(c)(b)の再生可能な植物構造体を発芽させて、約14日~約60日でトランスジェニック植物を形成する工程とを含む方法を提供する。各種態様において、発現コンストラクトは、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列と、2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドをコードするヌクレオチド配列の両方を含む。各種態様において、発現コンストラクトは、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列を含む。各種態様において、発現コンストラクトは、2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドをコードするヌクレオチド配列を含む。各種態様において、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列、および/または2つのAP2結合ドメインを含むポリペプチドをコードするヌクレオチド配列の発現は、形質転換開始後、1日未満、2日未満、5日未満、7日未満、または約14日未満で起こる。各種態様において、発芽工程は、外因性サイトカイニンの存在下で行われる。各種態様において、発現コンストラクトはさらに、部位特異的リコンビナーゼをコードするヌクレオチド配列を含む。各種態様において、部位特異的リコンビナーゼは、FLP、Cre、SSV1、lambda Int、phi C31 Int、HK022、R、Gin、Tn1721、CinH、ParA、Tn5053、Bxb1、TP907-1、またはU153である。各種態様において、部位特異的リコンビナーゼは、不安定化融合ポリペプチドである。各種態様において、不安定化融合ポリペプチドは、TETR(L17G)~CREまたはESR(L17G)~CREである。各種態様において、部位特異的リコンビナーゼをコードするヌクレオチド配列は、構成的プロモーター、誘導性プロモーター、または発生的に調節されるプロモーターに作動可能に連結している。各種態様において、誘導性プロモーターは、GLB1、OLE、LTP2、HSP17.7、HSP26またはHSP18Aである。各種態様において、誘導性プロモーターは、化学誘導性プロモーターである。各種態様において、化学誘導性プロモーターは、XVEである。各種態様において、化学誘導性プロモーターは、TETR、ESRまたはCRによって抑制され、脱抑制は、テトラサイクリン関連リガンドまたはスルホニル尿素リガンドの付加により起こる。各種態様において、リプレッサーはTETRであり、テトラサイクリン関連リガンドは、ドキシサイクリンまたはアンヒドロテトラサイクリンである。各種態様において、リプレッサーはESRであり、スルホニル尿素リガンドは、エタメツルフロン、クロルスルフロン、メツスルフロンメチル、スルホメツロンメチル、クロリムロンエチル、ニコスルフロン、プリミスルフロン、トリベヌロン、スルホスルフロン、トリフロキシスルフロン、ホラムスルフロン、ヨードスルフロン、プロスルフロン、チフェンスルフロン、リムスルフロン、メソスルフロン、またはハロスルフロンである。各種態様において、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列は、構成的プロモーターに作動可能に連結している。各種態様において、構成的プロモーターは、UBI、LLDAV、EVCV、DMMV、BSV(AY)PRO、CYMV PRO FL、UBIZM PRO、SI-UB3 PRO、SB-UBI PRO(ALT1)、USB1ZM PRO、ZM-GOS2 PRO、ZM-H1B PRO(1.2KB)、IN2-2、NOS、35Sの-135バージョンまたはZM-ADF PRO(ALT2)である。各種態様において、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列は、誘導性プロモーター、発生的に調節されるプロモーター、または構成的プロモーターに作動可能に連結している。各種態様において、2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドをコードするヌクレオチド配列は、誘導性プロモーター、または発生的に調節されるプロモーターに作動可能に連結している。各種態様において、発生調節プロモーターは、PLTPプロモーターである。各種態様において、PLTPプロモーターは、単子葉植物に由来する。各種態様において、単子葉植物は、オオムギ、トウモロコシ、キビ、カラスムギ、イネ、ライムギ、エノコログサ属(Setaria)種、ソルガム、サトウキビ、スイッチグラス、ライコムギ、シバまたはコムギである。各種態様において、単子葉植物は、トウモロコシ、ソルガム、イネまたはエノコログサ属(Setaria)種である。各種態様において、単子葉植物は、トウモロコシ、ソルガムまたはイネである。各種態様において、単子葉植物はトウモロコシである。各種態様において、PLTPプロモーターは、双子葉植物に由来する。各種態様において、双子葉植物は、ケール、カリフラワー、ブロッコリー、カラシナ、キャベツ、マメ、クローバ、アルファルファ、ソラマメ、トマト、キャッサバ、ダイズ、キャノーラ、アルファルファ、ヒマワリ、ベニバナ、タバコ、シロイヌナズナ(Arabidopsis)またはワタである。各種態様において、PLTPプロモーターは、配列番号1~2および55~61のいずれか1つを含む。各種態様において、PLTPプロモーターは、配列番号1および2のいずれか1つを含む。各種態様において、誘導性プロモーターは、オーキシン誘導性プロモーターである。各種態様において、オーキシン誘導性プロモーターは、AXIG1である。各種態様において、AXIG1プロモーターは、配列番号39のヌクレオチド配列を含む。各種態様において、プロモーターは、オーキシン応答エレメントを含む。各種態様において、プロモーターは、1つ以上のDR5エンハンサーモチーフを含む。各種態様において、プロモーターは、抑制および脱抑制のために改変された弱い構成的プロモーターである。各種態様において、プロモーター中の1つ以上のオペレーター配列は、TATAボックスおよび/または転写開始部位の近傍に、または重なって位置している。各種態様において、プロモーターは、NOS、AXIG1、ZM-GOS2、CC-UBI1-PROまたはZM-ADF4-PROである。各種態様において、プロモーターは、配列番号40のヌクレオチド配列を含むDR5プロモーターである。各種態様において、プロモーターは、脱抑制プロモーターである。各種態様において、脱抑制プロモーターは、TETR、ESRまたはCRである。各種態様において、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドは、WUS1、WUS2、WUS3、WOX2A、WOX4、WOX5またはWOX9ポリペプチドである。各種態様において、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列は、単子葉植物のヌクレオチドである。各種態様において、単子葉植物は、オオムギ、トウモロコシ、キビ、カラスムギ、イネ、ライムギ、エノコログサ属(Setaria)種、ソルガム、サトウキビ、スイッチグラス、ライコムギ、シバまたはコムギである。各種態様において、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列は、双子葉植物のヌクレオチドである。各種態様において、双子葉植物は、ケール、カリフラワー、ブロッコリー、カラシナ、キャベツ、マメ、クローバ、アルファルファ、ソラマメ、トマト、キャッサバ、ダイズ、キャノーラ、アルファルファ、ヒマワリ、ベニバナ、タバコ、シロイヌナズナ(Arabidopsis)またはワタである。各種態様において、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列は、配列番号4、6、8、10、12、14および16のいずれか1つを含むアミノ酸配列をコードする。各種態様において、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列は、配列番号3、5、7、9、11、13および15のいずれか1つを含む。各種態様において、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドは、WUS1ポリペプチドである。各種態様において、WUS1ポリペプチドは、トウモロコシ、ソルガム、イネまたはエノコログサ属(Setaria)種のWUS1ポリペプチドである。各種態様において、WUS1ポリペプチドは、トウモロコシまたはイネのWUS1ポリペプチドである。各種態様において、WUS1ポリペプチドは、トウモロコシのWUS1ポリペプチドである。各種態様において、WUS1ポリペプチドは、配列番号4のアミノ酸配列を含む。各種態様において、WUS1ポリペプチドは、配列番号3を含むヌクレオチド配列によってコードされる。各種態様において、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドは、WUS2ポリペプチドである。各種態様において、WUS2ポリペプチドは、トウモロコシ、ソルガム、イネまたはエノコログサ属(Setaria)種のWUS2ポリペプチドである。各種態様において、WUS2ポリペプチドは、トウモロコシまたはイネのWUS2ポリペプチドである。各種態様において、WUS2ポリペプチドは、トウモロコシのWUS2ポリペプチドである。各種態様において、WUS2ポリペプチドは、配列番号6のアミノ酸配列を含む。各種態様において、WUS2ポリペプチドは、配列番号5を含むヌクレオチド配列によってコードされる。各種態様において、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドは、WUS3ポリペプチドである。各種態様において、WUS3ポリペプチドは、トウモロコシ、ソルガム、イネまたはエノコログサ属(Setaria)種のWUS3ポリペプチドである。各種態様において、WUS3ポリペプチドは、トウモロコシまたはイネのWUS3ポリペプチドである。各種態様において、WUS3ポリペプチドは、トウモロコシのWUS3ポリペプチドである。各種態様において、WUS3ポリペプチドは、配列番号8のアミノ酸配列を含む。各種態様において、WUS3ポリペプチドは、配列番号7を含むヌクレオチド配列によってコードされる。各種態様において、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドは、WOX5ポリペプチドである。各種態様において、WOX5ポリペプチドは、WOX5Aポリペプチドである。各種態様において、WOX5ポリペプチドは、トウモロコシ、ソルガム、イネまたはエノコログサ属(Setaria)種のWOX5ポリペプチドである。各種態様において、WOX5ポリペプチドは、トウモロコシまたはイネのWOX5ポリペプチドである。各種態様において、WOX5ポリペプチドは、トウモロコシのWOX5ポリペプチドである。各種態様において、WOX5ポリペプチドは、配列番号14のアミノ酸配列を含む。各種態様において、WOX5ポリペプチドは、配列番号13を含むヌクレオチド配列によってコードされる。各種態様において、2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドは、ODP2、BBM2、BMN2またはBMN3ポリペプチドである。各種態様において、2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドは、単子葉植物のポリペプチドである。各種態様において、単子葉植物は、オオムギ、トウモロコシ、キビ、カラスムギ、イネ、ライムギ、エノコログサ属(Setaria)種、ソルガム、サトウキビ、スイッチグラス、ライコムギ、シバまたはコムギである。各種態様において、単子葉植物は、トウモロコシ、ソルガム、イネまたはエノコログサ属(Setari
a)種である。各種態様において、単子葉植物は、トウモロコシまたはイネである。各種態様において、単子葉植物はトウモロコシである。各種態様において、2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドは、双子葉植物のポリペプチドである。各種態様において、双子葉植物は、ケール、カリフラワー、ブロッコリー、カラシナ、キャベツ、マメ、クローバ、アルファルファ、ソラマメ、トマト、キャッサバ、ダイズ、キャノーラ、アルファルファ、ヒマワリ、ベニバナ、タバコ、シロイヌナズナ(Arabidopsis)またはワタである。各種態様において、2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドは、配列番号18、20、63、65および67のいずれか1つのアミノ酸配列を含む。各種態様において、2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドは、配列番号17、19、21、62、64、66および68のいずれか1つを含むヌクレオチド配列によってコードされる。各種態様において、2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドは、ODP2ポリペプチドである。各種態様において、ODP2ポリペプチドは、単子葉植物のポリペプチドである。各種態様において、単子葉植物は、オオムギ、トウモロコシ、キビ、カラスムギ、イネ、ライムギ、エノコログサ属(Setaria)種、ソルガム、サトウキビ、スイッチグラス、ライコムギ、シバまたはコムギである。各種態様において、単子葉植物は、トウモロコシ、イネまたはエノコログサ属(Setaria)種である。各種態様において、単子葉植物は、トウモロコシまたはイネである。各種態様において、ODP2は、双子葉植物のポリペプチドである。各種態様において、双子葉植物は、ケール、カリフラワー、ブロッコリー、カラシナ、キャベツ、マメ、クローバ、アルファルファ、ソラマメ、トマト、キャッサバ、ダイズ、キャノーラ、アルファルファ、ヒマワリ、ベニバナ、タバコ、シロイヌナズナ(Arabidopsis)またはワタである。各種態様において、ODP2ポリペプチドは、配列番号18、63、65および67のいずれか1つのアミノ酸配列を含む。各種態様において、ODP2ポリペプチドは、配列番号17、21、62、64、66および68のいずれか1つの配列を含むヌクレオチド配列によってコードされる。各種態様において、2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドは、BBM2ポリペプチドである。各種態様において、BBM2ポリペプチドは、単子葉植物のポリペプチドである。各種態様において、単子葉植物は、オオムギ、トウモロコシ、キビ、カラスムギ、イネ、ライムギ、エノコログサ属(Setaria)種、ソルガム、サトウキビ、スイッチグラス、ライコムギ、シバまたはコムギである。各種態様において、単子葉植物は、トウモロコシ、サトウキビ、イネまたはエノコログサ属(Setaria)種である。各種態様において、単子葉植物は、トウモロコシまたはイネである。各種態様において、単子葉植物はトウモロコシである。各種態様において、BBM2ポリペプチドは、双子葉植物のポリペプチドである。各種態様において、双子葉植物は、ケール、カリフラワー、ブロッコリー、カラシナ、キャベツ、マメ、クローバ、アルファルファ、ソラマメ、トマト、キャッサバ、ダイズ、キャノーラ、アルファルファ、ヒマワリ、ベニバナ、タバコ、シロイヌナズナ(Arabidopsis)またはワタである。各種態様において、BBM2ポリペプチドは、配列番号20のアミノ酸配列を含む。各種態様において、BBM2ポリペプチドは、配列番号19の配列を含むヌクレオチド配列によってコードされる。各種態様において、外植体は、単子葉植物に由来する。各種態様において、単子葉植物は、オオムギ、トウモロコシ、キビ、カラスムギ、イネ、ライムギ、エノコログサ属(Setaria)種、ソルガム、サトウキビ、スイッチグラス、ライコムギ、シバまたはコムギである。各種態様において、外植体は、双子葉植物に由来する。各種態様において、双子葉植物は、ケール、カリフラワー、ブロッコリー、カラシナ、キャベツ、マメ、クローバ、アルファルファ、ソラマメ、トマト、キャッサバ、ダイズ、キャノーラ、アルファルファ、ヒマワリ、ベニバナ、タバコ、シロイヌナズナ(Arabidopsis)またはワタである。各種態様において、この方法は、発根培地なしで行われる。各種態様において、この方法は、発根培地の存在下で行われる。各種態様において、外植体は未熟胚である。各種態様において、未熟胚は、1~5mmの未熟胚である。各種態様において、未熟胚は、3.5~5mmの未熟胚である。各種態様において、細胞の形質転換の約7日後、または細胞の形質転換の約14日後の発芽期間中に、外因性サイトカイニンを使用する。各種態様において、(a)のポリペプチドの発現は一過性である。各種態様において、本方法により生産された植物の種子が提供される。
一態様では、本開示はさらに、(a)(i)WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列、(ii)2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドをコードするヌクレオチド配列、または(iii)(i)および(ii)の組み合わせを含む発現コンストラクトと;(b)外因性サイトカイニンの非存在下で再生可能な植物構造体を得る(但し、カルスは形成されない)ための説明書とを含むキットを提供する。各種態様において、キットは、約14日~約60日以内に形質転換植物を得るための説明書を提供する。各種態様において、キットは、キットを使用して形質転換された外植体から植物を得るための説明書を提供する。
一態様では、本開示はさらに、(a)WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列を含む発現コンストラクトと;(b)外因性サイトカイニンの非存在下で再生可能な植物構造体を得る(但し、カルスは形成されない)ための説明書とを含むキットを提供する。各種態様において、キットは、約14日~約60日以内に形質転換植物を得るための説明書を提供する。各種態様において、キットは、キットを使用して形質転換された外植体から植物を得るための説明書を提供する。
一態様では、本開示はさらに、(a)2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドをコードするヌクレオチド配列、または(iii)(i)および(ii)の組み合わせを含む発現コンストラクトと;(b)外因性サイトカイニンの非存在下で再生可能な植物構造体を得る(但し、カルスは形成されない)ための説明書とを含むキットを提供する。各種態様において、キットは、約14日~約60日以内に形質転換植物を得るための説明書を提供する。各種態様において、キットは、キットを使用して形質転換された外植体から植物を得るための説明書を提供する。
さらなる態様において、本開示は、本明細書に開示した方法から生産される植物の種子を提供する。
特定の態様では、例えば以下の項目が提供される:
(項目1)
トランスジェニック植物の生産方法であって、
(a)
(i)WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列、
(ii)2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドをコードするヌクレオチド配列、または
(iii)(i)および(ii)の組み合わせ
を含む発現コンストラクトで外植体細胞を形質転換する工程と;
(b)形質転換された各細胞中で前記(a)のポリペプチドを発現させて、外因性サイトカイニンの非存在下で再生可能な植物構造体を形成する(但し、カルスは形成されない)工程と;
(c)前記再生可能な植物構造体を発芽させて前記トランスジェニック植物を形成する工程と
を含む方法。
(項目2)
トランスジェニック植物の生産方法であって、
(a)
(i)WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列、
(ii)2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドをコードするヌクレオチド配列、または
(iii)それらの組み合わせ
を含む発現コンストラクトで外植体細胞を形質転換する工程と;
(b)形質転換された各細胞中で(a)のポリペプチドを発現させて、外因性サイトカイニンの非存在下で再生可能な植物構造体を形成する(但し、カルスは形成されない)工程と;
(c)前記再生可能な植物構造体を発芽させて前記トランスジェニック植物を形成する工程と
を含み、
前記WUS/WOXホメオボックスポリペプチドが配列番号4、6、8、10、12、14および16のいずれか1つのアミノ酸配列を含むか;または前記WUS/WOXホメオボックスポリペプチドが配列番号3、5、7、9、11、13および15のいずれか1つのヌクレオチド配列によってコードされ;
前記2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドが配列番号18、20、63、65および67のいずれか1つのアミノ酸配列を含むか;または前記2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドが配列番号17、19、21、62、64、66および68のいずれか1つのヌクレオチド配列によってコードされる方法。
(項目3)
トランスジェニック植物の生産方法であって、
(a)
(i)WUS2ポリペプチドをコードするヌクレオチド配列、
(ii)ODP2ポリペプチドをコードするヌクレオチド配列、または
(iii)それらの組み合わせ
を含む発現コンストラクトで外植体細胞を形質転換する工程と;
(b)形質転換された各細胞中で(a)のポリペプチドを発現させて、外因性サイトカイニンの非存在下で再生可能な植物構造体を形成する(但し、カルスは形成されない)工程と;
(c)前記再生可能な植物構造体を発芽させて前記トランスジェニック植物を形成する工程と
を含み、
前記WUS2ポリペプチドが配列番号4のアミノ酸配列を含むか;または前記WUS2ポリペプチドが配列番号3のヌクレオチド配列によってコードされ;
前記ODP2ポリペプチドが配列番号18のアミノ酸配列を含むか;または前記2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドが配列番号17および21のいずれか1つのヌクレオチド配列によってコードされる方法。
(項目4)
トランスジェニック植物の生産方法であって、
(a)WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列を含む発現コンストラクトで外植体細胞を形質転換する工程と;
(b)形質転換された各細胞中で前記(a)のポリペプチドを発現させて、外因性サイトカイニンの非存在下で再生可能な植物構造体を形成する(但し、カルスは形成されない)工程と;
(c)前記再生可能な植物構造体を発芽させて前記トランスジェニック植物を形成する工程と
を含む方法。
(項目5)
トランスジェニック植物の生産方法であって、
(a)2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドをコードするヌクレオチド配列を含む発現コンストラクトで外植体細胞を形質転換する工程と;
(b)形質転換された各細胞中で前記(a)のポリペプチドを発現させて、外因性サイトカイニンの非存在下で再生可能な植物構造体を形成する(但し、カルスは形成されない)工程と;
(c)前記再生可能な植物構造体を発芽させて前記トランスジェニック植物を形成する工程と
を含む方法。
(項目6)
トランスジェニック植物の生産方法であって、
(a)
(i)WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列、および
(ii)2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドをコードするヌクレオチド配列
を含む発現コンストラクトで外植体細胞を形質転換する工程と;
(b)形質転換された各細胞中で前記(a)のポリペプチドを発現させて、外因性サイトカイニンの非存在下で再生可能な植物構造体を形成する(但し、カルスは形成されない)工程と;
(c)前記再生可能な植物構造体を発芽させて前記トランスジェニック植物を形成する工程と
を含む方法。
(項目7)
トランスジェニック植物の生産方法であって、
(a)
(i)WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列、
(ii)2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドをコードするヌクレオチド配列、または
(iii)(i)および(ii)の組み合わせ
を含む発現コンストラクトで外植体細胞を形質転換する工程と;
(b)形質転換された各細胞中で前記(a)のポリペプチドを発現させて、外因性サイトカイニンの非存在下で再生可能な植物構造体を形成する(但し、カルスは形成されない)工程と;
(c)前記(b)の再生可能な植物構造体を発芽させて、約14日~約60日で前記トランスジェニック植物を形成する工程と
を含む方法。
(項目8)
トランスジェニック植物の生産方法であって、
(a)
(i)WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列、
(ii)2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドをコードするヌクレオチド配列、または
(iii)(i)および(ii)の組み合わせ
を含む発現コンストラクトで外植体細胞を形質転換する工程と;
(b)形質転換された各細胞中で(a)のポリペプチドを発現させて、外因性サイトカイニンの非存在下で再生可能な植物構造体を形成する(但し、カルスは形成されず、かつ前記再生可能な植物構造体は前記細胞の形質転換から約0~7日以内または約0~14日以内に形成される)工程と;
(c)前記(b)の再生可能な植物構造体を発芽させて、前記細胞の形質転換から約14日~約60日で前記トランスジェニック植物を形成する工程と
を含む方法。
(項目9)
前記発現コンストラクトは、前記WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列と、前記2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドをコードするヌクレオチド配列の両方を含む項目1~3および6~8のいずれか一項に記載の方法。
(項目10)
前記発現コンストラクトは、前記WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列を含む項目1~4および6~9のいずれか一項に記載の方法。
(項目11)
前記発現コンストラクトは、前記2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドをコードするヌクレオチド配列を含む項目1~3および5~9のいずれか一項に記載の方法。
(項目12)
前記WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列、および/または前記2つのAP2結合ドメインを含むポリペプチドをコードするヌクレオチド配列の発現は、形質転換開始後、1日未満、2日未満、5日未満、7日未満、または約14日未満で起こる項目1~11のいずれか一項に記載の方法。
(項目13)
前記発現コンストラクトはさらに、部位特異的リコンビナーゼをコードするヌクレオチド配列を含む項目1~12のいずれか一項に記載の方法。
(項目14)
前記部位特異的リコンビナーゼは、FLP、Cre、SSV1、lambda Int、phi C31 Int、HK022、R、Gin、Tn1721、CinH、ParA、Tn5053、Bxb1、TP907-1、またはU153から選択される項目13に記載の方法。
(項目15)
前記部位特異的リコンビナーゼは、不安定化融合ポリペプチドである項目13または14に記載の方法。
(項目16)
前記不安定化融合ポリペプチドは、TETR(L17G)~CREまたはESR(L17G)~CREである項目15に記載の方法。
(項目17)
前記部位特異的リコンビナーゼをコードするヌクレオチド配列は、構成的プロモーター、誘導性プロモーター、または発生的に調節されるプロモーターに作動可能に連結している項目13~16のいずれか一項に記載の方法。
(項目18)
前記WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列は、構成的プロモーター、誘導性プロモーター、または発生的に調節されるプロモーターに作動可能に連結している項目1~4、6~10および12~17のいずれか一項に記載の方法。
(項目19)
前記2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドをコードするヌクレオチド配列は、構成的プロモーター、誘導性プロモーター、または発生的に調節されるプロモーターに作動可能に連結している項目1~3、5~9および11~17のいずれか一項に記載の方法。
(項目20)
前記構成的プロモーターは、UBI、LLDAV、EVCV、DMMV、BSV(AY)PRO、CYMV PRO FL、UBIZM PRO、SI-UB3 PRO、SB-UBI PRO(ALT1)、USB1ZM PRO、ZM-GOS2 PRO、ZM-H1B PRO(1.2KB)、IN2-2、NOS、35Sの-135バージョン、またはZM-ADF PRO(ALT2)から選択される項目17~19のいずれか一項に記載の方法。
(項目21)
前記誘導性プロモーターは、AXIG1、DR5、XVE、GLB1、OLE、LTP2、HSP17.7、HSP26、HSP18A、またはテトラサイクリン、エタメトスルフロンもしくはクロルスルフロンによって活性化されるプロモーターから選択される項目17~19のいずれか一項に記載の方法。
(項目22)
前記発生調節プロモーターは、PLTP、PLTP1、PLTP2、PLTP3、LGL、LEA-14A、またはLEA-D34から選択される項目17~19のいずれか一項に記載の方法。
(項目23)
前記誘導性プロモーターは、化学誘導性プロモーターである項目17~19および21のいずれか一項に記載の方法。
(項目24)
前記化学誘導性プロモーターは、XVEである項目23に記載の方法。
(項目25)
前記化学誘導性プロモーターは、TETR、ESRまたはCRによって抑制され、脱抑制は、テトラサイクリン関連リガンドまたはスルホニル尿素リガンドの付加により起こる項目23または24に記載の方法。
(項目26)
前記リプレッサーはTETRであり、前記テトラサイクリン関連リガンドは、ドキシサイクリンまたはアンヒドロテトラサイクリンである項目25に記載の方法。
(項目27)
前記リプレッサーはESRであり、前記スルホニル尿素リガンドは、エタメツルフロン、クロルスルフロン、メツスルフロンメチル、スルホメツロンメチル、クロリムロンエチル、ニコスルフロン、プリミスルフロン、トリベヌロン、スルホスルフロン、トリフロキシスルフロン、ホラムスルフロン、ヨードスルフロン、プロスルフロン、チフェンスルフロン、リムスルフロン、メソスルフロン、またはハロスルフロンである項目25に記載の方法。
(項目28)
前記誘導性プロモーターは、オーキシン誘導性プロモーターである項目17~19および21のいずれか一項に記載の方法。
(項目29)
前記オーキシン誘導性プロモーターは、AXIG1である項目28に記載の方法。
(項目30)
前記AXIG1プロモーターは、配列番号39のヌクレオチド配列を含む項目29に記載の方法。
(項目31)
前記誘導性プロモーターは、オーキシン応答エレメントを含む項目17~19、21および28~30のいずれか一項に記載の方法。
(項目32)
前記誘導性プロモーターは、1つ以上のDR5エンハンサーモチーフを含む項目17~19、21、28および31のいずれか一項に記載の方法。
(項目33)
前記プロモーターは、抑制および脱抑制のために改変された弱い構成的プロモーターである項目17~19、21および25~32のいずれか一項に記載の方法。
(項目34)
前記プロモーター中の1つ以上のオペレーター配列は、TATAボックスおよび/または転写開始部位の近傍に、または重なって位置している項目33に記載の方法。
(項目35)
前記プロモーターは、NOS、AXIG1、ZM-GOS2、CC-UBI1-PROまたはZM-ADF4-PROから選択される項目33に記載の方法。
(項目36)
前記誘導性プロモーターは、配列番号40のヌクレオチド配列を含むDR5プロモーターである項目17~19、21、28および31~32のいずれか一項に記載の方法。
(項目37)
前記プロモーターは、脱抑制プロモーターである項目17~19、21および33のいずれか一項に記載の方法。
(項目38)
前記脱抑制プロモーターは、TETR、ESRまたはCRである項目17~19、21、25~27、33および37のいずれか一項に記載の方法。
(項目39)
前記発生調節プロモーターは、PLTP、PLTP1、PLTP2またはPLTP3から選択される項目17~19および22のいずれか一項に記載の方法。
(項目40)
前記PLTP、PLTP1、PLTP2またはPLTP3プロモーターは、単子葉植物に由来する項目22または39に記載の方法。
(項目41)
前記単子葉植物は、オオムギ、トウモロコシ、キビ、カラスムギ、イネ、ライムギ、エノコログサ属(Setaria)種、ソルガム、サトウキビ、スイッチグラス、ライコムギ、シバまたはコムギである項目40に記載の方法。
(項目42)
前記単子葉植物は、トウモロコシ、ソルガム、イネまたはエノコログサ属(Setaria)種である項目41に記載の方法。
(項目43)
前記単子葉植物は、トウモロコシ、ソルガムまたはイネである項目42に記載の方法。
(項目44)
前記単子葉植物はトウモロコシである項目43に記載の方法。
(項目45)
前記PLTP、PLTP1、PLTP2またはPLTP3プロモーターは、双子葉植物に由来する項目22または39に記載の方法。
(項目46)
前記双子葉植物は、ケール、カリフラワー、ブロッコリー、カラシナ、キャベツ、マメ、クローバ、アルファルファ、ソラマメ、トマト、キャッサバ、ダイズ、キャノーラ、アルファルファ、ヒマワリ、ベニバナ、タバコ、シロイヌナズナ(Arabidopsis)またはワタである項目45に記載の方法。
(項目47)
前記PLTP、PLTP1、PLTP2またはPLTP3プロモーターは、配列番号1~2および55~61のいずれか1つを含む項目22または39に記載の方法。
(項目48)
前記PLTPプロモーターは、配列番号1および2のいずれかいずれか1つを含む項目22、39および47のいずれか一項に記載の方法。
(項目49)
前記WUS/WOXホメオボックスポリペプチドは、WUS1、WUS2、WUS3、WOX2A、WOX4、WOX5またはWOX9ポリペプチドから選択される項目1~4、6~8、9~10、12~18および20~48のいずれか一項に記載の方法。
(項目50)
前記WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列は、単子葉植物ヌクレオチドである項目1~4、6~8、9~10、12~18および20~49のいずれか一項に記載の方法。
(項目51)
前記単子葉植物は、オオムギ、トウモロコシ、キビ、カラスムギ、イネ、ライムギ、エノコログサ属(Setaria)種、ソルガム、サトウキビ、スイッチグラス、ライコムギ、シバまたはコムギである項目50に記載の方法。
(項目52)
前記WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列は、双子葉植物ヌクレオチドである項目1~4、6~8、9~10、12~18および20~49のいずれか一項に記載の方法。
(項目53)
前記双子葉植物は、ケール、カリフラワー、ブロッコリー、カラシナ、キャベツ、マメ、クローバ、アルファルファ、ソラマメ、トマト、キャッサバ、ダイズ、キャノーラ、アルファルファ、ヒマワリ、ベニバナ、タバコ、シロイヌナズナ(Arabidopsis)またはワタである項目52に記載の方法。
(項目54)
WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードする前記ヌクレオチド配列は、配列番号4、6、8、10、12、14および16のいずれか1つを含むアミノ酸配列をコードする項目1~4、6~8、9~10、12~18および20~49のいずれか一項に記載の方法。
(項目55)
WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードする前記ヌクレオチド配列は、配列番号3、5、7、9、11、13および15のいずれか1つを含む項目1~4、6~8、9~10、12~18および20~49のいずれか一項に記載の方法。
(項目56)
前記WUS/WOXホメオボックスポリペプチドは、WUS1ポリペプチドである項目1~4、6~8、9~10、12~18および20~49のいずれか一項に記載の方法。
(項目57)
前記WUS1ポリペプチドは、トウモロコシ、ソルガム、イネまたはエノコログサ属(Setaria)種のWUS1ポリペプチドである項目56に記載の方法。
(項目58)
前記WUS1ポリペプチドは、トウモロコシまたはイネのWUS1ポリペプチドである項目57に記載の方法。
(項目59)
前記WUS1ポリペプチドは、トウモロコシのWUS1ポリペプチドである項目58に記載の方法。
(項目60)
前記WUS1ポリペプチドは、配列番号4のアミノ酸配列を含む項目56または59に記載の方法。
(項目61)
前記WUS1ポリペプチドは、配列番号3を含むヌクレオチド配列によってコードされる項目56または59に記載の方法。
(項目62)
前記WUS/WOXホメオボックスポリペプチドは、WUS2ポリペプチドである項目1~4、6~8、9~10、12~18および20~49のいずれか一項に記載の方法。
(項目63)
前記WUS2ポリペプチドは、トウモロコシ、ソルガム、イネまたはエノコログサ属(Setaria)種のWUS2ポリペプチドである項目62に記載の方法。
(項目64)
前記WUS2ポリペプチドは、トウモロコシまたはイネのWUS2ポリペプチドである項目63に記載の方法。
(項目65)
前記WUS2ポリペプチドは、トウモロコシのWUS2ポリペプチドである項目64に記載の方法。
(項目66)
前記WUS2ポリペプチドは、配列番号6のアミノ酸配列を含む項目62または65に記載の方法。
(項目67)
前記WUS2ポリペプチドは、配列番号5を含むヌクレオチド配列によってコードされる項目63または65に記載の方法。
(項目68)
前記WUS/WOXホメオボックスポリペプチドは、WUS3ポリペプチドである項目1~4、6~8、9~10、12~18および20~49のいずれか一項に記載の方法。
(項目69)
前記WUS3ポリペプチドは、トウモロコシ、ソルガム、イネまたはエノコログサ属(Setaria)種のWUS3ポリペプチドである項目68に記載の方法。
(項目70)
前記WUS3ポリペプチドは、トウモロコシまたはイネのWUS3ポリペプチドである項目69に記載の方法。
(項目71)
前記WUS3ポリペプチドは、トウモロコシのWUS3ポリペプチドである項目70に記載の方法。
(項目72)
前記WUS3ポリペプチドは、配列番号8のアミノ酸配列を含む項目68または71に記載の方法。
(項目73)
前記WUS3ポリペプチドは、配列番号7を含むヌクレオチド配列によってコードされる項目68または71に記載の方法。
(項目74)
前記WUS/WOXホメオボックスポリペプチドは、WOX5ポリペプチドである項目1~4、6~8、9~10、12~18および20~49のいずれか一項に記載の方法。
(項目75)
前記WOX5ポリペプチドは、WOX5Aポリペプチドである項目74に記載の方法。
(項目76)
前記WOX5ポリペプチドは、トウモロコシ、ソルガム、イネまたはエノコログサ属(Setaria)種のWOX5ポリペプチドである項目74または75に記載の方法。
(項目77)
前記WOX5ポリペプチドは、トウモロコシまたはイネのWOX5ポリペプチドである項目74または75に記載の方法。
(項目78)
前記WOX5ポリペプチドは、トウモロコシのWOX5ポリペプチドである項目74または75に記載の方法。
(項目79)
前記WOX5ポリペプチドは、配列番号14のアミノ酸配列を含む項目74~75および78のいずれか一項に記載の方法。
(項目80)
前記WOX5ポリペプチドは、配列番号13を含むヌクレオチド配列によってコードされる項目74~75および78のいずれか一項に記載の方法。
(項目81)
前記2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドは、ODP2、BBM2、BMN2またはBMN3ポリペプチドである項目1~3、5~9、11~17および19~48のいずれか一項に記載の方法。
(項目82)
前記2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドは、単子葉植物のポリペプチドである項目1~3、5~9、11~17、19~48および81のいずれか一項に記載の方法。
(項目83)
前記単子葉植物は、オオムギ、トウモロコシ、キビ、カラスムギ、イネ、ライムギ、エノコログサ属(Setaria)種、ソルガム、サトウキビ、スイッチグラス、ライコムギ、シバまたはコムギである項目82に記載の方法。
(項目84)
前記単子葉植物は、トウモロコシ、ソルガム、イネまたはエノコログサ属(Setaria)種である項目83に記載の方法。
(項目85)
前記単子葉植物は、トウモロコシまたはイネである項目84に記載の方法。
(項目86)
前記単子葉植物はトウモロコシである項目85に記載の方法。
(項目87)
前記2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドは、双子葉植物のポリペプチドである項目1~3、5~9、11~17、19~48および81のいずれか一項に記載の方法。
(項目88)
前記双子葉植物は、ケール、カリフラワー、ブロッコリー、カラシナ、キャベツ、マメ、クローバ、アルファルファ、ソラマメ、トマト、キャッサバ、ダイズ、キャノーラ、アルファルファ、ヒマワリ、ベニバナ、タバコ、シロイヌナズナ(Arabidopsis)またはワタである項目87に記載の方法。
(項目89)
前記2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドは、配列番号18、20、63、65および67のいずれか1つのアミノ酸を含む項目1~3、5~9、11~17および19~48のいずれか一項に記載の方法。
(項目90)
前記2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドは、配列番号17、19、21、62、64、66および68のいずれか1つを含むヌクレオチド配列によってコードされる項目1~3、5~9、11~17および19~48のいずれか一項に記載の方法。
(項目91)
前記2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドは、ODP2ポリペプチドである項目1~3、5~9、11~17および19~48のいずれか一項に記載の方法。
(項目92)
前記ODP2ポリペプチドは、単子葉植物のポリペプチドである項目91に記載の方法。
(項目93)
前記単子葉植物は、オオムギ、トウモロコシ、キビ、カラスムギ、イネ、ライムギ、エノコログサ属(Setaria)種、ソルガム、サトウキビ、スイッチグラス、ライコムギ、シバまたはコムギである項目92に記載の方法。
(項目94)
前記単子葉植物は、トウモロコシ、イネまたはエノコログサ属(Setaria)種である項目93に記載の方法。
(項目95)
前記単子葉植物は、トウモロコシまたはイネである項目94に記載の方法。
(項目96)
前記ODP2ポリペプチドは、双子葉植物のポリペプチドである項目91に記載の方法。
(項目97)
前記双子葉植物は、ケール、カリフラワー、ブロッコリー、カラシナ、キャベツ、マメ、クローバ、アルファルファ、ソラマメ、トマト、キャッサバ、ダイズ、キャノーラ、アルファルファ、ヒマワリ、ベニバナ、タバコ、シロイヌナズナ(Arabidopsis)またはワタである項目96に記載の方法。
(項目98)
前記ODP2ポリペプチドは、配列番号18、63、65および67のいずれか1つのアミノ酸配列を含む項目91または92に記載の方法。
(項目99)
前記ODP2ポリペプチドは、配列番号17、21、62、64、66および68のいずれか1つを含むヌクレオチド配列によってコードされる項目91または92に記載の方法。
(項目100)
前記2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドは、BBM2ポリペプチドである項目1~3、5~9、11~17および19~48のいずれか一項に記載の方法。
(項目101)
前記BBM2ポリペプチドは、単子葉植物のポリペプチドである項目100に記載の方法。
(項目102)
前記単子葉植物は、オオムギ、トウモロコシ、キビ、カラスムギ、イネ、ライムギ、エノコログサ属(Setaria)種、ソルガム、サトウキビ、スイッチグラス、ライコムギ、シバまたはコムギである項目101に記載の方法。
(項目103)
前記単子葉植物は、トウモロコシ、サトウキビ、イネまたはエノコログサ属(Setaria)種である項目102に記載の方法。
(項目104)
前記単子葉植物は、トウモロコシまたはイネである項目103に記載の方法。
(項目105)
前記単子葉植物はトウモロコシである項目104に記載の方法。
(項目106)
前記BBM2ポリペプチドは、双子葉植物のポリペプチドである項目100に記載の方法。
(項目107)
前記双子葉植物は、ケール、カリフラワー、ブロッコリー、カラシナ、キャベツ、マメ、クローバ、アルファルファ、ソラマメ、トマト、キャッサバ、ダイズ、キャノーラ、アルファルファ、ヒマワリ、ベニバナ、タバコ、シロイヌナズナ(Arabidopsis)またはワタである項目106に記載の方法。
(項目108)
前記BBM2ポリペプチドは、配列番号20のアミノ酸配列を含む項目100または101に記載の方法。
(項目109)
前記BBM2ポリペプチドは、配列番号19の配列を含むヌクレオチド配列によってコードされる項目100または101に記載の方法。
(項目110)
前記細胞の形質転換から約0~約7日以内、または前記細胞の形質転換から約0~約14日以内に前記再生可能な植物構造体が形成され、前記細胞の形質転換から約14日~前記細胞の形質転換から約60日で前記トランスジェニック植物が形成される項目1~109のいずれか一項に記載の方法。
(項目111)
発根培地なしで行われる項目1~110のいずれか一項に記載の方法。
(項目112)
発根培地の存在下で行われる項目1~1110のいずれか一項に記載の方法。
(項目113)
前記外植体は未熟胚である項目1~112のいずれか一項に記載の方法。
(項目114)
前記未熟胚は、1~5mmの未熟胚である項目113に記載の方法。
(項目115)
前記未熟胚は、3.5~5mmの未熟胚である項目113に記載の方法。
