JP7039493B2 - 生物学的試料中の遺伝子導入ダイズイベントdbn9004の有無を検出するための核酸配列、それを含有するキット、およびその検出方法 - Google Patents

生物学的試料中の遺伝子導入ダイズイベントdbn9004の有無を検出するための核酸配列、それを含有するキット、およびその検出方法 Download PDF

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Description

CGMCC CGMCC 11171
本発明は、除草剤耐性ダイズ植物DBN9004を検出するための核酸配列およびその検出方法、特に、グリホサートおよびグルホシネートに対して耐性があるダイズ植物DBN9004、ならびに特定の遺伝子導入ダイズイベントDBN9004のDNA分子が生物学的試料に含有されているかどうかを検出する方法に関する。
N-ホスホノメチルグリシンは、グリホサートとしても知られており、系統的に、移行性、恒常性、広域スペクトル性、非選択性をもつ除草剤である。グリホサートは、合成において5-エノールピルビルシキミ酸-3-リン酸合成酵素(EPSPS)の基質となるホスホエノールピルビン酸(PEP)の競合的阻害剤であり、PEPおよび3-ホスホシキミ酸の2つの基質が、EPSPSの触媒作用をうけて5-エノールピルビルシキミ酸-3-ホスホシキミ酸に転換されるのを阻害し、それによって芳香族アミノ酸の前駆体であるシキミ酸の合成経路を遮断し、タンパク質合成を妨害して植物およびバクテリアを死滅させる。
グリホサート耐性は改変されたEPSPSを発現することによって達成される。改変されたEPSPSはグリホサートに対して親和性が低いため、グリホサートがあっても、EPSPSはその触媒活性を保持しすなわちグリホサート耐性を獲得する。
ダイズ(Glycine max)は世界の5主要作物の1つである。除草剤耐性、特にグリホサート除草剤に対する耐性はダイズ生産において重要な農業形質である。グリホサート除草剤に対するダイズの耐性は、ダイズイベントGTS40-3-2、ダイズイベントMON89788などのダイズ植物中のグリホサート除草剤耐性遺伝子(EPSPS、CP4)を発現させる遺伝子導入法によって獲得できる。
近年グリホサート耐性農法が広く採用され、グリホサートの使用が増加することにより、グリホサート抵抗性の雑草が広く発生するようになった。グリホサート抵抗性の雑草、またはより防除困難な雑草種に形質転換した雑草に耕作者が直面している地域では、駆除できなかった雑草を防除できる他の除草剤と混合しまたは交互に使用することによって、耕作者はグリホサートの欠点を補うことができる。
グルホシネートは、ホスフィノトリシン除草剤類において非系統的かつ非選択的な除草剤である。グルホシネートは、主に一年生または多年生の広葉雑草の出芽後防除に用いられ、L-ホスフィノトリシン(グルホシネートの活性成分)がグルタミン合成酵素(植物中のアンモニア解毒作用に必須の酵素)を不可逆的に阻害することを経て雑草を防除する。植物の根を枯死させるグリホサートとは違い、グルホシネートは葉を最初に枯死させて蒸散によって植物の木部中を移行することができ、その速効性はパラコートとグリホサートとの中間である。
L-ホスフィノトリシンは、ストレプトマイセスから単離されたホスフィノトリシンN-アセチルトランスフェラーゼ(PAT)に触媒されるアセチル化を経て、不活性型へと変換される。ダイズにおいて、植物に最適化されたPATの型を発現する遺伝子を用いて、グルホシネート除草剤に対する耐性をダイズイベントA5547-127などのダイズに与えてきた。従って、グルホシネート耐性形質と組み合わせてグルホシネート除草剤を用いることは、グリホサート抵抗性雑草に効果的に対応するための非選択的手段として利用できる。
今後、遺伝子導入昆虫抵抗性ダイズの普及とその大規模栽植に伴い、生き残ったわずかな数の昆虫/害虫が、増殖して数世代後に抵抗性を作り出す可能性がある。非昆虫抵抗性遺伝子導入ダイズとしての遺伝子導入除草剤耐性ダイズを、遺伝子導入昆虫抵抗性ダイズとある割合で同時に栽植することで、昆虫/害虫の抵抗性の誘発を遅延させることができる。