(項目116)
前記細胞の形質転換の約7日後、または細胞の形質転換の約14日後の発芽期間中に、外因性サイトカイニンを使用する項目1~115のいずれか一項に記載の方法。
(項目117)
前記(a)のポリペプチドの発現は一過性である項目1~8のいずれか一項に記載の方法。
(項目118)
発芽は、外因性サイトカイニンの存在下で行われる項目1~117のいずれか一項に記載の方法。
本特許または本出願書類は、少なくとも1つのカラーで作成された図面を含む。カラー図面を有する本特許または本特許出願公開物の写しは、請求があり、必要な料金が支払われれば、特許庁から提供されるであろう。
図1は、本開示の方法により処理された未熟胚の代表的な像を示す(実施例5を参照)。矢印は、処理後、表面に新しく形成された代表的な胚を示す。 図2は、本開示の方法により処理された未熟胚の代表的な像を示す(実施例5を参照)。この像は、処理後の表面上の蛍光を発する胚を示している。 図3は、13日間、成熟培地で成長させた後の、本開示の方法(実施例7を参照)により得られた元の単一の接合未熟胚由来の複数の成熟体細胞胚の代表的な像を示す。 図4は、本開示の方法(実施例7を参照)により最初に形質転換された45個の接合未熟胚から得られた植物体の代表的な像を示す。 図5は、Pioneer elite Springwheatの変種HC0456Dの未熟胚にアグロバクテリウム属(Agrobacterium)を感染させた後、2週間で迅速に形成された体細胞胚から生じた早期発芽シュートを示す。 図6は、アグロバクテリウム属(Agrobacterium)菌によるトランスフェクションから2日後の未熟接合胚からの胚盤表面における早期垂層分裂(矢印)の代表的な像を示す。 図7は、アグロバクテリウム属(Agrobacterium)菌によるトランスフェクションから2日後のトランスフェクト未熟接合胚からの胚盤表面における小さい球状の体細胞胚形成の代表的な像を示す。 図8は、アグロバクテリウム属(Agrobacterium)菌によるトランスフェクションから2日後のトランスフェクト未熟接合胚からの胚盤表面における大きい球状の体細胞胚形成の代表的な像を示す。 図9は、アグロバクテリウム属(Agrobacterium)菌によるトランスフェクションから4日後のトランスフェクト未熟接合胚からの胚盤表面に形成された移行段階の体細胞胚を示す代表的な像であり、体細胞胚の表面が平滑であり、また下部の接合胚との維管束連結が欠損していることを示している。 図10は、アグロバクテリウム属(Agrobacterium)菌によるトランスフェクションから4日後のトランスフェクト未熟接合胚からの胚盤表面に形成された複数の移行段階の体細胞胚を示す代表的な像であり、近接して存在する体細胞胚が、下部の接合胚表面から発生し、二次の体細胞胚形成を介して発生していないことを示している。 図11は、(矢印で示す)視野内の複数の細胞中に観察される中期および後期構造に示されるように、成長する体細胞胚内の高分裂指数を示す、高い倍率で拡大して示す代表的な像である。 図12は、PLTP PRO::BBMと共にAXIG1 PRO::WUS2を含むT-DNAによる形質転換から10日後のトウモロコシの未熟胚を示す。多数の体細胞胚(これらのうちのいくつかは、成熟するにつれ、融合している)および初期成長葉が胚盤表面から成長しているのが観察される。オイルレッドOで20分間染色し、70%イソプロパノールで2回洗浄した後、体細胞胚発生期間の間に蓄積した脂質が赤色に染色される(黒色の矢印)一方、成長している葉(白色の矢印で標識)および最初に形質転換された接合胚盤(白色の矢印で標識)はほとんど染色されず、これらの組織では脂質の沈着が通常低いレベルであることを示している。 図13は、胚をスライドとカバーガラス間に挟み、オイルレッドOで染色した後の、体細胞胚細胞の光学マイクロ写真を示す。細胞内に散在する、赤色に染色された脂質の小滴(黒色の矢印で例示)が観察された 図14は、代表的な、試料の植物組織全体にわたって構成的に発現したダイズEF1A遺伝子のIllumina転写産物定量を示す。 図15は、胚/種子特異的遺伝子LTP3のIllumina転写産物定量を示し、各転写レベルは、種々の植物器官および種々の発達段階におけるプロモーターの活性を示している。 図16は、5種のプロモーター、すなわち、Gm-フィトクロムP450プロモーター(P450 PRO);Gm-グリコシルヒドロラーゼプロモーター(GH PRO);Gm-ホメオドメイン/Startドメインタンパク質プロモーター(HSD PRO);Gm-LTP3プロモーター(LTP3 PRO);Gm-ストリクトシジンシンターゼ様1プロモーター(SSL1 PRO);WUSを発現しないネガティブコントロール(NEG CON)の中の1つの後にシロイヌナズナ(Arabidopsis)WUS遺伝子を有する発現カセットを含むT-DNAを導入するアグロバクテリウム(Agrobacterium)媒介形質転換が行われた後に体細胞胚を形成した、処理後未熟子葉の頻度によって測定された形質転換反応を示す。各プロモーターでは、ボックスの上端および下端は、データの上方および下方4分の1を示し、ボックス内の線はメジアン値を示す。P450 PROでは、2つの複製体のみが、この分析に含まれたため、メジアン値は算出されなかった。 図17Aは、成熟培地に移し、胚の発生を完了させた体細胞胚の光学マイクロ写真を示し、図17Bはその対応する落射蛍光像を示す(下部の未熟子葉を、Gm-LTP3 PRO::At-WUSを含むT-DNAで形質転換させてから35日後の成熟培地上を示す)。矢印は、赤色の蛍光を発する体細胞子葉の1つを示し、スケールバーは、長さ2mmを示す。
以下に、添付の図面を参照しながら本明細書中の開示をより詳しく説明するが、図面は可能な態様のいくつかを示すものであって全部ではない。実際、開示は、多くの異なる形態で具体化可能であり、本明細書中に記載した態様に限られると解釈すべきではなく、むしろ、これらの態様は、本開示が適用法的要件を満たすために提供される。
本明細書に開示する多くの変更および他の態様は、本発明の組成物および方法が関連する分野の当業者であって、以下の説明や添付の図面に提示された教示を利用できる者であれば、思い付くであろう。したがって、開示が、本明細書に開示した特定の態様に限定されるべきではなく、また、変更やその他の態様が添付の請求項の範囲に含まれることを意図していることは理解されるべきである。本明細書中には特定の用語が使用されるが、それらは、一般的かつ記述的意味でのみ使用されものであって、限定を目的として使用されるものではない。
また、本明細書に使用される専門用語は、単に特定の態様を説明するためのものであって、限定を目的とするものではないことも理解されるべきである。本明細書および特許請求の範囲で使用する用語「~を含む(comprising)」には、「~からなる(consisting of)」態様が含まれ得る。他に定義されない限り、本明細書で使用する全ての技術用語および科学用語は、本発明の組成物および方法が属する技術分野の当業者により一般に理解される意味と同一の意味を有する。この後に続く本明細書および特許請求の範囲においては、本明細書で定義する多くの用語について言及するであろう。
I.トランスジェニック植物を作製するための方法および組成物
本開示は、トランスジェニック植物を作製するための方法および組成物であって、(a)(i)WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列、(ii)2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドをコードするヌクレオチド配列、または(iii)(i)および(ii)の組み合わせを含む発現コンストラクトを有する外植体細胞を形質転換する工程と;(b)形質転換された各細胞中で(a)のポリペプチドを発現させて、外因性サイトカイニンの非存在下で再生可能な植物構造体を形成する(但し、カルスは形成されない)工程と;(c)再生可能な植物構造体を発芽させてトランスジェニック植物を形成する工程とを含む方法および組成物を含む。再生可能な植物構造体は、約0~7日または約0~14日以内に作製される。一態様では、発芽工程は、外因性サイトカイニンを含む成熟培地への再生可能な植物構造体の移行、およびトランスジェニック植物の形成を含む。一態様では、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列は、再生可能な植物構造体の形成を促進することができる。一態様では、2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドをコードするヌクレオチド配列は、再生可能な植物構造体の形成を促進することができる。
一態様では、本方法の形質転換された各細胞中での(a)のポリペプチドの発現は制御される。制御された発現が特定の期間、間欠的に起こる。(a)のポリペプチドの発現の制御は、以下の本明細書中に開示する様々な方法によって行うことができる。
本開示の方法により、再生可能な植物構造体の形成開始前に、単一細胞由来の細胞または組織の増殖を介することなく、形質転換された外植体上または外植体内の単一の細胞から直接生じる単一の再生可能な植物構造体が作製されると理解されるべきである。対照的に、前述した当該技術分野で知られる形質転換および再生方法は、カルス、未分化カルス、胚発生カルスおよび器官形成カルスと称する種々の成長パターンを含む、単一細胞由来の細胞または組織の増殖の介在を伴う。各種態様において、用語「カルス」は,成長が制御されていない状態にある未分化の細胞塊を指す。カルスは、植物組織の分化した細胞を、オーキシン(例えば、2,4-D)またはサイトカイニンなどの植物成長調節剤物質を含む培地中で培養することにより得ることができる(ここで、サイトカイニンを含む培地は、脱分化培地と呼ばれる)。胚発生を促すために組織培養培地に添加することができるオーキシンの例としては、1-ナフタレン酢酸(NAA)、2,4-ジクロロフェノキシ酢酸(2,4-D)および2,4,5-トリクロロフェノキシ酢酸(2,4,5-T)などのオーキシンに加えて、インドール-3-酢酸(IAA)、クロロインドール-3-酢酸(CL-IAA)、2-フェニル酢酸(PAA)、インドール-3-プロピオン酸(IPA)およびインドール-3-酪酸(IBA)などの天然に存在するオーキシンが挙げられる。形態形成(特に、分裂組織およびシュート発達を促すために組織培養培地に添加することができるサイトカイニンの例としては、ベンジルアミノプリン(BAP)、ゼアチン、キネチン、チジアズロン(TDZ)、メタ-トポリンおよびメトキシトポリンが挙げられる。組織培養培地に添加することができるオーキシンおよびサイトカイニンは、外因性である。前述した当該技術分野で知られる形質転換および再生方法がまた、新たな分裂組織の形成(Gordon Kamm et al.(2007)Development 134:3539-3548)、多数のシュート形成(Zhong et al.(1992)Planta 187:483-489)および緑色組織培養の(Cho et al.(1998)Plant Sci 138:229-244;Cho et al.(2004)Plant Cell Rep 22:483-489)、(全て、培地中にサイトカイニンが必要である(例えば、米国特許第8395020B2号明細書、米国特許第8581035B2号明細書))を包含する、分裂組織増殖と称する種々の成長パターンを含む、単一細胞由来の、または組織の増殖の介在を伴うこともまた理解されるべきである。
開示した方法では、未熟胚、1~5mmの接合胚、3~5mmの胚、ならびに、成熟した雌穂由来の種子、葉脚、十分に成長した植物体の葉、葉頂、未熟花序、雄穂、未熟雌穂、および毛(silk)に由来する胚などの様々な外植体を使用することができる。各種態様において、形質転換に使用される植物由来の外植体としては、未熟胚、1~5mmの接合胚、3.5~5mmの胚が挙げられる。一態様では、開示した方法で使用される胚は、成熟した雌穂由来の種子、葉脚、十分に成長した植物体の葉、葉頂、未熟花序、雄穂、未熟雌穂、および毛(silk)由来のものであり得る。
再生可能な植物構造体は、限定はされないが、体細胞胚、胚発生カルス、体細胞分裂組織および/または器官形成カルスなどの、完全に機能する稔性植物を形成することができる多細胞構造体と定義される。
体細胞胚は、球形の移行期にある胚の形成、胚軸および胚盤の形成、ならびに脂質およびデンプンの蓄積を含む、接合胚の発達に類似した発達段階を経て成長する多細胞構造体と定義される。接合胚から生じる単一の体細胞胚は発芽して、本来単細胞から生じ得る非キメラ植物体を作製する
胚発生カルスは、成熟稔性植物に再生することができる増殖性の一次および二次体細胞胚を包んでいる未分化の、または部分的に未分化の細胞の脆い、または脆くない混合物と定義される。
体細胞分裂組織は、葉原基によって隣接され、維管束始原細胞によって包まれた、地上生育植物を生じさせる未分化の頂端ドームを有するとされる、未分化軸種子由来の胚の一部である頂端分裂組織に類似した多細胞構造体と定義される。そのような体細胞分裂組織は、単一の分裂組織、または融合した分裂組織の集まりを形成することができる。
器官形成カルスは、限定はされないが、頂端分裂組織、根分裂組織、葉および根などの分化した成長する植物構造体のコンパクトな混合物と定義される。
発芽とは、小植物体を形成する再生可能な構造体の成長をいい、小植物体は成長を続けて植物を作る。
トランスジェニック植物は、導入遺伝子を含む成熟した稔性植物と定義される。
本開示の方法に使用される外植体は、限定はされないが、オオムギ、トウモロコシ、キビ、カラスムギ、イネ、ライムギ、セタリア属(Setaria)種、ソルガム、サトウキビ、スイッチグラス、ライコムギ、シバ(turfgrass)またはコムギなどの単子葉植物由来であり得る。あるいは、本開示の方法に使用される外植体は、限定はされないが、ケール、カリフラワー、ブロッコリー、カラシナ、キャベツ、エンドウ、クローバ、アルファルファ、ソラマメ、トマト、キャッサバ、ダイズ、キャノーラ、アルファルファ、ベニバナ、タバコ、シロイヌナズナ属(Arabidopsis)またはワタなどの双子葉植物由来であり得る。
さらなる態様において、本開示の方法に使用される外植体は、イネ科(Poaceae)に属する植物由来であり得る。外植体が由来し得る好適な植物の非限定的な例としては、限定はされないが、オオムギ、トウモロコシ(トウモロコシ)、カラスムギ、イネ、ライムギ、ソルガム、コムギ、キビ、ライコムギなどの穀類;限定はされないが、タケ、マーラム、タチイチゴツナギ、アシ、ライグラス、サトウキビなどの葉茎作物;シバ(lawn grass)、パンパスグラス、ならびに、スイッチグラスおよびシバ(turfgrass)などのその他の草が挙げられる。
さらなる態様において、本開示の方法に使用される外植体は、高等植物、例えば、被子植物綱(Angiospermae)および裸子植物綱(Gymnospermaeなどを含む任意の植物由来であり得る。双子葉植物亜綱および単子葉植物亜綱の植物が好適である。好適な種は、キツネノマゴ科(Acanthaceae)、ネギ科(Alliaceae)、ユリズイセン科(Alstroemeriaceae)、ヒガンバナ科(Amaryllidaceae)、キョウチクトウ科(Apocynaceae)、ヤシ科(Arecaceae)、キク科(Asteraceae)、メギ科(Berberidaceae)、ベニノキ科(Bixaceae)、アブラナ科(Brassicaceae)、パイナップル科(Bromeliaceae)、アサ科(Cannabaceae)、ナデシコ科(Caryophyllaceae)、イヌガヤ科(Cephalotaxaceae)、アカザ科(Chenopodiaceae)、イヌサフラン科(Colchicaceae)、ウリ科(Cucurbitaceae)、ヤマノイモ科(Dioscoreaceae)、マオウ科(Ephedraceae)、ユカノキ科(Erythroxylaceae)、トウダイグサ科(Euphorbiaceae)、マメ科(Fabaceae)、シソ科(Lamiaceae)、アマ科(Linaceae)、ヒカゲノカズラ科(Lycopodiaceae)、アオイ科(Malvaceae)、メランチウム科(Melanthiaceae)、バショウ科(Musaceae)、フトモモ科(Myrtaceae)、ヌマミズキ科(Nyssaceae)、ケシ科(Papaveraceae)、マツ科(Pinaceae)、オオバコ科(Plantaginaceae)、イネ科(Poaceae)、バラ科(Rosaceae)、アカネ科(Rubiaceae)、ヤナギ科(Salicaceae)、ムクロジ科(Sapindaceae)、ナス科(Solanaceae)、イチイ科(Taxaceae)、ツバキ科(Theaceae)およびブドウ科(Vitaceae)由来であり得る。
本開示の方法で使用される外植体が由来し得る好適な種としては、トロロアオイ属(Abelmoschus)、モミ属(Abies)、カエデ属(Acer)、コヌカグサ属(Agrostis)、ネギ属(Allium)、ユリズイセン属(Alstroemeria)、パイナップル属(Ananas)、アンドログラフィス属(Andrographis)、ウシクサ属(Andropogon)、ヨモギ属(Artemisia)、ダンチク属(Arundo)、アトローパ属(Atropa)、メギ属(Berberis)、フダンソウ属(Beta)、ベニノキ属(Bixa)、アブラナ属(Brassica)、キンセンカ属(Calendula)、ツバキ属(Camellia)、カンレンボク属(Camptotheca)、アサ属(Cannabis)、トウガラシ属(Capsicum)、ベニバナ属(Carthamus)、ニチニチソウ属(Catharanthus)、イヌガヤ属(Cephalotaxus)、キク属(Chrysanthemum)、キナ属(Cinchona)、スイカ属(Citrullus)、コーヒーノキ属(Coffea)、イヌサフラン属(Colchicum)、コリウス属(Coleus)、キュウリ属(Cucumis)、カボチャ属(Cucurbita)、ギョウギシバ属(Cynodon)、チョウセンアサガオ属(Datura)、ナデシコ属(Dianthus)、ジギタリス属(Digitalis)、ヤマノイモ属(Dioscorea)、アブラヤシ属(Elaeis)、マオウ属(Ephedra)、エリアンサス属(Erianthus)、エリスロキシルム属(Erythroxylum)、ユーカリ属(Eucalyptus)、ウシノケグサ属(Festuca)、オランダイチゴ属(Fragaria)、ガランサス属(Galanthus)、ダイズ属(Glycine)、ワタ属(Gossypium)、ヒマワリ属(Helianthus)、パラゴムノキ属(Hevea)、オオムギ属(Hordeum)、ヒヨス属(Hyoscyamus)、ナンヨウアブラギリ属(Jatropha)、アキノノゲシ属(Lactuca)、ヤマ属(Linum)、ドクムギ属(Lolium)、ルピナス属(Lupinus)、トマト属(Lycopersicon)、ヒカゲノカズラ属(Lycopodium)、イモノキ属(Manihot)、ウマゴヤシ属(Medicago)、メンタ属(Mentha)、ススキ属(Miscanthus)、バショウ属(Musa)、タバコ属(Nicotiana)、イネ属(Oryza)、キビ属(Panicum)、ケシ属(Papaver)、ヨモギキク属(Parthenium)、チカラシバ属(Pennisetum)、ペチュニア属(Petunia)、クサヨシ属(Phalaris)、アワガエリ属(Phleum)、マツ属(Pinus)、ポア属(Poa)、ポインセチア属(Poinsettia)、ポプラ属(Populus)ラウオルフィア属(Rauwolfia)、トウゴマ属(Ricinus)、バラ属(Rosa)、サトウキビ属(Saccharum)、ヤナギ属(Salix)、サングイナリア属(Sanguinaria)、ハシリドコロ属(Scopolia)、ライムギ属(Secale)、ナス属(Solanum)、モロコシ属(Sorghum)、スパルティナ属(Spartina)、ホウレンソウ属(Spinacea)、ヨモギギク属(Tanacetum)、イチイ属(Taxus)、カカオ属(Theobroma)、ライコムギ属(Triticosecale)、コムギ属(Triticum)、ウニオラ属(Uniola)、シュロソウ属(Veratrum)、ビンカ属(Vinca)、ブドウ属(Vitis)およびトウモロコシ属(Zea)に属するものが挙げられる。
さらなる態様において、本開示の方法に使用される外植体は、農業、園芸、液体燃料分子および他の化学物質の製造するためのバイオマス、ならびに/または林業にとって重要な、または興味深い植物由来であり得る。非限定的な例として、例えば、スイッチグラス(Panicum virgatum)(スイッチグラス)、モロコシ(Sorghum bicolor)(ソルガム、スーダングラス)、ジャイアントミスカンサス(Miscanthus giganteus)(ススキ)、サトウキビ属(Saccharum)種(サトウキビ)、バルサムポプラ(Populus balsamifera)(ポプラ)、トウモロコシ(Zea mays)(トウモロコシ)、ダイズ(Glycine max)(ダイズ)、セイヨウアブラナ(Brassica napus)(キャノーラ)、パンコムギ(Triticum aestivum)(コムギ)、ワタ(Gossypium hirsutum)(ワタ)、イネ(Oryza sativa)(イネ)、ヒマワリ(Helianthus annuus)(ヒマワリ)、ムラサキウマゴヤシ(Medicago sativa)(アルファルファ)、テンサイ(Beta vulgaris)(テンサイ)、トウジンビエ(Pennisetum glaucum)(トウジンビエ)、キビ属(Panicum)種、モロコシ属(Sorghum)種、ススキ属(Miscanthus)種、サトウキビ属(Saccharum)種、エリアンサス属(Erianthus)種、ポプラ属(Populus)種、ビッグブルーステム(Andropogon gerardii)(ビッグブルーステム)、ナピアグラス(Pennisetum purpureum)(エレファントグラス)、クサヨシ(Phalaris arundinacea)(リードカナリーグラス)、ギョウギシバ(Cynodon dactylon)(バミューダグラス)、オニウシノケグサ(Festuca arundinacea)(ヒロハノウシノケグサ)、スパルティナ・ペクチナータ(Spartina pectinata)(プレーリーコードグラス)、ダンチク(Arundo donax)(ダンチク)、ライムギ(Secale cereale)(ライムギ)、ヤナギ属(Salix)種(ヤナギ)、ユーカリ属(Eucalyptus)種(ユーカリ)、ライコムギ属(Triticosecale)種(ライコムギ-コムギ×ライムギ)、タケ、ベニバナ(Carthamus tinctorius)(ベニバナ)、ナンヨウアブラギリ(Jatropha curcas)(ナンヨウアブラギリ)、トウゴマ(Ricinus communis)(トウゴマ)、ギニアアブラヤシ(Elaeis guineensis)(ヤシ)、アマ(Linum usitatissimum)(アマ)、カラシナ(Brassica juncea)、キャッサバ(Manihotesculenta)(キャッサバ)、トマト(Lycopersicon esculentum)(トマト)、レタス(Lactuca sativa)(レタス)、バナナ(Musa paradisiaca)(バナナ)、ジャガイモ(Solanum tuberosum)(ジャガイモ)、ヤセイカンラン(Brassica oleracea)(ブロッコリー、カリフラワー、芽キャベツ)、チャノキ(Camellia sinensis)(チャ)、オランダイチゴ(Fragaria ananassa)(イチゴ)、カカオ(Theobroma cacao)(ココア)、アラビカコーヒーノキ(Coffea arabica)(コーヒー)、ヨーロッパブドウ(Vitis vinifera)(ブドウ)、パイナップル(Ananas comosus)(パイナップル)、トウガラシ(Capsicum annum)(トウガラシ)、タマネギ(Allium cepa)(タマネギ)、メロン(Cucumis melo)(メロン)、キュウリ(Cucumis sativus)(キュウリ)、セイヨウカボチャ(Cucurbita maxima)(カボチャ)、ニホンカボチャ(Cucurbita moschata)(カボチャ)、ホウレンソウ(Spinacea oleracea)(ホウレンソウ)、スイカ(Citrullus lanatus)(スイカ)、オクラ(Abelmoschus esculentus)(オクラ)、ナス(Solanum melongena)(ナス)、ケシ(Papaver somniferum)(ケシ)、オニゲシ(Papaver orientale)、ヨーロッパイチゴ(Taxus baccata)、タイヘイヨウイチイ(Taxus brevifolia)、クソニンジン(Artemisia annua)、アサ(Cannabis sativa)、カンレンボク(Camptotheca acuminate)、ニチニチソウ(Catharanthus roseus)、ツルニチニチソウ(Vinca rosea)、キナノキ(Cinchona officinalis)、イヌサフラン(Colchicum autumnale)、ベラトラム・カリフォルニカ(Veratrum californica)、ケジギタリス(Digitalis lanata)、ジギタリス・プルプレア(Digitalis purpurea)、ヤマノイモ属(Dioscorea)種、センシンレン(Andrographis paniculata)、ベラドンナ(Atropa belladonna)、シロバナヨウシュシュチョウセンアサガオ(Datura stomonium)、メギ属(Berberis)種、イヌガヤ属(Cephalotaxus)種、シナマオウ(Ephedra sinica)、マオウ属(Ephedra)種、コカ(Erythroxylum coca)、マツユキソウ(Galanthus wornorii)、ハシリドコロ属(Scopolia)種、ホソバノトウゲシバ(Lycopodium serratum)(=トウゲシバ(Huperzia serrata))、ヒカゲノカズラ属(Lycopodium)種、インドジャボク(Rauwolfia serpentina)、インドジャボク属(Rauwolfia)種、アカネグサ(Sanguinaria canadensis)、ヒヨス属(Hyoscyamus)種、キンセンカ(Calendula officinalis)、ナツシロギク(Chrysanthemum parthenium)、コレウス・フォルスコリ(Coleus forskohlii)、ナツシロギク(Tanacetum parthenium)、グアユールゴムノキ(Parthenium argentatum)(グアユール)、パラゴムノキ属(Hevea)種(ゴム)、スペアミント(Mentha spicata)(ミント)、ペパーミント(Mentha piperita)(ミント)、ベニノキ(Bixa orellana)、アルストロメリア属(Alstroemeria)種、バラ属(Rosa)種(バラ)、カーネーション(Dianthus caryophyllus)(カーネーション)、ペチュニア属(Petunia)種(ペチュニア)、ポインセチア(Poinsettia pulcherrima)(ポインセチア)、タバコ(Nicotianatabacum)(タバコ)、ルピナス(Lupinus albus)(ルピン)、ウニオラ・パニクラータ(Uniola paniculata)(カラスムギ)、ベントグラス(コヌカグサ属(Agrostis)種)、ヤマナラシ(Populus tremuloides)(アスペン)、マツ属(Pinus)種(マツ)、モミ属(Abies)種(モミ)、カエデ属(Acer)種(カエデ)、オオムギ(Hordeum vulgare)(バーリー)、ナガハグサ(Poa pratensis)(ブルーグラス)、ドクミギ属(Lolium)種(ライグラス)、オオアワガエリ(Phleum pratense)(ティモシー)、および球果植物が挙げられる。興味深いのは、エネルギー生成のために生育する植物、いわゆるエネルギー作物であり、例えば、スイッチグラス(Panicum virgatum)(スイッチグラス)、モロコシ(Sorghum bicolor)(ソルガム、スーダングラス)、ジャイアントミスカンサス(Miscanthus giganteus)(ススキ)、サトウキビ属(Saccharum)種(サトウキビ)、バルサムポプラ(Populus balsamifera)(ポプラ)、ビッグブルーステム(Andropogon gerardii)(ビッグブルーステム)、ナピアグラス(Pennisetum purpureum)(エレファントグラス)、クサヨシ(Phalaris arundinacea)(リードカナリーグラス)、ギョウギシバ(Cynodon dactylon)(バミューダグラス)、オニウシノケグサ(Festuca arundinacea(トールフェスク)、スパルティナ・ペクチナータ(Spartina pectinata)(プレーリーコードグラス)、ムラサキウマゴヤシ(Medicago sativa)(アルファルファ)、ダンチク(Arundo donax)(ダンチク)、ライムギ(Secale cereale)(ライムギ)、ヤナギ属(Salix)種(ヤナギ)、ユーカリ属(Eucalyptus)種(ユーカリ)、ライコムギ属(Triticosecale)種(ライコムギ-コムギ×ライムギ)およびタケ(Bamboo)などのセルロース系エネルギー作物、ならびにトウモロコシ(Zea mays)(トウモロコシ)およびキャッサバ(Manihot esculenta)(キャッサバ)などのデンプン系エネルギー作物、ならびにサトウキビ属(Saccharum)種(サトウキビ)、およびテンサイ(Beta vulgaris)(テンサイ)などの糖系エネルギー作物、ならびにダイズ(Glycine max)(ダイズ)、セイヨウアブラナ(Brassica napus)(キャノーラ)、ヒマワリ(Helianthus annuus)(ヒマワリ)、ベニバナ(Carthamus tinctorius)(ベニバナ)、ナンヨウアブラギリ(Jatropha curcas)(ナンヨウアブラギリ)、トウゴマ(Ricinus communis)(トウゴマ)、ギニアアブラヤシ(Elaeis guineensis)(ヤシ)、アマ(Linum usitatissimum)(アマ)およびカラシナ(Brassica juncea)などのバイオディーゼル生成エネルギー作物である。
本明細書で使用する場合、「バイオマス再生可能エネルギー源植物」は、電気エネルギーに変換し得る貯蔵太陽エネルギーを含む(生、もしくは処理されている)材料、液体燃料および他の有用な化学物質を有するか、または生成することを意味する。一般的には、そのような植物は、専用エネルギー作物、ならびに農作植物および木本植物を含む。バイオマス再生可能エネルギー源植物の例としては、スイッチグラス(Panicum virgatum)(スイッチグラス)、モロコシ(Sorghum bicolor)(ソルガム、スーダングラス)、ジャイアントミスカンサス(Miscanthus giganteus)(ススキ)、サトウキビ属(Saccharum)種(サトウキビ)、バルサムポプラ(Populus balsamifera)(ポプラ)、ビッグブルーステム(Andropogon gerardii)(ビッグブルーステム)、ナピアグラス(Pennisetum purpureum)(エレファントグラス)、クサヨシ(Phalaris arundinacea)(リードカナリーグラス)、ギョウギシバ(Cynodon dactylon)(バミューダグラス)、オニウシノケグサ(Festuca arundinacea)(ヒロハノウシノケグサ)、スパルティナ・ペクチナータ(Spartina pectinata)(プレーリーコードグラス)、ムラサキウマゴヤシ(Medicago sativa)(アルファルファ)、ダンチク(Arundo donax)(ダンチク)、ライムギ(Secale cereale)(ライムギ)、ヤナギ属(Salix)種(ヤナギ)、ユーカリ属(Eucalyptus)種(ユーカリ)、ライコムギ属(Triticosecale)種(ライコムギ-コムギ×ライムギ)、タケ(Bamboo)、トウモロコシ(Zea mays)(トウモロコシ)、キャッサバ(Manihot esculenta)(キャッサバ)、サトウキビ属(Saccharum)種(サトウキビ)、テンサイ(Beta vulgaris)(テンサイ)、ダイズ(Glycinemax)(ダイズ)、セイヨウアブラナ(Brassicanapus)(キャノーラ)、ヒマワリ(Helianthus annuus)(ヒマワリ)、ベニバナ(Carthamus tinctorius)(ベニバナ)、ナンヨウアブラギリ(Jatropha curcas)(ナンヨウアブラギリ)、トウゴマ(Ricinus communis)(トウゴマ)、ギニアアブラヤシ(Elaeis guineensis)(ヤシ)、アマ(Linum usitatissimum)(アマ)およびカラシナ(Brassica juncea)が挙げられる。
一態様では、発現コンストラクトは、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列と、2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドをコードするヌクレオチド配列の両方を含む。各種態様において、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列、および2つのAP2結合ドメインを含むポリペプチドをコードするヌクレオチド配列の発現は、形質転換開始後、1日未満、2日未満、5日未満、7日未満、または14日未満の間に起こる。
一態様では、発現コンストラクトは、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列を含む。各種態様において、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列の発現は、形質転換開始後、1日未満、2日未満、5日未満、7日未満、または14日未満の間に起こる。
一態様では、発現コンストラクトは、2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドをコードするヌクレオチド配列を含む。各種態様において、2つのAP2結合ドメインを含むポリペプチドをコードするヌクレオチド配列の発現は、形質転換開始後、1日未満、2日未満、5日未満、7日未満、または14日未満の間に起こる。
一態様では、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列、2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドをコードするヌクレオチド配列、または両ヌクレオチド配列は、部位特異的リコンビナーゼによる切除の標的とされ得る。したがって、形質転換後、所望の時間で切除することにより、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列、2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドをコードするヌクレオチド配列、または両ヌクレオチド配列の発現を制御することができる。発現コンストラクト中のWUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列、2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドをコードするヌクレオチド配列、または両ヌクレオチド配列の発現を制御するために、部位特異的リコンビナーゼが使用される場合、発現コンストラクトは、切除するポリヌクレオチド配列に隣接して、適切な部位特異的切除部位を、例えば、Creリコンビナーゼが使用されるなら、Cre lox部位を含むことは理解されている。部位特異的リコンビナーゼは、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列、2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドをコードするヌクレオチド配列、または両ヌクレオチド配列を含む発現コンストラクトに位置している必要はない。しかしながら、一態様では、発現コンストラクトは、部位特異的リコンビナーゼをコードするヌクレオチド配列をさらに含む。
WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列; 2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドをコードするヌクレオチド配列、または両ヌクレオチド配列の発現を制御するために使用される部位特異的リコンビナーゼは、種々の好適な部位特異的リコンビナーゼから選択することができる。例えば、各種態様において、部位特異的リコンビナーゼは、FLP、Cre、SSV1、lambda Int、phi C31 Int、HK022、R、Gin、Tn1721、CinH、ParA、Tn5053、Bxb1、TP907-1、またはU153である。部位特異的リコンビナーゼは、不安定化融合ポリペプチドである。不安定化融合ポリペプチドは、TETR(G17A)~CREまたはESR(G17A)~CREであり得る。
一態様では、部位特異的リコンビナーゼをコードするヌクレオチド配列は、構成的プロモーター、誘導性プロモーター、または発生的に調節されるプロモーターに作動可能に連結している。好適な発生調節プロモーターとしては、GLB1、OLE、およびLipid Transfer Protein2(LTP2)(Kalla et al.,1994.Plant J.6:849-860および米国特許第5525716号明細書)が挙げられる。好適な誘導性プロモーターとしては、環境的に誘導される熱ショックプロモーター、例えば、HSP17.7、HSP26またはHSP18Aが挙げられる。あるいは、部位特異的リコンビナーゼに作動可能に連結している誘導性プロモーターは、化学誘導性プロモーター、例えば、XVEプロモーターが挙げられる。
一態様では、部位特異的リコンビナーゼに作動可能に連結している化学誘導性プロモーターは、XVEである。化学誘導性プロモーターは、テトラサイクリンリプレッサー(TETR)、エタメツルフロンリプレッサー(ESR)またはクロルスルフロンリプレッサー(CR)により抑制され、脱抑制は、テトラサイクリン関連リガンドまたはスルホニル尿素リガンドの付加により起こる。リプレッサーはTETRであり得、テトラサイクリン関連リガンドは、ドキシサイクリンまたはアンヒドロテトラサイクリンである。(Gatz、C.,Frohberg、C.and Wendenburg,R.(1992)Stringent repression and homogeneous de-repression by tetracycline of a modified CaMV 35S promoter in intact transgenic tobacco plants,Plant J.2,397-404)。あるいは、リプレッサーはESRであり得、スルホニル尿素リガンドは、エタメツルフロン、クロルスルフロン、メツスルフロンメチル、スルホメツロンメチル、クロリムロンエチル、ニコスルフロン、プリミスルフロン、トリベヌロン、スルホスルフロン、トリフロキシスルフロン、ホラムスルフロン、ヨードスルフロン、プロスルフロン、チフェンスルフロン、リムスルフロン、メソスルフロン、またはハロスルフロンである(参照によりその全体が本明細書に組み込まれる米国特許公開第20110287936号明細書)。
一態様では、発現コンストラクトが、部位特異的リコンビナーゼ切除部位を含む場合、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列、2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドをコードするヌクレオチド配列、または両ヌクレオチド配列は、オーキシン誘導性プロモーター、発生的に調節されるプロモーターまたは構成的プロモーターに作動可能に連結することができる。これに関連して有用な構成的プロモーターの例としては、UBI、LLDAV、EVCV、DMMV、BSV(AY)PRO、CYMV PRO FL、UBIZM PRO、SI-UB3 PRO、SB-UBI PRO(ALT1)、USB1ZM PRO、ZM-GOS2 PRO、ZM-H1B PRO(1.2KB)、IN2-2、NOS、35S PROの-135バージョン(または、35S プロモーターのより長いバージョン)およびZM-ADF PRO(ALT2)が挙げられる。これに関連して有用なオーキシン誘導性プロモーターの例としては、AXIG1およびDR5が挙げられる。これに関連して有用な発生調節プロモーターの例としては、PLTP、PLTP1、PLTP2、PLTP3、LGL、LEA-14AおよびLEA-D34が挙げられる。
WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列、2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドをコードするヌクレオチド配列、または両ヌクレオチド配列の適切な発現期間は、発生調節プロモーター、例えば、リン脂質輸送タンパク質(PLTP)などのプロモーターを使用することによって達成可能である。PLTPプロモーターとしては、以下にさらに記載するようなPLTP、PLTP1、PLTP2およびPLTP3が挙げられる。ある特定の態様では、PLTPプロモーターは、配列番号1~2および55~61のいずれか1つを含む。使用されるPLTPプロモーターは、トウモロコシ(Zea mays)またはモロコシ(Sorghum bicolor)PLTPプロモーター、例えば、配列番号1または2であり得る(参照によりその全体が本明細書に組み込まれる米国仮特許出願第62/271230号明細書)。本開示の方法で使用され得る他の適切な発生調節プロモーターとしては、フルクトース-1,6-ビスホスファターゼタンパク質、NAD(P)結合ロスマン・フォールドタンパク質、アジポサイトプラズマ膜結合タンパク質様タンパク質、Rieske[2Fe-2S]鉄・硫黄ドメインタンパク質、クロロレスピラトリー還元6タンパク質(Chlororespiratory reduction 6 protein)、D-グリセリン酸3-キナーゼ、葉緑体様タンパク質、クロロフィルa-b結合タンパク質7、葉緑体様タンパク質、紫外線B抑制性タンパク質、Soulヘム結合ファミリータンパク質、光科学系I反応中心サブユニットpsi-Nタンパク質、および短鎖デヒドロゲナーゼ/レダクターゼタンパク質をコードする遺伝子由来のプロモーターが挙げられる。プロモーターは、トウモロコシ、イネまたはソルガムなどの単子葉植物における前述のタンパク質をコードする遺伝子由来であり得る。本開示の方法で使用され好適な発生調節プロモーターとして、配列番号1~2、28~40、55~61、81~83、86~88および106で示されるものが挙げられる。
一態様では、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列、2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドをコードするヌクレオチド配列、または両ヌクレオチド配列の適切な発現期間は、オーキシン誘導性プロモーターに作動可能に連結し得る。各種態様において、オーキシン誘導性プロモーターは、AXIG1であり得る。特に、オーキシン誘導性プロモーターは、配列番号39であり得る。プロモーターはまた、1つ以上のオーキシン応答エレメントを含み得る。さらなる態様では、プロモーターは、1つ以上のDR5モチーフを含み得る。特に、プロモーターは、配列番号40であり得る。
一態様では、プロモーターは、抑制および脱抑制のために改変された弱い構成的プロモーターである。さらなる態様において、抑制および脱抑制のために改変された弱い構成的プロモーターは、プロモーター中に、TATAボックスおよび/または転写開始部位の近傍に、または重なって位置する、1つ以上のオペレーター配列を含む。例えば、このタイプの好適なプロモーターとしては、限定はされないが、NOS、IN2-2、35Sの-135バージョン、CC-UBI1-PROおよびZM-ADF4-PROプロモーターが挙げられる。
一態様では、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列、2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドをコードするヌクレオチド配列、または両ヌクレオチド配列は、発生調節プロモーターに作動可能に連結し得る。好適な発生調節プロモーターとしては、フルクトース-1,6-ビスホスファターゼ、NAD(P)結合ロスマン・フォールドタンパク質、アジポサイトプラズマ膜結合タンパク質様タンパク質、Rieske[2Fe-2S]鉄・硫黄ドメインタンパク質、クロロレスピラトリー還元6タンパク質(Chlororespiratory reduction 6 protein)、D-グリセリン酸3-キナーゼ、葉緑体様タンパク質、クロロフィルa-b結合タンパク質7、葉緑体様タンパク質紫外線B抑制性タンパク質、Soulヘム結合ファミリータンパク質、光科学系I反応中心サブユニットpsi-Nタンパク質、および短鎖デヒドロゲナーゼ/レダクターゼの植物遺伝子由来のプロモーターが挙げられる。各種態様において、これらのプロモーターは、トウモロコシ、イネなどの単子葉植物中の対応する遺伝子に由来する。あるいは、これらのプロモーターは、双子葉植物中の対応する遺伝子に由来し得る。特定の態様では、発生調節プロモーターは、配列番号1~2、28~40、55~61、81~83、86~88および106のいずれか1つを含む。
一態様では、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列、2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドをコードするヌクレオチド配列、または両ヌクレオチド配列は、脱抑制プロモーターに作動可能に連結し得る。有用な脱抑制プロモーターとしては、35S:Top3、NOS::Top、NOS:Top2、UBI:Top3、BSV:Top3、AXIG1:Top、IN2-2:TopおよびDR5:Top(ここで、Topは、発現抑制のためにTETR、ESRおよびCRのいずれかが結合する18塩基オペレーター配列を示す略語である)が挙げられる。