植物における外来遺伝子の発現はそれらの染色体上の位置に影響されることが知られており、このことはクロマチン構造(例えばヘテロクロマチン)または転写制御エレメント(例えばエンハンサー)が組み込み部位に近接していることによる可能性がある。目的を達成するには、商品化され得るイベント(すなわち、導入された標的遺伝子が最適に発現され得るイベント)の同定が実行可能になる前の段階で、多くの場合、数多くのイベントをスクリーニングする必要がある。例えば、植物および他の生物体において、導入された遺伝子の発現量にはイベント間で大きな差がでる場合のあることが認められてきた。また、異なる植物組織の間で導入遺伝子の相対的発現に差があるなど、発現の空間的または時間的パターンにおいても差がでる場合のあることが認められており、このような差は、実際の発現パターンが、導入された遺伝子構築物中の転写制御エレメントに従い期待される発現パターンとは一致しない場合があるという事実により明らかである。従って、一般に、数百の異なるイベントを産生し、これらのイベントから、商品化を目的とした導入遺伝子の発現量および発現パターンによって単一のイベントを選び出す必要がある。期待された導入遺伝子発現量および発現パターンをもつイベントは、従来の育種法を用いた有性ヘテロタイプハイブリダイゼーションの手段により、他の遺伝的背景に導入遺伝子を導入するのに用いることができる。このハイブリダイゼーションの手法によって作製された子孫は、最初の形質転換体の導入遺伝子発現特性を保持している。この戦略パターンを応用することで、多くの変種で信頼性のある遺伝子発現を確実になし得、これらの変種を土地の生育条件にうまく適応させることができる。
有性ハイブリダイゼーションの子孫に標的遺伝子が含有されているかどうかを確定するために、特定のイベントの存在を検出できることは有益であろう。加えて、例えば、組換え作物由来の食品類の正式な承認および表示が、それらが市場に出される前に義務付けられることが予想され、特異的なイベントを検出する方法は関連規制に従う助けにもなるであろう。例えばポリヌクレオチドプローブを用いたポリメラーゼ連鎖反応(PCR)またはDNAハイブリダイゼーションなどの、よく知られた任意のポリヌクレオチド検出方法よって導入遺伝子の存在の検出は可能である。これらの検出方法は一般に、プロモーター、ターミネーター、マーカー遺伝子などの一般的な遺伝エレメントに焦点を置いている。従って、挿入された遺伝子導入DNAに近接する染色体DNA(「隣接DNA」)の配列がわからない限り、このような上記の方法は異なるイベント、特に同じDNA構築物で産生されたイベントを区別できないであろう。それゆえに、挿入された導入遺伝子と隣接DNAの接合部位にまたがる1対のプライマー、特に、隣接配列を含有する第1のプライマーおよび挿入配列を含有する第2のプライマーが、現在のところ、PCRによって遺伝子導入特異的イベントを同定するために多くの場合用いられている。
本発明の目的は、除草剤耐性ダイズ植物DBN9004を検出するための核酸配列およびその検出方法を提供することであり、その遺伝子導入ダイズイベントDBN9004は、グリホサート除草剤およびグルホシネート除草剤に対してより良好な耐性を有し、その検出方法は、特異的な遺伝子導入ダイズイベントDBN9004のDNA分子が生物学的試料に含有されているかどうかを正確にかつ迅速に同定できる。
上記の目的を達成するために、本発明は以下の核酸配列を有する核酸分子を提供し、その核酸配列は、配列番号3もしくはその相補的配列の中の少なくとも11個の連続したヌクレオチド、および/または配列番号4もしくはその相補的配列の中の少なくとも11個の連続したヌクレオチドを含む。
好ましくは、核酸配列は、配列番号1もしくはその相補的配列、および/または配列番号2もしくはその相補的配列を含む。さらに、核酸配列は、配列番号3もしくはその相補的配列、および/または配列番号4もしくはその相補的配列を含む。