一態様では、本開示は、ポジティブな成長選択を可能にする形質転換方法を提供する。当業者であれば、従来の植物形質転換法の多くが、抗生物質または除草剤(ネガティブ選択剤)の使用によって、形質転換していない細胞または組織の成長を阻害または死滅させ、トランスジェニック細胞または組織は、耐性遺伝子の発現によって成長し続ける、ネガティブ選択スキームによるものであったことを認識している。対照的に、本開示の方法は、ネガティブ選択剤を適用せずに使用することができる。したがって、開示した野生型細胞は阻害されずに成長し得るが、開示のWUS2およびODP2発現カセットを含む細胞は、周囲の野生型組織と比較して成長速度が速いため、容易に識別することができる。成長の速さを容易に観察できることに加えて、本開示の方法は、形質転換していない細胞と比べて、より急速な形態形成を示し、再生可能な植物構造体の形成として現れる、WUS2およびODP2発現カセットを含むトランスジェニック細胞を提供する。したがって、そのような成長および形態発生の差によって、再生可能なトランスジェニック植物構造体を、周囲の非形質転換組織から容易に識別することができ、そのプロセスを、本明細書では「ポジティブ成長選択」と称する。
各種態様において、本開示の方法は、発根培地を使用せずに実施することができる。あるいは、一態様において、各種態様において、本開示の方法は、発根培地を使用して実施することができる。本明細書で使用する場合、「発根培地」または「選択発根培地」は、基礎塩、炭素源、ビタミン、ミネラルおよび植物ホルモンを含む組織培養培地を指す。一態様では、植物ホルモンは、様々な濃度または割合で供給することができ、選択発根培地上に置かれた細胞から根組織が成長し増殖する。一態様では、選択発根培地は、グルホシネート、イマザピル、エタメツルフロン、マンノースまたは他の選択剤を含有する。一態様では、選択発根培地は、オーキシンおよびサイトカイニンを含むか、サイトカイニンを単独で含むか、または植物ホルモンを含まない。
一態様では、本開示の方法は、再生可能な植物構造体の形成期間、および/または発芽期間中、サイトカイニンを使用せずに実施し得る。さらなる態様では、本開示の方法は、形質転換と形質転換開始から少なくとも約7日の間、サイトカイニンを使用せずに実施し得る。さらなる態様では、本開示の方法は、形質転換と形質転換開始から少なくとも約14日の間、サイトカイニンを使用せずに実施し得る。
一態様では、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列、2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドをコードするヌクレオチド配列、または各ヌクレオチド配列は、PLTPプロモーターに作動可能に連結している。PLTPプロモーターとしては、PLTP、PLTP1、PLTP2、およびPLTP3が挙げられる。PLTPプロモーターは、例えば、限定はされないが、トウモロコシ、オオムギ、カラスムギ、ライムギ、サトウキビ、キビ、ソルガム、コムギ、エノコログサ属(Setaria)種、またはイネなどの単子葉植物由来であり得る。さらなる態様では、PLTPプロモーターは、トウモロコシ、イネまたはエノコログサ属(Setaria)種PLTPプロモーターである。ある特定の態様では、PLTPプロモーターは、配列番号1~2および55~61を含む。さらなる態様では、PLTPプロモーターは、トウモロコシまたはイネのPLTPプロモーターである。さらなる態様では、PLTPプロモーターは、トウモロコシのPLTPプロモーターである。さらなる態様では、PLTPプロモーターは、イネのPLTPプロモーターである。一態様では、PLTPプロモーターは、配列番号1または2を含む。PLTPプロモーターはまた、例えば、限定はされないが、ケール、カリフラワー、ブロッコリー、カラシナ、キャベツ、マメ、クローバ、アルファルファ、ソラマメ、トマト、キャッサバ、ダイズ、キャノーラ、アルファルファ、ヒマワリ、ベニバナ、タバコ、シロイヌナズナ(Arabidopsis)またはワタなどの双子葉植物由来であり得る。これに関連して有用な他の発生調節プロモーターとしては、LGL、LEA-14AおよびLEA-D34が挙げられる。ある特定の態様では、本方法に有用な他のプロモーターとして、配列番号28~40、81~83、86~88、および106のいずれか1つが挙げられる。
一態様では、本開示は、トランスジェニック植物の生産方法であって、(a)(i)WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列、(ii)2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドをコードするヌクレオチド配列、または(iii)それらの組み合わせを含む発現コンストラクトで外植体細胞を形質転換する工程と;(b)形質転換された各細胞中で(a)のポリペプチドを発現させて、外因性サイトカイニンの非存在下で再生可能な植物構造体を形成する(但し、カルスは形成されない)工程と;(c)再生可能な植物構造体を発芽させてトランスジェニック植物を形成する工程とを含み;WUS/WOXホメオボックスポリペプチドは、配列番号4、6、8、10、12、14および16のいずれか1つのアミノ酸配列を含むか;またはWUS/WOXホメオボックスポリペプチドが配列番号3、5、7、9、11、13および15のいずれか1つのヌクレオチド配列によってコードされ;2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドが配列番号18、20、63、65および67のいずれか1つのアミノ酸配列を含むか;または2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドが配列番号17、19、21、62、64、66および68のいずれか1つを含むヌクレオチド配列によってコードされる方法を含む。
再生可能な植物構造体は、形質転換から約0~7日または約0~14日以内に作製される。一態様では、発芽工程は、外因性サイトカイニンを含む成熟培地への再生可能な植物構造体の移行、およびトランスジェニック植物の形成を含む。一態様では、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列は、再生可能な植物構造体の形成を促進することができる。一態様では、2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドをコードするヌクレオチド配列は、再生可能な植物構造体の形成を促進することができる。
一態様では、本開示は、トランスジェニック植物の生産方法であって、(a)(i)WUS2ポリペプチドをコードするヌクレオチド配列、(ii)ODP2ポリペプチドをコードするヌクレオチド配列、または(iii)それらの組み合わせを含む発現コンストラクトで外植体細胞を形質転換する工程と;(b)形質転換された各細胞中で(a)のポリペプチドを発現させて、外因性サイトカイニンの非存在下で再生可能な植物構造体を形成する(但し、カルスは形成されない)工程と;(c)再生可能な植物構造体を発芽させてトランスジェニック植物を形成する工程とを含み;WUS2ポリペプチドが配列番号4のアミノ酸配列を含むか;またはWUS2ポリペプチドが配列番号3のヌクレオチド配列によってコードされ;ODP2ポリペプチドが配列番号18、63、65もしくは67のアミノ酸配列を含むか;または2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドが配列番号17、21、62、64、66および68のいずれか1つのヌクレオチド配列によってコードされる方法を含む。
一態様では、本開示は、トランスジェニック植物の生産方法であって、(a)WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列を含む発現コンストラクトで外植体細胞を形質転換する工程と;(b)形質転換された各細胞中で(a)のポリペプチドを発現させて、外因性サイトカイニンの非存在下で再生可能な植物構造体を形成する(但し、カルスは形成されない)工程と;(c)再生可能な植物構造体を発芽させてトランスジェニック植物を形成する工程とを含む方法を含む。
一態様では、本開示は、トランスジェニック植物の生産方法であって、(a)2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドをコードするヌクレオチド配列を含む発現コンストラクトで外植体細胞を形質転換する工程と;(b)形質転換された各細胞中で(a)のポリペプチドを発現させて、外因性サイトカイニンの非存在下で再生可能な植物構造体を形成する(但し、カルスは形成されない)工程と;(c)再生可能な植物構造体を発芽させてトランスジェニック植物を形成する工程とを含む方法を含む。
一態様では、本開示は、トランスジェニック植物の生産方法であって、(a)(i)WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列、および(ii)2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドをコードするヌクレオチド配列を含む発現コンストラクトで外植体細胞を形質転換する工程と;(b)形質転換された各細胞中で(a)のポリペプチドを発現させて、外因性サイトカイニンの非存在下で再生可能な植物構造体を形成する(但し、カルスは形成されない)工程と;(c)再生可能な植物構造体を発芽させてトランスジェニック植物を形成する工程とを含む方法を含む。
一態様では、本開示は、トランスジェニック植物の生産方法であって、(a)(i)WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列、(ii)2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドをコードするヌクレオチド配列、または(iii)(i)および(ii)の組み合わせを含む発現コンストラクトで外植体細胞を形質転換する工程と;(b)形質転換された各細胞中で(a)のポリペプチドを発現させて、外因性サイトカイニンの非存在下で再生可能な植物構造体を形成する(但し、カルスは形成されない)工程と;(c)再生可能な植物構造体を発芽させて、約14日~約60日でトランスジェニック植物を形成する工程とを含む方法を含む。
本明細書中の用語「植物」は、全植物、植物器官、植物組織、植物細胞、種子、およびこれらの子孫を指す。植物細胞としては、限定はされないが、種子、懸濁培養物、胚、分裂組織領域、カルス組織、葉、根、シュート、配偶体、胞子体、花粉および小胞子由来の細胞が挙げられる。
植物部には、分化組織および未分化組織が含まれ、それらの組織としては、次のものに限定はされないが、根、茎、シュート、葉、花粉、種子、腫瘍組織、および様々な形態の細胞および培養物(例えば、単細胞、プロトプラスト、胚およびカルス組織)が挙げられる。植物組織は、植物であっても、植物の器官、組織、もしくは細胞培養物であってもよい。
本開示はまた、本明細書に開示の方法および組成物のいずれかで得られた植物を含む。
一態様では、本開示は、トランスジェニック植物の生産方法であって、(a)(i)WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列、(ii)2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドをコードするヌクレオチド配列、または(iii)(i)および(ii)の組み合わせを含む発現コンストラクトで外植体細胞を形質転換する工程と;(b)形質転換された各細胞中で(a)のポリペプチドを発現させて、外因性サイトカイニンの非存在下で再生可能な植物構造体を形成する(但し、カルスは形成されない)工程と;(c)再生可能な植物構造体を発芽させて、約14日~約60日でトランスジェニック植物を形成する工程とを含む方法を含む。
本開示はまた、本明細書に開示の方法および組成物のいずれかで得られた植物の種子を含む。
一態様では、本開示は、(a)(i)WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列、(ii)2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドをコードするヌクレオチド配列、または(iii)(i)および(ii)の組み合わせを含む発現コンストラクトと;(b)外因性サイトカイニンの非存在下で再生可能な植物構造体を得る(但し、カルスは形成されない)ための説明書と;(c)再生可能な植物構造体を発芽させて、トランスジェニック植物を形成するための説明書とを含むキットを含む。
一態様では、本開示は、(a)WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列を含む発現コンストラクトと;(b)外因性サイトカイニンの非存在下で再生可能な植物構造体を得る(但し、カルスは形成されない)ための説明書と;(c)再生可能な植物構造体を発芽させて、トランスジェニック植物を形成するための説明書とを含むキットを含む。
一態様では、本開示は、(a)2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドをコードするヌクレオチド配列を含む発現コンストラクトと;(b)外因性サイトカイニンの非存在下で再生可能な植物構造体を得る(但し、カルスは形成されない)ための説明書と;(c)再生可能な植物構造体を発芽させて、トランスジェニック植物を形成するための説明書とを含むキットを含む。
本開示のキットはさらに、再生可能な植物構造体を発芽させて、外植体の形質転換後、約14日~約60日以内でトランスジェニック植物を形成するための説明書を含むことができる。
II.AP2-DNA結合ドメインタンパク質(ODP2/BBM)
本開示の方法は、胚珠発育タンパク質2(ODP2)ポリペプチド、および、例えばベビーブーム(Babyboom)(BBM)タンパク質ファミリータンパク質などの関連ポリペプチドの、ポリヌクレオチド配列およびアミノ酸配列を含む。一態様では、2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドは、ODP2、BBM2、BMN2またはBMN3ポリペプチドである。本開示のODP2ポリペプチドは、2つの予測APETALA2(AP2)ドメインを含み、AP2タンパク質ファミリーに属する(PFAMアクセッション PF00847)。トウモロコシODP2ポリペプチドのAP2ドメインは、配列番号2のアミノ酸の略S273~N343および略S375~R437に位置している。推定転写因子のAP2ファミリーは、広範な発達プロセスを調節することがわかっており、ファミリーのメンバーは、AP2 DNA結合ドメインを有することを特徴としている。この保存コアはDNAに結合する両親媒性のアルファヘリックスを形成すると予想される。AP2ドメインは最初にAPETALA2、すなわち、分裂組織の決定、花器の特定、種皮の発達、および花芽のホメオティック遺伝子の発現を調節するシロイヌナズナ(Arabidopsis)のタンパク質で確認された。今では、AP2ドメインは様々なタンパク質で見出されている。
本開示のODP2ポリペプチドは、AP2ファミリーのいくつかのポリペプチドと相同性を共有する(例えば、米国特許第8420893号明細書の図1を参照されたい(この文献は参照によってその全体が本明細書に組み込まれ、そこには2つのAP2ドメインを有する8種の他のタンパク質と共に、トウモロコシおよびイネのODP2ポリペプチドのアライメントが示されている)。米国特許第8420893号明細書のアライメントに示されている全タンパク質のコンセンサス配列もまた、その図1に示されている。
2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドは、単子葉植物由来であり得る。各種態様において、2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドは、オオムギ、トウモロコシ、キビ、カラスムギ、イネ、ライムギ、エノコログサ属(Setaria)種、ソルガム、サトウキビ、スイッチグラス、ライコムギ、シバまたはコムギ由来である。一態様では、2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドは、トウモロコシ、オオムギ、ライムギ、サトウキビ、キビ、ソルガム、コムギ、エノコログサ属(Setaria)種またはイネ由来である。さらなる態様では、単子葉植物は、トウモロコシ、ソルガム、イネまたはエノコログサ属(Setaria)種である。またさらなる態様では、単子葉植物は、トウモロコシまたはイネである。さらなる態様では、単子葉植物はトウモロコシである。さらなる態様では、単子葉植物はイネである。
2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドは、双子葉植物由来であり得る。2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドは、ケール、カリフラワー、ブロッコリー、カラシナ、キャベツ、マメ、クローバ、アルファルファ、ソラマメ、トマト、キャッサバ、ダイズ、キャノーラ、アルファルファ、ヒマワリ、ベニバナ、タバコ、シロイヌナズナ(Arabidopsis)またはワタ由来であり得る。
2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドは、イネ科(Poaceae)に属する植物由来であり得る。2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドが由来し得る好適な植物の非限定的な例としては、限定はされないが、オオムギ、トウモロコシ(トウモロコシ)、カラスムギ、イネ、ライムギ、ソルガム、コムギ、キビ、ライコムギなどの穀類;限定はされないが、タケ、マーラム、タチイチゴツナギ、アシ、ライグラス、サトウキビなどの葉茎作物;シバ(lawn grass)、パンパスグラス、ならびに、スイッチグラスおよびシバ(turfgrass)などのその他の草が挙げられる。
さらなる態様において、本開示の方法で使用される2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドは、高等植物、例えば、被子植物綱(Angiospermae)および裸子植物綱(Gymnospermae)などを含む任意の植物由来であり得る。双子葉植物亜綱(Dicotylodenae)および単子葉植物亜綱(Monocotyledonae)の植物が好適である。好適な種は、キツネノマゴ科(Acanthaceae)、ネギ科(Alliaceae)、ユリズイセン科(Alstroemeriaceae)、ヒガンバナ科(Amaryllidaceae)、キョウチクトウ科(Apocynaceae)、ヤシ科(Arecaceae)、キク科(Asteraceae)、メギ科(Berberidaceae)、ベニノキ科(Bixaceae)、アブラナ科(Brassicaceae)、パイナップル科(Bromeliaceae)、アサ科(Cannabaceae)、ナデシコ科(Caryophyllaceae)、イヌガヤ科(Cephalotaxaceae)、アカザ科(Chenopodiaceae)、イヌサフラン科(Colchicaceae)、ウリ科(Cucurbitaceae)、ヤマノイモ科(Dioscoreaceae)、マオウ科(Ephedraceae)、ユカノキ科(Erythroxylaceae)、トウダイグサ科(Euphorbiaceae)、マメ科(Fabaceae)、シソ科(Lamiaceae)、アマ科(Linaceae)、ヒカゲノカズラ科(Lycopodiaceae)、アオイ科(Malvaceae)、メランチウム科(Melanthiaceae)、バショウ科(Musaceae)、フトモモ科(Myrtaceae)、ヌマミズキ科(Nyssaceae)、ケシ科(Papaveraceae)、マツ科(Pinaceae)、オオバコ科(Plantaginaceae)、イネ科(Poaceae)、バラ科(Rosaceae)、アカネ科(Rubiaceae)、ヤナギ科(Salicaceae)、ムクロジ科(Sapindaceae)、ナス科(Solanaceae)、イチイ科(Taxaceae)、ツバキ科(Theaceae)およびブドウ科(Vitaceae)由来であり得る。
2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドが由来し得る好適な種としては、トロロアオイ属(Abelmoschus)、モミ属(Abies)、カエデ属(Acer)、コヌカグサ属(Agrostis)、ネギ属(Allium)、ユリズイセン属(Alstroemeria)、パイナップル属(Ananas)、アンドログラフィス属(Andrographis)、ウシクサ属(Andropogon)、ヨモギ属(Artemisia)、ダンチク属(Arundo)、アトローパ属(Atropa)、メギ属(Berberis)、フダンソウ属(Beta)、ベニノキ属(Bixa)、アブラナ属(Brassica)、キンセンカ属(Calendula)、ツバキ属(Camellia)、カンレンボク属(Camptotheca)、アサ属(Cannabis)、トウガラシ属(Capsicum)、ベニバナ属(Carthamus)、ニチニチソウ属(Catharanthus)、イヌガヤ属(Cephalotaxus)、キク属(Chrysanthemum)、キナ属(Cinchona)、スイカ属(Citrullus)、コーヒーノキ属(Coffea)、イヌサフラン属(Colchicum)、コリウス属(Coleus)、キュウリ属(Cucumis)、カボチャ属(Cucurbita)、ギョウギシバ属(Cynodon)、チョウセンアサガオ属(Datura)、ナデシコ属(Dianthus)、ジギタリス属(Digitalis)、ヤマノイモ属(Dioscorea)、アブラヤシ属(Elaeis)、マオウ属(Ephedra)、エリアンサス属(Erianthus)、エリスロキシルム属(Erythroxylum)、ユーカリ属(Eucalyptus)、ウシノケグサ属(Festuca)、オランダイチゴ属(Fragaria)、ガランサス属(Galanthus)、ダイズ属(Glycine)、ワタ属(Gossypium)、ヒマワリ属(Helianthus)、パラゴムノキ属(Hevea)、オオムギ属(Hordeum)、ヒヨス属(Hyoscyamus)、ナンヨウアブラギリ属(Jatropha)、アキノノゲシ属(Lactuca)、ヤマ属(Linum)、ドクムギ属(Lolium)、ルピナス属(Lupinus)、トマト属(Lycopersicon)、ヒカゲノカズラ属(Lycopodium)、イモノキ属(Manihot)、ウマゴヤシ属(Medicago)、メンタ属(Mentha)、ススキ属(Miscanthus)、バショウ属(Musa)、タバコ属(Nicotiana)、イネ属(Oryza)、キビ属(Panicum)、ケシ属(Papaver)、ヨモギキク属(Parthenium)、チカラシバ属(Pennisetum)、ペチュニア属(Petunia)、クサヨシ属(Phalaris)、アワガエリ属(Phleum)、マツ属(Pinus)、ポア属(Poa)、ポインセチア属(Poinsettia)、ポプラ属(Populus)ラウオルフィア属(Rauwolfia)、トウゴマ属(Ricinus)、バラ属(Rosa)、サトウキビ属(Saccharum)、ヤナギ属(Salix)、サングイナリア属(Sanguinaria)、ハシリドコロ属(Scopolia)、ライムギ属(Secale)、ナス属(Solanum)、モロコシ属(Sorghum)、スパルティナ属(Spartina)、ホウレンソウ属(Spinacea)、ヨモギギク属(Tanacetum)、イチイ属(Taxus)、カカオ属(Theobroma)、ライコムギ属(Triticosecale)、コムギ属(Triticum)、ウニオラ属(Uniola)、シュロソウ属(Veratrum)、ビンカ属(Vinca)、ブドウ属(Vitis)およびトウモロコシ属(Zea)に属するものが挙げられる。
さらなる態様において、2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドは、農業、園芸、液体燃料分子および他の化学物質の製造するためのバイオマス、ならびに/または林業にとって重要な、または興味深い植物由来であり得る。非限定的な例として、例えば、スイッチグラス(Panicum virgatum)(スイッチグラス)、モロコシ(Sorghum bicolor)(ソルガム、スーダングラス)、ジャイアントミスカンサス(Miscanthus giganteus)(ススキ)、サトウキビ属(Saccharum)種(サトウキビ)、バルサムポプラ(Populus balsamifera)(ポプラ)、トウモロコシ(Zea mays)(トウモロコシ)、ダイズ(Glycine max)(ダイズ)、セイヨウアブラナ(Brassica napus)(キャノーラ)、パンコムギ(Triticum aestivum)(コムギ)、ワタ(Gossypium hirsutum)(ワタ)、イネ(Oryza sativa)(イネ)、ヒマワリ(Helianthus annuus)(ヒマワリ)、ムラサキウマゴヤシ(Medicago sativa)(アルファルファ)、テンサイ(Beta vulgaris)(テンサイ)、トウジンビエ(Pennisetum glaucum)(トウジンビエ)、キビ属(Panicum)種、モロコシ属(Sorghum)種、ススキ属(Miscanthus)種、サトウキビ属(Saccharum)種、エリアンサス属(Erianthus)種、ポプラ属(Populus)種、ビッグブルーステム(Andropogon gerardii)(ビッグブルーステム)、ナピアグラス(Pennisetum purpureum)(エレファントグラス)、クサヨシ(Phalaris arundinacea)(リードカナリーグラス)、ギョウギシバ(Cynodon dactylon)(バミューダグラス)、オニウシノケグサ(Festuca arundinacea)(ヒロハノウシノケグサ)、スパルティナ・ペクチナータ(Spartina pectinata)(プレーリーコードグラス)、ダンチク(Arundo donax)(ダンチク)、ライムギ(Secale cereale)(ライムギ)、ヤナギ属(Salix)種(ヤナギ)、ユーカリ属(Eucalyptus)種(ユーカリ)、ライコムギ属(Triticosecale)種(ライコムギ-コムギ×ライムギ)、タケ、ベニバナ(Carthamus tinctorius)(ベニバナ)、ナンヨウアブラギリ(Jatropha curcas)(ナンヨウアブラギリ)、トウゴマ(Ricinus communis)(トウゴマ)、ギニアアブラヤシ(Elaeis guineensis)(ヤシ)、アマ(Linum usitatissimum)(アマ)、カラシナ(Brassica juncea)、キャッサバ(Manihot esculenta)(キャッサバ)、トマト(Lycopersicon esculentum)(トマト)、レタス(Lactuca sativa)(レタス)、バナナ(Musa paradisiaca)(バナナ)、ジャガイモ(Solanum tuberosum)(ジャガイモ)、ヤセイカンラン(Brassica oleracea)(ブロッコリー、カリフラワー、芽キャベツ)、チャノキ(Camellia sinensis)(チャ)、オランダイチゴ(Fragaria ananassa)(イチゴ)、カカオ(Theobroma cacao)(ココア)、アラビカコーヒーノキ(Coffea arabica)(コーヒー)、ヨーロッパブドウ(Vitis vinifera)(ブドウ)、パイナップル(Ananas comosus)(パイナップル)、トウガラシ(Capsicum annum)(トウガラシ)、タマネギ(Allium cepa)(タマネギ)、メロン(Cucumis melo)(メロン)、キュウリ(Cucumis sativus)(キュウリ)、セイヨウカボチャ(Cucurbita maxima)(カボチャ)、ニホンカボチャ(Cucurbita moschata)(カボチャ)、ホウレンソウ(Spinacea oleracea)(ホウレンソウ)、スイカ(Citrullus lanatus)(スイカ)、オクラ(Abelmoschus esculentus)(オクラ)、ナス(Solanum melongena)(ナス)、ケシ(Papaver somniferum)(ケシ)、オニゲシ(Papaver orientale)、ヨーロッパイチゴ(Taxus baccata)、タイヘイヨウイチイ(Taxus brevifolia)、クソニンジン(Artemisia annua)、アサ(Cannabis sativa)、カンレンボク(Camptotheca acuminate)、ニチニチソウ(Catharanthus roseus)、ツルニチニチソウ(Vinca rosea)、キナノキ(Cinchona officinalis)、イヌサフラン(Colchicum autumnale)、ベラトラム・カリフォルニカ(Veratrum californica)、ケジギタリス(Digitalis lanata)、ジギタリス・プルプレア(Digitalis purpurea)、ヤマノイモ属(Dioscorea)種、センシンレン(Andrographis paniculata)、ベラドンナ(Atropa belladonna)、シロバナヨウシュシュチョウセンアサガオ(Datura stomonium)、メギ属(Berberis)種、イヌガヤ属(Cephalotaxus)種、シナマオウ(Ephedra sinica)、マオウ属(Ephedra)種、コカ(Erythroxylum coca)、マツユキソウ(Galanthus wornorii)、ハシリドコロ属(Scopolia)種、ホソバノトウゲシバ(Lycopodium serratum)(=トウゲシバ(Huperzia serrata))、ヒカゲノカズラ属(Lycopodium)種、インドジャボク(Rauwolfia serpentina)、インドジャボク属(Rauwolfia)種、アカネグサ(Sanguinaria canadensis)、ヒヨス属(Hyoscyamus)種、キンセンカ(Calendula officinalis)、ナツシロギク(Chrysanthemum parthenium)、コレウス・フォルスコリ(Coleus forskohlii)、ナツシロギク(Tanacetum parthenium)、グアユールゴムノキ(Parthenium argentatum)(グアユール)、パラゴムノキ属(Hevea)種(ゴム)、スペアミント(Mentha spicata)(ミント)、ペパーミント(Mentha piperita)(ミント)、ベニノキ(Bixa orellana)、アルストロメリア属(Alstroemeria)種、バラ属(Rosa)種(バラ)、カーネーション(Dianthus caryophyllus)(カーネーション)、ペチュニア属(Petunia)種(ペチュニア)、ポインセチア(Poinsettia pulcherrima)(ポインセチア)、タバコ(Nicotianatabacum)(タバコ)、ルピナス(Lupinus albus)(ルピン)、ウニオラ・パニクラータ(Uniola paniculata)(カラスムギ)、ベントグラス(コヌカグサ属(Agrostis)種)、ヤマナラシ(Populus tremuloides)(アスペン)、マツ属(Pinus)種(マツ)、モミ属(Abies)種(モミ)、カエデ属(Acer)種(カエデ)、オオムギ(Hordeum vulgare)(バーリー)、ナガハグサ(Poa pratensis)(ブルーグラス)、ドクムギ属(Lolium)種(ライグラス)、オオアワガエリ(Phleum pratense)(ティモシー)、および球果植物が挙げられる。興味深いのは、エネルギー生成のために生育する植物、いわゆるエネルギー作物であり、例えば、スイッチグラス(Panicum virgatum)(スイッチグラス)、モロコシ(Sorghum bicolor)(ソルガム、スーダングラス)、ジャイアントミスカンサス(Miscanthus giganteus)(ススキ)、サトウキビ属(Saccharum)種(サトウキビ)、バルサムポプラ(Populus balsamifera)(ポプラ)、ビッグブルーステム(Andropogon gerardii)(ビッグブルーステム)、ナピアグラス(Pennisetum purpureum)(エレファントグラス)、クサヨシ(Phalaris arundinacea)(リードカナリーグラス)、ギョウギシバ(Cynodon dactylon)(バミューダグラス)、オニウシノケグサ(Festuca arundinacea(トールフェスク)、スパルティナ・ペクチナータ(Spartina pectinata)(プレーリーコードグラス)、ムラサキウマゴヤシ(Medicago sativa)(アルファルファ)、ダンチク(Arundo donax)(ダンチク)、ライムギ(Secale cereale)(ライムギ)、ヤナギ属(Salix)種(ヤナギ)、ユーカリ属(Eucalyptus)種(ユーカリ)、ライコムギ属(Triticosecale)種(ライコムギ-コムギ×ライムギ)およびタケ(Bamboo)などのセルロース系エネルギー作物、ならびにトウモロコシ(Zea mays)(トウモロコシ)およびキャッサバ(Manihot esculenta)(キャッサバ)などのデンプン系エネルギー作物、ならびにサトウキビ属(Saccharum)種(サトウキビ)、およびテンサイ(Beta vulgaris)(テンサイ)などの糖系エネルギー作物、ならびにダイズ(Glycine max)(ダイズ)、セイヨウアブラナ(Brassica napus)(キャノーラ)、ヒマワリ(Helianthus annuus)(ヒマワリ)、ベニバナ(Carthamus tinctorius)(ベニバナ)、ナンヨウアブラギリ(Jatropha curcas)(ナンヨウアブラギリ)、トウゴマ(Ricinus communis)(トウゴマ)、ギニアアブラヤシ(Elaeis guineensis)(ヤシ)、アマ(Linum usitatissimum)(アマ)およびカラシナ(Brassica juncea)などのバイオディーゼル生成エネルギー作物である。
2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドは、バイオマス再生可能エネルギー源植物由来であり得る。バイオマス再生可能エネルギー源植物の例としては、上記のものが挙げられる。
特に、本開示は、配列番号18、20、63、65および67に示すアミノ酸配列をコードするヌクレオチド配列を含む、単離された核酸分子を提供する。さらに、本明細書に記載の核酸分子(配列番号17、19、21、62、64、66および68)によってコードされるアミノ酸配列を有するポリペプチド、ならびに、その断片および多様体が提供される。
一態様では、2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドは、ODP2ポリペプチドである。さらなる態様において、ODP2ポリペプチドは、単子葉植物のポリペプチド由来である。ある特定の態様において、ODP2ポリペプチドは、トウモロコシ、オオムギ、カラスムギ、ライムギ、サトウキビ、キビ、ソルガム、コムギ、エノコログサ属(Setaria)種またはイネ由来である。一態様では、ODP2ポリペプチドは、トウモロコシ、イネまたはエノコログサ属(Setaria)種由来である。一態様ではODP2ポリペプチドは、トウモロコシまたはイネ由来である。ある特定の態様において、ODP2ポリペプチドはトウモロコシ由来である。ある特定の態様において、ODP2ポリペプチドはイネ由来である。さらなる態様においては、ODP2ポリペプチドは、双子葉植物のポリペプチド由来である。ある特定の態様において、ODP2ポリペプチドは、ケール、カリフラワー、ブロッコリー、カラシナ、キャベツ、マメ、クローバ、アルファルファ、ソラマメ、トマト、キャッサバ、ダイズ、キャノーラ、アルファルファ、ヒマワリ、ベニバナ、タバコ、シロイヌナズナ(Arabidopsis)またはワタ由来である。本開示の方法および組成物の発現コンストラクトによって発現するODP2ポリペプチドは、配列番号18、63、65または67を含むポリペプチドであり得る。ODP2ポリペプチドは、配列番号17、21、62、64、66または68ポリヌクレオチドによってコードされ得る。
一態様では、2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドは、BBM2ポリペプチドである。BBM2ポリペプチドは、限定はされないが、トウモロコシ、オオムギ、カラスムギ、ライムギ、サトウキビ、キビ、ソルガム、コムギ、エノコログサ属(Setaria)種またはイネなどの単子葉植物のポリペプチドである。ある特定の態様において、単子葉植物は、トウモロコシ、サトウキビ、イネまたはエノコログサ属(Setaria)種である。さらなる特定の態様において、単子葉植物は、トウモロコシまたはイネである。またさらに特定の態様において、単子葉植物はトウモロコシである。あるいは、BBM2ポリペプチドは、限定はさないが、ケール、カリフラワー、ブロッコリー、カラシナ、キャベツ、マメ、クローバ、アルファルファ、ソラマメ、トマト、キャッサバ、ダイズ、キャノーラ、アルファルファ、ヒマワリ、ベニバナ、タバコ、シロイヌナズナ(Arabidopsis)またはワタなどの双子葉植物のポリペプチドであり得る。一態様では、BBM2ポリペプチドは、配列番号20のアミノ酸配列を含む。さらなる態様において、BBM2ポリペプチドは、配列番号19の配列を含むヌクレオチド配列によってコードされる。
本開示は、単離された、または実質的に精製された核酸またはタンパク質ODP2/BBM組成物を包含する。「単離された」または「精製された」核酸分子またはタンパク質、あるいはその生物活性部分は、その天然の環境で見出される核酸分子またはタンパク質に通常付随または相互作用する構成要素を実質的または基本的に含んでいない。したがって、単離または精製された核酸分子またはタンパク質は、組み換え技術によって生成されたときには、他の細胞物質または培地を含んでおらず、また、化学的に合成された場合には、化学的前駆体も他の化学物質も実質的に含んでいない。最適には、「単離された」核酸は、その核酸が由来する生物のゲノムDNAにおいて、天然では核酸に隣接している配列(最適には、タンパク質コード配列)(すなわち、核酸の5’および3’末端に位置する配列)を有していない。例えば、各種態様において、単離された核酸分子が含有する、その核酸が由来する生物のゲノムDNAにおいて、天然では核酸に隣接しているヌクレオチド配列は、約5kb、4kb、3kb、2kb、1kb、0.5kbまたは0.1kb未満であり得る。細胞物質を実質的に含んでいないタンパク質としては、夾雑タンパク質の含有量が約30%、20%、10%、5%、または1%未満(乾燥重量で)のタンパク質調製物が挙げられる。本開示のタンパク質、またはその生物活性部分が組み換え技術によって作られた場合、最適には、培養培地中の前駆的化学物質または非目的タンパク質の化学物質は、約30%、20%、10%、5%または1%(乾燥重量で)である。
開示のヌクレオチド配列、およびそれによってコードされるタンパク質の断片および多様体もまた、本開示に包含される。「断片」は、ヌクレオチド配列の一部またはアミノ酸配列の一部、およびしたがってそれによってコードされるタンパク質を意味する。ヌクレオチド配列の断片は、天然のタンパク質の生物活性を保持しており、したがってODP2活性を有しているタンパク質断片をコードし得る。あるいは、ハイブリダイゼーションプローブとして有用なヌクレオチド配列の断片は、生物活性を保持している断片タンパク質を一般にコードしない。したがって、ヌクレオチド配列の断片は、その範囲が、少なくとも約20個のヌクレオチド、約50個のヌクレオチド、約100個のヌクレオチドから、本開示のタンパク質をコードする完全長のヌクレオチド配列にまで及び得る。
「ODP2活性」、すなわち「Ovule Development Protein 2活性」は、ODP2ポリペプチドが以下に例示する活性の少なくとも1つを有することを意味する:植物細胞の再生能力の増大、植物細胞の胚発生、植物細胞の形質転換効率の増大、植物細胞の油分の改質、DNAへの結合、非生物的ストレスに対する耐性の増大、非生物的ストレス下での 収穫量の増大もしくは維持、無性胚形成の増大、デンプン成分の改質、胚サイズの変更または転写の活性化。そのような活性の測定方法は、当該技術分野で知られており、以下により詳しく説明する。
本開示のODP2/BBMタンパク質の生物活性部分をコードするODP2/BBMヌクレオチド配列の断片は、少なくとも15個、25個、30個、50個、100個、150個、200個、250個、300個、350個、400個、450個、500個、550個、600個、650個、700個、709個の隣接するアミノ酸、または最大で、本開示の完全長のODP2/BBMタンパク質に存在する全アミノ酸をコードするであろう。ハイブリダイゼーションプローブまたはPCRプライマーとして有用なODP2ヌクレオチド配列の断片は、一般に、ODP2/BBMタンパク質の生物活性部分をコードする必要はない。
したがって、ODP2/BBMヌクレオチド配列の断片は、ODP2/BBMタンパク質の生物活性部分をコードするか、あるいは、以下に開示する方法によりハイブリダイゼーションプローブまたはPCRプライマーとして使用し得る断片であり得る。ODP2/BBMタンパク質の生物活性部分は、本開示のODP2/BBMヌクレオチド配列の1つの一部を単離し、ODP2/BBMタンパク質のコード部分を発現させ(例えば、インビトロでの組み換え発現により)、そして、ODP2/BBMタンパク質のコード部分の活性を評価することにより調製することができる。ODP2/BBMヌクレオチド配列の断片の核酸分子は、少なくとも16個、20個、50個、75個、100個、150個、200個、250個、300個、350個、400個、450個、500個、550個、600個、650個、700個、800個、900個、1,000個、1,100個、1,200個、1,300個、1,400個、1,500個、1,600個、1,700個、1,800個、1,900個、2,000個、2,100個、2,200個の隣接するヌクレオチド配列、または最大で、本明細書に開示の完全長のODP2/BBMヌクレオチド配列(例えば、配列番号17、19および21)に存在する全ヌクレオチドを含む。
「多様体」は、実質的に類似した配列を意味するものである。ポリヌクレオチドでは、多様体は、天然ポリヌクレオチドの1つ以上の内部部位での1つ以上のヌクレオチドの欠失および/または付加、ならびに/あるいは天然ポリヌクレオチドの1つ以上の部位での1つ以上のヌクレオチドの置換を含む。本明細書で使用する場合、「天然の」ポリヌクレオチドまたはポリペプチドは、それぞれ天然に存在するヌクレオチド配列またはアミノ酸配列を含む。ポリヌクレオチドでは、保護多様体は、遺伝子コードの縮重のため、本開示のODP2/BBMポリペプチドの1つのアミノ酸配列をコードする配列を含む。ODP2/BBM2ポリヌクレオチド多様体はまた、例えば、部位特異的変異誘発法により生成されたもの(しかし、本開示のODP2タンパク質を依然としてコードする)など、合成で誘導されたポリヌクレオチドを含む。一般に、開示されたある特定のポリヌクレオチドの多様体は、本明細書の他の箇所に記載された配列アライメントプログラムおよびパラメータによる決定で、その特定のポリヌクレオチドに対し、少なくとも約40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%またはそれ以上の配列同一性を有するであろう。
「多様体」は、天然タンパク質の1つ以上の内部部位での1つ以上のアミノ酸の欠失または付加、ならびに/あるいは天然タンパク質の1つ以上の部位での1つ以上のアミノ酸の置換により、天然タンパク質から生成されるタンパク質を意味するものである。本開示に包含される多様体タンパク質は、生物活性を有する。すなわち、それらは、天然タンパク質に必要な生物活性を保持している、すなわち、そのポリペプチドは、本明細書に記載したような、ODP2/BBM活性(すなわち、植物の再生能力の調節、植物の胚発生、植物の形質転換効率の増大、植物の油分の改質、細胞増殖の増大、非生物的ストレスに対する耐性の増大、非生物的ストレス下での収穫量の増大もしくは維持、無性胚形成の増大、DNAへの結合または転写の調節)を有している。そのような多様体は、例えば、遺伝的多型、または人工的操作により生じ得る。生物活性を有する本開示の天然ODP2/BBMタンパク質の多様体は、本明細書の他の箇所に記載された配列アライメントプログラムおよびパラメータによる決定で、天然タンパク質のアミノ酸配列に対し、少なくとも約40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%またはそれ以上の配列同一性を有するであろう。生物活性を有する本開示のタンパク質の多様体は、そのタンパク質と、僅かに1~15個のアミノ酸残基、僅かに1~10個、例えば6~10個、僅かに5個、僅かに4個、3個、2個、またはたった1個のアミノ酸残基だけで異なっていることがある。
本開示のODP2/BBMタンパク質は、アミノ酸の置換、欠失、トランケーション、融合および挿入などの様々な方法で改変することができる。そのような操作の方法は、当該技術分野で一般に知られている。例えば、ODP2タンパク質のアミノ酸配列多様体は、DNAの変異によって調製することができる。変異を誘発する方法やヌクレオチド配列を改変する方法は、当該技術分野でよく知られている。例えば、Kunkel(1985)Proc.Natl.Acad.Sci.USA82:488-492;Kunkel et al.(1987)Methods in Enzymol.154:367-382;米国特許第4,873,192号明細書;Walker and Gaastra、eds.(1983)Techniques in Molecular Biology(MacMillan Publishing Company、New York)および、本明細書中で引用されている参考文献を参照されたい。目的タンパク質の生物活性に影響しない適切なアミノ酸置換に関する指針は、Dayhoff et al.(1978)Atlas of Protein Sequence and Structure(Natl.Biomed.Res.Found.、Washington、D.C.)(この文献は参照によって本明細書に組み込まれる)で見出すことができる。1つのアミノ酸を、それと類似の特性を有する他のアミノ酸と交換するような保存置換が最適であり得る。
III.WUS/WOXホメオボックスポリペプチド
本開示の方法は、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドのポリヌクレオチド配列およびアミノ酸配列を含む。Wuschelタンパク質(以下、WUSという)は、多能性幹細胞プールを含む頂端分裂組織の開始および維持に重要な役割を果たす(Endrizzi,et al.,(1996)Plant Journal 10:967-979;Laux,et al.,(1996)Development 122:87-96;およびMayer,et al.,(1998)Cell 95:805-815)。WUS遺伝子用のシロイヌナズナ(Arabidopsis)植物変異体は、特定されておらず、分化するように見える幹細胞を含む。WUSは、転写調節因子として機能すると推定される新規のホメオドメインタンパク質をコードする(Mayer,et al.,(1998)Cell95:805-815)。シロイヌナズナ(Arabidopsis)シュート分裂組織の幹細胞集団は、器官の開始を促進するCLAVATA(CLV)遺伝子と幹細胞同一性に必要なWUS遺伝子との間の調節ループによって維持される(CLV遺伝子が転写レベルでWUSを抑制し、WUSが分裂組織細胞同一性と幹細胞マーカーCLV3の発現を十分に誘導し得るだけ発現する)と考えられている(Brand,et al.,(2000)Science 289:617-619;Schoof,et al.,(2000)Cell 100:635-644)。シロイヌナズナ(Arabidopsis)におけるWUSの構成的発現が葉からの不定のシュート増殖(植物内で)に導くことが示された(Laux,T.,第XVI回国際植物科学会議(the XVI International Botanical Congress Meeting),Aug.1-7,1999,St.Louis,Mo.での発表)。
一態様では、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドは、WUS1、WUS2、WUS3、WOX2A、WOX4、WOX5またはWOX9ポリペプチドである(van der Graaff et al.,2009,Genome Biology 10:248)。WUS/WOXホメオボックスポリペプチドは、単子葉植物のWUS/WOXホメオボックスポリペプチドであり得る。各種態様において、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドは、オオムギ、トウモロコシ、キビ、カラスムギ、イネ、ライムギ、エノコログサ属(Setaria)種、ソルガム、サトウキビ、スイッチグラス、ライコムギ、シバまたはコムギのWUS/WOXホメオボックスポリペプチドであり得る。あるいは、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドは、双子葉植物のWUS/WOXホメオボックスポリペプチドであり得る。特に、本開示は、配列番号4、6、8、10、12、14および16に示すアミノ酸配列をコードするヌクレオチド配列を含む、単離された核酸分子を提供する。さらに、本明細書に記載の核酸分子(配列番号3、5、7、9、11、13および15)によってコードされるアミノ酸配列を有するポリペプチド、ならびに、その断片および多様体が提供される。
WUS/WOXホメオボックスポリペプチドは、イネ科(Poaceae)に属する植物由来であり得る。WUS/WOXホメオボックスポリペプチドが由来し得る好適な植物の非限定的な例としては、限定はされないが、オオムギ、トウモロコシ(トウモロコシ)、カラスムギ、イネ、ライムギ、ソルガム、コムギ、キビ、ライコムギなどの穀類;限定はされないが、タケ、マーラム、タチイチゴツナギ、アシ、ライグラス、サトウキビなどの葉茎作物;シバ(lawn grass)、パンパスグラス、ならびに、スイッチグラスおよびシバ(turfgrass)などのその他の草が挙げられる。
さらなる態様において、本開示の方法で使用されるWUS/WOXホメオボックスポリペプチドは、高等植物、例えば、被子植物綱(Angiospermae)および裸子植物綱(Gymnospermae)などを含む任意の植物由来であり得る。双子葉植物亜綱(Dicotylodenae)および単子葉植物亜綱(Monocotyledonae)の植物が好適である。好適な種は、キツネノマゴ科(Acanthaceae)、ネギ科(Alliaceae)、ユリズイセン科(Alstroemeriaceae)、ヒガンバナ科(Amaryllidaceae)、キョウチクトウ科(Apocynaceae)、ヤシ科(Arecaceae)、キク科(Asteraceae)、メギ科(Berberidaceae)、ベニノキ科(Bixaceae)、アブラナ科(Brassicaceae)、パイナップル科(Bromeliaceae)、アサ科(Cannabaceae)、ナデシコ科(Caryophyllaceae)、イヌガヤ科(Cephalotaxaceae)、アカザ科(Chenopodiaceae)、イヌサフラン科(Colchicaceae)、ウリ科(Cucurbitaceae)、ヤマノイモ科(Dioscoreaceae)、マオウ科(Ephedraceae)、ユカノキ科(Erythroxylaceae)、トウダイグサ科(Euphorbiaceae)、マメ科(Fabaceae)、シソ科(Lamiaceae)、アマ科(Linaceae)、ヒカゲノカズラ科(Lycopodiaceae)、アオイ科(Malvaceae)、メランチウム科(Melanthiaceae)、バショウ科(Musaceae)、フトモモ科(Myrtaceae)、ヌマミズキ科(Nyssaceae)、ケシ科(Papaveraceae)、マツ科(Pinaceae)、オオバコ科(Plantaginaceae)、イネ科(Poaceae)、バラ科(Rosaceae)、アカネ科(Rubiaceae)、ヤナギ科(Salicaceae)、ムクロジ科(Sapindaceae)、ナス科(Solanaceae)、イチイ科(Taxaceae)、ツバキ科(Theaceae)およびブドウ科(Vitaceae)由来であり得る。
WUS/WOXホメオボックスポリペプチドが由来し得る好適な種としては、トロロアオイ属(Abelmoschus)、モミ属(Abies)、カエデ属(Acer)、コヌカグサ属(Agrostis)、ネギ属(Allium)、ユリズイセン属(Alstroemeria)、パイナップル属(Ananas)、アンドログラフィス属(Andrographis)、ウシクサ属(Andropogon)、ヨモギ属(Artemisia)、ダンチク属(Arundo)、アトローパ属(Atropa)、メギ属(Berberis)、フダンソウ属(Beta)、ベニノキ属(Bixa)、アブラナ属(Brassica)、キンセンカ属(Calendula)、ツバキ属(Camellia)、カンレンボク属(Camptotheca)、アサ属(Cannabis)、トウガラシ属(Capsicum)、ベニバナ属(Carthamus)、ニチニチソウ属(Catharanthus)、イヌガヤ属(Cephalotaxus)、キク属(Chrysanthemum)、キナ属(Cinchona)、スイカ属(Citrullus)、コーヒーノキ属(Coffea)、イヌサフラン属(Colchicum)、コリウス属(Coleus)、キュウリ属(Cucumis)、カボチャ属(Cucurbita)、ギョウギシバ属(Cynodon)、チョウセンアサガオ属(Datura)、ナデシコ属(Dianthus)、ジギタリス属(Digitalis)、ヤマノイモ属(Dioscorea)、アブラヤシ属(Elaeis)、マオウ属(Ephedra)、エリアンサス属(Erianthus)、エリスロキシルム属(Erythroxylum)、ユーカリ属(Eucalyptus)、ウシノケグサ属(Festuca)、オランダイチゴ属(Fragaria)、ガランサス属(Galanthus)、ダイズ属(Glycine)、ワタ属(Gossypium)、ヒマワリ属(Helianthus)、パラゴムノキ属(Hevea)、オオムギ属(Hordeum)、ヒヨス属(Hyoscyamus)、ナンヨウアブラギリ属(Jatropha)、アキノノゲシ属(Lactuca)、ヤマ属(Linum)、ドクムギ属(Lolium)、ルピナス属(Lupinus)、トマト属(Lycopersicon)、ヒカゲノカズラ属(Lycopodium)、イモノキ属(Manihot)、ウマゴヤシ属(Medicago)、メンタ属(Mentha)、ススキ属(Miscanthus)、バショウ属(Musa)、タバコ属(Nicotiana)、イネ属(Oryza)、キビ属(Panicum)、ケシ属(Papaver)、ヨモギキク属(Parthenium)、チカラシバ属(Pennisetum)、ペチュニア属(Petunia)、クサヨシ属(Phalaris)、アワガエリ属(Phleum)、マツ属(Pinus)、ポア属(Poa)、ポインセチア属(Poinsettia)、ポプラ属(Populus)、ラウオルフィア属(Rauwolfia)、トウゴマ属(Ricinus)、バラ属(Rosa)、サトウキビ属(Saccharum)、ヤナギ属(Salix)、サングイナリア属(Sanguinaria)、ハシリドコロ属(Scopolia)、ライムギ属(Secale)、ナス属(Solanum)、モロコシ属(Sorghum)、スパルティナ属(Spartina)、ホウレンソウ属(Spinacea)、ヨモギギク属(Tanacetum)、イチイ属(Taxus)、カカオ属(Theobroma)、ライコムギ属(Triticosecale)、コムギ属(Triticum)、ウニオラ属(Uniola)、シュロソウ属(Veratrum)、ビンカ属(Vinca)、ブドウ属(Vitis)およびトウモロコシ属(Zea)に属するものが挙げられる。
さらなる態様において、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドは、農業、園芸、液体燃料分子および他の化学物質の製造するためのバイオマス、ならびに/または林業にとって重要な、または興味深い植物由来であり得る。非限定的な例として、例えば、スイッチグラス(Panicum virgatum)(スイッチグラス)、モロコシ(Sorghum bicolor)(ソルガム、スーダングラス)、ジャイアントミスカンサス(Miscanthus giganteus)(ススキ)、サトウキビ属(Saccharum)種(サトウキビ)、バルサムポプラ(Populus balsamifera)(ポプラ)、トウモロコシ(Zea mays)(トウモロコシ)、ダイズ(Glycine max)(ダイズ)、セイヨウアブラナ(Brassica napus)(キャノーラ)、パンコムギ(Triticum aestivum)(コムギ)、ワタ(Gossypium hirsutum)(ワタ)、イネ(Oryza sativa)(イネ)、ヒマワリ(Helianthus annuus)(ヒマワリ)、ムラサキウマゴヤシ(Medicago sativa)(アルファルファ)、テンサイ(Beta vulgaris)(テンサイ)、トウジンビエ(Pennisetum glaucum)(トウジンビエ)、キビ属(Panicum)種、モロコシ属(Sorghum)種、ススキ属(Miscanthus)種、サトウキビ属(Saccharum)種、エリアンサス属(Erianthus)種、ポプラ属(Populus)種、ビッグブルーステム(Andropogon gerardii)(ビッグブルーステム)、ナピアグラス(Pennisetum purpureum)(エレファントグラス)、クサヨシ(Phalaris arundinacea)(リードカナリーグラス)、ギョウギシバ(Cynodon dactylon)(バミューダグラス)、オニウシノケグサ(Festuca arundinacea)(ヒロハノウシノケグサ)、スパルティナ・ペクチナータ(Spartina pectinata)(プレーリーコードグラス)、ダンチク(Arundo donax)(ダンチク)、ライムギ(Secale cereale)(ライムギ)、ヤナギ属(Salix)種(ヤナギ)、ユーカリ属(Eucalyptus)種(ユーカリ)、ライコムギ属(Triticosecale)種(ライコムギ-コムギ×ライムギ)、タケ、ベニバナ(Carthamus tinctorius)(ベニバナ)、ナンヨウアブラギリ(Jatropha curcas)(ナンヨウアブラギリ)、トウゴマ(Ricinus communis)(トウゴマ)、ギニアアブラヤシ(Elaeis guineensis)(ヤシ)、アマ(Linum usitatissimum)(アマ)、カラシナ(Brassica juncea)、キャッサバ(Manihote sculenta)(キャッサバ)、トマト(Lycopersicon esculentum)(トマト)、レタス(Lactuca sativa)(レタス)、バナナ(Musa paradisiaca)(バナナ)、ジャガイモ(Solanum tuberosum)(ジャガイモ)、ヤセイカンラン(Brassica oleracea)(ブロッコリー、カリフラワー、芽キャベツ)、チャノキ(Camellia sinensis)(チャ)、オランダイチゴ(Fragaria ananassa)(イチゴ)、カカオ(Theobroma cacao)(ココア)、アラビカコーヒーノキ(Coffea arabica)(コーヒー)、ヨーロッパブドウ(Vitis vinifera)(ブドウ)、パイナップル(Ananas comosus)(パイナップル)、トウガラシ(Capsicum annum)(トウガラシ)、タマネギ(Allium cepa)(タマネギ)、メロン(Cucumis melo)(メロン)、キュウリ(Cucumis sativus)(キュウリ)、セイヨウカボチャ(Cucurbita maxima)(カボチャ)、ニホンカボチャ(Cucurbita moschata)(カボチャ)、ホウレンソウ(Spinacea oleracea)(ホウレンソウ)、スイカ(Citrullus lanatus)(スイカ)、オクラ(Abelmoschus esculentus)(オクラ)、ナス(Solanum melongena)(ナス)、ケシ(Papaver somniferum)(ケシ)、オニゲシ(Papaver orientale)、ヨーロッパイチゴ(Taxus baccata)、タイヘイヨウイチイ(Taxus brevifolia)、クソニンジン(Artemisia annua)、アサ(Cannabis sativa)、カンレンボク(Camptotheca acuminate)、ニチニチソウ(Catharanthus roseus)、ツルニチニチソウ(Vinca rosea)、キナノキ(Cinchona officinalis)、イヌサフラン(Colchicum autumnale)、ベラトラム・カリフォルニカ(Veratrum californica)、ケジギタリス(Digitalis lanata)、ジギタリス・プルプレア(Digitalis purpurea)、ヤマノイモ属(Dioscorea)種、センシンレン(Andrographis paniculata)、ベラドンナ(Atropa belladonna)、シロバナヨウシュシュチョウセンアサガオ(Datura stomonium)、メギ属(Berberis)種、イヌガヤ属(Cephalotaxus)種、シナマオウ(Ephedra sinica)、マオウ属(Ephedra)種、コカ(Erythroxylum coca)、マツユキソウ(Galanthus wornorii)、ハシリドコロ属(Scopolia)種、ホソバノトウゲシバ(Lycopodium serratum)(=トウゲシバ(Huperzia serrata))、ヒカゲノカズラ属(Lycopodium)種、インドジャボク(Rauwolfia serpentina)、インドジャボク属(Rauwolfia)種、アカネグサ(Sanguinaria canadensis)、ヒヨス属(Hyoscyamus)種、キンセンカ(Calendula officinalis)、ナツシロギク(Chrysanthemum parthenium)、コレウス・フォルスコリ(Coleus forskohlii)、ナツシロギク(Tanacetum parthenium)、グアユールゴムノキ(Parthenium argentatum)(グアユール)、パラゴムノキ属(Hevea)種(ゴム)、スペアミント(Mentha spicata)(ミント)、ペパーミント(Mentha piperita)(ミント)、ベニノキ(Bixa orellana)、アルストロメリア属(Alstroemeria)種、バラ属(Rosa)種(バラ)、カーネーション(Dianthus caryophyllus)(カーネーション)、ペチュニア属(Petunia)種(ペチュニア)、ポインセチア(Poinsettia pulcherrima)(ポインセチア)、タバコ(Nicotianatabacum)(タバコ)、ルピナス(Lupinus albus)(ルピン)、ウニオラ・パニクラータ(Uniola paniculata)(カラスムギ)、ベントグラス(コヌカグサ属(Agrostis)種)、ヤマナラシ(Populus tremuloides)(アスペン)、マツ属(Pinus)種(マツ)、モミ属(Abies)種(モミ)、カエデ属(Acer)種(カエデ)、オオムギ(Hordeum vulgare)(バーリー)、ナガハグサ(Poa pratensis)(ブルーグラス)、ドクムギ属(Lolium)種(ライグラス)、オオアワガエリ(Phleum pratense)(ティモシー)、および球果植物が挙げられる。興味深いのは、エネルギー生成のために生育する植物、いわゆるエネルギー作物であり、例えば、スイッチグラス(Panicum virgatum)(スイッチグラス)、モロコシ(Sorghum bicolor)(ソルガム、スーダングラス)、ジャイアントミスカンサス(Miscanthus giganteus)(ススキ)、サトウキビ属(Saccharum)種(サトウキビ)、バルサムポプラ(Populus balsamifera)(ポプラ)、ビッグブルーステム(Andropogon gerardii)(ビッグブルーステム)、ナピアグラス(Pennisetum purpureum)(エレファントグラス)、クサヨシ(Phalaris arundinacea)(リードカナリーグラス)、ギョウギシバ(Cynodon dactylon)(バミューダグラス)、オニウシノケグサ(Festuca arundinacea(トールフェスク)、スパルティナ・ペクチナータ(Spartina pectinata)(プレーリーコードグラス)、ムラサキウマゴヤシ(Medicago sativa)(アルファルファ)、ダンチク(Arundo donax)(ダンチク)、ライムギ(Secale cereale)(ライムギ)、ヤナギ属(Salix)種(ヤナギ)、ユーカリ属(Eucalypus)種(ユーカリ)、ライコムギ属(Triticosecale)種(ライコムギ-コムギ×ライムギ)およびタケ(Bamboo)などのセルロース系エネルギー作物、ならびにトウモロコシ(Zea mays)(トウモロコシ)およびキャッサバ(Manihot esculenta)(キャッサバ)などのデンプン系エネルギー作物、ならびにサトウキビ属(Saccharum)種(サトウキビ)、およびテンサイ(Beta vulgaris)(テンサイ)などの糖系エネルギー作物、ならびにダイズ(Glycine max)(ダイズ)、セイヨウアブラナ(Brassica napus)(キャノーラ)、ヒマワリ(Helianthus annuus)(ヒマワリ)、ベニバナ(Carthamus tinctorius)(ベニバナ)、ナンヨウアブラギリ(Jatropha curcas)(ナンヨウアブラギリ)、トウゴマ(Ricinus communis)(トウゴマ)、ギニアアブラヤシ(Elaeis guineensis)(ヤシ)、アマ(Linum usitatissimum)(アマ)およびカラシナ(Brassica juncea)などのバイオディーゼル生成エネルギー作物である。
WUS/WOXホメオボックスポリペプチドは、バイオマス再生可能エネルギー源由来であり得る。バイオマス再生可能エネルギー源植物の例としては、上記のものが挙げられる。
本開示の方法および組成物で使用されるWUS/WOXホメオボックスポリペプチドは、WUS1ポリペプチドであり得る。一態様では、WUS1ポリペプチドは、トウモロコシ、ソルガム、イネまたはエノコログサ属(Setaria)種のWUS1ポリペプチドである。さらなる態様において、WUS1ポリペプチドは、トウモロコシまたはイネのWUS1ポリペプチドである。さらなる態様において、WUS1ポリペプチドは、トウモロコシのWUS1ポリペプチドである。特に、WUS1ポリペプチドは、配列番号4のアミノ酸配列を含むか、またはWUS1ポリペプチドは、配列番号3を含むヌクレオチド配列によってコードされる。
本開示の方法および組成物で使用されるWUS/WOXホメオボックスポリペプチドは、WUS2ポリペプチドであり得る。各種態様において、WUS2ポリペプチドは、オオムギ、トウモロコシ、キビ、カラスムギ、イネ、ライムギ、エノコログサ属(Setaria)種、ソルガム、サトウキビ、スイッチグラス、ライコムギ、シバまたはコムギのWUSポリペプチドである。一態様では、WUS2ポリペプチドは、トウモロコシ、ソルガム、イネまたはエノコログサ属(Setaria)種のWUS2ポリペプチドである。さらなる態様において、WUS2ポリペプチドは、トウモロコシまたはイネのWUS2ポリペプチドである。さらなる態様において、WUS2ポリペプチドは、トウモロコシのWUS2ポリペプチドである。特に、WUS2ポリペプチドは、配列番号6のアミノ酸配列を含むか、またはWUS2ポリペプチドは、配列番号5を含むヌクレオチド配列によってコードされる。
本開示の方法および組成物で使用されるWUS/WOXホメオボックスポリペプチドは、WUS3ポリペプチドであり得る。一態様では、WUS3ポリペプチドは、トウモロコシ、ソルガム、イネまたはエノコログサ属(Setaria)種のWUS3ポリペプチドである。さらなる態様において、WUS3ポリペプチドは、トウモロコシまたはイネのWUS3ポリペプチドである。さらなる態様において、WUS3ポリペプチドは、トウモロコシのWUS3ポリペプチドである。特に、WUS3ポリペプチドは、配列番号8のアミノ酸配列を含むか、またはWUS3ポリペプチドは、配列番号7を含むヌクレオチド配列によってコードされる。
本開示の方法および組成物で使用されるWUS/WOXホメオボックスポリペプチドは、WOX2Aポリペプチドであり得る。一態様では、WOX2Aポリペプチドは、トウモロコシ、ソルガム、イネまたはエノコログサ属(Setaria)種のWOX2Aポリペプチドである。さらなる態様において、WOX2Aポリペプチドは、トウモロコシまたはイネのWUS2Aポリペプチドである。さらなる態様において、WOX2Aポリペプチドは、トウモロコシのWOX2Aポリペプチドである。特に、WOX2Aポリペプチドは、配列番号10のアミノ酸配列を含むか、または配列番号9を含むヌクレオチド配列によってコードされる。
本開示の方法および組成物で使用されるWUS/WOXホメオボックスポリペプチドは、WOX4ポリペプチドであり得る。一態様では、WOX4ポリペプチドは、トウモロコシ、ソルガム、イネまたはエノコログサ属(Setaria)種のWOX4ポリペプチドである。さらなる態様において、WOX4ポリペプチドは、トウモロコシまたはイネのWUS4ポリペプチドである。さらなる態様において、WOX4ポリペプチドは、トウモロコシのWOX4ポリペプチドである。特に、WOX4ポリペプチドは、配列番号12のアミノ酸配列を含むか、または配列番号11を含むヌクレオチド配列によってコードされる。
本開示の方法および組成物で使用されるWUS/WOXホメオボックスポリペプチドは、WOX5Aポリペプチドであり得る。一態様では、WOX5Aポリペプチドは、トウモロコシ、ソルガム、イネまたはエノコログサ属(Setaria)種のWOX5Aポリペプチドである。さらなる態様において、WOX5Aポリペプチドは、トウモロコシまたはイネのWUS5Aポリペプチドである。さらなる態様において、WOX5Aポリペプチドは、トウモロコシのWOX5Aポリペプチドである。特に、WOX5Aポリペプチドは、配列番号14のアミノ酸配列を含むか、または配列番号13を含むヌクレオチド配列によってコードされる。
本開示の方法および組成物で使用されるWUS/WOXホメオボックスポリペプチドは、WOX9ポリペプチドであり得る。一態様では、WOX9ポリペプチドは、トウモロコシ、ソルガム、イネまたはエノコログサ属(Setaria)種のWOX9ポリペプチドである。さらなる態様において、WOX9ポリペプチドは、トウモロコシまたはイネのWUS9ポリペプチドである。さらなる態様において、WOX9ポリペプチドは、トウモロコシのWOX9ポリペプチドである。特に、WOX9ポリペプチドは、配列番号16のアミノ酸配列を含むか、または配列番号15を含むヌクレオチド配列によってコードされる。
本開示は、単離された、または実質的に精製された核酸またはタンパク質WUS/WOX組成物を包含する。WUS/WOXヌクレオチド配列、およびそれによってコードされるタンパク質の断片および多様体もまた、本開示に包含される。「断片」は、ヌクレオチド配列の一部またはアミノ酸配列の一部、およびしたがってそれによってコードされるタンパク質を意味する。ヌクレオチド配列の断片は、天然のタンパク質の生物活性を保持しており、したがってWUS/WOX活性を有しているタンパク質断片をコードし得る。あるいは、ハイブリダイゼーションプローブとして有用なヌクレオチド配列の断片は、生物活性を保持している断片タンパク質を一般にコードしない。したがって、ヌクレオチド配列の断片は、その範囲が、少なくとも約20個のヌクレオチド、約50個のヌクレオチド、約100個のヌクレオチドから、本開示のタンパク質をコードする完全長のヌクレオチド配列にまで及び得る。
本開示のWUS/WOXタンパク質の生物活性部分をコードするWUS/WOXヌクレオチド配列の断片は、少なくとも15個、25個、30個、50個、100個、150個、200個、250個、300個、350個、400個、450個、500個、550個、600個、650個、700個、709個の隣接するアミノ酸、または最大で、本開示の完全長のWUS/WOXタンパク質に存在する全アミノ酸をコードするであろう。ハイブリダイゼーションプローブまたはPCRプライマーとして有用なWUS/WOXヌクレオチド配列の断片は、一般に、WUS/WOXタンパク質の生物活性部分をコードする必要はない。
したがって、WUS/WOXヌクレオチド配列の断片は、WUS/WOXタンパク質の生物活性部分をコードするか、あるいは、以下に開示する方法によりハイブリダイゼーションプローブまたはPCRプライマーとして使用し得る断片であり得る。WUS/WOXタンパク質の生物活性部分は、本開示のWUS/WOXヌクレオチド配列の1つの一部を単離し、WUS/WOXタンパク質のコード部分を発現させ(例えば、インビトロでの組み換え発現により)、そして、WUS/WOXタンパク質のコード部分の活性を評価することにより調製することができる。WUS/WOXヌクレオチド配列の断片の核酸分子は、少なくとも16個、20個、50個、75個、100個、150個、200個、250個、300個、350個、400個、450個、500個、550個、600個、650個、700個、800個、900個、1,000個、1,100個、1,200個、1,300個、1,400個、1,500個、1,600個、1,700個、1,800個、1,900個、2,000個、2,100個、2,200個の隣接するヌクレオチド配列、または最大で、本明細書に開示の完全長のWUS/WOXヌクレオチド配列(例えば、配列番号3、5、7、9、11、13および15)に存在する全ヌクレオチドを含む。
「多様体」は、実質的に類似した配列を意味するものである。ポリヌクレオチドでは、保護多様体は、遺伝子コードの縮重のため、本開示のWUS/WOXポリペプチドの1つのアミノ酸配列をコードする配列を含む。ポリヌクレオチド多様体はまた、例えば、部位特異的変異誘発法により生成されたもの(しかし、本開示のWUS/WOXタンパク質を依然としてコードする)など、合成で誘導されたポリヌクレオチドを含む。一般に、開示されたある特定のポリヌクレオチドの多様体は、本明細書の他の箇所に記載された配列アライメントプログラムおよびパラメータによる決定で、その特定のポリヌクレオチドに対し、少なくとも約40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%またはそれ以上の配列同一性を有するであろう。
「多様体」は、天然タンパク質の1つ以上の内部部位での1つ以上のアミノ酸の欠失または付加、ならびに/あるいは天然タンパク質の1つ以上の部位での1つ以上のアミノ酸の置換により、天然タンパク質から生成されるタンパク質を意味するものである。本開示に包含される多様体タンパク質は、生物活性を有する。すなわち、それらは、天然タンパク質に必要な生物活性を保持している、すなわち、そのポリペプチドは、WUS/WOX活性を有している。そのような多様体は、例えば、遺伝的多型、または人工的操作により生じ得る。本開示の天然WUS/WOXタンパク質の生物活性を有する多様体は、本明細書の他の箇所に記載された配列アライメントプログラムおよびパラメータによる決定で、天然タンパク質のアミノ酸配列に対し、少なくとも約40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%またはそれ以上の配列同一性を有するであろう。生物活性を有する本開示のタンパク質の多様体は、そのタンパク質と、僅かに1~15個のアミノ酸残基、僅かに1~10個、例えば6~10個、僅かに5個、僅かに4個、3個、2個、またはたった1個のアミノ酸残基だけで異なっていることがある。
本開示のWUS/WOXタンパク質は、アミノ酸の置換、欠失、トランケーション、融合および挿入などの様々な方法で改変することができる。そのような操作の方法は、当該技術分野で一般に知られている。例えば、WUS/WOXタンパク質のアミノ酸配列多様体は、DNAの変異によって調製することができる。変異を誘発する方法やヌクレオチド配列を改変する方法は、当該技術分野でよく知られている。例えば、Kunkel(1985)Proc.Natl.Acad.Sci.USA82:488-492;Kunkel et al.(1987)Methods in Enzymol.154:367-382;米国特許第4,873,192号明細書;Walker and Gaastra、eds.(1983)Techniques in Molecular Biology(MacMillan Publishing Company、New York)および、本明細書中で引用されている参考文献を参照されたい。目的タンパク質の生物活性に影響しない適切なアミノ酸置換に関する指針は、Dayhoff et al.(1978)Atlas of Protein Sequence and Structure(Natl.Biomed.Res.Found.、Washington、D.C.)(この文献は参照によって本明細書に組み込まれる)で見出すことができる。1つのアミノ酸を、それと類似の特性を有する他のアミノ酸と交換するような保存置換が最適であり得る。
IV.形質転換方法
本開示の方法および組成物は、様々な形質転換の方法に適宜使用することができる。すなわち、形質転換のプロトコル、およびヌクレオチド配列を植物へ導入するためのプロトコルは、形質転換の標的とする植物または植物細胞の種類に応じて、すなわち、単子葉植物であるか双子葉植物であるかに応じて変えることができる。ヌクレオチド配列の植物細胞への導入、およびその後の植物ゲノムへの挿入に好適な方法としては、マイクロインジェクション法(Crossway et al.(1986)Biotechniques4:320-334)、エレクトロポレーション法(Riggs et al.(1986)Proc.Natl.Acad.Sci.USA83:5602-5606、アグロバクテリウム(Agrobacterium)媒介形質転換法(Townsend et al.の米国特許第5,563,055号明細書、Zhao et al.の米国特許第5,981,840号明細書)、遺伝子直接導入法(Paszkowski et al.(1984)EMBO J.3:2717-2722)および弾道粒子加速法(ballistic particle acceleration)(例えば、Sanford et al.の米国特許第4,945,050号明細書、Tomes et al.の米国特許第5,879,918号明細書、Tomes et al.の米国特許第5,886,244号明細書、Bidney et al.の米国特許第5,932,782号明細書、Tomes et al.(1995)“Direct DNA Transfer into Intact Plant Cells via Microprojectile Bombardment、”in Plant Cell,Tissue,and Organ Culture:Fundamental Methods,ed.Gamborg and Phillips(Springer-Verlag,Berlin);およびMcCabe et al.(1988)Biotechnology 6:923-926を参照)が挙げられる。また、Weissinger et al.(1988)Ann.Rev.Genet.22:421-477、Sanford et al.(1987)Particulate Science and Technology5:27-37(タマネギ)、Christou et al.(1988)Plant Physiol.87:671-674(ダイズ)、McCabe et al.(1988)Bio/Technology 6:923-926(ダイズ)、Finer and McMullen(1991)In Vitro Cell Dev.Biol.27P:175-182(ダイズ)、Singh et al.(1998)Theor.Appl.Genet.96:319-324(ダイズ)、Datta et al.(1990)Biotechnology 8:736-740(イネ)、Klein et al.(1988)Proc.Natl.Acad.Sci.USA85:4305-4309(トウモロコシ)、Klein et al.(1988)Biotechnology 6:559-563(トウモロコシ);Tomesの米国特許第5,240,855号明細書、Buising et al.の米国特許第5,322,783号明細書および同第5,324,646号明細書、Tomes et al.(1995)“Direct DNA Transfer into Intact Plant Cells via Microprojectile Bombardment、”in Plant Cell,Tissue,and Organ Culture:Fundamental Methods,ed.Gamborg(Springer-Verlag,Berlin)(トウモロコシ);Klein et al.(1988)Plant Physiol.91:440-444(トウモロコシ)、Fromm et al.(1990)Biotechnology 8:833-839(トウモロコシ)、Hooykaas-Van Slogteren et al.(1984)Nature(London)311:763-764、Bowen et al.の米国特許第5,736,369号明細書(穀類);Bytebier et al.(1987)Proc.Natl.Acad.Sci.USA 84:5345-5349(ユリ科(Liliaceae))、De Wet et al.(1985)in The Experimental Manipulation of Ovule Tissues、ed.Chapman et al.(Longman、New York)、pp.197-209(花粉);Kaeppler et al.(1990)Plant Cell Reports 9:415-418およびKaeppler et al.(1992)Theor.Appl.Genet.84:560-566(ウィスカー媒介形質転換);D’Halluin et al.(1992)Plant Cell 4:1495-1505;Li et al.(1993)Plant Cell Reports 12:250-255およびChristou and Ford(1995)Annals of Botany 75:407-413(イネ)、Osjoda et al.(1996)Nature Biotechnology 14:745-750(トウモロコシ、アグロバクテリウム・ツメファシエンス(Agrobacterium tumefaciens)による)(これらの文献は全て参照により本明細書に組み込まれる)も参照されたい。
本開示の方法および組成物は、限定はされないが、単子葉植物および双子葉植物などの、任意の植物種の形質転換に使用することができる。目的とする植物種の例としては、限定はされないが、トウモロコシ(トウモロコシ(Zea mays))、アブラナ属(Brassica)種(例えば、セイヨウアブラナ(B.napus)、ブラッシカ・ラパ(B.rapa)、カラシナ(B.juncea))、特に、種子油源として有用なアブラナ属(Brassica)種、アルファルファ(ムラサキウマゴヤシ(Medicago sativa))、イネ(イネ(Oryza sativa))、ライムギ(ライムギ(Secale cereale))、ソルガム(モロコシ(Sorghum bicolor)、モロコシ(Sorghum vulgare))、キビ(例えば、トウジンビエ(トウジンビエ(Pennisetum glaucum))、キビ(キビ(Panicum miliaceum))、アワ(アワ(Setaria italica))、シコクビエ(シコクビエ(Eleusine coracana)))、ヒマワリ(ヒマワリ(Helianthus annuus))、ベニバナ(ベニバナ(Carthamus tinctorius))、コムギ(パンコムギ(Triticum aestivum))、ダイズ(ダイズ(Glycine max))、タバコ(タバコ(Nicotiana tabacum))、ジャガイモ(ジャガイモ(Solanum tuberosum))、ラッカセイ(ラッカセイ(Arachis hypogaea))、ワタ(海島綿(Gossypium barbadense)、ワタ(Gossypium hirsutum))、サツマイモ(サツマイモ(Ipomoea batatus))、キャッサバ(キャッサバ(Manihot esculenta))、コーヒー(コーヒーノキ属(Coffea)種)、ココナッツ(ココヤシ(Cocos nucifera))、パイナップル(パイナップル(Ananas comosus))、カンキツ樹(ミカン属(Citrus)種)、ココア(カカオ(Theobroma cacao))、チャ(チャノキ(Camellia sinensis))、バナナ(バショウ属(Musa)種)、アボカド(アボカド(Persea americana))、イチジク(イチジク(Ficus casica))、グアバ(グアバ(Psidium guajava))、マンゴー(マンゴー(Mangifera indica))、オリーブ(オリーブ(Olea europaea))、パパイア(パパイア(Carica papaya))、カシュー(カシュー(Anacardium occidentale))、マカダミア(マカダミア(Macadamia integrifolia))、アーモンド(アーモンド(Prunus amygdalus))、テンサイ(テンサイ(Beta vulgaris))、サトウキビ(サトウキビ属(Saccharum)種)、カラスムギ、オオムギ、野菜類、観賞植物および球果植物が挙げられる。
野菜類としては、トマト(トマト(Lycopersicon esculentum))、レタス(例えば、レタス(Lactuca sativa))、サヤマメ(インゲンマメ(Phaseolus vulgaris))、ライマメ(ライマメ(Phaseolus limensis))、エンドウマメ(レンリソウ属(Lathyrus)種)、ならびに、キュウリ(キュウリ(C.sativus))、カンタロープ(ククミス・カンタルペンシス(C.cantalupensis))、およびマスクメロン(メロンC.melo))などのキュウリ属(Cucumis)に属するものが挙げられる。観賞植物としては、アザレア(ツツジ属(Rhododendron)種)、アジサイ(アジサイ(Macrophylla hydrangea)、ハイビスカス(ブッソウゲ(Hibiscus rosasanensis))、バラ(バラ属(Rosa)種)、チューリップ(チューリップ属(Tulipa)種)、ラッパズイセン(スイセン属(Narcissus)種)、ペチュニア(ツクバネアサガオ(Petunia hybrida))、カーネーション(カーネーション(Dianthus caryophyllus))、ポインセチア(ポインセチア(Euphorbia pulcherrima))、およびキクが挙げられる。
本開示を実施するにあたり使用可能な球果植物としては、例えば、テーダマツ(テーダマツ(Pinus taeda))、スラッシュパイン(スラッシュパイン(Pinus elliotii))、ポンデローサマツ(ポンデローサマツ(Pinus ponderosa))、ロッジポールパイン(コントルタマツ(Pinus contorta))、およびモントレーパイン(ラジアータパイン(Pinus radiata))などのマツ;ダクラスファー(ベイマツ(Pseudotsuga menziesii));カナダツガ(カナダツガ(Tsuga canadensis));アメリカツガ(アメリカツガ(Tsuga heterophylla));マウンテンヘムロック(マウンテンヘムロック(Tsuga mertensiana));アメリカカラマツまたはカラマツ(ラリックス・オキシデンタリス(Larix occidentalis));ベイトウヒ(カナダトウヒ(Picea glauca));セコイア(セコイア(Sequoia sempervirens));ヨーロッパモミ(アビエス・アマビリス(Abies amabilis))およびバルサムモミ(バルサムモミ(Abies balsamea))などのトゥルーモミ;ならびにベイスギ(ベイスギ(Thuja plicata))およびイエローシーダー(イエローシーダー(Chamaecyparis nootkatensis))などのシーダーが挙げられる。ユーカリ種、例えば、ユーカリプツス・グランディス(E.grandis)(および、その交配種「ウロガンディス(urograndis)」)、ユーカリ・グロブルス(E.globulus)、ユーカリ・カマルドレンシス(E.camaldulensis)、ユーカリ・テレチコルニス(E.tereticornis)、ユーカリ・ビミナリス(E.viminalis)、ユーカリ・ニテンス(E.nitens)、ユーカリ・サリグナ(E.saligna)およびユーカリ・ウロフィラ(E.urophylla)を、本開示の実施において使用することができる。本開示の植物は、好ましくは、作物(例えば、トウモロコシ、アルファルファ、ヒマワリ、アブラナ属(Brassica)、ダイズ、ワタ、ベニバナ、ラッカセイ、ソルガム、コムギ、キビ、タバコなど)であり、より好ましくは、トウモロコシ植物およびダイズ植物であり、より一層好ましくは、トウモロコシ植物である。
特に目的とする植物としては、目的とする種子を提供する穀物植物、油糧種子植物およびマメ科植物が挙げられる。目的とする種子としては、トウモロコシ、コムギ、オオムギ、イネ、ソルガム、ライムギなどの穀物の種子が挙げられる。油糧種子植物としては、限定はされないが、ワタ、ダイズ、ベニバナ、アブラナ属(Brassica)、トウモロコシ、アルファルファ、パーム、ココナッツなどが挙げられ、マメ科植物としては、マメおよびエンドウマメが挙げられる。マメとしては、限定はされないが、グアー、イナゴマメ、コロハ、ダイズ、インゲンマメ、ササゲ、リョクトウ、ライマメ、ソラマメ、レンズマメ、およびヒヨコマメが挙げられる。
選択マーカーは、多くの場合、特定の条件下で、ある分子またはこの分子を含む細胞を同定または選択することを可能にするDNAセグメントを含む。これらのマーカーは、活性(限定されないが、RNA、ペプチドもしくはタンパク質の産生など)をコードすることができる、またはRNA、ペプチド、タンパク質、無機および有機の化合物もしくは組成物などの結合部位を提供することができる。選択マーカーの例としては、限定はされないが、制限酵素部位を含むDNAセグメント;他の毒性化合物に耐性を示す産物をコードするDNAセグメント(例えば、スペクチノマイシン、アンピシリン、カナマイシン、テトラサイクリン、Basta、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)などの抗生物質);受容細胞において別に欠失している産物をコードするDNAセグメント(例えば、tRNA遺伝子、栄養要求性マーカー);容易に同定することができる産物をコードするDNAセグメント(例えば、β-ガラクトシダーゼ、GUSなどの表現型マーカー;緑色蛍光タンパク質(GFP)、シアン色蛍光タンパク質(CFP)、黄色蛍光タンパク質(YFP)、赤色蛍光タンパク質(RFP)などの蛍光タンパク質;および細胞表面タンパク質など);新しいPCR用プライマー部位の世代(例えば、前に並置されていない2つのDNA配列の並列);制限エンドヌクレアーゼまたは他のDNA修飾酵素、化学物質などの作用を受けていない、または作用を受けたDNA配列の含有物、ならびに、同定を可能にする特異的修飾(例えば、メチル化)に要求されるDNA配列の含有物が挙げられる。
選択マーカーのさらなる例としては、グリホサート、スルホニル尿素、グルホシネートアンモニウム、ブロモキシニル、イミダゾリノンおよび2,4-ジクロロフェノキシアセテート(2,4-D)などの除草化合物に耐性を付与する遺伝子が挙げられる。一般に、Yarranton(1992)Curr.Opin.Biotech.3:506-511、Christopherson et al.(1992)Proc.Natl.Acad.Sci.USA 89:6314-6318、Yao et al.(1992)Cell 71:63-72、Reznikoff(1992)Mol.Microbiol. 6:2419-2422、Barkley et al.(1980)in The Operon、pp.177-220、Hu et al.(1987)Cell 48:555-566;Brown et al.(1987)Cell 49:603-612、Figge et al.(1988)Cell 52:713-722;Deuschle et al.(1989)Proc.Natl.Acad.Sci.USA86:5400-5404;Fuerst et al.(1989)Proc.Natl.Acad.Sci.USA86:2549-2553、Deuschle et al.(1990)Science 248:480-483;Gossen(1993)Ph.D.Thesis,University of Heidelberg、Reines et al.(1993)Proc.Natl.Acad.Sci.USA 90:1917-1921、Labow et al.(1990)Mol.Cell.Biol.10:3343-3356、Zambretti et al.(1992)Proc.Natl.Acad.Sci.USA 89:3952-3956、Baim et al.(1991)Proc.Natl.Acad.Sci.USA 88:5072-5076;Wyborski et al.(1991)Nucleic Acids Res.19:4647-4653、Hillen and Wissman(1989)Topics Mol.Struc.Biol.10:143-162、Degenkolb et al.(1991)Antimicrob.Agents Chemother.35:1591-1595、Kleinschnidt et al.(1988)Biochemistry 27:1094-1104;Bonin(1993)Ph.D.Thesis,University of Heidelberg、Gossen et al.(1992)Proc.Natl.Acad.Sci.USA 89:5547-5551;Oliva et al.(1992)Antimicrob.Agents Chemother.36:913-919、Hlavka et al.(1985)Handbook of Experimental Pharmacology,Vol.78(Springer-Verlag、Berlin)、Gill et al.(1988)Nature 334:721-724)を参照されたい。そのような開示は参照により本明細書に組み込まれる。上に掲げた選択マーカーは、それらに限定することを意図するものではない。本方法および組成物においては、任意の選択マーカーを使用することができる。