またさらに、核酸配列は、配列番号5またはその相補的配列を含む。
配列番号1またはその相補的配列は、遺伝子導入ダイズイベントDBN9004中の挿入接合部位近くの挿入配列の5′末端に位置するヌクレオチド22個の長さの配列であり、かつ配列番号1またはその相補的配列は、ダイズ挿入部位の隣接ゲノムDNA配列と挿入配列の5′末端のDNA配列とにまたがっている。従って、配列番号1またはその相補的配列を包含することは、遺伝子導入ダイズイベントDBN9004が存在することとして同定できる。配列番号2またはその相補的配列は、遺伝子導入ダイズイベントDBN9004中の挿入接合部位近くの挿入配列の3′末端に位置するヌクレオチド22個の長さの配列であり、かつ配列番号2またはその相補的配列は、挿入配列の3′末端のDNA配列とダイズ挿入部位の隣接ゲノムDNA配列とにまたがっている。従って、配列番号2またはその相補的配列を包含することは、遺伝子導入ダイズイベントDBN9004が存在することとして同定できる。
本発明において、核酸配列は、配列番号3もしくはその相補的配列の中の遺伝子導入挿入配列の任意部分の、少なくとも11個以上の連続したポリヌクレオチド(第1の核酸配列)、または配列番号3もしくはその相補的配列の中の5′隣接ダイズゲノムDNA領域の任意部分の、少なくとも11個以上の連続したポリヌクレオチド(第2の核酸配列)であり得る。核酸配列はさらに、無傷の配列番号1を含む配列番号3に相同的または相補的な部分であり得る。第1の核酸配列および第2の核酸配列を一緒に用いる場合、DNAプライマー対としてのこれらの核酸配列を、増幅産物を作製するDNA増幅法で用いることができる。DNAプライマー対を用いたDNA増幅法で、作製された増幅産物が配列番号1を含む増幅産物である場合、遺伝子導入ダイズイベントDBN9004またはその子孫の存在を診断できる。第1および第2の核酸配列は、DNAのみからなる必要はなく、RNA、DNAとRNAとの混合物、またはDNA、RNA、もしくは他のヌクレオチドの組み合わせ、または1つ以上のポリメラーゼの鋳型としてではないそれらの類似体を含み得ることは、当業者には周知である。さらに本発明に記述のプローブまたはプライマーは、長さが少なくとも約11個、12個、13個、14個、15個、16個、17個、18個、19個、20個、21個、または22個の連続したヌクレオチドであるべきであり、それは配列番号1、配列番号2、配列番号3、配列番号4および配列番号5で示すヌクレオチドから選択することができる。プローブおよびプライマーは、配列番号3、配列番号4、および配列番号5で示すヌクレオチドから選択される場合、少なくとも約21個から約50個以上の長さを有する連続したヌクレオチドであってもよい。配列番号3またはその相補的配列は、遺伝子導入ダイズイベントDBN9004中の挿入接合部位近くの挿入配列の5′末端に位置するヌクレオチド1207個の長さの配列であり、かつ配列番号3またはその相補的配列は、740個のヌクレオチドのダイズ隣接ゲノムDNA配列(配列番号3のヌクレオチド1~740)、pDBN4003構築物のDNA配列中の74個のヌクレオチド(配列番号3のヌクレオチド741~814)、195個のヌクレオチドのt35Sターミネーター配列(配列番号3のヌクレオチド815~1009)、21個のヌクレオチドのベクタースペーサー配列(配列番号3のヌクレオチド1010~1030)、および177個のヌクレオチドのホスフィノトリシンN-アセチルトランスフェラーゼcPATの5′末端DNA配列(配列番号3のヌクレオチド1031~1207)(配列番号3のヌクレオチド815~1207)からなる。従って、配列番号3またはその相補的配列を包含することは、遺伝子導入ダイズイベントDBN9004が存在することとして同定できる。