この記載の方法における体細胞胚発生および胚成熟の期間は非常に短縮されているので、したがって、選択レジームは、非トランスジェニック胚および得られる発芽したT0植物を効率良く取り除くために迅速に起こらなければならない。その結果、短期間にわたり、選択剤のストリンジェンシーに応じて、「エスケープ」(すなわち、野生型の再生T0植物)が増加する。エスケープを取り除くために、穀類のトランスジェニックイベントの従来のインビトロでの選択は、1.5~3ヶ月の間に起こり、選択培地上の多数の継体培養は再生に十分なカルス組織を蓄積する必要があった(Gordon-Kamm et al.,1990,Plant Cell 2:603-618、Negrotto et al.,2000,Plant Cell Reports、Zhao et al.,2001,Mol.Breed.8,323-333、Wu et al.,2014,In Vitro Cell.Dev.Biol.50:9-18;Kan Wang,2014,Agrobacterium Protocols,Vol.1,third edition,Springer-Verlag,New York for reviewを参照)。本開示は、カルス培養を除外することによって、この長期の選択の多くを除き、代わりに、迅速に働く選択剤を必要とする、迅速な胚発生および独立したT0植物(それぞれが個別の統合イベントを示す)への発芽を直接進行させる。
本方法に有用な選択マーカーとしては、限定はされないが、スルホニル尿素およびイミダゾリノンに対する耐性を付与するトウモロコシのHRA遺伝子(Lee et al.,1988、EMBO J 7:1241-1248)、グリホサートに対する耐性を付与するGAT遺伝子(Castle et al.,2004、Science 304:1151-1154)、aadA遺伝子などの、スペクチノマイシンに対する耐性を付与する遺伝子(Svab et al.,1990、Plant Mol Biol.14:197-205)、およびグルホシネートアンモニウムに対する耐性を付与するbar遺伝子(White et al.,1990、Nucl.Acids Res.25:1062)が挙げられ、PAT(または、トウモロコシのためのmoPAT(Rasco-Gaunt et al.、2003、Plant Cell Rep.21:569-76を参照))、およびマンノース含有培地での成長を許容するPMI遺伝子(Negrotto et al.,2000、Plant Cell Rep.22:684-690)は、本方法の体細胞胚形成および胚成熟に含まれる短い経過時間における迅速な選択に非常に有用である。しかしながら、使用する選択マーカーや、形質転換されている作物、近交系または種に応じて、野生型エスケープの割合は変わり得る。トウモロコシおよびソルガムでは、HRA遺伝子は、野生型エスケープの頻度の低減に有効である。
V.植物の形質および特性を向上させる方法
本開示は、高効率かつ高速で形質転換されたトランスジェニック植物を産生するための新規な組成物および方法を提供する。本開示の方法および組成物は、さらに、良好な形質および特性を与えるポリヌクレオチドを含む。
本明細書で使用する場合、「形質」は、植物、または特定の植物材料もしくは植物細胞の生理学的、形態学的、生化学的または物理的特性を指す。いくつかの例において、この特性は、種子または植物体の大きさなど、ヒトの目で視ることができ、あるいは、種子もしくは葉に含まれるタンパク質、デンプンもしくは油の量を検出するなどの生化学的手法により、例えば、二酸化炭素の取り込み量を測定することによって、代謝もしくは生理的プロセスを観察することにより、例えば、ノーザン解析、RT-PCR、マイクロアレイ遺伝子発現アッセイ、もしくはレポーター遺伝子発現システムを使用して、遺伝子もしくは遺伝子群の発現レベルを観察することにより、または、ストレス耐性、収量、病原体耐性などの農学的観察により測定することができる。本開示の態様の記載の中で使用する「形質の強化」には、水使用効率もしくは耐乾性の改善もしくは強化、浸透圧ストレス耐性、高塩分ストレス耐性、熱ストレス耐性、低温発芽耐性などの耐寒性の増大、収穫量の増大、窒素利用効率の強化、植物の早い成長および発達、植物の遅い成長および発達、種子タンパク質の増大、ならびに種子油の生産性の増大が含まれる。
本開示の方法には任意の目的ポリヌクレオチドを使用することができる。目的とする表現型の様々な変化としては、植物中の脂肪酸組成の変更、植物のアミノ酸含有量、デンプン含有量または炭水化物含有量の改変、植物の病原体防御機構の改変、実サイズの変更、スクロースの付加などが挙げられる。目的遺伝子はまた、栄養の取り込みの調節、およびフィチン酸塩遺伝子の発現の調節、特に、種子中のフィチン酸塩濃度を低下させるような調節に関与していてもよい。これらの結果は、植物において異種産物を発現させることにより、または内因性産物の発現を増大させることにより得ることができる。あるいは、これらの結果は、1種以上の内因性産物、特に、植物中の酵素または補因子の発現を低減させることにより得ることができる。これらの変化は、形質転換植物の表現型の変化をもたらす。
目的遺伝子は、商業市場、および作物の開発に従事している者の関心を反映している。目的とする作物や市場が変わり、国の発展が世界市場を切り開くにつれ、新しい作物や技術もまた出現してくるであろう。さらに、収量や雑種強勢などの農学上の形質や特性に対する理解が深まるにつれ、形質転換のための遺伝子の選択もそれに応じて変化するであろう。目的遺伝子の一般的なカテゴリーとしては、例えば、ジンクフィンガーなどの情報に関与する遺伝子、キナーゼなどの伝達に関与する遺伝子、および熱ショックタンパク質などのハウスキーピングに関与する遺伝子が挙げられる。導入遺伝子のより具体的なカテゴリーとしては、例えば、農学、虫害抵抗性、病気抵抗性、除草剤抵抗性、不稔性、穀類特性および商業生産に重要な形質をコードする遺伝子が挙げられる。目的遺伝子としては、一般に、油、デンプン、炭水化物、または栄養の代謝に関与するもの、ならびに、実サイズ、スクロース量に影響するものが挙げられる。
本開示の方法および組成物により外植体に導入されたポリヌクレオチドは、適切なプロモーターに作動可能に連結することができる。「プロモーター」は、転写開始点の上流のDNA領域を意味し、RNAポリメラーゼ、および転写を開始する他のタンパク質の認識および結合に関与しており、5’UTRを含むかまたは含まない。「植物プロモーター」は、それが植物細胞由来であるか否かに関わりなく、植物細胞において転写を開始することができるプロモーターである。植物プロモーターの例としては、限定はされないが、植物、植物ウイルス、ならびにアグロバクテリウム属(Agrobacterium)またはリゾビウム属(Rhizobium)からなどの植物細胞で発現する遺伝子を含む細菌から得られるものが挙げられる。発生制御下のプロモーターの例としては、葉、根または種子などの特定の組織で優先的に転写を開始するプロモーターが挙げられる。そのようなプロモーターは「組織優先的」を呼ばれる。特定の組織でのみ転写を開始するプロモーターは、「組織特異的」と呼ばれる。「細胞型」特異的プロモーターは、1種以上の器官の特定の細胞型、例えば根または葉の血管細胞における発現を主に駆動する。「誘導性」または「抑制性」プロモーターは、環境制御または外的制御下にあるプロモーターであり得る。誘導性プロモーターによる転写に影響し得る環境条件の例としては、嫌気的条件、特定の化学物質、または光の存在が挙げられる。あるいは、誘導性または抑制性のプロモーターの外的制御は、標的ポリペプチドとの相互作用によって、プロモーターを誘導または抑制する、適切な化学物質または他の薬剤を与えることによって影響され得る。組織特異的プロモーター、組織優先的プロモーター、細胞型特異的プロモーター、および誘導性プロモーターは、「非構成的」プロモーター類を構成する。「構成的」プロモーターは、ほとんどの条件下で活性を有するプロモーターである。本明細書で使用する場合、「アンチセンス配向」は、アンチセンス鎖が転写される方向で、プロモーターに作動可能に連結しているポリヌクレオチド配列を指す。アンチセンス鎖は、内因性転写産物に十分に相補的であり、そのため内因性転写産物の翻訳は多くの場合抑制される。「作動可能に連結している」とは、単一の核酸断片上の2つ以上の核酸断片が、1つの断片の機能が他の断片に影響されるような関係にあることを指す。例えば、プロモーターがコード配列の発現に影響を及ぼすことができる(すなわち、コード配列がプロモーターの転写制御下にある)とき、そのプロモーターはコード配列に作動可能に連結している。コード配列は、センスまたはアンチセンス配向で調節配列に作動可能に連結することができる。
油、デンプンおよびタンパク質の含有量などの農学的に重要な形質は、従来の育種方法に加え、遺伝子的に改変することができる。変更には、オレイン酸、飽和油および不飽和油の含有量の増加、リシンおよび硫黄濃度の上昇、必須アミノ酸の提供、またデンプンの変更が含まれる。ホルドチオニンタンパク質は、米国特許第5,703,049号明細書、同第5,885,801号明細書、同第、5,885,802号明細書および同第5,990,389号明細書に記載されており、これらの文献は参照により本明細書に組み込まれる。他の例としては、米国特許第5,850,016号明細書に記載のダイズ2Sアルブミンによりコードされるリシンおよび/または硫黄リッチ種子タンパク質、ならびにWilliamson et al.(1987)Eur.J.Biochem.165:99-106に記載の、オオムギ由来のキモトリプシン阻害剤がある(これらの開示は参照により本明細書に組み込まれる)。
コード配列の誘導体は、予め選択したアミノ酸の、コードされたポリペプチドにおける濃度を高めるため、部位特異的変異誘発法によって作ることができる。例えば、ヒマワリの種子(Lilley et al.(1989)Proceedings of the World Congress on Vegetable Protein Utilization in Human Foods and Animal Feedstuffs,ed.Applewhite(American Oil Chemists Society,Champaign,Ill.)、pp.497-502;この文献は参照により本明細書に組み込まれる);トウモロコシ(Pedersen et al.(1986),J.Biol.Chem.261:6279;Kirihara et al.(1988)Gene 71:359;これらの両文献は参照により本明細書に組み込まれる);およびイネ(Musumura et al.(1989)Plant Mol.Biol.12:123、この文献は参照により本明細書に組み込まれる)などからのメチオニンリッチ植物タンパク質を使用することができよう。他の農学的に重要な遺伝子は、ラテックス、Floury 2、成長因子、種子貯蔵因子および転写因子をコードする。
虫害抵抗性遺伝子は、穀粒収穫量の低下(yield drag)をもたらす根切り虫、ヨトウムシ、ヨーロッパアワノメイガなどの害虫に対する耐性をコードすることができる。このような遺伝子としては、例えば、バチルス・チューリンギエンシス(Bacillus thuringiensis)毒性タンパク質遺伝子(米国特許第5,366,892号明細書、同第5,747,450号明細書、同第5,736,514号明細書、同第5,723,756号明細書、同第5,593,881、およびGeiser et al.(1986)Gene 48:109)などが挙げられる。病気抵抗性形質をコードする遺伝子としては、解毒遺伝子、例えばフモニシンに対する解毒遺伝子(米国特許第5,792,931号明細書);非病原性(avr)および病気抵抗性(R)遺伝子(Jones et al.(1994)Science 266:789;Martin et al.(1993)Science 262:1432;およびMindrinos et al.(1994)Cell 78:1089)などが挙げられる。
除草剤抵抗性形質としては、アセト乳酸合成酵素(ALS)の働きを阻害するように作用する除草剤、特に、スルホニル尿素系除草剤に対する抵抗性をコードする遺伝子(例えば、そのような抵抗性に導く変異、特にS4および/またはHra変異を含むアセト乳酸合成酵素(ALS)遺伝子)、グルタミン合成酵素の働きを阻害するように作用する除草剤、例えば、ホスフィノスリシンもしくはバスタ(例えば、bar遺伝子)、またはグリホサート(例えば、EPSPS遺伝子およびGAT遺伝子;例えば、米国特許出願公開第2004/0082770号明細書および国際公開第03/092360号パンフレットを参照)に対する抵抗性をコードする遺伝子、あるいは当該技術分野で知られる他のそのような遺伝子を挙げることができる。bar遺伝子は除草剤bastaに対する耐性をコードし、nptII遺伝子は抗生物質カナマイシンおよびgeneticinに対する耐性をコードし、ALS遺伝子変異体は除草剤クロロスルフロンに対する耐性をコードする。
不稔性遺伝子はまた、発現カセットにおいてコードされ、物理的な雄穂除去に代わる方法として提供され得る。そのような方法に使用される遺伝子の例としては、雄性組織優先性遺伝子、および米国特許第5,583,210号明細書に記載されているQMなどの雄性不稔性表現型を有する遺伝子が挙げられる。他の遺伝子としては、キナーゼ、および雄性または雌性の配偶体の成長に有害な化合物をコードするものが挙げられる。
穀類の品質は、油の濃度や種類、飽和および不飽和、必須アミノ酸の質および量、ならびにセルロースの濃度などの形質に反映される。トウモロコシでは、改変ホルドチオニンタンパク質が、米国特許第5,703,049号明細書、同第5,885,801号明細書、同第5,885,802号明細書および同第5,990,389号明細書に記載されている。
商業的形質もまた、例えばエタノール産生用デンプンなどを増加させ得る、またはタンパク質発現の提供し得る遺伝子もしくは遺伝子群でコードされ得る。形質転換植物の他の重要な商業利用は、米国特許第5,602,321号明細書に記載されているようなポリマーおよびバイオプラスチックの生成である。β-ケトチオラーゼ、PHB酵素(ポリヒドロキシ酪酸合成酵素)、およびアセトアセチル-CoA還元酵素(Schubert et al.(1988)J.Bacteriol.170:5837-5847を参照)などの遺伝子は、ポリヒドロキシアルカノエート(PHA)の発現を促進する。
外因性産物としては、植物酵素および植物性産物、ならびに、原核生物および他の真核生物などの、他のソースからのものが挙げられる。そのような産物としては、酵素、補因子、ホルモンなどが挙げられる。タンパク質の濃度、特に、アミノ酸分布を改善して植物の栄養価を高めた改変タンパク質の濃度を上昇させることができる。これは、アミノ酸含有量を増大させたそのようなタンパク質の発現によって達成される。
一態様において、外植体に高効率かつ高速で導入することができるさらなる目的農業形質は、収穫量の増大などの形質、または植物価値を高めるその他の形質、例えば種子の品質の向上などである。特に興味深い形質は、水使用効率もしくは耐乾性の改善もしくは強化、収穫量の増大、窒素利用効率の強化、植物の早い成長および発達、植物の遅い成長および発達、種子タンパク質の増大、ならびに種子油の生産性の増大である。
多くの農業形質、「収穫」、例えば、限定はされないが、植物の高さ、莢の数、植物体における莢の位置、節間部の数、莢の破損の発生率、穀粒の大きさ、根粒形成効率および窒素固定効率、栄養の消化効率、生物的ストレスおよび非生物的ストレスに対する耐性、炭素同化、植物構造、耐倒伏性、種子の発芽率、苗の成長力、ならびに幼植物の形質が、「収穫」に影響を及ぼし得る。収穫に影響を及ぼし得る他の形質としては、発芽効率(たとえば、ストレス条件下での発芽効率)、成長速度(例えば、ストレス条件下での成長速度)、穂の数、穂1個当たりの種子数、種子の大きさ、種子の組成(デンプン、油、タンパク質)、登塾特性が挙げられる。全植物の収穫量を増大させるか否かはわからないが、所望の表現型特性を示すトランスジェニック植物の世代もまた目的とされる。そのような特性としては、植物形態学的増強、植物生理学的増強、またはトランスジェニック植物から得られる成熟種子の成分の改善が挙げられる。
本開示のトランスジェニック植物の「収穫量の増大」は、多くの方法、例えば、重量の測定、1植物体当たりの種子数、種子重量、単位面積当たりの種子数(すなわち、1エーカー当たりの種子、もしくは種子重量)、1エーカー当たりのブッシェル数、1エーカー当たりのトン数、1へクタールあたりのキロ数で評価し測定することができる。例えば、トウモロコシの収穫量は、例えば、1エーカー当たりのブッシェル数または1へクタール当たりのメートルトン数を単位とした、生産面積1単位当たりの、皮を剥いたトウモロコシ粒の産生量として測定することができ、それは、多くの場合、水分調節ベースで、例えば、水分15.5%で報告される。収穫量の増大は、キーとなる生化学化合物、例えば、窒素、リンおよび炭水化物などの利用の改善、または、環境ストレス、例えば、寒さ、熱、乾燥、塩分、および害虫もしくは病原体などに対する耐性の向上によりもたらされ得る。形質強化組み換えDNAはまた、植物成長調節物質の発現の改変、または細胞周期もしくは光合成経路の変更の結果として、成長調節物質成長および発達が改善され、ひいては収穫量が増大するトランスジェニック植物を提供するために使用することができる。
多くの農業形質、例えば、限定はされないが、植物の高さ、莢の数、植物体における莢の位置、節間部の数、莢の破損の発生率、穀粒サイズ、根粒形成効率および窒素固定効率、栄養の消化効率、生物的ストレスおよび非生物的ストレスに対する耐性、炭素同化、植物構造、耐倒伏性、種子の発芽率、苗の成長力、ならびに幼植物の形質が、「収穫」に影響を及ぼし得る。収穫に影響を及ぼし得る他の形質としては、発芽効率(たとえば、ストレス条件下での発芽効率)、成長速度(例えば、ストレス条件下での成長速度)、穂の数、穂1個当たりの種子数、種子の大きさ、種子の組成(デンプン、油、タンパク質)、登塾特性が挙げられる。全植物の収穫量を増大させるか否かはわからないが、所望の表現型特性を示すトランスジェニック植物の世代もまた目的とされる。そのような特性としては、植物形態学的増強、植物生理学的増強、またはトランスジェニック植物から得られる成熟種子の成分の改善が挙げられる。
VI.遺伝子の抑制方法
一態様において、本開示の方法および組成物は、植物中の標的遺伝子の抑制に有用なポリヌクレオチドを高効率かつ高速で植物に導入するために使用することができる。植物における遺伝子操作のいくつかの態様では、特定の遺伝子の活性低下(遺伝子サイレンシングまたは遺伝子抑制としても知られる)が望まれる。多くの遺伝子サイレンシング技術が当業者に知られており、例えば、限定はされないが、アンチセンス技術(例えば、Sheehy et al.(1988)Proc.Natl.Acad.Sci.USA 85:8805-8809、ならびに米国特許第5,107,065号明細書、同第5,453,566号明細書および同第5,759,829号明細書を参照);コサプレッション(例えば、Taylor(1997)Plant Cell 9:1245、Jorgensen(1990)Trends Biotech.8(12):340-344、Flavell(1994)Proc.Natl.Acad.Sci.USA 91:3490-3496、Finnegan et al.(1994)Bio/Technology 12:883-888およびNeuhuber et al.(1994)Mol.Gen.Genet.244:230-241);RNA干渉(Napoli et al.(1990)Plant Cell 2:279-289、米国特許第5,034,323号明細書;Sharp(1999)Genes Dev.13:139-141、Zamore et al.(2000)Cell 101:25-33、Javier(2003)Nature 425:257-263、およびMontgomery et al.(1998)Proc.Natl.Acad.Sci.USA95:15502-15507);ウイルス誘導遺伝子サイレンシング(Burton,et al.(2000)Plant Cell 12:691-705、およびBaulcombe(1999)Curr.Op.Plant Bio.2:109-113);標的RNA特異的リボザイム(Haseloff et al.(1988)Nature 334:585-591);ヘアピン構造(Smith et al.(2000)Nature 407:319-320、国際公開第WO99/53050号パンフレット、同第02/00904号パンフレットおよび同第98/53083号パンフレット);リボザイム(Steinecke et al.(1992)EMBO J.11:1525、米国特許第4,987,071号明細書、およびPerriman et al.(1993)Antisense Res.Dev.3:253);オリゴヌクレオチド媒介標的改変(例えば、国際公開第03/076574号パンフレットおよび同第99/25853号パンフレット);Znフィンガー標的分子(例えば、国際公開第01/52620号パンフレット、同第03/048345号パンフレットおよび同第00/42219号パンフレット);人工マイクロRNA(US8106180、Schwab et al.(2006)Plant Cell 18:1121-1133);および当業者に知られる他の方法、または上記方法の組み合わせが挙げられる。
VII.ゲノム編集技術を植物へ導入する方法
一態様において、本開示の方法および組成物は、植物体のゲノムの改変に特異的な部位を標的とするのに有用なポリヌクレオチドを高効率かつ高速で植物に導入するために使用することができる。本開示の方法および組成物によって導入することができる部位特異的改変としては、部位特異的改変を導入する任意の方法によるもの、例えば、限定はされないが、遺伝子修復オリゴヌクレオチドの使用(例えば、米国特許出願公開第2013/0019349号明細書)、または、TALEN、マガヌクレオチド、ジンクフィンガーヌクレアーゼ、CRISPR-Casなどの二本鎖切断技術によるものが挙げられる。例えば、植物もしくは植物細胞のゲノム中の標的配列の改変のために、植物を選択するために、塩基または配列を欠失させるために、遺伝子編集のために、そして目的ポリヌクレオチドを植物のゲノムに挿入するために、本開示の方法および組成物を使用して、CRISPR-Casシステムを植物細胞へ導入することができる。したがって、本開示の方法および組成物は、CRISPR-Casシステムと共に使用して、植物体、植物細胞または種子のゲノム中の標的部位および目的ヌクレオチドを変更または改変するのに提供することができる。
一態様では、本開示は、トランスジェニック植物を生産するための方法および組成物を含む。その方法は、植物細胞のゲノム中の標的部位に目的ポリヌクレオチドを導入することを含み、その方法は(a)(i)WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列、(ii)2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドをコードするヌクレオチド配列、または(iii)(i)および(ii)の組み合わせを含む発現コンストラクトで外植体細胞を形質転換する工程と;(b)形質転換された各細胞中で(a)のポリペプチドを発現させて、外因性サイトカイニンの非存在下で再生可能な植物構造体を形成する(但し、カルスは形成されない)工程とを含み;形質転換はさらに、ガイドヌクレオチドを発現可能な第1の発現コンストラクトと、Casエンドヌクレアーゼを発現可能な第2の組み換えDNAコンストラクトとを含み、ガイドヌクレオチドとCasエンドヌクレアーゼは、Casエンドヌクレアーゼに標的部位での二本鎖切断の導入を可能にする複合体を形成することができる。あるいは、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列、および/または2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドをコードするヌクレオチド配列を含む発現コンストラクトはまた、ガイドヌクレオチドを発現可能なヌクレオチド配列と、Casエンドヌクレアーゼを発現可能なヌクレオチド配列を含み得る。
一態様において、Casエンドヌクレアーゼ遺伝子は、植物最適化Cas9エンドヌクレアーゼであり、その植物最適化Cas9エンドヌクレアーゼは、ゲノム標的配列の植物ゲノムに結合し、二本鎖を作ることができる。
Casエンドヌクレアーゼは、ガイドヌクレオチドにガイドされ、細胞のゲノムの特定の標的部位を認識し、場合により二本鎖切断を導入する。CRISPR-Casシステムは、植物体、植物細胞または種子のゲノム中の標的部位の改変に有効なシステムを提供する。さらに、細胞のゲノム中の標的部位の改変、細胞のゲノム中のヌクレオチドの編集に有効なガイドポリヌクレオチド/Casエンドヌクレアーゼシステムを用いる方法および組成物を提供する。ゲノム標的部位が特定されたなら、様々な方法を用いて、様々な目的ポリヌクレオチドを含むように標的部位をさらに改変することができる。本発明の組成物および方法を使用して、細胞のゲノム中のヌクレオチド配列の編集を行うCRISPR-Casシステムを導入することができる。編集されるべきヌクレオチド配列(目的ヌクレオチド配列)は、Casエンドヌクレアーゼによって認識される標的部位中にあっても標的部位外にあってもよい。
CRISPR遺伝子座(クラスター化等間隔短鎖回文リピート)(SPIDR―スペーサー散在型ダイレクトリピートとしても知られる)は、最近記載されたDNA遺伝子座のファミリーを構成する。CRISPR遺伝子座は、短く、かつ高度に保存されたDNAリピート(通常24~40bp、1~140回の繰り返し―CRISPRリピートとも呼ばれる)から構成され、部分的に回文を形成している。反復配列(通常、種に固有である)間は一定の長さの可変配列(通常、CRISPR遺伝子座により20~58bp)がスペーサーとして存在している(国際公開第2007/025097号パンフレット、2007年3月1日公開)。
CRISPR遺伝子座は最初にエシェリキア・コリ(E.coliにおいて見出された(Ishino et al.(1987)J.Bacterial.169:5429-5433;Nakata et al.(1989)J.Bacterial.171:3553-3556を参照)。同様の間隔短配列リピートが、ハロフェラックス・メディテラネイ(Haloferax mediterranei)、ストレプトコッカス・ピオゲネス(Streptococcus pyogenes)、アナベナ属(Anabaena)およびマイコバクテリウム・ツベルクローシス(Mycobacterium tuberculosis)で特定された(Groenen et al.(1993)Mol.Microbiol.10:1057-1065、Hoe et al.(1999)Emerg.Infect.Dis.5:254-263、Masepohl et al.(1996)Biochim.Biophys.Acta1307:26-30、Mojica et al.(1995)Mol.Microbiol.17:85-93)。CRISPR遺伝子座はリピート配列の構造により他のSSRと異なり、短等間隔リピート(short regularly spaced repeat)(SRSR)と呼ばれていた(Janssen et al.(2002)OMICS J.Integ.Biol.6:23-33、Mojica et al.(2000)Mol.Microbiol.36:244-246)。リピートは、クラスターの形態で生じる短い要素であり、常に一定の長さの可変配列により等しい間隔をおいて存在している(Mojica et al.(2000)Mol.Microbiol.36:244-246)。
Cas遺伝子としては、フランキングするCRISPR遺伝子座に結合して、関連して、または近接もしくは隣接して存在する。用語「Cas遺伝子」および「CRISPR関連(Cas)遺伝子」は、本明細書では互換的に使用される。Casタンパク質ファミリーの包括的レビューは、Haft et al.(2005)Computational Biology、PLoS Comput Biol 1(6):e60.doi:10.1371/journal.pcbi.0010060に記載されている。
4つの当初記載された遺伝子ファミリーに加え、さらに41のCRISPR関連(Cas)遺伝子ファミリーが、国際公開第2015/026883号パンフレットに示されており、この文献は参照により本明細書に組み込まれる。この文献には、CRISPRシステムが、異なるリピート配列パターン、遺伝子群および種の範囲を有する異なる分類に属することが示されている。所与のCRISPR遺伝子座におけるCas遺伝子の数は、種によって変わり得る。Casエンドヌクレアーゼは、Cas遺伝子によってコードされるCasタンパク質と関連しており、Casタンパク質は、DNA標的配列へ二本鎖切断を導入することができる。Casエンドヌクレアーゼは、ガイドヌクレオチドにガイドされ、細胞のゲノムの特定の標的部位を認識し、場合により二本鎖切断を導入する。本明細書で使用する場合、用語「ガイドポリヌクレオチド/Casエンドヌクレアーゼシステム」には、DNA標的部位に二本鎖切断を導入することができる、Casエンドヌクレアーゼとガイドポリヌクレオチドとの複合体が含まれる。Casエンドヌクレアーゼは、ゲノム標的部位に近接したDNA二本鎖をほどき、標的配列を認識すると同時に、正しいプロトスペーサー隣接モチーフ(PAM)が標的配列の3’末端に位置している限り、2本のDNA鎖をガイドヌクレオチドによって切断する(2015年2月26日公開の国際公開第2015/026883号パンフレットの図2Aおよび図2Bを参照)。
一態様において、Casエンドヌクレアーゼ遺伝子は、Cas9エンドヌクレアーゼ、例えば、限定されないが、2007年3月1日公開の国際公開第2007/025097号パンフレット(この文献は参照によって本明細書に組み込まれる)の配列番号462、474、489、494、499、505、および518に挙げられているCas9遺伝子である。他の態様において、Casエンドヌクレアーゼ遺伝子は、植物、トウモロコシまたはダイズ最適化Cas9エンドヌクレアーゼ、例えば、国際公開第2015/026883号パンフレットの図1Aに示されたものである。他の態様において、Casエンドヌクレアーゼ遺伝子は、Casコドン領域上流のSV40核標的シグナル、およびCasコドン領域下流の二分核定位シグナル(Tinland et al.(1992)Proc.Natl.Acad.Sci.USA89:7442-6)に作動可能に結合している。
一態様において、配列番号1、124、212、213、214、215、216、193のCasエンドヌクレアーゼ遺伝子または配列番号5のヌクレオチド2037~6329は、国際公開第2015/026883号パンフレットの、Cas9エンドヌクレアーゼ遺伝子、またはその機能的断片もしくは多様体である。
用語「機能的断片」、「機能的に等価である断片」および「機能的に等価な断片」は、本明細書では互換的に使用される。これらの用語は、二本鎖切断を起こす能力が保持されている、本開示のCasエンドヌクレアーゼの一部またはサブ配列を指す。
用語「機能的多様体」、「機能的に等価である多様体」および「機能的に等価な多様体」は、本明細書では互換的に使用される。これらの用語は、二本鎖切断を起こす能力が保持されている、本開示のCasエンドヌクレアーゼの多様体を指す。断片および多様体は、部位特異的変異誘発法および合成構築などの方法によって得ることができる。
一態様において、Casエンドヌクレアーゼ遺伝子は、N(12-30)NGG型の任意のゲノム配列を認識することができる、植物コドン最適化ストレプトコッカス・ピオゲネス(Streptococcus pyogenes)Cas9遺伝子であり、原則として標的とし得る。
エンドヌクレアーゼは、ポリヌクレオチド鎖のリン酸ジエステル結合を切断する酵素であり、塩基を損傷することなく特定の部位でDNAを切断する制限エンドヌクレアーゼを含む。制限エンドヌクレアーゼは、I型、II型、III型およびIV型エンドヌクレアーゼを含み、これらはさらに亜型を含む。I型およびIII型系においては、メチラーゼ活性および制限活性の両活性が単一複合体内に含まれる。エンドヌクレアーゼはまた、ホーミングヌクレアーゼ(HE酵素)としても知られるメガヌクレアーゼを含み、この酵素は、制限エンドヌクレアーゼのように、特定の認識部位に結合し切断するが、メガヌクレアーゼの認識部位は通常長く、約18bp以上である。(2012年3月22日出願の国際特許出願PCT/US12/30061)。メガヌクレアーゼは、保存配列モチーフに基づいて4つのファミリーに分類されており、それらのファミリーは、LAGLIDADG、GIY-YIG、H-N-HおよびHis-Cysボックスのファミリーである。これらのモチーフは、金属イオンの配位およびリン酸ジエステル結合の加水分解に関与する。メガヌクレアーゼは、その長い認識部位と、そのDNA基質の配列多型性を許容していることで知られている。メガヌクレアーゼの命名規則は、他の制限エンドヌクレアーゼの規則と類似している。メガヌクレアーゼはまた、それぞれ独立ORF、イントロンおよびインテインによってコードされる酵素に対して付される接頭辞のF-、I-またはPI-で特徴付けられる。遺伝子組み換えプロセスの1つの工程は、認識部位またはその近傍でのポリヌクレオチドの切断を含む。この切断活性は、二本鎖の切断に使用され得る。部位特異的リコンビナーゼおよびその認識部位のレビューには、Sauer(1994)Curr Op Biotechnol5:521-7、およびSadowski(1993)FASEB 7:760-7を参照されたい。いくつかの例では、リコンビナーゼは、インテグラーゼファミリーまたはリゾルバーゼファミリーからのものである。TALエフェクターヌクレアーゼは、植物または他の有機体のゲノム中の特定の標的配列での二本鎖切断に使用することができる配列特異的ヌクレアーゼの新しい分類である。(Miller,et al.(2011)Nature Biotechnology 29:143-148).ジンクフィンガーヌクレアーゼ(ZFN)は、ジンクフィンガーDNA結合ドメインおよび二本鎖切断誘発物質ドメインからなる人工の二本鎖切断誘発物質である。認識部位特異性は、ジンクフィンガードメインによって与えられ、このジンクフィンガードメインは、通常、例えば、C2H2構造を有する、2、3または4つのジンクフィンガーを含むが、しかしながら他のジンクフィンガー構造も知られており、作られてきている。ジンクフィンガードメインは、選択されたポリヌクレオチド認識配列に特異的に結合するポリペプチドの設計に適している。ZFNとしては、非特異的エンドヌクレアーゼドメインに結合した人工DNA結合ジンクフィンガードメイン、例えば、FoklなどのMs型エンドヌクレアーゼ由来のヌクレアーゼドメインが挙げられる。さらなる機能性は、ジンクフィンガー結合ドメイン、例えば、転写活性因子ドメイン、転写抑制因子ドメインおよびメチラーゼに融合することができる。いくつかの例では、切断活性にヌクレアーゼドメインの二量体化が要求される。核ジンクフィンガーは、標的DNAの3つの連続する塩基対を認識する。例えば、3フィンガードメインは、ヌクレアーゼの二量体化要件で、9個の連続するヌクレオチドからなる配列を認識し、2組のジンクフィンガートリプレットが、18個のヌクレオチドからなる認識配列に結合するために使用される。
細菌および古細菌は、短鎖RNAを使用して外来核酸を分解する、クラスター化等間隔短鎖回文リピート(CRISPR)/CRISPR関連(Cas)システムと呼ばれる適応免疫防御を進化させた(2007年3月1日公開の国際公開第2007/025097号パンフレット)。細菌由来のII型CRISPR/Casシステムは、CasエンドヌクレアーゼをDNA標的へガイドするのにcrRNAおよびtracrRNAを使用する。crRNA(CRISPR RNA)は、二本鎖DNAの一方の鎖に相補的な領域と、CasエンドヌクレアーゼにDNA標的を切断させるRNA二本鎖を形成するtracrRNA(trans活性化CRISPR RNA)を有する塩基対とを含む。
本明細書で使用する場合、用語「ガイドヌクレオチド」は、2つのRNA分子、可変標的領域を含むcrRNA(CRISPR RNA)およびtracrRNAの合成的融合に関する。一態様において、ガイドヌクレオチドは、12~30ヌクレオチド配列からなる可変標的ドメインと、Casエンドヌクレアーゼと相互作用し得るRNA断片とを含む。
本明細書で使用する場合、用語「ガイドポリヌクレオチド」は、Casエンドヌクレアーゼと複合体を形成し、CasエンドヌクレアーゼがDNA標的部位を認識し、場合により切断することを可能にするポリヌクレオチド配列に関連している。このガイドポリヌクレオチドは一本鎖分子であっても二本鎖分子であってもよい。ガイドポリヌクレオチド配列は、RNA配列、DNA配列、またはこれらの組み合わせ(RNA-DNA組み合わせ配列)であってよい。任意選択で、ガイドポリヌクレオチドは、少なくとも1個のヌクレオチド、ホスホジエステル結合または連結修飾を含むことができ、この連結修飾として、ロックド核酸(LNA)、5-メチルdC、2,6-ジアミノプリン、2’-フルオロA、2’-フルオロU、2’-O-メチルRNA、ホスホロチオエート結合、コレステロール分子への連結、ポリエチレングリコール分子への連結、スペーサー18(ヘキサエチレングリコール鎖)分子への連結、または環化をもたらす5’から3’への共有結合的連結が挙げられるがこれらに限定されない。リボ核酸のみを含むガイドポリヌクレオチドもまた、「ガイドヌクレオチド」と称される。
ガイドポリヌクレオチドは、標的DNAのヌクレオチド配列に相補的な第1のヌクレオチド配列ドメイン(可変ターゲティングドメインまたはVTドメインとも呼ばれる)と、Casエンドヌクレアーゼポリペプチドと相互作用する第2のヌクレオチド配列ドメイン(Casエンドヌクレアーゼ認識ドメインまたはCERドメインとも呼ばれる)とを含む二本鎖分子(二本鎖ガイドポリヌクレオチドとも呼ばれる)であってよい。この二本鎖分子ガイドポリヌクレオチドのCERドメインは、相補領域に沿ってハイブリダイズされる2個の個別の分子を含む。この2個の個別の分子は、RNA配列、DNA配列および/またはRNA-DNA組み合わせ配列であってよい。一態様においては、CERドメインに連結されているVTドメインを含む二本鎖ガイドポリヌクレオチドの第1の分子は、「crDNA」(DNAヌクレオチドの連続区間で構成されている場合)、「crRNA」(RNAヌクレオチドの連続区間で構成されている場合)、または「crDNA-RNA」(DNAヌクレオチドとRNAヌクレオチドとの組み合わせで構成されている場合)と称される。crヌクレオチドは、細菌中および古細菌中に天然に存在するcRNAの断片を含むことができる。一態様においては、本明細書で開示するcrヌクレオチド中に存在する細菌中および古細菌中に天然に存在するcRNAの断片のサイズは、2個、3個、4個、5個、6個、7個、8個、9個、10個、11個、12個、13個、14個、15個、16個、17個、18個、19個、20個またはそれ以上のヌクレオチドから変動することができるがこれらに限定されない。
一態様においては、CERドメインを含む二本鎖ガイドポリヌクレオチドの第2の分子は、「tracrRNA」(RNAヌクレオチドの連続区間で構成されている場合)、「tracrDNA」(DNAヌクレオチドの連続区間で構成されている場合)「tracrDNA」、または「tracrDNA-RNA」(DNAヌクレオチドとRNAヌクレオチドとの組み合わせで構成されている場合)と称される。一態様においては、RNA Cas9エンドヌクレアーゼ複合体をガイドするRNAは、二本鎖crRNA-tracrRNAを含む二本鎖RNAである。
ガイドポリヌクレオチドはまた、標的DNAのヌクレオチド配列に相補的な第1のヌクレオチド配列ドメイン(可変標的ドメインまたはVTドメインと呼ばれる)と、Casエンドヌクレアーゼポリペプチドと相互作用する第2のヌクレオチド配列ドメイン(Casエンドヌクレアーゼ認識ドメインまたはCERドメインと呼ばれる)とを含む一本鎖分子であってもよい。「ドメイン」は、RNA配列、DNA配列および/またはRNA-DNA組み合わせ配列であり得るヌクレオチドの連続区間を意味する。一本鎖ガイドポリヌクレオチドのVTドメインおよび/またはCERドメインは、RNA配列、DNA配列またはRNA-DNA組み合わせ配列を含むことができる。一態様においては、一本鎖ガイドポリヌクレオチドは、tracrヌクレオチド(CERドメインを含む)に連結されているcrヌクレオチド(CERドメインに連結されているVTドメインを含む)を含み、この連結は、RNA配列、DNA配列、またはRNA-DNA組み合わせ配列を含むヌクレオチド配列である。crヌクレオチド由来の配列およびtracrヌクレオチド由来の配列で構成されている一本鎖ガイドポリヌクレオチドは、「一本鎖ガイドヌクレオチド」(RNAヌクレオチドの連続区間で構成されている場合)、「一本鎖ガイドDNA」(DNAヌクレオチドの連続区間で構成されている場合)、または「一本鎖ガイドヌクレオチド-DNA」(RNAヌクレオチドとDNAヌクレオチドとの組み合わせで構成されている場合)と称することができる。本開示の一態様においては、一本鎖ガイドヌクレオチドは、II型Casエンドヌクレアーゼと複合体を形成することができるII型CRISPR/CasシステムのcRNAまたはcRNA断片、およびtracrRNAまたはtracrRNA断片を含み、このガイドヌクレオチドCasエンドヌクレアーゼ複合体は、Casエンドヌクレアーゼを植物ゲノム標的部位へと誘導することができ、Casエンドヌクレアーゼがこのゲノム標的部位に二本鎖切断を導入することを可能にする。二本鎖ガイドポリヌクレオチドと対比して一本鎖ガイドポリヌクレオチドを使用する一態様は、一本鎖ガイドポリヌクレオチドを発現させるために作製する必要がある発現カセットが1種のみであるということである。
用語「可変標的ドメイン」または「VTドメイン」は本明細書において互換的に使用され、二本鎖DNA標的部位の一方の鎖(ヌクレオチド配列)に相補的であるヌクレオチド配列を含む。第1のヌクレオチド配列ドメイン(VTドメイン)と標的配列との間の%相補性は、少なくとも50%、51%、52%、53%、54%、55%、56%、57%、58%、59%、60%、61%、62%、63%、63%、65%、66%、67%、68%、69%、70%、71%、72%、73%、74%、75%、76%、77%、78%、79%、80%、81%、82%、83%、84%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%または100%であり得る。可変標的ドメインの長さは、少なくとも12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29または30ヌクレオチドであり得る。一態様においては、可変ターゲティングドメインは12~30ヌクレオチドからなる連続区間を含む。可変標的ドメインは、DNA配列、RNA配列、改変DNA配列、改変RNA配列、またはこれらの任意の組み合わせで構成され得る。
ガイドポリヌクレオチドの用語「Casエンドヌクレアーゼ認識ドメイン」または「CERドメイン」は本明細書において互換的に使用され、Casエンドヌクレアーゼポリペプチドと相互作用するヌクレオチド配列(例えば、ガイドポリヌクレオチドの第2のヌクレオチド配列ドメイン)を含む。CERドメインは、DNA配列、RNA配列、改変DNA配列、改変RNA配列(例えば、本明細書に記載する改変を参照されたい)、またはこれらの任意の組み合わせで構成され得る。
一本鎖ガイドポリヌクレオチドのcrヌクレオチドとtracrヌクレオチドとを連結するヌクレオチド配列は、RNA配列、DNA配列またはRNA-DNA組み合わせ配列を含むことができる。一態様においては、一本鎖ガイドポリヌクレオチドのcrヌクレオチドとtracrヌクレオチドとを連結するヌクレオチド配列の長さは、少なくとも3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、51、52、53、54、55、56、57、58、59、60、61、62、63、64、65、66、67、68、69、70、71、72、73、74、75、76、77、78、78、79、80、81、82、83、84、85、86、87、88、89、90、91、92、93、94、95、96、97、98、99または100個のヌクレオチドであり得る。他の態様では、一本鎖ガイドポリヌクレオチドのcrヌクレオチドとtracrヌクレオチドとを連結するヌクレオチド配列は、限定はされないが、GAAAテトラループ配列などのテトラループ配列を含み得る。
ガイドポリヌクレオチド、VTドメインおよび/またはCERドメインのヌクレオチド配列改変は、5’キャップ、3’ポリアデニル化テイル、リボスイッチ配列、安定した制御配列、dsRNA二本鎖を形成する配列、ガイドポリヌクレオチドの標的を細胞内位置に設定する改変または配列、トラッキングが生じる改変または配列、タンパク質用の結合部位が生じる改変または配列、ロックド核酸(LNA)、5-メチルdCヌクレオチド、2,6-ジアミノプリンヌクレオチド、2’-フルオロAヌクレオチド、2’-フルオロUヌクレオチド;2’-O-メチルRNAヌクレオチド、ホスホロチオエート結合、コレステロール分子への連結、ポリエチレングリコール分子への連結、スペーサー18分子への連結、5’から3’への共有結合的連結、またはこれらの任意の組み合わせからなる群から選択することができるが、これらに限定されない。これらの改変により、少なくとも1種の追加の有利な特徴をもたらすことができ、この追加の有利な特徴は、安定性の変更または調節、細胞内ターゲティング、トラッキング、蛍光標識、タンパク質用またはタンパク質複合体用の結合部位、相補的な標的配列に対する結合親和性の変更、細胞分解に対する耐性の変更、および細胞透過性の増大の群から選択される。
一態様において、ガイドヌクレオチドとCasエンドヌクレアーゼとは、CasエンドヌクレアーゼがDNA標的部位で二本鎖切断を導入するのを可能にする複合体を形成することができる。
本開示の一態様において、可変標的ドメインの長さは、少なくとも12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29または30ヌクレオチドであり得る。