核酸配列は、配列番号4もしくはその相補的配列の中の、遺伝子導入挿入配列の任意部分の少なくとも11個以上の連続したポリヌクレオチド(第3の核酸配列)、または配列番号4もしくはその相補的配列の中の、3′隣接ダイズゲノムDNA領域の任意部分の少なくとも11個以上の連続したポリヌクレオチド(第4の核酸配列)であり得る。核酸配列はさらに、無傷の配列番号2を含む配列番号4に相同的または相補的な部分であり得る。第3の核酸配列および第4の核酸配列を一緒に用いる場合、DNAプライマー対としてのこれらの核酸配列を、増幅産物を作製するDNA増幅法で用いることができる。DNAプライマー対を用いたDNA増幅法において、作製された増幅産物が配列番号2を含む増幅産物である場合、遺伝子導入ダイズイベントDBN9004またはその子孫の存在を診断できる。配列番号4またはその相補的配列は、遺伝子導入ダイズイベントDBN9004中の挿入接合部位近くの挿入配列の3′末端に位置するヌクレオチド631個の長さの配列であり、かつ配列番号4またはその相補的配列は、226個のヌクレオチドのprGm17gTsf1プロモーター配列(配列番号4のヌクレオチド1~226)、pDBN4003構築物のDNA配列中の61個のヌクレオチド(配列番号4のヌクレオチド227~287)、6個のヌクレオチドの接合する配列(配列番号4のヌクレオチド288~293)、および338個のヌクレオチドのダイズ隣接ゲノムDNA配列(配列番号4のヌクレオチド294~631)からなる。従って、配列番号4またはその相補的配列を包含することは、遺伝子導入ダイズイベントDBN9004が存在することとして同定できる。
配列番号5またはその相補的配列は、遺伝子導入ダイズイベントDBN9004の特性を示す長さ7059個のヌクレオチドの配列であり、そこに特異的に含有されるゲノムおよび遺伝エレメントを表1に示す。配列番号5またはその相補的配列を包含することは、遺伝子導入ダイズイベントDBN9004が存在することとして同定できる。
Figure 0007039493000001
核酸配列またはそれらの相補的配列をDNA増幅法で用いて、アンプリコンを作製することができ、そのアンプリコンを検出することで、生物学的試料中の遺伝子導入ダイズイベントDBN9004またはその子孫の存在を診断する。核酸配列またはそれらの相補的配列をヌクレオチド検出法で用いて、生物学的試料中の遺伝子導入ダイズイベントDBN9004またはその子孫の存在を検出することができる。
上記の目的を達成するために、本発明はまた、試料中の遺伝子導入ダイズイベントDBN9004のDNAの存在を検出するための方法も提供する。その方法は、
核酸増幅反応において標的増幅産物を増幅するために、検出される試料を少なくとも2つのタイプのプライマーに接触させる工程と、
核酸増幅反応を行う工程と、
標的増幅産物の存在を検出する工程とを含み、
標的増幅産物は、配列番号3もしくはその相補的配列の中の少なくとも11個の連続したヌクレオチド、および/または配列番号4もしくはその相補的配列の中の少なくとも11個の連続したヌクレオチドを含む。
さらに、標的増幅産物は、配列番号1もしくはその相補的配列の中の1~11番目もしくは12~22番目の連続したヌクレオチド、および/または配列番号2もしくはその相補的配列の中の1~11番目もしくは12~22番目の連続したヌクレオチドを含む。
またさらに、標的増幅産物は、配列番号1またはその相補的配列、配列番号2またはその相補的配列、配列番号6またはその相補的配列、および配列番号7またはその相補的配列から選択される少なくとも1つを含む。
前記の技術的解決法において、プライマーの少なくとも1つは、核酸配列もしくはその断片、またはそれに相補的な配列を含む。
具体的には、プライマーは第1プライマーおよび第2プライマーを含み、第1プライマーは配列番号8および配列番号10から選択され、第2プライマーは配列番号9および配列番号11から選択される。
上記の目的を達成するために、本発明はまた、試料中の遺伝子導入ダイズイベントDBN9004のDNAの存在を検出するための方法も提供し、その方法は、