本開示の一態様において、ガイドヌクレオチドは、II型Casエンドヌクレアーゼと複合体を形成することができるII型CRISPR/CasシステムのcRNA(またはcRNA断片)およびtracrRNA(またはtracrRNA断片)を含み、このガイドヌクレオチドCasエンドヌクレアーゼ複合体は、Casエンドヌクレアーゼを植物ゲノム標的部位へと誘導することができ、Casエンドヌクレアーゼがこのゲノム標的部位に二本鎖切断を導入することを可能にする。一態様において、ガイドヌクレオチドは、当該技術分野で知られた任意の方法、例えば、限定はされないが、粒子衝撃法または局所的適用法により植物体または植物細胞に導入することができる。
一態様において、ガイドヌクレオチドは、植物細胞中でガイドヌクレオチド転写することができる、植物特異的プロモーターに作動可能に結合した、対応するガイドDNA配列を含む組み換えDNA分子を導入することによって、間接的に導入することができる。用語「対応するガイドDNA」は、RNA分子の各「U」が「T」に置き替えられている以外はRNA分子と同じDNA分子を含む。
一態様において、ガイドヌクレオチドは、粒子衝撃法により、または、植物U6ポリメラーゼIIIプロモーターに作動可能に結合した、対応するガイドDNAを含む組み換えDNAコンストラクトをアグロバクテリウム属(Agrobacterium)により形質転換するための方法および組成物によって導入される。
一態様において、RNA Cas9エンドヌクレアーゼ複合体をガイドするRNAは、二本鎖crRNA-tracrRNAを含む二本鎖RNAである。二本鎖crRNA-tracrRNAに対してガイドヌクレオチドを使用する利点の1つは、融合ガイドヌクレオチドを発現させるために作製する必要がある発現カセットが1種のみであるということである。
用語「標的部位」、「標的配列」、「標的DNA」、「標的遺伝子座」、「ゲノム標的部位」、「ゲノム標的配列」および「ゲノム標的遺伝子座」は、本明細書では互換的に使用され、Casエンドヌクレアーゼによって植物細胞ゲノムで二本鎖切断が誘発される、植物細胞ゲノム中のポリヌクレオチド配列(葉緑体DNAおよびミトコンドリアDNAを含む)を指す。標的部位は植物ゲノム中の内在性部位であり得、あるいは、標的部位は植物体に対して異種であり得、そのためゲノム中に天然には存在していない、あるいは標的部位は天然で生じる場所と比較して異種のゲノム位置で見出すことができる。
本明細書で使用する場合、用語「内在性標的配列」および「天然標的配列」は、本明細書では互換的に使用され、植物ゲノムに対して内在性または天然性のものであり、かつ植物ゲノム中の標的配列の内在性または天然の位置に存在する標的配列を指す。一態様において、標的部位は、DNA認識部位、または特異的に認識し、かつ/または、LIG3-4エンドヌクレアーゼ(2009年5月21日公開の米国特許出願公開第2009/0133152A1号明細書)、もしくはMS26++メガヌクレアーゼ(2012年6月19日出願の米国特許出願第13/526912号明細書)などの二本鎖切断誘発物質によって結合する標的部位に類似する部位であり得る。
「人工標的部位」または「人工標的配列」は、本明細書では互換的に使用され、植物のゲノム中に導入された標的配列を指す。そのような人工標的配列は、植物ゲノム中の内在性標的配列または天然標的配列と配列が同じであり得、しかし、植物ゲノム中の異なる場所(すなわち、非内在性または非天然の場所)に存在し得る。
「改変標的部位」、「改変標的配列」、「変更標的部位」および「変更標的配列」は、本明細書では互換的に使用され、非改変標的配列を比較したとき、少なくとも1つの改変を含む本明細書に開示の標的部位を指す。そのような「改変」としては、例えば、(i)少なくとも1つのヌクレオチドの置換、(ii)少なくとも1つのヌクレオチドの欠失、(iii)少なくとも1つのヌクレオチドの挿入、または(iv)(i)~(iii)の任意の組み合わせが挙げられる。
VIII.部位特異的組み込みのためのヌクレオチドの導入法
一態様において、本開示の方法および組成物は、植物体へのヌクレオチド配列の標的組み込みに有用なポリヌクレオチドを、高効率かつ高速に植物へ導入するために使用することができる。例えば、本開示の方法および組成物は、標的部位を含む植物体を形質転換するために、非同一組み換え部位が隣接する目的ヌクレオチド配列を含むトランスファーカセットを導入するのに使用することができる。一態様では、標的部位は、トランスファーカセット上のそれに対応した、非同一組み換え部位を少なくとも1セット含む。組み換え部位が隣接するヌクレオチド配列の置換は、リコンビナーゼにより影響を受ける。このように、本開示の方法および組成物は、ヌクレオチド配列の標的組み込みのためのトランスファーカセットの導入に使用することができ、非同一組み換え部位が隣接するトランスファーカセットは、非同一組み換え部位を認識し、非同一組み換え部位で組み換えを行うリコンビナーゼにより認識される。したがって、本開示の方法および組成物は、再生可能な植物構造体由来の、非同一組み換え部位を含有する植物体の生長の効率および速度の改善に使用することができる。
一態様では、本開示は、トランスジェニック植物を生産するための方法および組成物を含む。その方法は、植物細胞のゲノム中の標的部位に目的ポリヌクレオチドを導入することを含み、その方法は(a)(i)WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列、(ii)2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドをコードするヌクレオチド配列、または(iii)(i)および(ii)の組み合わせを含む発現コンストラクトで外植体細胞を形質転換する工程と;(b)形質転換された各細胞中で(a)のポリペプチドを発現させて、外因性サイトカイニンの非存在下で再生可能な植物構造体を形成する(但し、カルスは形成されない)工程とを含み;形質転換はさらに、外植体の細胞を、異なる組換え部位が隣接している目的ヌクレオチド配列を含むトランスファーカセットで形質転換する工程を含み;かつ外植体は、トランスファーカセットのフランキング部位に対応する、異なる組換え部位が隣接している標的部位を含むゲノムを有する植物由来である。この方法はさらに、異なる組換え部位を認識し、組み換えを行うリコンビナーゼを提供することを含み得る。そのリコンビナーゼは、外植体の1つ以上の細胞、再生可能な植物構造体、再生可能な植物構造体から生じた小植物体、または再生可能な植物構造体から生じた小植物体から生じた植物体に提供される。
このように、本開示の方法および組成物は、外因性ヌクレオチドの形質転換植物への、方向性を有する標的組み込みを行うための組成物および方法をさらに含むことができることが提供される。一態様では、本開示の方法は、目的の遺伝子およびヌクレオチド配列の、以前に標的植物ゲノムに導入した対応する組み換え部位への、方向性を有するターゲティングを促進する遺伝子ターゲティングシステムにおいて、新規の組み換え部位を使用する。
一態様では、2つの非同一組み換え部位が隣接するヌクレオチド配列が、目的ヌクレオチド配列の挿入のために標的部位が設けられた、標的生物のゲノム由来の外植体の1つ以上の細胞に導入される。安定な植物体または培養組織が確立されたなら、標的部位に隣接している組み換え部位に対応する部位が隣接した第2のコンストラクト、すなわち目的ヌクレオチド配列が、リコンビナーゼタンパク質の存在下に、安定に形質転換された植物体または組織に導入される。このプロセスで、標的部位の非同一組み換え部位とトランスファーカセットの間でヌクレオチド配列の置換が起こる。
この方法で調製された形質転換植物体は、複数の標的部位、すなわち、非同一組み換え部位のセットを含み得ると認められる。この方法では、形質転換植物体の標的部位に対して複数の操作を行うことができる。形質転換植物体の標的部位とは、形質転換植物体のゲノムに挿入された、非同一組み換え部位を含むDNA配列を意味する。
本開示の方法で使用する組み換え部位の例は当該技術分野で知られており、例えば、FRT部位(例えば、Schlake and Bode(1994)Biochemistry 33:12746-12751;Huang et al.(1991)Nucleic Acids Research 19:443-448;Paul D.Sadowski(1995)In Progress in Nucleic Acid Research and Molecular Biology vol.51,pp.53-91;Michael M.Cox(1989)In Mobile DNA,Berg and Howe(eds)American Society of Microbiology,Washington D.C.,pp.116-670;Dixon et al.(1995)18:449-458;Umlauf and Cox(1988)The EMBO Journal 7:1845-1852;Buchholz et al.(1996)Nucleic Acids Research 24:3118-3119;Kilby et al.(1993)Trends Genet.9:413-421:Rossant and Geagy(1995)Nat.Med.1:592-594;Albert et al.(1995)The Plant J.7:649-659:Bayley et al.(1992)Plant Mol.Biol.18:353-361;Odell et al.(1990)Mol.Gen.Genet.223:369-378;およびDale and Ow(1991)Proc.Natl.Acad.Sci.USA 88:10558-105620を参照されたい;これらは全て参照により本明細書に組み込まれる);Lox(Albert et al.(1995)Plant J.7:649-659;Qui et al.(1994)Proc.Natl.Acad.Sci.USA 91:1706-1710;Stuurman et al.(1996)Plant Mol.Biol.32:901-913;Odell et al.(1990)Mol.Gen.Gevet.223:369-378;Dale et al.(1990)Gene 91:79-85;およびBayley et al.(1992)Plant Mol.Biol.18:353-361)が挙げられる。大部分の天然に存在するサッカロミケス・セレビシアエ(Saccharomyces cerevisiae)株に見出される2ミクロンのプラスミドは、2つの反転反復配列間のDNAの反転を促進する、部位特異的リコンビナーゼをコードする。この反転はプラスミドのコピー数増幅に中心的な役割を果たす。
タンパク質、指定されたFLPタンパク質は、部位特異的組み換えイベントを触媒する。最小の組み換え部位(FRT)が定義されており、非対称8bpスペーサーを挟んだ、2つの反転13塩基対(bp)の反復配列を含有する。FLPタンパク質は、繰り返し配列とスペーサーとの接合部で部位を切断し、3’末端リン酸エステルにより共有結合でDNAに結合する。FLPのような部位特異的リコンビナーゼは、特定の標的配列でDNAを切断し、再ライゲーションして、2つの同一部位間で正確に定義された組み換えをもたらす。機能させるには、システムは組み換え部位とリコンビナーゼを必要とする。補助的因子は必要でない。このようにして、システム全体を植物細胞に挿入し、機能させることができる。酵母のFLP¥FRT部位特異的組み換えシステムが植物で機能することが示されている。今日では、このシステムは不要なDNAの切除に利用されている。Lyznik et al.(1993)Nucleic Acid Res. 21: 969-975を参照されたい。
対照的に、本開示は、植物ゲノムにおけるヌクレオチド配列の置換、ターゲティング、配置、挿入および発現の制御に、非同一FRTを使用する。
一態様では、ゲノムに組み込まれた標的部位を含有する、植物体の外植体などの目的の形質転換生物を必要とする。標的部位は、非同一組み換え部位が隣接するという特徴を有する。形質転換生物の標的部位に含まれる部位に対応する非同一組み換え部位が隣接するヌクレオチド配列を含むターゲティングカセットがさらに要求される。非同一組み換え部位を認識し、部位特異的組み換えを触媒するリコンビナーゼが要求される。
リコンビナーゼは当該技術分野で知られている任意の手段で提供できると認められる。すなわち、それは、生物中でリコンビナーゼを発現することができる発現カセットで生物を形質転換することにより、一過性発現により、またはリコンビナーゼもしくはリコンビナーゼタンパク質のメッセンジャーRNA(mRNA)を提供することにより、生物または植物細胞中に提供され得る。
「非同一組み換え部位」とは、隣接する組み換え部位の配列が同一でなく、組み換えが生じないか、または部位間の組み換えが最少になるであろうことを意味する。すなわち、1つの隣接する組み換え部位がFRT部位で、第2の組み換え部位が変異したFRT部位であり得る。本開示の方法で使用される非同一組み換え部位は、2つの隣接する組み換え部位間の組み換え、およびそこに含まれるヌクレオチド配列の切除を妨げるか、または大きく抑制する。したがって、本開示においては、FRTおよび変異FRT部位、FRTおよびlox部位、loxおよび変異lox部位、ならびに当該技術分野で知られている他の組み換え部位を含む、任意の適切な非同一組み換え部位を使用し得ると認められる。
適切な非同一組み換え部位とは、活性なリコンビナーゼの存在下に、2つの非同一組み換え部位間の配列の削除がなされるとしても、植物ゲノムへのヌクレオチド配列の組み換えによる標的配置の置換よりもかなり低い効率で生じることを意味する。このように、本開示で使用される適切な非同一部位には、部位間の組み換え効率が低い部位、例えば、効率が約30~約50%未満、好ましくは約10~約30%未満、より好ましくは約5~約10%未満の部位が含まれる。
上述のように、ターゲティングカセットの組み換え部位は、形質転換した植物体の標的サイトのそれに対応する。すなわち、形質転換植物体の標的部位が、FRTおよび変異FRTという隣接する非同一組み換え部位を含有するならば、ターゲティングカセットは同じFRTおよび変異FRTの非同一組み換え部位を含有するであろう。
さらに、本開示の方法で使用するリコンビナーゼは、形質転換植物体およびターゲティングカセットの標的部位の組み換え部位により変わってくると認められる。すなわち、FRT部位が使用されるのであれば、FLPリコンビナーゼが必要になるであろう。同様に、lox部位が使用されるのであれば、Creリコンビナーゼが必要になる。非同一組み換え部位がFRTおよびlox部位の両者を含むのであれば、植物細胞中にFLPおよびCreの両リコンビナーゼが必要となろう。
FLPリコンビナーゼは、DNA複製時に、サッカロミケス・セレビシアエ(S.cerevisiae)の2ミクロンプラスミドのコピー数の増幅に関与する、部位特異的反応を触媒するタンパク質である。FLPタンパク質はクローン化され、発現されてきた。例えば、Cox(1993)Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.80:4223-4227を参照されたい。本開示で使用するFLPリコンビナーゼはサッカロミケス属(Saccharomyces)から得ることができる。目的植物体での最適な発現のために、植物体に望ましいコドンを使用してリコンビナーゼを合成することが好ましいであろう。例えば、1997年11月18日出願の、発明の名称が「Novel Nucleic Acid Sequence Encoding FLP Recombinase」である米国特許出願第08/972,258号明細書(参照により本明細書に組み込まれる)を参照されたい。
バクテリオファージリコンビナーゼCreは、2つのlox部位間の部位特異的組み換えを触媒する。Creリコンビナーゼは当該技術分野で知られている。例えば、Guo et al.(1997)Nature 389:40-46;Abremski et al.(1984),J.Biol.Chem.259:1509-1514;Chen et al.(1996)Somat.Cell Mol.Genet.22:477-488;およびShaikh et al.(1977),J.Biol.Chem.272:5695-5702を参照されたい。これらは全て参照により本明細書に組み込まれる。そのようなCre配列はまた、植物体に望ましいコドンを使用して合成することができる。
適切な場合には、植物ゲノムに挿入すべきヌクレオチド配列は、形質転換植物における発現を増加させるために最適化することができる。本開示において哺乳動物、酵母または細菌の遺伝子が使用される場合、発現改善のために、植物体に望ましいコドンを使用してそれらを合成することができる。単子葉植物における発現では、単子葉植物に望ましいコドンを使用して双子葉植物の遺伝子も合成できると認められる。植物に望ましい遺伝子を合成するために、当該技術分野における各種方法が利用できる。例えば、米国特許第5,380,831号明細書、同第5,436,391号明細書およびMurray et al.(1989)Nucleic Acids Res.17:477-498(参照により本明細書に組み込まれる)を参照されたい。植物に望ましいコドンは、目的植物で発現するタンパク質において、より頻繁に使用されるコドンから決定され得る。単子葉植物または双子葉植物に望ましい配列は、特定の植物種にとってその植物に望ましい配列と同様に構築できると認められる。例えば、欧州特許出願公開第A-0359472号明細書、欧州特許出願公開第A-0385962号明細書、国際公開第91/16432号パンフレット、Perlak et al.(1991)Proc.Natl.Acad.Sci.USA、88:3324-3328;およびMurray et al.(1989)Nucleic Acids Research,17:477-498.米国特許第5,380,831号明細書、米国特許第5,436,391号明細書など(参照により本明細書に組み込まれる)を参照されたい。さらに、遺伝子配列の全てまたは任意の部分が最適化されてもよく、また合成されてもよいと認められる。すなわち、完全に最適化されるか、または部分的に最適化された配列もまた使用することができる。
配列のさらなる改変が、細胞宿主中で遺伝子発現を促進することが知られており、本開示で使用することができる。これらには、遺伝子発現に有害であり得る、疑似ポリアデニル化シグナルをコードする配列、エクソン-イントロンスプライス部位シグナルをコードする配列、トランスポゾン様反復配列、および他のそのような特徴を有する配列の削除が含まれる。配列のG-C含有量は、宿主細胞中で発現する既知の遺伝子を参照することによって算出される、所与の細胞宿主の平均的なレベルに調節することができる。可能であれば、配列は、予測されるヘアピン二次的RNA構造を避けるよう改変する。
本開示はまた、新規なFLP組み換え標的部位(FRT)を包含する。FRTは、次のような、8塩基スペーサーで分けられた、2つの13塩基対からなる反復配列を含む最小配列として特定されている:5’-GAAGTTCCTATTC[TCTAGAAA]GTATAGGAACTTC3’(ここで、カッコ内のヌクレオチドはスペーサー領域を示す)。2つの13塩基反復配列が8ヌクレオチドで分離されている限り、スペーサー領域のヌクレオチドは、ヌクレオチドの組み合わせで置換することができる。スペーサーの実際のヌクレオチド配列は重要ではないが、しかしながら、本開示の実施のためには、スペース領域のヌクレオチドのいくつかの置換は、他の領域の置換より良く機能し得る。8塩基対のスペーサーは、鎖置換時のDNA-DNAの対合に関与する。この領域の非対称性は、組み換えイベントの部位アライメントの方向を決定し、これは、その後、逆方向になるか、または切除されるかに繋がる。上述のように、スペーサーの大部分は機能を失わずに変異することができる。例えば、Schlake and Bode(1994)Biochemistry 33:12746-12751(参照により本明細書に組み込まれる)を参照されたい。
新規のFRT変異体部位は、本開示の方法の実施で使用することができる。そのような変異体部位はPCRをベースとした変異誘発により構築することができる。変異FRT部位は知られている(1999年5月27日に公開された国際公開第1999/025821号パンフレットの配列番号2、3、4、および5を参照されたい)が、本開示の実施には別の変異FRT部位を使用できると認められる。本開示では、特定のFRTまたは組み換え部位が使用せず、異なる組み換え部位またはFRT部位が、植物ゲノム中のヌクレオチド配列のターゲティング挿入および発現に使用され得る。したがって、本開示に基づいて、他の変異FRT部位が構築され、使用され得る。
上で論じたように、リコンビナーゼの存在下に、非同一組み換え部位を有する標的部位を含むゲノムDNAを、対応する非同一組み換え部位を有するトランスファーカセットを含むベクターと一緒にすると、組み換えが起こる。隣接する組み換え部位の間に位置するトランスファーカセットのヌクレオチド配列は、隣接する組み換え部位の間に位置する標的部位のヌクレオチド配列と置換される。このようにして、目的ヌクレオチド配列を、宿主のゲノムに正確に組み込むことができる。
本開示の多くの変形を実施することができると認められる。例えば、複数の非同一組み換え部位を有する標的部位を構築することができる。このように、複数の遺伝子またはヌクレオチド配列を、植物ゲノムの正確な位置に積み重ねるか、またはオーダーすることができる。同様に、ゲノム内に標的部位が確立されたならば、トランスファーカセットのヌクレオチド配列内に追加の組み換え部位を組み込み、その部位を標的配列に移入することにより、追加の組み換え部位を導入することができる。このように、標的部位が確立されたならば、その後、組み換えにより部位を追加したり、部位を変更したりすることが可能である。
別の変形として、生物の標的部位に作動可能に結合したプロモーターまたは転写開始領域を提供することが挙げられる。プロモーターは最初の組み換え部位の5’末端側にあることが好ましい。コード領域を含むトランスファーカセットで生物を形質転換することにより、コード領域の発現は、トランスファーカセットが標的部位に組み込まれたときに起こるであろう。この態様は、コード配列として選択マーカー配列を提供することにより、形質転換された細胞、特に植物細胞を選択する方法を提供する。
本システムの別の利点として、上で論じたトランスファーカセットを使用することによる、導入遺伝子または導入DNAを生物に組み込むことの複雑さを軽減する能力、および単純な組み込みパターンによる生物の選択が挙げられる。同様に、数種の形質転換イベントを比較することにより、ゲノム内の好ましい部位を特定することができる。ゲノム内の好ましい部位としては、必須配列の発現を妨害せず、かつ導入遺伝子配列を十分に発現させるものが挙げられる。
本開示の方法はまた、ゲノム内の1ヵ所に複数のカセットを結合させる手段を提供する。ゲノム内の標的部位で、組み換え部位を追加または切除することができる。
本開示においては、本システムの3つの成分を一緒にする、当該技術分野で知られた手段を使用することができる。例えば、植物を安定に形質転換し、そのゲノム内に標的部位を宿させることができる。リコンビナーゼを一時的に発現させるか、または提供することができる。あるいは、リコンビナーゼを発現することができるヌクレオチド配列を植物ゲノムに安定的に組み込むことができる。対応する非同一組み換え部位が隣接するトランスファーカセットは、対応する標的部位とリコンビナーゼの存在下に、形質転換植物のゲノムに挿入される。
あるいは、形質転換植物を有性交雑させることにより、本システムの成分を一緒にすることができる。この態様では、ゲノムに組み込まれた標的部位を含有する形質転換植物、すなわち第1の親は、第2の植物、すなわち第1の親に対応する隣接する非同一組み換え部位を含有するトランスファーカセットで遺伝子的に形質転換されている第2の親と有性交雑することができる。第1の植物または第2の植物は、そのゲノム内にリコンビナーゼを発現するヌクレオチド配列を含有する。リコンビナーゼを構成的または誘導性プロモーターの制御下に置くことができる。
誘導性プロモーターとしては、本明細書で先述したもの、ならびに熱誘導性プロモーター、エストラジオール応答性プロモーター、化学誘導性プロモーターなどが挙げられる。病原体誘導性プロモーターとしては、病原体の感染後に誘導される感染特異的タンパク質(PRタンパク質)、例えば、PRタンパク質、SARタンパク質、ベータ-1,3-グルカナーゼ、キチナーゼなどからのものが挙げられ。例えば、Redolfi et al.(1983)Neth.J.Plant Pathol.89:245-254;Uknes et al.(1992)The Plant Cell 4:645-656;およびVan Loon(1985)Plant Mol.Virol.4:111-116を参照されたい。このようにして、リコンビナーゼの発現およびその後の組み換え部位の活性を制御することができる。
植物の遺伝子発現に使用する構成的プロモーターは、当該技術分野で知られている。そうしたプロモーターとして、限定はされないが、カリフラワーのモザイクウイルス35Sプロモーター(Depicker et al.(1982)Mol.Appl.Genet.1:561-573;Odell et al.(1985)Nature 313:810-812),ubiquitin promoter(Christensen et al.(1992)Plant Mol.Biol.18:675-689),promoters from genes such as ribulose bisphosphate carboxylase(De Almeida et al.(1989)Mol.Gen.Genet.218:78-98),actin(McElroy et al.(1990)Plant J.2:163-171),histone,DnaJ(Baszczynski et al.(1997)Maydica 42:189-201)などが挙げられる。
本開示の組成物および方法は、導入されるヌクレオチド配列を特定の染色体部位へ組み込むターゲティングに有用である。ヌクレオチド配列は任意の目的ヌクレオチド配列をコードすることができる。目的とする特定の遺伝子としては、宿主細胞および/または生物に容易に分析可能な機能的特徴を提供するもの、例えば、マーカー遺伝子や、受容細胞の表現型を変える他の遺伝子などが挙げられる。このように、本開示では、植物の生長、高さ、病気に対する感受性、昆虫、栄養価などに影響する遺伝子を使用することができる。ヌクレオチド配列はまた、遺伝子の発現を停止または改変させる「アンチセンス」配列をコードすることができる。
ヌクレオチド配列は、機能性発現ユニットまたはカセットで使用できると認められる。機能性発現ユニットまたはカセットとは、機能性プロモーターおよびほとんどの場合に終止領域を有する目的ヌクレオチド配列を意味する。本開示の実施の中で機能性発現ユニットを実現させるには各種の方法がある。本開示の一態様では、目的核酸は機能性発現ユニットとしてゲノムに導入または挿入される。
あるいは、ヌクレオチド配列はゲノム内のプロモーター領域の3’末端側の部位へ挿入することができる。この後者の場合、プロモーター領域の3’末端側へのコード配列の挿入が、組み込み時に機能性発現ユニットを実現させるものである。植物における発現では、便宜のために、標的部位をコードする核酸および目的ヌクレオチド配列を含むトランスファーカセットを発現カセットに含ませることができる。発現カセットは、目的ペプチドをコードする核酸に作動可能に連結した転写開始領域、すなわちプロモーターを含むであろう。そのような発現カセットは、調節領域の転写調節下とする、目的遺伝子または遺伝子群を挿入するための複数の制限部位を備えている。
転写開始領域、すなわちプロモーターは、宿主にネイティブ、すなわち同種であっても、外来、すなわち異種であってもよく、あるいは、天然配列または合成配列とすることができよう。外来とは、転写開始領域が導入される野生型宿主に、転写開始領域が存在しないことを意味する。目的のコード配列に関し、ネイティブプロモーターまたは異種プロモーターを使用することができる。
転写カセットは、転写の5’-3’方向に、植物内で機能する、転写および翻訳開始領域、目的DNA配列、ならびに転写および翻訳終止領域を含む。終止領域は、転写開始領域と共にネイティブであっても、目的DNA配列と共にネイティブであっても、または他のソース由来であってもよい。使いやすい終止領域は、ジャガイモプロテイナーゼ阻害剤(PinII)遺伝子から、またはノパリンシンターゼ、オクトピンシンターゼおよびオパリンシンターゼ終止領域などの、アグロバクテリウム・ツメファシエンス(A.tumefaciens)のTi-プラスミドの配列から得ることができる。Guerineau et al.,(1991)Mol.Gen.Genet.262:141-144;Proudfoot(1991)Cell 64:671-674;Sanfacon et al.(1991)Genes Dev.5:141-149;Mogen et al.(1990)Plant Cell 2:1261-1272;Munroe et al.(1990)Gene 91:151-158;Ballas et al.(1989)Nucleic Acids Res.17:7891-7903;Joshi et al.(1987)Nucleic Acid Res.15:9627-9639も参照されたい。
発現カセットは、発現カセットコンストラクト中に5’末端リーダー配列をさらに含有することができる。そのようなリーダー配列は翻訳を促進するよう作用し得る。翻訳リーダーは当該技術分野で知られており、ピコルナウイルスリーダー、例えば、EMCVリーダー(脳心筋炎5’末端非コード領域)(Elroy-Stein,O.,Fuerst,T.R.,and Moss,B.(1989)PNAS USA,86:6126-6130);ポティウイルスリーダー、例えば、TEVリーダー(タバコ・エッチ・ウイルス(Tobacco Etch Virus))(Allison et al.(1986));MDMVリーダー(トウモロコシ萎縮モザイクウイルス)(Virology,154:9-20)、およびヒト免疫グロブリン重鎖結合タンパク質(BiP)(Macejak,D.G.,and P.Sarnow(1991)Nature,353:90-94);アルファルファモザイクウイルスの外皮タンパク質MARNAの非翻訳リーダー(AMV RNA 4)(Jobling,S.A.,and Gehrke,L.,(1987)Nature,325:622-625;タバコモザイクウイルスリーダー(TMV)(Gallie et al.(1989)Molecular Biology of RNA,pages 237-256,Gallie et al.(1987)Nucl.Acids Res.15:3257-3273);トウモロコシ退緑斑紋ウイルスリーダー(MCMV)(Lornmel、S.A.et al.(1991)Virology,81:382-385)が挙げられる。Della-Cioppa et al.(1987)Plant Physiology,84:965-968も参照されたい;そして内因性トウモロコシ5’末端非翻訳配列。翻訳を促進することで知られている他の方法、例えば、イントロンなども使用することができる。
発現カセットは、形質転換植物に導入され発現する、1つ以上の遺伝子または核酸配列を含有することができる。したがって、各核酸配列は5’末端および3’末端の調節配列に作動可能に連結するであろう。あるいは、複数の発現カセットが提供され得る。
実施例1:プラスミド
本明細書の下記実験では、表1に示すT-DNAを含むプラスミドを使用した。表1に示すプラスミドは、表示の成分を含有するT-DNAを宿す。
Figure 0006990653000001
Figure 0006990653000002
Figure 0006990653000003
Figure 0006990653000004
Figure 0006990653000005
Figure 0006990653000006
実施例2:培養培地。
実施例では、形質転換および細胞培養で使用する各種培地が参照される。培地組成を下記の表2~9に示す。
Figure 0006990653000007
Figure 0006990653000008
Figure 0006990653000009
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実施例3:粒子衝撃。
衝撃の前に、10~12DAPにPioneer近交系PH184Cトウモロコシの雌穂から未熟胚を分離し、16%スクロースを加えた培養培地上に3時間置き、胚盤細胞を原形質分離した。
各粒子衝撃では、通常、4種のプラスミドを使用した:1)リコンビナーゼ媒介カセット交換のためのFRT隣接ドナーカセットを含有するドナープラスミド(100ng/μl)、2)発現カセットUBIPRO::FLPm::PinIIを含有するプラスミド(2.5ng/μl)、3)発現カセットUBIPRO::ODP2::PinIIを含有するプラスミド(10ng/μl)、および4)発現カセットUBI::WUS2::PinIIを含有するプラスミド(5ng/μl)。DNAを0.6μmの金粒子に付着させるために、低結合性マイクロチューブ(Sorenson Bioscience 39640T)内に各プラスミドを10μl加え、全量を40μlとして混合した。この懸濁液に0.6μmの金粒子50μl(30μg/μl)と1.0μlのTransit 20/20(カタログ番号MIR5404,Mirus Bio LLC)を加え、懸濁液をロータリーシェーカー上に10分間置いた。10,000RPM(約9400×g)で懸濁液を遠心分離し、上清は捨てた。120μlの100%エタノール中に金粒子を再懸濁させ、低出力で短時間の超音波処理を行い、ピペットで10μlを各フライヤー上に採った。その後、フライヤーを空気乾燥させ、全ての残留エタノールを除去した。200PSIラプチャーディスクを使用し、水銀柱28インチでBiolistics PDF-1000により粒子衝撃を実施した。
実施例4:トウモロコシのアグロバクテリウム(Agrobacterium)媒介形質転換。
A.アグロバクテリウム(Agrobacterium)マスタープレートの調製
バイナリードナーベクターを宿すアグロバクテリウム・ツメファシエンス(Agrobacterium tumefaciens)を、-80℃の凍結アリコートから固体12V培地上にストリークし、28℃の暗所で2~3日間培養し、マスタープレートを作った。
B.固体培地上でのアグロバクテリウム属(Agrobacterium)の培養。
アグロバクテリウム属(Agrobacterium)の単一コロニーまたは複数のコロニーをマスタープレートから採取し、810I培地を含有する第2のプレートにストリークし、28℃の暗所で1~2日間インキュベートした。フード中で、アグロバクテリウム(Agrobacterium)感染培地(700培地;5ml)および100mMの3’-5’-ジメトキシ-4’-ヒドロキシアセトフェノン(アセトシリンゴン;5μL)を14mLのコニカルチューブに加えた。白金耳約3杯の、第2のプレートからのアグロバクテリウム属(Agrobacterium)をチューブに懸濁させ、その後、チューブをボルテックスして、均一な懸濁液とした。懸濁液(1ml)を分光光度計のチューブに移し、懸濁液の光学濃度(550nm)を約0.35~2.0の読みに調節した。アグロバクテリウム属(Agrobacterium)の濃度は約0.5~2.0×10cfu/mLであった。2mLのマイクロ遠心チューブのそれぞれが懸濁液1mLを含有するように、最終のアグロバクテリウム属(Agrobacterium)懸濁液を分取した。その後、できるだけ早く懸濁液を使用した。
C.アグロバクテリウム属(Agrobacterium)の固体培地上での培養。
あるいは、アグロバクテリウム属(Agrobacterium)は、液体培地での培養により形質転換用として調製することができる。感染の1日前に、30mlの557A培地(10.5g/lのリン酸水素二カリウム、4.5g/lのリン酸水素一カリウム無水物、1g/lの硫酸アンモニウム、0.5g/lのクエン酸ナトリウム脱水物、10g/lのスクロース、1mMの硫酸マグネシウム)、ならびに30μLのスペクチノマイシン(50mg/mL)および30μLのアセトシリンゴン(20mg/mL)が入った125mlのフラスコを準備した。白金耳に半量の、第2のプレートからのアグロバクテリウム属(Agrobacterium)をフラスコに懸濁させ、200rpmに設定したオービタルシェーカーにセットし、28℃で終夜インキュベートした。アグロバクテリウム属(Agrobacterium)培養物を5000rpmで10分間遠心分離した。上清を除き、アセトシリンゴン溶液を含むアグロバクテリウム属(Agrobacterium)感染培地を加えた。ボルテックスして細菌を再懸濁させ、アグロバクテリウム属(Agrobacterium)懸濁液の光学濃度(550nm)を約0.35~2.0の読みに調節した。
D.トウモロコシの形質転換。
Tween20を1滴加えた20%(体積/体積)漂白剤(5.25%次亜塩素酸ナトリウム)中で、トウモロコシ(Zea mays L)品種の雌穂の表面を15~20分間滅菌し、続いて滅菌水で3回洗浄した。未熟胚(IE)をトウモロコシの雌穂から分離し、アセトシリンゴン溶液を含む2mlのアグロバクテリウム属(Agrobacterium)感染培地に移した。胚の最適サイズは近交系により変化するが、WUS2およびODP2による形質転換では、幅広いサイズの未熟胚を使用することができるであろう。溶液を抜き出し、1mlのアグロバクテリウム属(Agrobacterium)懸濁液を胚に加え、チューブを5~10秒間ボルテックスした。フード内で5分間、マイクロチューブを静置した。アグロバクテリウム属(Agrobacterium)と胚の懸濁液を710I共培養培地(表9を参照)上に注いだ。チューブ内に残った胚を、滅菌したスパチュラを使用してプレートに移した。アグロバクテリウム属(Agrobacterium)懸濁液を抜き出し、胚を軸側を下にして培地上に置いた。Parafilm M(登録商標)フィルム(耐湿柔軟性プラスチック、BemisCompany、Inc.,1 Neenah Center 4thfloor,POBox 669,Neenah,WI 54957から入手可能)でプレートを密封し、21℃の暗所で1~3日間の共培養のためにインキュベートした。
胚を、選択せずに静止培地(605T培地)に移した。3~7日後、選択剤を補った成熟培地(289Q培地)にそれらを移した。
実施例5:ODP2およびWUS2の発現。
以下の実験は、ODP2およびWUS2の発現が、アグロバクテリウム属(Agrobacterium)の感染直後から直接的な体細胞胚の形成をもたらすことを示した。
A.ODP2発現を駆動するPLTPプロモーターおよびWUS2発現を駆動するNOSプロモーターは、迅速で直接的な体細胞胚の形成をもたらした。
授粉から約11日後、Pioneerトウモロコシ近交系PH184Cから未熟胚(長さ2~2.5mm)を収穫し、実施例3の記載のように、以下の組成を有するT-DNA含有アグロバクテリウム属(Agrobacterium)株AGL1を感染させた;RB+NOS PRO::Top2::ZM-WUS2::IN2-1 TERM+ZM-PLTP PRO::ZM-ODP2::OS-T28 TERM+GZ-W64A TERM+UBI PRO::UBI1ZM INTRON::ESR::SB-SAG12 TERM+SB-ALS PRO::HRA::SB-PEPC1 TERM+LTP2 PRO::ZS-YELLOW::PINII TERM-LB。PLTP PROについては、配列番号1を参照されたい。アグロバクテリウム属(Agrobacterium)菌を、光学密度が0.5(520nmで)になるまで液体培地で培養し、未成熟胚(3つの別個の耳からの、約53、52、および56の胚)をこのアグロバクテリウム属(Agrobacterium)懸濁液中で5分間インキュベートした後、液体から取り出して710I固体培地上に置いた。
24時間後、胚を605T培地に移し、アグロバクテリウム属(Agrobacterium)を除去する選択を開始した。6日後、処理した124の未成熟胚のそれぞれの表面に多くの小さな体細胞胚が観察された。各未熟胚は、明確に定義された胚柄で多くが支持された、多数の、はっきりとした、個別の体細胞胚を含有した。ODP2およびWUS2の発現により生じた代表的な胚を図1および図2に示すが、例えば、図1中、新たに生じた胚を指す矢印に注目されたい。新たに形成された蛍光胚はまた図2にも見られる。図1の像は、アグロバクテリウム属(Agrobacterium)感染の開始から4日後に、上から光を当てて実体顕微鏡を用いて撮影したものである。接合胚の全長は約1.5mmであった。図2に示す胚は、UBI PRO::ZS-GREEN::PINII発現カセットと共に、AXIG1::WUS2::IN2およびPLTP::ODP2::OS-T28発現カセットを用いて形質転換されたものである。この像は、開示した方法を用いた処理後に、最初に形質転換した接合胚の胚盤表面で、蛍光胚が成長していることを示している。この像は、アグロバクテリウム属(Agrobacterium)感染の開始から4日後に、落射蛍光アタッチメントおよび標準Leica GFPフィルターセットを備えた実体顕微鏡を使用して撮影したものである。接合胚の全長は約1.5mmであった。
アグロ感染から7日後、胚を成熟培地(0.1mg/lイマザピル含有の289Q培地)に移し、イマダゾリノン系除草剤を使用して、トランスジェニック胚を選択した。成熟培地に14日間置いた後、成熟胚を発根培地(13158H培地;13158培地+25mg/lセフォタキシム)に移し、PCR分析用に葉片をサンプリングした。第1の雌穂から生じた53個の胚から12個の除草剤耐性植物体をPCRで分析し、アグロバクテリウム属(Agrobacterium)形質転換を開始した時を実験の開始として、それから32~34日後にこれらを温室に送った。植物体がキメラでないことを確認するために、各植物体から2種の試料、すなわち2つの相対する葉から(植物体の反対側の両方の葉から)の試料を採取することにより、植物体のPCR用の試料を得た。全植物体からの各試料ペアに対するPCRの結果からは、キメラ植物体が生じていないこと、およびT0植物体は均質に遺伝子が導入されていることが示された。
B.除草剤によらない選択、分枝アミノ酸を添加し、除草剤によらない選択、またはイマザピルによる選択の比較。
この実験は2回反復して行ったが、2回の反復間で、開始未熟胚の数と、実験の成功段階へ進む胚(または植物体)の数のみが相違した。両反復実験で、Pioneer近交系PH184Cからの未熟胚に、以下のT-DNA(PHP77833からの)を含有するアグロバクテリウム属(Agrobacterium)株AGL1(THY-)を感染させた;RB+NOS PRO::Top2::ZM-WUS2::IN2-1 TERM+ZM-PLTP PRO::ZM-ODP2::OS-T28 TERM+GZ-W64A TERM+UBI PRO:UBI1ZM INTRON:ESR::SB-SAG12 TERM+SB-ALS PRO::HRA::SB-PEPC1 TERM+LTP2 PRO::ZS-YELLOW::PINII TERM-LB。アグロバクテリウム属(Agrobacterium)液体懸濁物中で5分間感染させた後、未熟胚を固体培養培地(270I培地)に移し、終夜置いた。翌日、胚を3種の培地、すなわち605T;0.1mg/lのエタメツルフロン(選択のための除草剤イマザピル(0.1mg/l)も含有)に分枝アミノ酸(「AA」と略記、100mMのロイシン、イソロイシン、またはバリンを含有)を加えた605T;または0.1mg/lのエタメツルフロン(選択のための除草剤イマザピル(0.1mg/l)も含有)を含むが、分枝アミノ酸は含まない605Tの1つに移した。12日後、胚を成熟培地に移した。すなわち、605T培地の胚を0.1mg/lのイマザピル含有289Q培地(成熟中に選択)へ移し、0.1mg/lのエタメツルフロンおよびAAを含む培地605T培地の胚を289Q培地(早期に選択され、成熟中は選択されない)へ移し、そして0.1mg/lのエタメツルフロンを含む培地605Tの胚を289Q培地(早期に選択)に移した。16日後、健康な体細胞胚を有する胚を再生培地272V培地に移した。
この実験の第1の反復では、206個の胚をアグロバクテリウム属(Agrobacterium)で処理し、1日後、106個、67個、または33個の胚をそれぞれ605T培地(最初の週で選択されない)、0.1mg/lのエタメツルフロンおよびAAを含む605T培地(AAを含む早期選択)、または0.1mg/lのエタメツルフロンを含む605T培地(AAを含まない早期選択)に移した。次の移行では、45個、16個および0個の胚をそれらのそれぞれの成熟培地に移した。発根培地への最終の移行では、18個、10個および0個の小植物体(個々のイベント)を移した。これらのイベントの中で、それぞれ、16個および10個をPCR用の試料とし、6個および2個の植物体は組み込まれた導入遺伝子についてシングルコピーであることが判明し、0個および2個のエスケープ(選択プロセスを生き残った野生型植物)が観察された。この反復の実験では、アグロバクテリウム属(Agrobacterium)感染から温室までの全経過日数は48日であった。これらの結果から、胚の成熟期まで選択を継続しない早期選択が、野生型エスケープを(いくつかのトランスジェニックイベントと共に)生存させることが示された。しかしながら、分枝アミノ酸が補足されない早期選択では、体細胞胚が形成される段階でストレスが多いようであり、したがって、イベントは発生しなかった。成熟段階の初めに選択を開始することは、エスケープのないイベントの回収には最も有効であった。
第2の反復では、全部で196個の胚を液体中のアグロバクテリウム属(Agrobacterium)で5分間処理し、その後、710I培地で1日間共培養した。この時点で、94個、66個または36個の胚を、それぞれ605T培地、0.1mg/lのエタメツルフロンおよびAAを含む605T培地、または0.1mg/lのエタメツルフロンを含む605T培地に移した。12日後、605Tの94個の胚を分割し(それぞれ47個ずつ)、0.1mg/lのイマザピルを含む289Q培地か、または0.5mg/lのイマザピルを含む289Q培地に移した。0.1mg/lのエタメツルフロンおよびAAを含む605T培地、ならびに0.1mg/lのエタメツルフロンを含む605T培地の両方の胚を289Q(さらなる選択はない)に移した。成熟後、健康な小植物体(イベント)を発根培地13158Hに移した。すなわち、上記4種の成熟処理からそれぞれ14個、11個、13個および0個のイベントを移した。イベントが回収された3種の処理で、最終的に、4個、5個および2個の植物体を温室に送ったが、唯一のシングルコピーイベントは、成熟過程の0.5mg/lイマザピルによる選択から生じた。
C.ODP2の発現を駆動する2種のプロモーター、ZM-PLTP PRO::Top1およびDR5 PRO::Top3の比較。