検出される試料をプローブと接触させる工程であって、プローブは配列番号3もしくはその相補的配列の中の少なくとも11個の連続したヌクレオチド、および/または配列番号4もしくはその相補的配列の中の少なくとも11個の連続したヌクレオチドを含む工程と、
ストリンジェントなハイブリダイゼーション条件下で、検出される試料をプローブとハイブリダイズする工程と、
検出される試料とプローブとの間のハイブリダイゼーション状態を検出する工程とを含む。
ストリンジェントな条件は、65℃で6×SSC(クエン酸ナトリウム)および0.5%のSDS(ラウリル硫酸ナトリウム)の溶液中でハイブリダイゼーションを行い、次に2×SSC、0.1%のSDS、および1×SSC、0.1%のSDSそれぞれで膜を1回洗うことでよい。
さらにプローブは、配列番号1もしくはその相補的配列の中の、1~11番目もしくは12~22番目の連続したヌクレオチド、および/または配列番号2もしくはその相補的配列の中の、1~11番目もしくは12~22番目の連続したヌクレオチドを含む。
またさらにプローブは、配列番号1またはその相補的配列、配列番号2またはその相補的配列、配列番号6またはその相補的配列、および配列番号7またはその相補的配列から選択される少なくとも1つを含む。
任意で、プローブの少なくとも1つは、少なくとも1つのフルオロフォアで標識化される。
上記の目的を達成するために、本発明はまた、試料中の遺伝子導入ダイズイベントDBN9004のDNAの存在を検出するための方法も提供し、その方法は、
検出される試料をマーカー核酸分子と接触させる工程であって、マーカー核酸分子は配列番号3もしくはその相補的配列の中の少なくとも11個の連続したヌクレオチド、および/または配列番号4もしくはその相補的配列の中の少なくとも11個の連続したヌクレオチドを含む工程と、
ストリンジェントなハイブリダイゼーション条件下で、検出される試料をマーカー核酸分子とハイブリダイズする工程と、
検出される試料のマーカー核酸分子とのハイブリダイゼーション状態を検出し、さらに、グリホサート耐性および/またはグルホシネート耐性とマーカー核酸分子との間の遺伝的現象における遺伝子連鎖をマーカー支援育種解析により確定する工程とを含む。
さらにマーカー核酸分子は、配列番号1もしくはその相補的配列の中の、1~11番目もしくは12~22番目の連続したヌクレオチド、および/または配列番号2もしくはその相補的配列の中の、1~11番目もしくは12~22番目の連続したヌクレオチドを含む。
またさらにマーカー核酸分子は、配列番号1またはその相補的配列、配列番号2またはその相補的配列、配列番号6またはその相補的配列、および配列番号7またはその相補的配列から選択される少なくとも1つを含む。
上記の目的を達成するために、本発明はまたDNA検出キットも提供し、それは少なくとも1つのDNA分子を含み、そのDNA分子は、配列番号3の相同配列もしくはその相補的配列の少なくとも11個の連続したヌクレオチド、および/または配列番号4の相同配列もしくはその相補的配列の少なくとも11個の連続したヌクレオチドを含み、遺伝子導入ダイズイベントDBN9004またはその子孫に特異的なDNAプライマーまたはプローブとして利用され得る。
さらに、DNA分子は、配列番号1もしくはその相補的配列の中の、1~11番目もしくは12~22番目の連続したヌクレオチド、および/または配列番号2もしくはその相補的配列の中の、1~11番目もしくは12~22番目の連続したヌクレオチドを含む。
またさらに、DNA分子は、配列番号1の相同配列またはその相補的配列、配列番号2の相同配列またはその相補的配列、配列番号6の相同配列またはその相補的配列、および配列番号7の相同配列またはその相補的配列から選択される少なくとも1つを含む。
上記の目的を達成するために、本発明はまた、植物の細胞または部分も提供し、それは、グリホサート耐性EPSPSタンパク質をコード化する核酸配列、グルホシネート耐性PATタンパク質をコード化する核酸配列、および特異的な領域の核酸配列を含む。特異的な領域の核酸配列は、配列番号1、配列番号2、配列番号6、および配列番号7に示す配列から選択される少なくとも1つを含む。
上記の目的を達成するために、本発明はまた、グリホサート除草剤および/またはグルホシネート除草剤に対して耐性があるダイズ植物の作製方法も提供し、その方法は、グリホサート耐性EPSPSタンパク質をコード化する核酸配列および/またはグルホシネート耐性PATタンパク質をコード化する核酸配列、ならびに配列番号1、配列番号2、配列番号3、配列番号4、配列番号5、配列番号6および配列番号7に示す配列の少なくとも1つの核酸配列から選択される特異的な領域の核酸配列を、ダイズ植物のゲノムに導入する工程を含む。
具体的には、グリホサート除草剤および/またはグルホシネート除草剤に対して耐性があるダイズ植物の作製方法は、
グリホサート除草剤および/またはグルホシネート除草剤に対して耐性がある遺伝子導入ダイズイベントDBN9004の第1の親ダイズ植物を、グリホサート耐性および/またはグルホシネート耐性がない第2の親ダイズ植物に有性的にハイブリダイズして、数多くの子孫植物を作製する工程と、
子孫植物をグリホサート除草剤および/またはグルホシネート除草剤で処理する工程と、
グリホサートおよび/またはグルホシネートに対して耐性がある子孫植物を選択する工程とを含む。
上記の目的を達成するために、本発明はまた、グリホサート除草剤および/またはグルホシネート除草剤に対して耐性があるダイズ植物の栽培方法も提供し、その方法は、
少なくとも1つのダイズ種子を栽植する工程であって、そのダイズ種子のゲノムは、グリホサート耐性EPSPSタンパク質をコード化する核酸配列および/またはグルホシネート耐性PATタンパク質をコード化する核酸配列、ならびに特異的な領域の核酸配列を含む工程と、
ダイズ種子をダイズ植物に育てる工程と、
有効量のグリホサート除草剤および/またはグルホシネート除草剤をダイズ植物に噴霧し、特異的な領域の核酸配列をもたない他の植物に比べて植物損傷が少ない植物を収穫する工程とを含み、
特異的な領域の核酸配列は、配列番号1、配列番号2、配列番号3、配列番号4、配列番号5、配列番号6、および配列番号7に示す配列の少なくとも1つの核酸配列から選択される。
上記の目的を達成するために、本発明はまた、除草剤が引き起こす損傷から植物を保護するための方法も提供し、その方法は、有効量のグリホサートおよび/またはグルホシネートを含有する除草剤を、少なくとも1つの遺伝子導入ダイズ植物を栽植する畑に散布する工程を含み、その遺伝子導入ダイズ植物は、そのゲノム中に、配列番号1、配列番号2、配列番号3、配列番号4、配列番号5、配列番号6および配列番号7に示す配列から選択される少なくとも1つの核酸配列を含み、その遺伝子導入ダイズ植物はグリホサート除草剤および/またはグルホシネート除草剤に対する耐性を有する。
上記の目的を達成するために、本発明はまた、畑の雑草の防除方法も提供し、その方法は、有効量のグリホサートおよび/またはグルホシネートを含有する除草剤を、少なくとも1つの遺伝子導入ダイズ植物を栽植する畑に散布する工程を含み、その遺伝子導入ダイズ植物は、そのゲノム中に、配列番号1、配列番号2、配列番号3、配列番号4、配列番号5、配列番号6、および配列番号7に示す配列から選択される少なくとも1つの核酸配列を含み、その遺伝子導入ダイズ植物はグリホサート除草剤および/またはグルホシネート除草剤に対する耐性を有する。
上記の目的を達成するために、本発明はまた、グリホサート耐性植物用の畑におけるグリホサート抵抗性雑草の防除方法も提供し、その方法は、有効量のグルホシネートを含有する除草剤を、少なくとも1つのグリホサート耐性遺伝子導入ダイズ植物を栽植する畑に散布する工程を含み、そのグリホサート耐性遺伝子導入ダイズ植物は、そのゲノム中に、配列番号1、配列番号2、配列番号3、配列番号4、配列番号5、配列番号6および配列番号7に示す配列から選択される少なくとも1つの核酸配列を含み、そのグリホサート遺伝子導入ダイズ植物は同時にグルホシネート除草剤に対しても耐性を有する。