両処理で、Pioneer近交系PH184Cから未熟胚を収穫し、それぞれのプラスミドを含有するアグロバクテリウム属(Agrobacterium)株AGL1(THY-)で処理し、アグロバクテリウム属(Agrobacterium)を含む培地710Iで1日間の共培養を行った後、605T培地へ移し、605T培地で10日間培養し、0.1mg/lのエタメツルフロンを含む13226Dに移して2日間置き、その後成熟培地(0.1mg/lのイマザピルを含む289Q)に移して13日間置いた。成熟後、小植物体(イベント)を発根(発芽)培地13158に移して10日間置いた(発根段階)。
i.ZM-ODP2発現を駆動するZM-PLTP Promoter。
80個の未熟胚をPHP78157(配列番号23)含有アグロバクテリウム属(Agrobacterium)で処理した。最初、処理した全ての未熟胚は、各胚盤表面に多数の個々の体細胞胚を急速に生成することにより反応した。発根段階の終わりには、18個の小植物体が生じた。10個の植物体のサブセットを温室に送り、PCR分析用の試料とした(温室までの全経過日数は46日であった)。これら10個の中で、6個はマルチコピーであり、かつ/またはプラスミド主鎖(BB)を含有しており、4個のエスケープがあった。
ii.ODP2発現を駆動するDR5プロモーター。
70個の未熟胚を、PHP78156を含有し、かつ下記のものを含有するT-DNAを宿すアグロバクテリウム属(Agrobacterium)で処理した:RB+NOS PRO::Top2::WUS2::IN2-1 TERM+DR5 PRO:Top3:ODP2::OS-T28 TERM+GZ-W64A TERM+UBI PRO::ESR::SB-SAG12 TERM+SB-ALS PRO::HRA::SB-PEPC1 TERM+LTP2 PRO::ZS-YELLOW::PINII TERM-LB(配列番号24)。
最初、処理した全ての未熟胚は、各胚盤表面に多数の個々の体細胞胚を急速に生成することにより反応した。発根段階の終わりには、18個の小植物体が生成した。12個の植物体のサブセットを温室に送り、PCR分析用試料とした(温室までの全経過日数は46日であった)。PCR分析した12個の植物体の中で、6個はマルチコピー/BB+であり、4個はシングルコピーで主鎖を含んでおらず(BB-)、2個のエスケープがあった。
実施例6:ZM-PLTP::ZM-ODP2+ZM-AXIG1 PRO::ZM-WUS2。
PLTPプロモーターの制御下にあるODP2の発現、およびAXIG1プロモーターの制御下にあるWUS2の発現は、植物体回収の改善、温室へ送られる植物体の高頻度化、およびシングルコピーイベントの一層の高頻度化をもたらした。
2種のトウモロコシ近交系(HC69およびPH184C)から未熟胚を収穫し、PHP79023(配列番号25)またはPHP79024(配列番号26)を含有するアグロバクテリウム属(Agrobacterium)(LBA4404THY-株)を感染させた。近交系HC69では、67個の未熟胚がPHP79024で形質転換され、最終的に26個の、0.1mg/lのイマザピルに耐性を有する植物体を生成した(開始時の胚の数に対して38.8%の頻度)。これに対し、65個のHC69胚がPHP79023で形質転換され、このとき、10個の除草剤耐性植物体が温室に送られた(15.4%の頻度)。さらに、PHP79024を使用して生成された植物体は、温室中でより頑健で、より健康的であった。両出発プラスミドのトランスジェニック植物体は、アグロバクテリウム属(Agrobacterium)の感染から33日後に温室に送られた。
近交系PH184Cでは、64個の未熟胚がPHP79024で形質転換され、最終的に30個の、0.1mg/lのイマザピルに耐性を有する植物体を生成した(開始時の胚の数に対して46.8%の頻度)。これに対し、73個のPH184C胚がPHP79023で形質転換され、このとき、27個の除草剤耐性植物体が温室に送られた(37%の頻度)。さらに、PHP79024を使用して生産された植物体は、温室中でより頑健で、より健康的であった。両出発プラスミドのトランスジェニック植物体は、アグロバクテリウム属(Agrobacterium)の感染から33日後に温室に送られた。このように、両近交系では、WUS2の発現を駆動するためにDR5プロモーターを(PLTP PRO::ODP2と共に)使用すると、トランスジェニックT0植物体へ成長し得るトランスジェニック体細胞胚を迅速に生産したが、AXIG1 PRO::WUS2+PLTP PRO::ODP2の組み合わせは、トランスジェニック植物体の全頻度に関しても、また温室におけるT0の頑強さおよび健康度に関しても、より一層効果的であった。
実施例7:支持胚盤からの体細胞胚の分離。
元の接合未熟胚の支持胚盤から体細胞胚を分離することにより、独立したトランスジェニック植物体の回収が改善された。
Pioneer近交系PHH5Gからの未熟胚を、プラスミドPHP79066(配列番号28)(表1を参照)を宿すアグロバクテリウム属(Agrobacterium)株AGL1(THY-)を使用して形質転換した。45個の未熟胚とアグロバクテリウム属(Agrobacterium)とを、培地710I上で1日間共培養した後、未熟胚を静止培地(605T培地)に移して選択せずに12日間置いた。胚を成熟培地に移して13日間置いたところ、元は単一の接合未熟胚から得られたものであることが、複数の成熟体細胞胚で明瞭に観察された(図3)。この時点で、胚を固体培地から移し、液体培養液(289R培地)中に入れた。その後、組織が分散したように見えるまで、懸濁液を10~15秒毎に目視で観察しながら、懸濁したトウモロコシ組織を含有するチューブを30~60秒間、高出力でボルテックスした。その後、液体懸濁液を固体発根培地(0.1mg/lのイマザピル除草剤を含む13158H培地)に注ぎ、液体分をピペットでプレートから取り除いた。この材料から、200を超える植物体が生成され(代表的な植物体を図4に示す)、形質転換された各出発胚から平均4.4個の植物体が回収された。約200個のT0植物体の中で、152個をPCR分析用の試料とし、その結果に基づけば全部が形質転換されており(エスケープなし)、43植物体が導入遺伝子に関してアグロの主鎖を含まないシングルコピーであった(シングルコピーでBBなし 28.3%)。この頻度、回収されたT0植物体の総数および胚の出発時の数に基づけば、品質を伴った生成物、すなわち使用可能なT0イベント(シングルコピー、主鎖なし)は出発時の胚の数に対して100%を超えた。
実施例8: CRE媒介切除。
A.UBI::CRE::PINII媒介切除。
Pioneer近交系HC69(293個の胚)およびPH184C(241個の胚)から未熟胚を収穫し、表1に示す遺伝子成分を含有するプラスミドPHP80334(配列番号42)を宿すアグロバクテリウム属(Agrobacterium)株AGL1(THY-)で形質転換した。液体培地710I中でアグロバクテリウム属(Agrobacterium)に5分間曝露した後、終夜の共培養のために胚をプレートから寒天固化710I培地に移した。1日間の共培養の後、胚を静止培地(選択剤なしの605T)に移して7日間置き、成熟培地(0.1mg/lのイマザピルを含む289Q)に移して14日間置き、その後、発根(発芽)培地に移して少なくとも14日間置き、その後、植物体を温室に移した。形質転換された胚の元の数に対して、19.1%および13.8%の元の胚が、それぞれHC69およびPH184Cでトランスジェニック植物体を生成した。切除の頻度を決定するために、7回のPCR反応を行って、CRE、WUS2、ODP2、ZS-GREEN1およびESR発現カセット(すなわち、当初T-DNA内の2つのLOXP部位間に存在した、全てのポリヌクレオチドセグメント)の非存在、ならびにHRA発現カセットの存在を試験した。PCRの結果により、HRA発現カセット(除草剤イマザピルに対する耐性を付与する)のみを含有する、21%のHC69植物体で、2つの元のLOXP部位間の断片が切除されていることが明らかになった。したがって、これらの植物体はもはやCRE、WUS2、ODP2、ZS-GREEN1およびESR発現カセットを含有していない。他の全てのカセットが切除され、HRAカセットが存在することを植物体で分析すると、PH184Cでの切除の頻度は、47%の植物体で完全完璧な切除がなされたことを示しており、HC69よりも高かった。
UBI PRO::CRE含有プラスミドと、切除を意図して設計されてはいないコンストラクトとを比較すると、初期の成長反応に差異があることが観察された。アグロバクテリウム属(Agrobacterium)の感染から6日後には体細胞胚が見られた、AXIG1 PRO::WUS2+PLTP PRO::ODP2を含有する非切除コンストラクトとは対照的に、UBI PRO::CRE処理では、この期間に蛍光を発する体細胞胚は観察されなかった。ユビキチンプロモーター(UBI PRO)は、何年にもわたって広く使用されてきた、非常に強力な構成的プロモーターである(Christensen and Quail,(1996)Transgenic Research 5:213-218)。その強力さとユビキタスな発現パターンのために、UBI PRO::CREは、細胞に導入されると直ちに発現を始めることが予測され、したがって、WUSおよびODP2発現カセットは、体細胞胚の形成を刺激する前に切除され得ることが予測された。しかしながら、驚いたことに、当初の接合胚を成熟培地に置いたときに、当初単一の接合胚であったものの上に複数の胚が形成されるのが観察された。除草剤イマザピル上での成熟は、野生型の増殖に対して非常に厳密な選択を行うものであり、このことと一致して、PCRの結果は、得られた植物体がトランスジェニック体であり、PCRで分析されたシングルコピーT0植物体の60%で、WUS、ODP2、CRE、ZS-GREEN1およびESRの完全な切除の発生を示すことが確認された。PHP80334のT-DNAは、loxP組み換え部位に位置するAXIG1 PRO::WUS2、PLTP PRO::ODP2、UBI PRO::CRE、UBI PRO::ZS-GREENおよびESR発現カセットを含有する。このT-DNAが未熟胚細胞に導入されても、緑色蛍光は観察されず、緑色蛍光タンパク質が可視レベルにまで蓄積する前(切除されていないUBI PRO::ZS-GREEN発現カセットでは、通常24時間未満である)に切除されていることを示している。これらのデータは、トランスジェニックT0植物体を生成する、迅速な新生体細胞胚の形成およびこれらの体細胞の発芽に、WUSおよびODP2の短いパルスが有効であることを示している。
B.GLB1::CRE媒介切除。
Pioneer近交系PH184Cから未熟胚を収穫し、表1に示す遺伝子成分を含有するプラスミドPHP80338(配列番号43)を宿すアグロバクテリウム属(Agrobacterium)株AGL1(THY-)で形質転換した。形質転換、選択および植物体の発芽方法は、上記実施例8-AのUBI PRO::CREの実験で記載したものと同じであった。T0植物体のPCR分析では、シングルコピー植物体の58%が、成長遺伝子(ODP2およびWUS)ならびにCREの完全な切除を受けていたことが示された。胚の成長期(LTP2、OLE、END-2)か、またはストレス(IN2-1)による刺激を受けて発現を駆動することが知られている代替プロモーターもまた、トランスジェニックT0植物体を生成する発芽の前に、成長遺伝子(ODP2、WUS2)およびCREの切除をもたらした。
CREの発現を駆動する異なるプロモーター間の比較では、Pioneer近交系HC69またはPH184Cから未熟胚を収穫し、以下の成分を含むT-DNA含有プラスミドを宿すアグロバクテリウム属(Agrobacterium)株LBA4404(Thy-)で形質転換した;RB-loxP-AXIG1 PRO::WUS2::In2-1 TERM+PLTP PRO::ODP2::PINII TERM+「X PRO」::CRE::OS-T28 TERM-loxP+SB-ALS PRO::ZM-HRA::PINII TERM(ここで、「X PRO」は、WUS、ODP2およびCREの切除を駆動するのに使われるトウモロコシのUBI PRO、WOX2a PRO、IN2 PRO、LTP2 PRO、OLE PRO、GLB1 PRO、HSP17.7 PROまたはHSP26 PROである)。液体培地710I中でアグロバクテリウム属(Agrobacterium)に5分間曝露した後、終夜の共培養のために胚をプレートから寒天固化710I培地に移した。1日間の共培養の後、胚を静止培地(選択剤なしの605T)に移して7日間置き、成熟培地(0.1mg/lのイマザピルを含む289Q)に移して14日間置き、その後、発根(発芽)培地に移して少なくとも14日間置き、その後、植物体を温室に移した。
Figure 0006990653000018
表10に示すように、形質転換効率は、所与の出発未熟胚の数から、回収したT0植物体の数によって測定され、切除頻度はWUS2、ODP2およびCREについて示される。表10はまた、アグロバクテリウム属(Agrobacterium)を感染させた未熟胚の数、生成したT0植物の数、形質転換頻度の計算値[(T0植物体の数/感染させた胚の数)*100]ならびに、WUS、ODP2、CREおよびHRAの存在または非存在についてPCR分析に基づく最終的な切除の頻度を示す。近交系PH184Cでは、T-DNAがWOX2a::CRE::PINIIまたはIN2::CRE::PINII(それぞれPHP80558またはPHP80560)を含有するネガティブコントロール処理において切除は観察されなかった。しかしながら、CREを駆動するプロモーターが植物体全体で強く発現する(UBI)か、成長中の胚で強く発現する(LTP2、OLE、GLB1)か、または熱処理によって強く誘発される(HSP17.7、HSP26)処理では、切除の頻度は40~60%の範囲であった。UBI PROでは、WUS2およびODP2の切除は迅速であり、形質転換頻度の低下(9%)をもたらし、T0植物体で測定した切除の頻度は60%と高かった。胚の成長の中期から後期に発現するプロモーター(LTP2、OLEおよびGLB1)では、形質転換頻度はUBIより高いが(それぞれ、33%、26%および22%)、切除頻度はUBIより僅かに低かった(それぞれ、50%、40%および47%)。CREの発現を調節するためにHSP17.7を使用した処理では、最大形質転換頻度(54%)および最大切除頻度(67%)が得られ、両カテゴリーで最良の結果をもたらした。HSP26では、形質転換頻度および切除頻度がそれぞれ32%および54%と、胚-プロモーターと同じ範囲の結果をもたらした。
胚-成長プロモーターを切除に使用すると、これらの処理で多数の体細胞胚(切除成分が存在しない実験に類似)が観察され、胚成長の比較的遅い段階まで発現が遅延されることを示したが、成長によるトリガーが引かれると、発現は胚全体に一様に強力であり、WUS2、ODP2およびCREの効率的切除をもたらした。熱応答性プロモーターでは、胚が成熟培地へ移されるまで、熱への曝露(すなわち、連続した3日間、42℃に2時間の繰り返し)を延期したが、形質転換後、多数の体細胞胚が迅速に形成され、効率的な切除が遅れて続いた。
実施例9:部位特異的組み換えイベント回収の改善。
PH184Cから未成熟の雌穂を収穫し、粒子衝撃処理の日に2.0mmの未熟胚を穀粒から取り出した。粒子衝撃の前に、胚を高浸透性の培地(13224B培地)に3時間置いた。以下の発現カセットを含有する等モル比のプラスミドを未熟胚に衝突させた;FRT1:PMI::PINII TERM:FRT87+UBI PRO:UBI1ZM INTRON::MO-FLP::PINII TERM+ZM-PLTP PRO::ZM-ODP2::PINII TERM+ZM-AXIG1 PRO::ZM-WUS2::PINII TERM。粒子衝撃の後、未熟胚を終夜、高浸透性培地上に残し、その後静止培地(150mg/lのG418を含む13266K培地)に移し8日間置いた。静止期間の後、胚を成熟培地(150mg/lのG418を含む289O培地)に移して21日間置き、その後、発根培地(150mg/lのG418を含む272X培地)に移して14~17日間(根が土壌に移植するのに十分な大きさになるまで)置いた。小植物体の段階で、元の標的遺伝子座のFRT1部位とFRT87部位とに挟まれた内部の遺伝子がもはや存在せず、かつドナーカセット中の新しい遺伝子が標的遺伝子座に正しく組み換えられていることを確認するために、PCR分析用として葉の組織を試料とし、そして正確なRMCE(リコンビナーゼ媒介カセット交換(Recombinase-Mediated Cassette Exchange))イベントが同定された。これにより、SSIサイクル全体、すなわち形質転換から正確なRMCEで得られた植物体を温室で得るまでの日数が、根が十分に張るのに必要な期間に依存するものの、43~50日に短縮された。代替として、AXIG1 PRO::WUS2+PLTP PTO::ODP2を含むコンストラクトを使用するアグロバクテリウム属(Agrobacterium)媒介SSI法が開発された。次の2種のT-DNAを2つの別々の実験で送達した;第1のT-DNAは、PMI、WUS2、ODP2およびDsRED発現カセットをFRT1とFRT87とで挟まれた組み換え部位に含有し(RB-UBI PRO:UBI1ZM INTRON::MO-FLP::PINII TERM+CaMV35S TERM+FRT1:PMI::PINII TERM+ZM-AXIG1 PRO::ZM-WUS2::IN2-1 TERM+ZM-PLTP PRO::ZM-ODP2::OS-T28 TERM+UBI PRO::UBI1ZM INTRON::DsRED:FRT87-LB)(RV003866)、第2のT-DNAは、PMIおよびDsREDのみをFRT1部位とFRT87部位に含有する(RB-+ZM-AXIG1 PRO::ZM-WUS2::IN2-1 TERM+ZM-PLTP PRO::ZM-ODP2::OS-T28 TERM UBI PRO:UBI1ZM INTRON::MO-FLP::PINII TERM+CaMV35S TERM+FRT1:PMI::PINII TERM+UBI PRO::UBI1ZM INTRON::DsRED:FRT87-LB)(RV004886)。米国仮特許出願第62/296639号明細書(参照により全体が本明細書に組み込まれる)に記載のように、FRT1~FRT87の着地部位を含む標的ラインに、アグロ媒介形質転換により各T-DNAを送達した。正確なRMCEイベントは、#5907 USPSPに記載されているように、マルチプレックスPCR分析を使用して同定し、そのデータを表11に要約した。アグロSSIにAXIG1 PRO::WUS2+PLTP PTO::ODP2発現カセットを使用することにより、SSIイベントを生成する通常の形質転換法と比べて、SSIプロセス全体が数週間(少なくとも3~4週間)短縮された。
Figure 0006990653000019
実施例10:CAS9/CRISPR媒介ゲノム改変を含むイベント回収の改善。
トウモロコシゲノムのCAS9媒介切断を、トウモロコシのALS2遺伝子に単一コドンの改変を導入するために使用する。ALS2編集アレルを作製するために、794bpの相同体断片をプラスミドベクターにクローニングし、天然配列と比べると数個のヌクレオチド改変を有する修復テンプレートとして、2つの127ヌクレオチドの一本鎖DNAオリゴを試験した。794bpの修復テンプレートは、アミノ酸の165位置でプロリンに対応するDNA配列をセリン(P165S)に変える編集を指示する一塩基変異、ならびにALS-CR4標的部位およびPAM配列内に3つの追加の改変を含む。修復テンプレート内のPAM配列の改変は、メチオニンコドン(AUG)をイソロイシン(AUU)に変えるが、これはALS1遺伝子では自然に起こることである。粒子衝撃、選択および再生で使用した培地は、本明細書で使用するものに類似している。1回の処理当たり約1,000個の未熟胚に、2つのオリゴまたは単一プラスミドの修復テンプレート、すなわちUBI PRO:UBI1ZM INTRON:CAS9::PINII、POLIII PRO::ALS~CR4gRNA、UBI PRO:UBI1ZM INTRON:MOPAT~DSRED::PINII TERM、ZM-PLTP PRO::ZM-ODP2::PINII TERMおよびZM-AXIG1 PRO::ZM-WUS2::PINII TERMを衝突させる。粒子衝撃の後、未熟胚をビアラホス3mg/lを含む培地に置き、除草剤耐性体細胞胚を選択した。8日間の静止期間の後、胚をビアラホスを含む成熟培地に移して21日間置き、その後、発根培地に移して14~17日間(根が土壌に移植するのに十分な大きさになるまで)置いた。形質転換から5週後、選択培地で成長している200個(1回の処理当たり)の、ランダムに選択した独立した若い小植物体を、PlantCon(商標)容器(高さ6”までの植物体を入れることができる滅菌プラスチック容器)内の新鮮なビアラホス培地に移した。残りの小植物体(1回の処理当たり約800個)を、PlantCons(商標)(MP Biomedicals LLC,3 Hutton Center Drive,Suite 100,Santa Anna,CA 92707から入手可能な、予め殺菌されている植物組織培養容器)内の、編集されたALS2遺伝子を直接選択するために100ppmのクロロスルフロンを含有する固体培地に移した。1ヶ月後、ランダムにサンプリングした384個の小植物体(選択せず)およびクロロスルフロン選択で生存した7個の小植物体を分析用の試料とした。編集されたALS2アレルが9個の小植物体で検出された:2個は、ビアラホス上で成長し、794bpの修復DNAテンプレートを使用して生成した、ランダム選択の小植物体から得られ、残りの7個は、127ntの一本鎖オリゴを使用して編集した、クロロスルフロン耐性小植物体から得られた。ALS1遺伝子の分析からは、野生型配列のみが見出され、ALS-CR4gRNAの高い特異性が確認された。
編集されたALS2アレルを含有する9個の植物体全てを温室に送り、追加の分子分析および後代検定用の試料とした。ALS2アレルのDNA配列分析により、P165Sの改変および、それぞれの修復テンプレートに関連する他のヌクレオチドの変化の存在が確認された。編集されたALS2アレルの継承を評価するために、2つのT0植物体のT1およびT2子孫を分析した。野生型Hi-II植物体の花粉を用いた交配から得られた子孫の植物体を、配列の決定により分析し、親植物体で観察された編集されたアレルの性感染は、期待された1:1の分離比を示した(それぞれ、57:56および47:49)。編集されたALS配列が除草剤耐性を付与するかどうかを試験するために、選んだ4週齢の、編集されたALS2アレルと野生型のALS2アレルを含む別々のT1植物体に、4つの異なる濃度のクロルスルフロン(50、100(1×)、200および400mg/リットル)を噴霧した。処理から3週後、編集されたアレルを含む植物体は通常の表現型を示したが、野生型アレルのみを含む植物体は老化の強い兆候を示した。さらに、野生型HI-II花粉で授粉した植物体から得た種子から分離した胚は、100ppmのクロルスルフロンを含む培地で発芽した。発芽から14日後、編集したアレルを含む植物体は、通常の高さとよく発達した根系を有したが、野生型アレルを含む植物体は背丈が低く、根を発達させなかった。
上記の実験で、(2つの別々のプラスミド上の)ODP2およびWUS2発現カセットが、修復テンプレート、Cas9、ALS-CR4gRNA、およびMoPAT-DsREDを含むプラスミドに含まれないとき、Pioneer近交系PHH5Gで、1000個の未熟胚に粒子衝撃を行い、かつビアラホスで選択後、イベントは全く回収されなかった(ネガティブコントロール)。これに対し、PLTP PRO::ODP2::PINIIおよびAXIG1 PRO::WUS2::PINII TERMを含有するプラスミドを、金粒子の調製および粒子衝撃のためのプラスミド混合物に加えたときは、ALS遺伝子へのCAS/CRISPR媒介遺伝子編集を含むイベントが回収された。Pioneer近交系PHH5Gからの約1000個の未熟胚に粒子衝撃を行った後、1000個を超えるビアラホス耐性小植物体が回収され、これらの中の9個は、除草剤クロルスルフロン耐性を付与するゲノムALS2遺伝子への編集を含有することが決定された。
実施例11:モロコシ属(Sorghum)での高効率の形質転換および迅速なT0植物体の生成。
最適化したアグロバクテリウム(Agrobacterium)媒介プロトコル(Wu et al.,2014,In Vitro Cellular and Developmental Biology 50:8-14)を用いてモロコシ属(Sorghum)の形質転換を行った(その方法は下に要約されている)。
A.モロコシ属(Sorghum)材料および形質転換プロセス。
本研究では、タンニンを含まないソルガムの変種であるTX430を使用した。温室の平均温度は、日中29℃、夜間20℃であり、光周期は昼/夜12時間とし、メタルハライドランプ(1,000W)と高圧ナトリウム(1,000W)ランプを3:1の比で補助光として用いた。本研究で使用した培地成分を表2に示す。基準の形質転換プロトコルはZhaoらの「treatment C」(Plant Mol.Biol.(2000)44:789-798)に詳しく説明されている。簡潔に説明すると、収穫した新鮮なソルガムの未成熟粒を、真空下、50%の漂白剤および0.1%のTween-20で30分間滅菌し、その後、滅菌水で3回洗浄した。以下の連続する5工程を胚に供した。(1)アグロバクテリウム属(Agrobacterium)の感染:PHI-I培地を含むアグロバクテリウム属(Agrobacterium)懸濁液(550nmでOD=1.0)中で胚を5分間インキュベートした;(2)共培養:感染後、PHI-T培地上、25℃の暗所で胚を3日間培養した;(3)静止:100mg/lのカルベニシリンを加えたPHI-T培地上、28℃の暗所で胚を7日間培養した;(4)選択:PHI-U培地上で胚を2週間培養し、続いて二次培養の間隔を2~3週間として、PHI-V培地上、胚を28℃の暗所で残りの選択過程の間培養した;(5)再生:シュートの成長を促進するために、PHI-X培地上、暗所でカルスを2~3週間培養し、続いて、25℃で光照射16時間(40~120μEm-2-1)、および暗所8時間の条件で1週間培養し、根の成長を促すために、PHI-Z培地上で最終の二次培養を光照射下(16時間、40~120μEm-2-1)で2~3週間行った。再生した小植物体を土壌に移植し、温室で栽培した(Zhao et al.2000)。T植物体を自家授粉し、さらなる分析のためにTの子孫を作った。
別の実験では、次の連続する5工程に胚を供した。(1)PHP79023を含むアグロバクテリウム属(Agrobacterium)の感染:PHI-I培地を含むアグロバクテリウム属(Agrobacterium)懸濁液(550nmでOD=1.0)中で胚を5分間インキュベートした;(2)共培養:感染後、PHI-T培地上、25℃の暗所で胚を7日間培養した;(3)成熟期間の選択:0.1mg/lのイマザピルを含む289M培地上で胚を4週間成熟させ、続いて0.1mg/lのイマザピルを含む培地13113A(培地13113Aは、半分の強度のMS塩およびビタミン、0.05g/lのミオイノシトール、20g/lのスクロースならびに3g/lのフィタゲルを含有する、pH5.6)で根を成長させた。再生した小植物体を土壌に移植し、温室で栽培した(Zhao et al.2000)。T植物体を自家授粉し、さらなる分析のためにTの子孫を作った。
B.モロコシ属(Sorghum)と共に使用するアグロバクテリウム属(Agrobacterium)株およびベクター。
アグロバクテリウム・ツメファシエンス(Agrobacterium tumefaciens)株LBA4404(Lazo et al.(1991)Biotechnology 9:963-967)を使用した。これは、アグロバクテリウム属(Agrobacterium)vir遺伝子を含む第1のプラスミド(Komari(1990)Plant Cell 9:303-306;Komari et al.(1996)Plant J 10:165-174)と、以下の成分を含むT-DNAを含有する第2のプラスミド(PHP80334)とを含有した:RB+ZM-AXIG1 PRO::ZM-WUS2::IN2-1 TERM+ZM-PLTP PRO::ZM-ODP2::OS-T28 TERM+GZ-W64A TERM+UBI PRO:UBI1ZM INTRON:ESR::SB-SAG12 TERM+SB-ALS PRO::HRA::SB-PEPC1 TERM+UBI PRO:UBI1ZM INTRON:ZS-GREEN1::PINII TERM:SB-ACTIN TERM-LB。比較のために、T-DNA中にUBI PRO:UBI1 ZM INTRON:PMI::PINII TERM発現カセットのみを含む(ZM-WUS2発現カセットもZM-ODP2発現カセットも含まない)第2のプラスミドを含有する、別のアグロバクテリウム属(Agrobacterium)を使用した。これは本実験ではコントロールの処理を意味する。
C.モロコシ属(Sorghum)の形質転換の結果。
コントロールプラスミドを使用した場合、全体の形質転換頻度は20%であり、温室に送られ、qPCRで分析されたT0植物体の40%は、アグロバクテリウム属(Agrobacterium)の主鎖を含まない、シングルコピーであった。コントロール処理では、アグロバクテリウム属(Agrobacterium)感染からT0植物体が温室へ送られるまでの日数は10~13週であった。
Zm-PLTP PRO::ZM-ODP2+DR5 PRO::ZM-WUS2を含有するプラスミド(表1のPHP79023を参照)を使用した場合、全体の形質転換頻度は32%であり、温室に送られ、qPCRで分析されたT0植物体の42%は、アグロバクテリウム属(Agrobacterium)の主鎖を含まない、シングルコピーであり、当初感染した接合未熟胚から体細胞胚の形成へ直接進み、体細胞胚の成熟、インビトロでの発芽および根の形成へと続いた。プロモーターと成長遺伝子のこの組み合わせを使用した場合、アグロバクテリウム属(Agrobacterium)の感染からT0植物体を温室へ送るまでの期間が、コントロール処理と比べて約半分に、大幅に短縮された。
RB-ZM-AXIG1 PRO::ZM-WUS2::IN2-1 TERM+ZM-PLTP PRO::ZM-ODP2::OS-T28 TERM+SB-ALS PRO::ZM-HRA::PINII TERM+構成的DsRED発現カセット-LBを含有するT-DNAを含むPHP82240プラスミドを使用した追加の実験では、PHP82240を使用し、50mg/Lのカルベニシリンを含む710I培地上で7日間共培養すると、ソルガム体細胞胚の直接形成が改善されることが示された。プラスミドと7日間の共培養のこの組み合わせにより、全体の形質転換頻度は17.7%から最終値の38.9%へと倍増し、一方、アグロバクテリウム属(Agrobacterium)の感染からT0植物体の温室までの日数が、コントロール処理と比べて約半分に短縮された(この時間枠を5~6週の全経過日数に短縮)。
実施例12:コムギの高効率の形質転換および迅速なT0植物体の生成。
A.コムギの形質転換法
目的のベクターを含有するアグロバクテリウム属(Agrobacterium)株LBA4404のアリコートを-80℃の貯蔵場所から取り、選択剤(細菌株が含有するプラスミドによりカナマイシンまたはスペクチノマイシン)を含有する固体LB培地上にストリークした。LBプレート上、21℃の暗所でアグロバクテリウム属(Agrobacterium)を2~3日間培養し、その時点でプレートから単一のコロニーを選択し、選択剤を含有する810D培地プレート上にストリークし、その後、28℃の暗所で終夜インキュベートした。アグロバクテリウム属(Agrobacterium)の培養物を滅菌スパチュラでプレートから移し、400μMのアセトシリンゴン(AS)を含む約5mLのコムギ感染培地(WI4)に懸濁させた。同じ培地を使用して懸濁液の光学密度(600nm)を約0.1~0.7に調節した。
未成熟の種子を含む4~5本の穂(1.4~2.3mmの胚を有す)を採取し、未成熟の種子から未熟胚を分離した。Tween20を1滴加えた20%(体積/体積)漂白剤(5.25%次亜塩素酸ナトリウム)中で、コムギの穀粒表面を15分間滅菌し、続いて滅菌水中で2~3回洗浄した。実施例4および5で説明したように、アグロバクテリウム属(Agrobacterium)による感染、共培養、静止期間の培養、体細胞胚の成熟、および根の成長を含むコムギに対する残りのプロトコルがこれに続き、それには0.1mg/lのイマザピル上での選択工程およびトランスジェニックコムギT0植物体生成のための成熟工程が含まれた。
B.コムギの形質転換の結果
アグロバクテリウム・ツメファシエンス(Agrobacterium tumefaciens)株LBA4404(Lazo et al.1991、Biotechnology9:963-967)を使用した。これは、第1のスーパーバイナリーヘルパープラスミド(pVIR9、米国仮特許出願第62/252229号明細書(参照によりその全体が本明細書に組み込まれる))、および、次の成分を含むT-DNAを含有する成長遺伝子を有する第2のプラスミド(PHP79066)を含有した;RB+ZM-AXIG1 PRO::ZM-WUS2::IN2-1 TERM+ZM-PLTP PRO::ZM-ODP2::OS-T28 TERM+SB-ALS PRO::HRA::SB-PEPC1 TERM+LTP2 PRO::ZS-YELLOW1 N1::PINII TERM+LB。比較のために、以下のT-DNAを含む第2のプラスミド(PHP24600)を含有する別のアグロバクテリウム属(Agrobacterium)を使用した: RB+CAMV35S TERM:PAT:CAMVS PRO+UBIZM PRO:DS-RED:PINII TERM+LB(これは、この実験ではコントロール処理を意味する)。
Pioneer elite Spring wheatの変種HC0456Dからのコムギの未熟胚を形質転換するためにコントロールプラスミドを使用した場合、アグロバクテリウム属(Agrobacterium)感染から最初の7~10日間に再生可能な構造体は観察されなかったが、成長遺伝子コンストラクトPHP79066を感染させた未熟胚は、実施例4および5に記載したトウモロコシ培養培地を使用して、感染から7~10日後に再生可能構造体を生成した。コントロールのコンストラクト(示さず)では増殖するカルスが観察されたのに対して、コンストラクトPHP79066を感染させた胚は、2週間以内に植物体様の構造体を生成した(図5)。PHP79066による形質転換後、感染から6週以内に、発根した小植物体が回収された。
ZM-AXIG1 PRO::ZM-WUS2::IN2-1 TERM+ZM-PLTP PRO::ZM-ODP2::OS-T28 TERM+SB-ALS PRO::HRA::SB-PEPC1 TERM+LTP2:ZS-YELLOW::PINII TERMを含有するプラスミドを形質転換に使用した場合、全体の形質転換頻度は64%であった(これに対し、コントロールでは6%)。4つの植物体のサブセットをqPCRを使用して分析したところ、3つがWUSおよびZS-YELLOW両方の導入遺伝子でポジティブであった。成長遺伝子のこの組み合わせを使用すると、感染から8~11週でT0植物体が再生し、アグロバクテリウム属(Agrobacterium)の感染からT0植物体を温室に送るまでの日数が2~3週短縮された。
実施例13:トウモロコシの迅速なデノボ胚形成およびT0植物体生成の観察。
A.成長中の体細胞胚の形態。
Pioneer近交系PH184Cからの未熟胚を、次の発現カセットを含有するT-DNAを宿すアグロバクテリウム属(Agrobacterium)株LBA4404で形質転換後、体細胞胚が急速に(すなわち、4~6日以内に)胚盤表面に形成された;ZM-AXIG1 PRO::ZM-WUS2::IN2-1I TERM+ZM-PLTP PRO::ZM-ODP2::PINII+UBI PRO:UBI1ZM INTRON:ZS-GREEN::PINII TERM。直接形成された、単一の体細胞胚を、アグロバクテリウム属(Agrobacterium)の感染開始から2、4、7、および12日後に観察した。近交系PH184Cでは、NOS PRO::ZM-WUS2::PINII TERM+ZM-PLTP::ODP2::PINII TERMの組み合わせを使用した場合、単一の体細胞胚が、胚柄を反復しているように見える薄い細胞の綱によって当初形質転換した接合胚の胚盤に結合しているのが観察された。胚の成長が続くと、頂端分裂組織の成長の発端で頂端分裂組織を囲む特色のある子葉鞘のリングの形成、および胚軸周りの胚盤の形成(これは白色かつ不透明になる)を含む、接合胚で通常見られる別の形態的特徴が観察された。
急速に形成される体細胞胚の形態をさらに詳しく説明するために、膨隆している発生期の体細胞胚を有する接合胚を、アグロバクテリウム属(Agrobacterium)の感染開始から2、4、6、および7日後にサンプリングし、回転数100rpm、室温で4時間、2.5%のEM-グレードグルタールアルデヒドの100mMリン酸バッファー(pH7.0)溶液中で固定化した。それぞれ15分間、100mMリン酸バッファー(pH7.0)で3回洗浄した後、試料を次のように段階的に乾燥させた;70%EtOH中で1~2時間、80%EtOH中で1~2時間、95%EtOH中で1~2時間、100%EtOH中で1~2時間、および100%EtOH中で2時間。その後、製造業者の推奨に従って、組織に活性化Technovit7100グリコールメタクリレートを2時間浸透させ、再度、新たな活性化Technovit7100で終夜浸透させた。浸透させた組織試料を型に入れ、15mlの活性Technovit 7100に1mlのHardener IIを加えることにより、Technovit 7100を重合させた。型を真空デシケータに入れて家庭レベルの真空下に置き、終夜重合させた。やや薄い2μmの薄片をスライドガラス上の数滴の水の上に置き、45℃の加熱プレート上で乾燥させた。薄片を使用説明書に従って過ヨウ素酸シッフ試薬(Sigma)で染色し、その後、0.5%ナフトールブルーブラックを7%酢酸に加えた溶液で5分間対比染色を行い、再度、脱イオン水で洗浄した。その後、薄片をカバーガラスと共にPermountに埋め込み、観察した。
図6~図11に、以下を含有するT-DNAを含むLBA4404によりアグロバクテリウム属(Agrobacterium)を感染させた後の、何日かのHC69接合未熟胚の経時変化を示す:RB-AXIG1 PRO::ZM-WUS2::IN2-1 TERM+ZM-PLTP PRO::ODP2::PINII TERM-LB。局所的な成長促進の最も初期の兆候の1つは、感染した胚盤表面の細胞に垂層分裂が観察されたことであり(図6)、これは、通常は胚の成長に伴う並層分裂により拡大するこの表面層の最初の可視的な崩壊であった。継続的な局所的細胞分裂は、接合胚表面から突出し始める細胞の小クラスターになり(図6)、この成長は次第に大きくなる球形(図8)および球形/移行段階(図8)の胚を急速に生成させ、これは、感染から僅かに4日後には1体細胞胚当たり700~800個までもの細胞を含有し、通常は前胚に見られる典型的な平滑表皮層を示し、下部の接合胚との導管の連結はなかった。成長中の体細胞胚がたとえ非常に近接して見えても(図10)、それらは独立して生じた構造体であった。アグロバクテリウム属(Agrobacterium)の感染から最初の6~7日間の体細胞胚の成長を通して、これらの体細胞胚の極めて急速な成長速度の指標となる、高頻度の有糸分裂構造(すなわち、細胞は明瞭に前期、中期、後期または細胞質分裂を経る)が観察された(図11)。
B.成長中の体細胞胚の脂質の蓄積を示す染色。
アグロバクテリウム(Agrobacterium)(AXIG1 PRO::ZM-WUS2::IN2-1 TERM+ZM-PLTP PRO::ODP2::PINII TERMを含有するT-DNAを含む)媒介形質転換後に、未熟接合胚の胚盤表面で成長している直接形成の体細胞胚を、アグロバクテリウム属(Agrobacterium)の感染から2、4および7日後にサンプリングし、70%のイソプロパノール中で5分間洗浄し、その後、70%のイソプロパノール中の0.5%「オイルレッドO」溶液中で20分間染色し、イソプロパノールで2分間洗浄し、その後水中でそれぞれ5分間の洗浄を2回行った(全て室温で)。アグロバクテリウム属(Agrobacterium)の感染から2日後、組織内の赤色発色によって証拠付けられる非常に小さい脂質の染色が未熟接合胚に存在した。アグロバクテリウム属(Agrobacterium)の感染開始から4日後には、多数の球形構造体(新たに形成した体細胞胚)が、当初形質転換された接合胚表面で成長しているのが明らかに目視でき、これらの新たな体細胞胚は明瞭に赤色に染められており、脂質の蓄積を示した。7日目に、次のような構造体の混合が観察された;成長を続け、赤く染色された明らかに体細胞胚であるもの(図12中、黒色の矢印)、および、脂質の蓄積に関係する赤色染色を既に失い始めている分裂組織および葉を分化させ始めているいくつかの体細胞胚(図12)を形質転換することができた。図12によれば、また、当初アグロバクテリウム属(Agrobacterium)に感染した接合胚の胚盤は、これらの培養条件下では脂質をほとんど有さなかった。
別の方法として、体細胞胚をカバーガラスとスライドガラスの間に置き、1層の細胞が押し出されるまで圧力を加えることにより、脂質を可視化した。上記のオイルレッドO染色法を使用した後、光学顕微鏡で観察したところ、多数のオイルの液滴が体細胞胚の細胞に散在しているのが観察された(図13)。
脂質は、類似の染色プロトコルを使用して、薄片にした体細胞胚の中に検出することができる。アグロバクテリウム属(Agrobacterium)の感染開始から、2、4、8、および12日後に、直接形成の単一の体細胞胚をサンプリングし、上記のように、固定化し、乾燥させ、プラスチックを染み込ませ、薄片にした。脂質の染色用に、0.5%「オイルレッドO」溶液を加えた60%トリエチルリン酸(水溶液)を調製し、ろ過した。スライドガラス上の組織の薄片を60%トリエチルリン酸で短時間濯ぎ、その後「オイルレッドO」中で10~20分間染色した。染色後、薄片を再度トリエチルリン酸で1~2秒間濯ぎ、その後、蒸留した脱イオン水で洗浄した。その後、薄片を0.5%セレスチンブルーを加えた5%硫酸第二鉄アンモニウム水溶液で15分間対比染色し、再度DI水で洗浄した。その後、水性封入培地を用いて薄片を埋め込み、観察した。成長中の体細胞胚の中に、胚盤中で蓄積している脂質が赤く現れ、薄片全体(胚盤および胚軸を含む)にわたって各細胞の核が青色に染色されることになろう。
実施例14:WUS2単独、ODP2単独、またはWUS/ODP2の組み合わせによる形質転換。
3種のPioneer近交系(PH184C、HC69およびPHH5G)から未熟胚を収穫し、以下のPHP79066(配列番号27)、PHP80912(配列番号53)およびPHP80913(配列番号54;それぞれ表1に詳しく説明されている)を含むアグロバクテリウム属(Agrobacterium)株LBA4404で形質転換するために、各近交系からの胚を等しく分取した。
アグロバクテリウム(Agrobacterium)媒介形質転換の後、3種の異なる近交系は、異なる導入遺伝子の組み合わせに対して異なる反応を示した(表12)。近交系PH184Cでは、各処理で230個の未熟胚を感染させ、AXIG1::WUS2を単独で、PLTP::ODP2を単独で、またはWUS2およびODP2両者を組み合わせて発現させたとき、当初感染させた接合胚のそれぞれ84、10および100%に胚盤表面で体細胞胚が生成した。7日後、全ての胚を成熟培地に、その後、発芽培地に移し、3種の処理それぞれで68個、8個および52個の胚がT0植物体を生成した(T0の形質転換効率はそれぞれ30%、3%および23%)。近交系HC69では、各処理で80個の未熟胚を使用し、全ての処理で体細胞胚およびT0植物体が効率良く生成され、最終のトランスジェニックT0植物体の頻度(開始時の胚の数に対して)は、AXIG1::WUS2、PLTP::ODP2または組み合わせたWUS2+ODP2処理で、それぞれ85%、56%および68%であった。最後に、近交系PHH5Gでは、3種の各処理で168個の未熟胚を感染させ、最終のトランスジェニックT0植物体の頻度(開始時の胚の数に対して)は、AXIG1::WUS2、PLTP::ODP2または組み合わせたWUS2+ODP2処理で、それぞれ27%、0%および48%であった。これらのデータから、近交系は、WUS単独、ODP2単独、または組み合わせに対して異なる反応を示すが、個々の転写因子の発現は、トランスジェニック体細胞胚およびT0植物体の生成に有効であることが示された。
Figure 0006990653000020
実施例15:単一の体細胞胚から生成した小植物体の温室への移行の改善。
3種の遺伝子型(HC69、PHH5GおよびPH184C)の未熟胚(9-11DAP)にPHP79066を感染させた。胚を共培養培地(710I)へ移して1~3日間置き、静止培地605G(605J培地+2mg/lのメロペネム)に7日間、その後、成熟培地13329(289O+0.1mg/lのイマザピル)に移した。成熟培地に3~4週間置いた後、強い1本のシュートをEXcel Plugs(40/80)(International Horticulture Technologies,LLC,2410 Airline Hwy,Hollister,CA,95023)に移し、Moisturin(WellPlant,Inc.,940 Spice Islands Drive,Sparks,NV,89431)を散布した。Valoya(Valoya Oy,Lauttasaarentie 54A,00200 Helsinki,Finland)R-シリーズNS2 LED光(220-305μmol/m/sec)の下、27℃で2~3週間シュートを培養した。必要に応じて、2~3日毎に、6N塩およびビタミンに0.1mg/Lのイマザピルを加えたもので灌水した。根付いた後、T0を受け入れる温室へプラグを移し、さらに2週間栽培した。この時間枠の終わりに、各遺伝子型について生存データを収集した。これを下記表13に示す。
Figure 0006990653000021
実施例16:トウモロコシの体細胞胚を直接生成するためにモロコシ属(Sorghum)PLTPプロモーターを使用したことの結果。
モロコシ(Sorghum bicolor)のPLTPプロモーター(SB-PLTP PRO)は、配列番号2で示される。Pioneer近交系PH184CまたはPHH5Gからの未熟胚をT-DNA(SEQ ID NO:95),RB+ZM-AXIG1 PRO::ZM-WUS2::IN2-1 TERM+SB-PLTP1 PRO::ZM-ODP2::OS-T28 TERM+GZ-W64A TERM+UBI PRO:UBI1ZM INTRON:ESR::SB-SAG12 TERM+SB-ALS PRO::HRA::SB-PEPC1 TERM+UBI PRO::ZS-GREEN1::PINII TERM:SB-ACTIN TERM-LBを含有するプラスミドRV012608を含むアグロバクテリウム属(Agrobacterium)株LBA4404で形質転換した。4~6日間の培養後、近交系の接合胚表面に、多くの目立たない体細胞胚が形成された。これらの初期の体細胞胚は、互いを明瞭に区別でき(すなわち、形成中の体細胞胚の間に非トランスジェニック組織が介在して)、緑色蛍光タンパク質の発現に基づきトランスジェニック体であると確認された。これらの胚を0.1mg/lのイマザピルを含む成熟培地に移すと胚は成長を続け、発芽培地に移すとシュートと根が伸長した。