上記の目的を達成するために、本発明はまた、昆虫の抵抗性を遅延させるための方法も提供し、その方法は、昆虫抵抗性ダイズ植物を栽植する畑において、グリホサートおよび/またはグルホシネート耐性を有する少なくとも1つの遺伝子導入ダイズ植物を育てる工程を含み、グリホサートおよび/またはグルホシネート耐性を有するその遺伝子導入ダイズ植物は、そのゲノム中に、配列番号1、配列番号2、配列番号3、配列番号4、配列番号5、配列番号6および配列番号7に示す配列から選択される少なくとも1つの核酸配列を含む。
上記の目的を達成するために、本発明はまた、配列番号1または配列番号2のポリヌクレオチドを含む農産物または商品も提供し、その農産物または商品は、レシチン、脂肪酸、グリセロール、ステロール、ダイズフレーク、ダイズ粉、ダイズタンパク質あるいはその濃縮物、ダイズ油、ダイズタンパク質繊維、豆乳凝固物、または豆腐である。
本発明における除草剤耐性ダイズ植物DBN9004の検出のための核酸配列およびその検出方法において、以下の定義および方法は本発明をより明確に定めることができ、かつ当業者が本発明を実施するための指針となり得、特に明記しない限り、これらの用語は通常の当業者による従来の用い方に従って理解されるものである。
用語「ダイズ」はグリシンマックス(Glycine max)を言い、ダイズと交配できる全ての植物種を含み、野生のダイズ種を包含する。
用語「含む」または「包含する」は、「包含するが、限定されない」ことを言う。
用語「植物」は、植物全体、植物細胞、植物器官、植物プロトプラスト、植物を再生できる植物細胞組織培養物、植物カルス、植物凝集塊、および、胚、花粉、胚珠、種子、葉、花、枝、果実、茎、根、根端、葯などの植物の部分または植物における無傷植物細胞を包含する。本発明の範囲内にある遺伝子導入植物の部分は、植物細胞、プロトプラスト、組織、カルス、胚および花、茎、果実、葉および根を包含するがこれらに限定されるものではなく、上記の植物の部分は、本発明のDNA分子であらかじめ形質転換した遺伝子導入植物に由来し、従って少なくとも部分的に遺伝子導入細胞またはそれらの子孫で構成されると理解されるべきである。
用語「遺伝子」は、特定のタンパク質を発現する核酸断片を言い、コード配列前の制御配列(5′非コード配列)およびコード配列後の制御配列(3′非コード配列)を包含する。用語「天然の遺伝子」は、その独自の制御配列を有することが必然的に認められる遺伝子を言う。用語「キメラ遺伝子」は、天然の遺伝子ではない任意の遺伝子を言い、非自然発生の制御配列およびコード配列を含有する。用語「内在遺伝子」は、生物体のゲノム中の天然の位置にある天然の遺伝子を言う。用語「外来遺伝子」は、生物体のゲノム中に現在は存在しているが本来は存在しない異質遺伝子であり、また遺伝子導入のステップを経て受容体細胞に導入された遺伝子を言う。外来遺伝子は、天然の遺伝子、または非天然の生物体に挿入されたキメラ遺伝子を含んでもよい。用語「導入遺伝子」は、形質転換の手順を経てゲノムに導入された遺伝子である。組換えDNAが植物ゲノムに挿入された部位は、「挿入部位」または「標的部位」と称されてもよい。
用語「隣接DNA」は、例えば植物生物体の中にもともとあるゲノム、または形質転換イベントに関わる断片など、形質転換の過程を経て導入された外来(異種)DNAを含んでもよい。従って隣接DNAは、天然DNAと外来DNAとの組み合わせを包含できる。本発明において、「隣接領域」または「隣接配列」または「ゲノム境界領域」または「ゲノム境界配列」は、少なくとも3、5、10、11、15、20、50、100、200、300、400、1000、1500、2000、2500、もしくは5000の塩基対の配列、またはより長い配列を言い、最初に外因的に挿入されたDNA分子のすぐ上流または下流に位置し、最初に外因的に挿入されたDNA分子に近接している。隣接領域が下流に位置する場合、隣接領域はまた、「左境界隣接部」または「3′隣接部」または「3′ゲノム境界領域」または「ゲノム3′境界配列」などと称されてもよい。隣接領域が上流に位置する場合、隣接領域はまた、「右境界隣接部」または「5′隣接部」または「5′ゲノム境界領域」または「ゲノム5′境界配列」などと称されてもよい。