実施例17:トウモロコシの体細胞胚を生成するために、トウモロコシのODP2相同体、WUS2相同体および相同遺伝子源からのPLTPプロモーターを使用したことの結果。
WUS/WOXパラログ(ファミリーのメンバー遺伝子であり、タンパク質をコードする)およびODP2/BBMファミリーメンバーのリスト、ならびにそれらの対応する配列番号を下記表14に示す。
Figure 0006990653000022
下記セクションA、BおよびCに記載するこれらの研究では、以下のポジティブコントロールから始まる単一のT-DNA構造を使用した(配列番号104): RB+ZM-AXIG1 PRO::ZM-WUS2::IN2-1 TERM+ZM-PLTP PRO::ZM-ODP2::OS-T28 TERM+GZ-W64A TERM+UBI PRO:UBI1ZM INTRON:ESR::SB-SAG12 TERM+SB-ALS PRO::HRA::SB-PEPC1 TERM+UBI PRO::ZS-GREEN1::PINII TERM:SB-ACTIN TERM-LB。このT-DNAの中で、下記の3つの可変体を除いて、T-DNAの全ての成分は変わらなかった。第1の可変体においては、ZM-WUS2(コントロールプラスミド内の)は、ZM-WOX2A、ZM-WOX4、ZM-WOX5A、またはソルガム(SB)WUS1で置き換えられた。第2の可変体においては、ZM-PLTP PRO(コントロール処理の)は、2種のトウモロコシパラログ(ZM-PLTP1およびZM-PLTP2)からのプロモーターで、または3種のイネ科(Poaceae)のオーソログ(モロコシ(Sorghum bicolor)SB-PLTP1、アワ(Setaria italica)SI-PLTP1もしくはイネ(Oryza sativa)OS-PLTP1)からのプロモーターで置き換えられた。コントロールT-DNA(上記の全てのトウモロコシ成分)をPioneer近交系PH1V5T、PH1V69およびPHH5Gの胚盤に導入すると、7日後には、胚盤表面積の約半分が新たに成長した体細胞胚で覆われた。この反応のスコアを「2」とした。この反応スペクトルの上限では、感染後4~7日で胚盤は個々の成長中の一面の体細胞胚で完全に覆われた。この反応には相対スコア「4」を与え、そして他の処理全てを「0」(反応なし)から「4」(体細胞胚が最も多く生成)にランク付けした。WUS2またはODP2発現カセットが、例えば、PHP24600、配列番号69、に導入されないと、PH1V5Tは低レベルの体細胞胚を生成した(スコア1)が、PH1V69およびPHH5Gの両者は反応なしであった(スコア0)。
A.ZM-WUS2に対してZM-WOXファミリーメンバーまたはソルガムWUS1で置換すると、急速に形成する体細胞胚を様々な程度に生成した。
この実験では、T-DNA(配列番号104)にZM-AXIG1 PRO::ZM-WUS2+ZM-PLTP PRO::ZM-ODP2を含有するポジティブコントロールプラスミドは、近交系PH1V5TおよびPHH5Gで中程度(スコア2)の反応を示したが、近交系PH1V69ではより低いスコア「1」であった。これに対し、ZM-WUS2を3種のトウモロコシのWOXファミリーメンバーに代えると、ZM-WOX2Aからの比較的高い体細胞胚反応から、ZM-WOX4での低反応ないし無反応およびWOX5での低反応(T-DNA配列は、それぞれ配列番号100、配列番号101および配列番号102で与えられる)まで変動する体細胞胚形成の反応範囲が観察された(表15)。WOX5およびWOX4は形質転換された未熟胚表面に生成される体細胞胚は少なかったが、WOX5を含む3種全ての近交系およびWOX4を含む近交系のサブセットで依然としてポジティブな反応を示した。低レベルの反応を示した処理では、近交系PH1V5Tは、WUS2およびODP2発現カセットの非存在下では低レベルの成長を示すため、解釈は困難であった。しかしながら、そのような処理で、他の2種の近交系は、バックグラウンドの成長を示さず、そして低レベル反応(1)であることが明白であったので、はるかに多くの情報を有するものになった。
Figure 0006990653000023
形質転換後の急速な成長反応の促進について、ZM-WUS1およびZM-WUS3をまたZM-WUS2と比較した。この実験では、トウモロコシの標準粒子衝撃プロトコル(Svitachev et al.,2015,Plant Physiology 169:931-945を参照)を使用し、UBI::GFP::PINII TERMを含有するプラスミドと、UBI PRO::WUS1::PINII TERM、UBI PRO::WUS2::PINII TERMまたはUBI PRO::WUS3::PINII TERMを含有するプラスミドとを等モル比で共衝突させた。GFPフィルターを備えたLeica Mzfl III落射蛍光顕微鏡で胚を観察した。7日後、衝突を受けた胚盤の表面は、中心にGFP蛍光を有する、急速に成長中の多細胞構造体で覆われた。3種のWUS3パラログの全てで、成長速度は速く、反応は衝突を受けた胚盤表面の広い範囲に及び、3種のWUSパラログで違いを識別できなかった。これらの観察に基づき、トウモロコシ未熟胚の形質転換で、ZM-WUS1およびZM-WUS3をAXIG1プロモーターの後ろに置き、T-DNA中でZM-PLTP PRO::ZM-ODP2と組み合わせるならば、ZM-WUS2と同程度の急速な体細胞胚の形成が期待されるであろう。
この実験の最後の処理は、トウモロコシWUS2をソルガム(SB)WUS1(配列番号103で示されるT-DNA配列)に代えることであった。この処理は、任意の処理の最も急速で豊富な体細胞胚反応を発生させ、感染した胚の約80%が体細胞胚で完全に覆われた。
B.トウモロコシパラログまたは3種の異なるイネ科(Poaceae)オーソログによるPLTPプロモーター置換は、様々な程度の急速体細胞胚の形成をもたらした。
様々な「相同の」プロモーターを使用すると、3種の異なるPioneer近交系で、スコアが1と2の間であるコントロール処理(ZM-PLTP PRO)と比べて、ある範囲の急速体細胞胚の形成をもたらした(表16)。
Figure 0006990653000024
この実験では、ZM-PLTP1プロモーターは、感染の7日後に、3(PH1V5Tでは約75%が体細胞胚で覆われた)から4(PH1V69およびPHH5Gでは全体が覆われた)の範囲をとる、最高の体細胞形成スコアを獲得した。ZM-PLTP2もまたコントロールより良い結果を生じ、3種の近交系を通してスコアが揃っていた。イネ科(Poaceae)の他のメンバーのPLTP1プロモーター、すなわちソルガムおよびイネのプロモーターでは、2種の近交系で中間レベルの反応(2)そして1種の近交系で低反応(1)を示したが、エノコログサ属(Setaria)では、2種の近交系で低レベルの反応そして1種の近交系で中間レベルの反応を示した。試験した全てのPLTPプロモーターは、7日後に体細胞胚形成にポジティブな刺激を与えた。
C.AXIG1::WUS2またはPLTP::ODP2と組み合わせたZM PLTP PRO::ZM-LEC1は体細胞胚の急速な生成をもたらした。
前の実験では、UBI PRO::ZM-LEC1は、形質転換可能なトウモロコシハイブリッドHi-IIで形質転換頻度を刺激したことが示された(Lowe et al.,2007、米国特許第7,268,271号明細書を参照)。
この実験では、3種の近交系の急速体細胞胚形成に対する影響を評価するために、コントロールベクター中のAXIG1::WUS2またはPLTP::ODP2をZM-PLTP::ZM-LEC1に代えた。アグロバクテリウム属(Agrobacterium)の感染、組織培養および7日目の胚形成へのスコアの付与の条件は先の実施例で説明した通りである。表17に見られるように、新規の組み合わせは両者ともコントロールより高いスコアを得たが、AXIG1::WUS2+PLTP::LEC1は3種の近交系を通して最強の体細胞胚反応をもたらした。このように、WUS2発現カセットまたはODP2発現カセットと組み合わせたPLTP::LEC1は、体細胞胚の急速な形成を刺激することに有効であった。
Figure 0006990653000025
D.イネのWUSおよびODP2の組み合わせ、またはエノコログサ属(Setaria)のWUSおよびODP2の組み合わせの使用は、トウモロコシ未熟胚の形質転換後に体細胞胚の形成をもたらした。
NOS PRO::ZM-WUS2::IN2+UBI PRO::ZM-ODP2::PINII+UBI PRO::ZS-GREEN::PINIIを含有するトウモロコシのコンストラクトから出発して、イネ(Oryza sativa)およびアワ(Setaria italica)で同定されたWUS2およびODP2のオーソログを合成し、上のコンストラクト中のトウモロコシの遺伝子を置換した。PHP80911(トウモロコシWUS2およびODP2)、PHP79530(イネの遺伝子)またはPHP79531(アワの遺伝子)を含有するアグロバクテリウム属(Agrobacterium)株LBA4404を使用して、近交系PHH5GおよびPH184Cからの未熟胚を形質転換した。培養培地上で14日後、解剖顕微鏡および落射蛍光実体顕微鏡で未熟胚を観察し、先に説明した体細胞胚形成基準(0~4)を使用してスコアを付けた。近交系PH184Cでは、アグロバクテリウム属(Agrobacterium)の感染から14日後の体細胞胚のスコアは、2、2および1(それぞれ、トウモロコシ、キビおよびイネの遺伝子対で)であった。近交系PHH5Gでは、アグロバクテリウム属(Agrobacterium)の感染から14日後の体細胞胚のスコアは、3、3および2(それぞれ、トウモロコシ、キビおよびイネの遺伝子対で)であった。これらの未熟胚は、上記セクション5A、5Bおよび5Cの2倍の時間、WUS2およびODP2の発現を経験しており、このため、データが7日目に収集され場合より高い体細胞胚形成スコアが付与された。それぞれの種からの同族のWUSおよびODP2遺伝子の組み合わせは、体細胞胚の形成を促進した。WUS2またはODP2が存在しない場合、PHH5Gで体細胞胚の形成は観察されなかった。
イネ(Poaceae)科の中では、トウモロコシとイネが系統発生の正反対の位置にあり、キビが中間にある。上記のWUS、ODP2およびPLTPの分岐した配列での結果に基づけば、この研究は、形質転換後の急速な体細胞胚形成を促進するのに、イネ科植物全体のメンバーからの組み合わせが有効に使用できることを示した。
実施例18.ダイズの形質転換の改善を目的に、WUSの発現をコントロールするためのダイズのLTP3プロモーターの使用。
シロイヌナズナ(Arabidopsis)のWUS遺伝子を用いて形質転換を改善し得る新規のプロモーターを見出すために、この遺伝子の使用を再検討した。アグロバクテリウム(Agrobacterium)媒介形質転換直後およびカルスの成長期間を通じて発現した、シロイヌナズナ(Arabidopsis)WUSの高レベルの発現(例えば、ダイズEF1A PRO使用の場合)により、イベントの生成速度が増大した。しかしながら、この転写因子のこのレベルの発現を継続させると、イベントの再生が妨げられた。可能性のある解決策としては、小植物体の再生前に、この遺伝子を切除し、体細胞胚の分化および成熟に際してシロイヌナズナ(Arabidopsis)WUSの異所性発現を制限することであろう。このことに基づき、培養細胞、胚、および成長中の未成熟種子で発現し、別の植物組織では発現が全くないかまたは非常に低レベルである新規のプロモーターを探索した。ダイズLTP3プロモーターがこれらの基準を満たした。これまでに確認されていないダイズのリン脂質トランスフェラーゼ遺伝子である。図14および図15に示すように、EF1A PROの構成的発現(図14)と比較すると、LTP3の発現(図15)は、i)成長中の未成熟種子で強く、かつii)別の試料および植物の部分では弱いかまたは発現しないが、EF1Aの発現は全ての組織で観察された。
発現カセット GM-LTP3 PRO::AT-WUS::UBI14 TERM+GM-UBQ PRO::TAGRFP::UBQ3 TERMを含むT-DNA含有アグロバクテリウム属(Agrobacterium)株AGL1を使用し、Pioneerダイズ変種PHY21を形質転換した。アグロバクテリウム属(Agrobacterium)の感染開始から4日後、組織を滅菌培養培地で洗浄し、過剰の細菌を除いた。9日後、組織を体細胞胚成熟培地に移し、22日後にトランスジェニック体細胞胚はドライダウンの準備が整った。この時点で、十分に形成された成熟体細胞胚は、RFPフィルターを備えた落射蛍光実体顕微鏡下で赤色の蛍光を発した。成長した体細胞胚は、機能的であり発芽して温室で健康な植物体に育った。この急速な、体細胞胚の生成方法、および発芽させて植物体を形成する方法により、アグロバクテリウム属(Agrobacterium)の感染からトランスジェニックT0植物体を温室に移すまでの通常の時間枠が、4ヵ月(従来のダイズの形質転換)から2ヵ月に短縮された。
アグロバクテリウム属(Agrobacterium)の感染から2週後の、未成熟子葉外植体の体細胞胚形成反応の分布を示す図16のボックスプロットで示すように、At-WUSの発現を駆動するLTP3プロモーターを使用すると、体細胞胚の形成が大きく改善された(試験した他のプロモーター、またはWUS発現カセットを含まないネガティブコントロールと比較して(図16を参照))。
感染した未成熟子葉集団の体細胞胚反応の増加はまた、急速な体細胞胚の成長を伴い、これは形態を評価する光学顕微鏡(図17A)および赤色蛍光を観察する落射蛍光顕微鏡(図17B)の両方で観察された。それは、アグロバクテリウム属(Agrobacterium)の感染から僅か5週後に、乾燥およびその後の発芽準備が整った、成熟したトランスジェニックダイズの体細胞胚を示すものである。未成熟子葉をLTP3::At-WUSを用いずに形質転換(コントロール処理)すると、成熟体細胞胚は極めて低い頻度で生成する(図16を参照)だけでなく、アグロバクテリウム属(Agrobacterium)の感染から体細胞胚が同等の成熟度になるまでに9週間の培養期間を必要とした。
実施例19.WUS2、ODP2およびCRE発現カセットが切除され、残りの形質遺伝子はシングルコピーであるT0植物体の回収を増加させる切除-活性化選択マーカーHRA。
切除-活性化HRA発現をもたらすベクターを構築するために、単一のloxP標的部位を中心に有するST-LS1イントロンをHRA遺伝子に割り込ませ、loxP含有イントロンが適切に機能することを示すためにその遺伝子を試験した。HRA発現カセットを半分にしたもの2つ(loxP部位で分割)をT-DNAの反対側の端部に移動させ、それぞれの半分にそれ自身の内部loxP部位を持たせて、loxP部位がHRAの半分よりもT-DNAの中心に近くなるようにした。2つのloxP部位内には、AXIG1 PRO::WUS2::IN2 TERM、PLTP PRO::ODP2::OS-T28 TERM、ZM-GLB1 PRO::CRE::pinIIおよびSB-UBI PRO::ZS-GREEN::OS-UBI TERM発現カセットが存在した(表1のPHP81814および配列番号80を参照)。
このコンストラクトでは、一体化したWUS/ODP2/CRE/ZS-GREENカセットが切除されてHRAの発現を活性化させた高頻度の急速体細胞胚が形成され、シングルコピーのT0植物体が回収された。1セットの実験では、全部で2332個の混ぜ合わせた未熟胚(近交系PHH5Gからの)を、PHP81814を有するアグロバクテリウム属(Agrobacterium)株LBA4404 THY-による形質転換に使用した。感染した全部の胚のうち全部で604個のT0植物体を回収し、これら604個のT0植物体のうち全部で215個はWUS2、ODP2、CREおよびSZ-GREEN発現カセットを含有していなかった(完全な切除)。全体としての高品質イベントの回収は9.2%(出発胚の数に対する完全なイベントの数)であった。
近交系HC69を用いた別々の3セットの実験では、741個の未熟胚をPHP81814含有アグロバクテリウム属(Agrobacterium)で形質転換し、温室で315個のT0植物体を生成させ、そのうち4%の高品質イベントに当たる30個は、HRAについてシングルコピーであり、他の全ての遺伝子は切除された。
実施例20.WUS2および/またはODP2の発現を駆動する胚特異的発現パターンを有するプロモーターの、トウモロコシの形質転換を改善するための使用。
これらの実験では、ポジティブコントロールとして以下の構造でスタートし、単一のT-DNA構造を使用する:RB+ZM-AXIG1 PRO::ZM-WUS2::IN2-1 TERM+ZM-PLTP PRO::ZM-ODP2::OS-T28 TERM+GZ-W64A TERM+UBI PRO:UBI1ZM INTRON:ESR::SB-SAG12 TERM+SB-ALS PRO::HRA::SB-PEPC1 TERM+UBI PRO::ZS-GREEN1::PINII TERM:SB-ACTIN TERM-LB。ポジティブコントロールをWUS2およびODP2の発現を駆動する胚特異的プロモーターを有するプラスミドと比較する。比較のベースラインを与えるために、ネガティブコントロールとして、プラスミドPHP24600を使用する(WUS2およびODP2導入遺伝子の発現はない)。
このコンストラクトでWUS2の発現を駆動するZM-AXIG1 PROを置換するために、ZM-SRD PRO、ZM-LGL PRO、ZM-LEA14-A PROまたはZM-LEA-D-34プロモーター(それぞれ配列番号38、配列番号81、配列番号82および配列番号83)を使用すると、形質転換頻度の増加および急速体細胞胚形成の促進は、ポジティブコントロールベクターで観察されるものと類似し、両者ともネガティブコントロール処理(PHP24600)よりかなり高くなることが期待される。同様に、このコンストラクトでODP2の発現を駆動するZM-PLTP PROを置換するために、ZM-SRD PRO、ZM-LGL PRO、ZM-LEA14-A PROまたはZM-LEA-D-34プロモーターを使用すると、形質転換頻度の増加および急速体細胞胚形成の促進は、この場合もポジティブコントロールベクターで観察されるものと類似し、両者ともネガティブコントロール処理(PHP24600)よりかなり高くなることが期待される。
実施例21.配列番号
本開示では様々な配列に言及する。配列番号を下記表18に示す。
Figure 0006990653000026
Figure 0006990653000027
Figure 0006990653000028
Figure 0006990653000029
Figure 0006990653000030
本明細書では、単数形「a」、「an」および「the」は別途文脈が明確に指示しない限り複数の指示対象を含む。したがって、例えば、「細胞」への言及は、そのような細胞を複数種含み、「タンパク質」への言及は、1つ以上のタンパク質および当業者に知られたその同等物などを含む。別途明確な指示がない限り、本明細書で使用する全ての技術用語および科学用語は、本開示が属する技術分野の当業者により一般に理解される意味と同一の意味を有する。
本明細書で言及した全ての特許、刊行物および特許出願は、本開示が属する技術分野の当業者の水準を示すものである。全ての特許、刊行物および特許出願は、あたかも個々の特許、刊行物または特許出願が、明確にかつ個々に参照により全体的に組み込まれるよう指示されているのと同程度に、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
以上の開示は、理解を明確にする目的で、図面および実施例を使ってある程度の詳しく説明してきたが、添付の請求項の範囲内で一定の変更および修正を行うことができる。

Claims (48)

  1. トランスジェニック植物の生産方法であって、
    (a)目的のポリヌクレオチドと、
    (i)WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列、
    (ii)2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドをコードするヌクレオチド配列、または
    (iii)それらの組み合わせ
    とを含む発現コンストラクトで外植体細胞を形質転換する工程と;
    (b)前記細胞の形質転換の開始後1~7日間にわたり、形質転換された各細胞中で(a)の前記発現コンストラクトを発現させる工程であって、外因性サイトカイニンの非存在下で、前記細胞の形質転換の開始後1~7日以内に再生可能な植物構造体が形成される(但し、カルスは形成されない)工程と;
    (c)前記再生可能な植物構造体を発芽させて前記トランスジェニック植物を形成する工程と
    を含み、
    前記WUS/WOXホメオボックスポリペプチドが配列番号4、6、8、10、12もしくは14いずれか1つのアミノ酸配列を含むか;または前記WUS/WOXホメオボックスポリペプチドが配列番号3、5、7、9、11もしくは13いずれか1つのヌクレオチド配列によってコードされ;
    前記2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドが配列番号1863、65もしくは67のいずれか1つのアミノ酸配列を含むか;または前記2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドが配列番号1721、62、64、66もしくは68のいずれか1つのヌクレオチド配列によってコードされる方法。
  2. トランスジェニック植物の生産方法であって、
    (a)目的のポリヌクレオチドと、
    (i)WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列、
    (ii)2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドをコードするヌクレオチド配列、または
    (iii)それらの組み合わせ
    とを含む発現コンストラクトで外植体細胞を形質転換する工程と;
    (b)前記細胞の形質転換の開始後1~14日間にわたり、形質転換された各細胞中で(a)の前記発現コンストラクトを発現させる工程であって、外因性サイトカイニンの非存在下で、前記細胞の形質転換の開始後1~14日以内に再生可能な植物構造体が形成される(但し、カルスは形成されない)工程と;
    (c)前記再生可能な植物構造体を発芽させて前記トランスジェニック植物を形成する工程と
    を含み、
    前記WUS/WOXホメオボックスポリペプチドが配列番号4、6、8、10、12もしくは14いずれか1つのアミノ酸配列を含むか;または前記WUS/WOXホメオボックスポリペプチドが配列番号3、5、7、9、11もしくは13いずれか1つのヌクレオチド配列によってコードされ;
    前記2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドが配列番号1863、65もしくは67のいずれか1つのアミノ酸配列を含むか;または前記2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドが配列番号1721、62、64、66もしくは68のいずれか1つのヌクレオチド配列によってコードされる方法。
  3. トランスジェニック植物の生産方法であって、
    (a)目的のポリヌクレオチドと、
    (i)WUS2ポリペプチドをコードするヌクレオチド配列、
    (ii)ODP2ポリペプチドをコードするヌクレオチド配列、または
    (iii)それらの組み合わせ
    とを含む発現コンストラクトで外植体細胞を形質転換する工程と;
    (b)前記細胞の形質転換の開始後1~7日間にわたり、形質転換された各細胞中で(a)の前記発現コンストラクトを発現させる工程であって、外因性サイトカイニンの非存在下で、前記細胞の形質転換の開始後1~7日以内に再生可能な植物構造体が形成される(但し、カルスは形成されない)工程と;
    (c)前記再生可能な植物構造体を発芽させて前記トランスジェニック植物を形成する工程と
    を含み、
    前記WUS2ポリペプチドが配列番号6のアミノ酸配列を含むか;または前記WUS2ポリペプチドが配列番号5のヌクレオチド配列によってコードされ;
    前記ODP2ポリペプチドが配列番号18のアミノ酸配列を含むか;または前記ODP2ポリペプチドが配列番号17もしくは21のいずれか1つのヌクレオチド配列によってコードされる方法。
  4. トランスジェニック植物の生産方法であって、
    (a)目的のポリヌクレオチドと、
    (i)WUS2ポリペプチドをコードするヌクレオチド配列、
    (ii)ODP2ポリペプチドをコードするヌクレオチド配列、または
    (iii)それらの組み合わせ
    とを含む発現コンストラクトで外植体細胞を形質転換する工程と;
    (b)前記細胞の形質転換の開始後1~14日間にわたり、形質転換された各細胞中で(a)の前記発現コンストラクトを発現させる工程であって、外因性サイトカイニンの非存在下で、前記細胞の形質転換の開始後1~14日以内に再生可能な植物構造体が形成される(但し、カルスは形成されない)工程と;
    (c)前記再生可能な植物構造体を発芽させて前記トランスジェニック植物を形成する工程と
    を含み、
    前記WUS2ポリペプチドが配列番号6のアミノ酸配列を含むか;または前記WUS2ポリペプチドが配列番号5のヌクレオチド配列によってコードされ;
    前記ODP2ポリペプチドが配列番号18のアミノ酸配列を含むか;または前記ODP2ポリペプチドが配列番号17もしくは21のいずれか1つのヌクレオチド配列によってコードされる方法。
  5. トランスジェニック植物の生産方法であって、
    (a)目的のポリヌクレオチドと、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列とを含む発現コンストラクトで外植体細胞を形質転換する工程と;(b)前記細胞の形質転換の開始後1~7日間にわたり、形質転換された各細胞中で前記(a)の発現コンストラクトを発現させる工程であって、外因性サイトカイニンの非存在下で、前記細胞の形質転換の開始後1~7日以内に再生可能な植物構造体が形成される(但し、カルスは形成されない)工程と;
    (c)前記再生可能な植物構造体を発芽させて前記トランスジェニック植物を形成する工程と
    を含み、
    前記WUS/WOXホメオボックスポリペプチドが配列番号4、6、8、10、12もしくは14いずれか1つのアミノ酸配列を含むか;または前記WUS/WOXホメオボックスポリペプチドが配列番号3、5、7、9、11もしくは13いずれか1つのヌクレオチド配列によってコードされる方法。
  6. トランスジェニック植物の生産方法であって、
    (a)目的のポリヌクレオチドと、WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列とを含む発現コンストラクトで外植体細胞を形質転換する工程と;(b)前記細胞の形質転換の開始後1~14日間にわたり、形質転換された各細胞中で前記(a)の発現コンストラクトを発現させる工程であって、外因性サイトカイニンの非存在下で、前記細胞の形質転換の開始後1~14日以内に再生可能な植物構造体が形成される(但し、カルスは形成されない)工程と;
    (c)前記再生可能な植物構造体を発芽させて前記トランスジェニック植物を形成する工程と
    を含み、
    前記WUS/WOXホメオボックスポリペプチドが配列番号4、6、8、10、12もしくは14いずれか1つのアミノ酸配列を含むか;または前記WUS/WOXホメオボックスポリペプチドが配列番号3、5、7、9、11もしくは13いずれか1つのヌクレオチド配列によってコードされる方法。
  7. トランスジェニック植物の生産方法であって、
    (a)目的のポリヌクレオチドと、2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドをコードするヌクレオチド配列とを含む発現コンストラクトで外植体細胞を形質転換する工程と;
    (b)前記細胞の形質転換の開始後1~7日間にわたり、形質転換された各細胞中で前記(a)の発現コンストラクトを発現させる工程であって、外因性サイトカイニンの非存在下で、前記細胞の形質転換の開始後1~7日以内に再生可能な植物構造体が形成される(但し、カルスは形成されない)工程と;
    (c)前記再生可能な植物構造体を発芽させて前記トランスジェニック植物を形成する工程と
    を含み、
    前記2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドが配列番号18のアミノ酸配列を含むか;または前記2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドが配列番号17もしくは21のいずれか1つのヌクレオチド配列によってコードされる方法。
  8. トランスジェニック植物の生産方法であって、
    (a)目的のポリヌクレオチドと、2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドをコードするヌクレオチド配列とを含む発現コンストラクトで外植体細胞を形質転換する工程と;
    (b)前記細胞の形質転換の開始後1~14日間にわたり、形質転換された各細胞中で前記(a)の発現コンストラクトを発現させる工程であって、外因性サイトカイニンの非存在下で、前記細胞の形質転換の開始後1~14日以内に再生可能な植物構造体が形成される(但し、カルスは形成されない)工程と;
    (c)前記再生可能な植物構造体を発芽させて前記トランスジェニック植物を形成する工程と
    を含み、
    前記2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドが配列番号18のアミノ酸配列を含むか;または前記2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドが配列番号17もしくは21のいずれか1つのヌクレオチド配列によってコードされる方法。
  9. トランスジェニック植物の生産方法であって、
    (a)目的のポリヌクレオチドと、
    (i)WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列と、
    (ii)2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドをコードするヌクレオチド配列と、
    を含む発現コンストラクトで外植体細胞を形質転換する工程と;
    (b)前記細胞の形質転換の開始後1~7日間にわたり、形質転換された各細胞中で前記(a)の発現コンストラクトを発現させる工程であって、外因性サイトカイニンの非存在下で、前記細胞の形質転換の開始後1~7日以内に再生可能な植物構造体が形成される(但し、カルスは形成されない)工程と;
    (c)前記再生可能な植物構造体を発芽させて前記トランスジェニック植物を形成する工程と
    を含み、
    前記WUS/WOXホメオボックスポリペプチドが配列番号4、6、8、10、12もしくは14いずれか1つのアミノ酸配列を含むか;または前記WUS/WOXホメオボックスポリペプチドが配列番号3、5、7、9、11もしくは13いずれか1つのヌクレオチド配列によってコードされ;
    前記2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドが配列番号1863、65もしくは67のいずれか1つのアミノ酸配列を含むか;または前記2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドが配列番号1721、62、64、66もしくは68のいずれか1つのヌクレオチド配列によってコードされる方法。
  10. トランスジェニック植物の生産方法であって、
    (a)目的のポリヌクレオチドと、
    (i)WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列と、
    (ii)2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドをコードするヌクレオチド配列と、
    を含む発現コンストラクトで外植体細胞を形質転換する工程と;
    (b)前記細胞の形質転換の開始後1~14日間にわたり、形質転換された各細胞中で前記(a)の前記発現コンストラクトを発現させる工程であって、外因性サイトカイニンの非存在下で、前記細胞の形質転換の開始後1~14日以内に再生可能な植物構造体が形成される(但し、カルスは形成されない)工程と;
    (c)前記再生可能な植物構造体を発芽させて前記トランスジェニック植物を形成する工程と
    を含み、
    前記WUS/WOXホメオボックスポリペプチドが配列番号4、6、8、10、12もしくは14いずれか1つのアミノ酸配列を含むか;または前記WUS/WOXホメオボックスポリペプチドが配列番号3、5、7、9、11もしくは13いずれか1つのヌクレオチド配列によってコードされ;
    前記2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドが配列番号1863、65もしくは67のいずれか1つのアミノ酸配列を含むか;または前記2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドが配列番号1721、62、64、66もしくは68のいずれか1つのヌクレオチド配列によってコードされる方法。
  11. トランスジェニック植物の生産方法であって、
    (a)目的のポリヌクレオチドと、
    (i)WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列、
    (ii)2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドをコードするヌクレオチド配列、または
    (iii)(i)および(ii)の組み合わせ
    とを含む発現コンストラクトで外植体細胞を形質転換する工程と;
    (b)前記細胞の形質転換の開始後1~7日間にわたり、形質転換された各細胞中で前記(a)の発現コンストラクトを発現させる工程であって、外因性サイトカイニンの非存在下で、前記細胞の形質転換の開始後1~7日以内に再生可能な植物構造体が形成される(但し、カルスは形成されない)工程と;
    (c)前記(b)の再生可能な植物構造体を発芽させて、14日~60日で前記トランスジェニック植物を形成する工程と
    を含み、
    前記WUS/WOXホメオボックスポリペプチドが配列番号4、6、8、10、12もしくは14いずれか1つのアミノ酸配列を含むか;または前記WUS/WOXホメオボックスポリペプチドが配列番号3、5、7、9、11もしくは13いずれか1つのヌクレオチド配列によってコードされ;
    前記2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドが配列番号1863、65もしくは67のいずれか1つのアミノ酸配列を含むか;または前記2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドが配列番号1721、62、64、66もしくは68のいずれか1つのヌクレオチド配列によってコードされる方法。
  12. トランスジェニック植物の生産方法であって、
    (a)目的のポリヌクレオチドと、
    (i)WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列、
    (ii)2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドをコードするヌクレオチド配列、または
    (iii)(i)および(ii)の組み合わせ
    とを含む発現コンストラクトで外植体細胞を形質転換する工程と;
    (b)前記細胞の形質転換の開始後1~14日間にわたり、形質転換された各細胞中で前記(a)の発現コンストラクトを発現させる工程であって、外因性サイトカイニンの非存在下で、前記細胞の形質転換の開始後1~14日以内に再生可能な植物構造体が形成される(但し、カルスは形成されない)工程と;
    (c)前記(b)の再生可能な植物構造体を発芽させて、14日~60日で前記トランスジェニック植物を形成する工程と
    を含み、
    前記WUS/WOXホメオボックスポリペプチドが配列番号4、6、8、10、12もしくは14いずれか1つのアミノ酸配列を含むか;または前記WUS/WOXホメオボックスポリペプチドが配列番号3、5、7、9、11もしくは13いずれか1つのヌクレオチド配列によってコードされ;
    前記2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドが配列番号1863、65もしくは67のいずれか1つのアミノ酸配列を含むか;または前記2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドが配列番号1721、62、64、66もしくは68のいずれか1つのヌクレオチド配列によってコードされる方法。
  13. トランスジェニック植物の生産方法であって、
    (a)目的のポリヌクレオチドと、
    (i)WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列、
    (ii)2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドをコードするヌクレオチド配列、または
    (iii)(i)および(ii)の組み合わせ
    とを含む発現コンストラクトで外植体細胞を形質転換する工程と;
    (b)形質転換された各細胞中で(a)の前記発現コンストラクトを発現させて、外因性サイトカイニンの非存在下で再生可能な植物構造体を形成する(但し、カルスは形成されず、かつ前記再生可能な植物構造体は前記細胞の形質転換から1~7日以内に形成される)工程と;
    (c)前記(b)の再生可能な植物構造体を発芽させて、前記細胞の形質転換から14日~60日で前記トランスジェニック植物を形成する工程と
    を含み、
    前記WUS/WOXホメオボックスポリペプチドが配列番号4、6、8、10、12もしくは14いずれか1つのアミノ酸配列を含むか;または前記WUS/WOXホメオボックスポリペプチドが配列番号3、5、7、9、11もしくは13いずれか1つのヌクレオチド配列によってコードされ;
    前記2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドが配列番号1863、65もしくは67のいずれか1つのアミノ酸配列を含むか;または前記2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドが配列番号1721、62、64、66もしくは68のいずれか1つのヌクレオチド配列によってコードされる方法。
  14. トランスジェニック植物の生産方法であって、
    (a)目的のポリヌクレオチドと、
    (i)WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列、
    (ii)2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドをコードするヌクレオチド配列、または
    (iii)(i)および(ii)の組み合わせ
    とを含む発現コンストラクトで外植体細胞を形質転換する工程と;
    (b)形質転換された各細胞中で(a)の前記発現コンストラクトを発現させて、外因性サイトカイニンの非存在下で再生可能な植物構造体を形成する(但し、カルスは形成されず、かつ前記再生可能な植物構造体は前記細胞の形質転換から1~14日以内に形成される)工程と;
    (c)前記(b)の再生可能な植物構造体を発芽させて、前記細胞の形質転換から14日~60日で前記トランスジェニック植物を形成する工程と
    を含み、
    前記WUS/WOXホメオボックスポリペプチドが配列番号4、6、8、10、12もしくは14いずれか1つのアミノ酸配列を含むか;または前記WUS/WOXホメオボックスポリペプチドが配列番号3、5、7、9、11もしくは13いずれか1つのヌクレオチド配列によってコードされ;
    前記2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドが配列番号1863、65もしくは67のいずれか1つのアミノ酸配列を含むか;または前記2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドが配列番号1721、62、64、66もしくは68のいずれか1つのヌクレオチド配列によってコードされる方法。
  15. 前記発現コンストラクトはさらに、部位特異的リコンビナーゼをコードするヌクレオチド配列を含む請求項1~14のいずれか一項に記載の方法。
  16. 前記部位特異的リコンビナーゼをコードするヌクレオチド配列は、構成的プロモーター、誘導性プロモーター、または発生的に調節されるプロモーターに作動可能に連結している請求項15に記載の方法。
  17. 前記WUS/WOXホメオボックスポリペプチドをコードするヌクレオチド配列は、構成的プロモーター、誘導性プロモーター、または発生的に調節されるプロモーターに作動可能に連結している請求項1、2、5、6、および9~14、ならびに、請求項1、2、5、6および9~14のいずれか一項に従属する場合の請求項15および16のいずれか一項に記載の方法。
  18. 前記WUS2ポリペプチドをコードするヌクレオチド配列は、構成的プロモーター、誘導性プロモーター、または発生的に調節されるプロモーターに作動可能に連結している請求項3または4に記載の方法。
  19. 前記2つのAP2-DNA結合ドメインを含むポリペプチドをコードするヌクレオチド配列は、構成的プロモーター、誘導性プロモーター、または発生的に調節されるプロモーターに作動可能に連結している請求項1、2および7~14、ならびに、請求項1、2および7~14のいずれか一項に従属する場合の請求項15および16のいずれか一項に記載の方法。
  20. 前記ODP2ポリペプチドをコードするヌクレオチド配列は、構成的プロモーター、誘導性プロモーター、または発生的に調節されるプロモーターに作動可能に連結している請求項3または4に記載の方法。
  21. 前記誘導性プロモーターは、化学誘導性プロモーターである請求項16~20のいずれか一項に記載の方法。
  22. 前記誘導性プロモーターは、オーキシン誘導性プロモーターである請求項16~20のいずれか一項に記載の方法。
  23. 前記オーキシン誘導性プロモーターは、配列番号39のヌクレオチド配列である請求項22に記載の方法。
  24. 前記誘導性プロモーターは、オーキシン応答エレメントを含む請求項16~20のいずれか一項に記載の方法。
  25. 前記構成的プロモーターは、抑制および脱抑制のために改変された弱い構成的プロモーターである請求項16~20および22~24のいずれか一項に記載の方法。
  26. 前記プロモーター中の1つ以上のオペレーター配列は、TATAボックスおよび/または転写開始部位の近傍に、または重なって位置している請求項25に記載の方法。
  27. 前記誘導性プロモーターは、配列番号40のヌクレオチド配列である請求項16~20のいずれか一項に記載の方法。
  28. 前記誘導性プロモーターは、脱抑制プロモーターである請求項16~20および25のいずれか一項に記載の方法。
  29. 前記脱抑制プロモーターは、TETR、ESRまたはCRにより抑制される請求項28に記載の方法。
  30. 前記発生的に調節されるプロモーターは、PLTP、PLTP1、PLTP2またはPLTP3から選択される請求項16~20のいずれか一項に記載の方法。
  31. 前記PLTP、PLTP1、PLTP2またはPLTP3プロモーターは、単子葉植物に由来する請求項30に記載の方法。
  32. 前記単子葉植物は、オオムギ、トウモロコシ、キビ、カラスムギ、イネ、ライムギ、エノコログサ属(Setaria)種、ソルガム、サトウキビ、スイッチグラス、ライコムギ、シバまたはコムギである請求項31に記載の方法。
  33. 前記単子葉植物は、トウモロコシ、ソルガム、イネまたはエノコログサ属(Setaria)種である請求項32に記載の方法。
  34. 前記単子葉植物は、トウモロコシ、ソルガムまたはイネである請求項33に記載の方法。
  35. 前記単子葉植物はトウモロコシである請求項34に記載の方法。
  36. 前記PLTP、PLTP1、PLTP2またはPLTP3プロモーターは、双子葉植物に由来する請求項30に記載の方法。
  37. 前記双子葉植物は、ケール、カリフラワー、ブロッコリー、カラシナ、キャベツ、マメ、クローバ、アルファルファ、ソラマメ、トマト、キャッサバ、ダイズ、キャノーラ、アルファルファ、ヒマワリ、ベニバナ、タバコ、シロイヌナズナ(Arabidopsis)またはワタである請求項36に記載の方法。
  38. 前記PLTP、PLTP1、PLTP2またはPLTP3プロモーターは、配列番号1~2もしくは55~61のいずれか1つを含む請求項30に記載の方法。
  39. 前記PLTPプロモーターは、配列番号1もしくは2のいずれかいずれか1つを含む請求項30および38のいずれか一項に記載の方法。
  40. 記細胞の形質転換から1~14日以内に前記再生可能な植物構造体が形成され、前記細胞の形質転換から14日~前記細胞の形質転換から60日で前記トランスジェニック植物が形成される請求項1~39のいずれか一項に記載の方法。
  41. 発根培地なしで行われる請求項1~40のいずれか一項に記載の方法。
  42. 発根培地の存在下で行われる請求項1~40のいずれか一項に記載の方法。
  43. 前記外植体は未熟胚である請求項1~42のいずれか一項に記載の方法。
  44. 前記未熟胚は、1~5mmの未熟胚である請求項43に記載の方法。
  45. 前記未熟胚は、3.5~5mmの未熟胚である請求項43に記載の方法。
  46. 前記細胞の形質転換の7日後、または細胞の形質転換の14日後の発芽期間中に、外因性サイトカイニンを使用する請求項1~45のいずれか一項に記載の方法。
  47. 前記(a)のポリペプチドの発現は一過性である請求項1~14のいずれか一項に記載の方法。
  48. 発芽は、外因性サイトカイニンの存在下で行われる請求項1~47のいずれか一項に記載の方法。
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