外来DNAのランダムな組込みを起こす形質転換の処置を行うことにより、結果的に、それぞれの形質転換体が異なる隣接領域を特異的に含有することになる。組換えDNAが従来のハイブリダイゼーションによって植物に導入される場合、その隣接領域は普通変化しない。形質転換体はまた、異質性挿入断片DNAとゲノムDNAのセグメントとの間、またはゲノムDNAの2つのセグメントの間、または異質性DNAの2つのセグメントの間に特有な接合を含有する。「接合」とは、2つの特異的なDNA断片が連結する点である。例えば、接合は挿入断片DNAが隣接DNAに連結される位置にある。接合点はまた、形質転換された生物体にも存在しており、改変された天然の生物体において認められる形で2つのDNA断片が互いに連結されている。「接合DNA」または「接合領域」は接合点を含有するDNAを言う。
本発明は、DBN9004と呼ばれる遺伝子導入ダイズイベントおよびその子孫を提供し、その遺伝子導入ダイズイベントDBN9004は、遺伝子導入ダイズイベントDBN9004の植物および種子およびそれらの植物細胞または再生可能な部分を含むダイズ植物DBN9004である。遺伝子導入ダイズイベントDBN9004の植物の部分は、細胞、花粉、胚珠、花、芽、根、茎、葉、さや、および、ダイズ粕、粉、油などのダイズ植物DBN9004由来の製品、具体的には、レシチン、脂肪酸、グリセロール、ステロール、食用油、脱脂ダイズフレーク、脱脂ダイズ粉焼成物、豆乳凝固物、豆腐、ダイズタンパク質濃縮物、単離ダイズタンパク質、植物タンパク質加水分解物、組織化ダイズタンパク質およびダイズタンパク質繊維を包含するが、これらに限定されない。
本発明の遺伝子導入ダイズイベントDBN9004はDNA構築物を含み、遺伝子導入ダイズイベントDBN9004は、DNA構築物が植物細胞で発現された時に、グリホサート除草剤およびグルホシネート除草剤に対する耐性を得る。DNA構築物は2つのタンデム発現カセットを含み、第1の発現カセットは、植物での発現に適切なプロモーターおよび適切なポリアデニル化シグナル配列を含み、そのプロモーターは5-エノールピルビルシキミ酸-3-リン酸合成酵素(EPSPS)をコード化する遺伝子に作用可能に連結でき、そのEPSPSはグリホサート除草剤に対して耐性がある。第2の発現カセットは、植物での発現に適切なプロモーターおよび適切なポリアデニル化シグナル配列を含み、そのプロモーターはホスフィノトリシンN-アセチルトランスフェラーゼ(PAT)をコード化する遺伝子に作用可能に連結でき、PATタンパク質の核酸配列はグルホシネート除草剤に対して耐性がある。さらに、プロモーターは植物から単離した適切なプロモーターであってもよく、構成的、誘導的および/または組織特異的なプロモーターを包含し、その適切なプロモーターは、カリフラワーモザイクウィルス(CaMV)35Sプロモーター、ゴマノハグサモザイクウィルス(FMV)35Sプロモーター、Tsf1プロモーター、ユビキチンプロモーター、アクチンプロモーター、アグロバクテリウム・ツメファシエンス・ノパリン合成酵素(NOS)プロモーター、オクトピン合成酵素(OCS)プロモーター、ケストルム属黄化葉巻ウイルスプロモーター、パタチンプロモーター、リブロース-1,5-二リン酸カルボキシラーゼ・オキシゲナーゼ(RuBisCO)プロモーター、グルタチオンS-転移酵素(GST)プロモーター、E9プロモーター、GOSプロモーター、alcA/alcRプロモーター、アグロバクテリウム・リゾゲネスRolDプロモーター、およびシロイヌナズナSuc2プロモーターを包含するが、これらに限定されない。ポリアデニル化シグナル配列は、植物において機能する適切なポリアデニル化シグナル配列であってもよく、その適切なポリアデニル化シグナル配列は、アグロバクテリウム・ツメファシエンス・ノパリン合成酵素(NOS)遺伝子由来のポリアデニル化シグナル配列、カリフラワーモザイクウィルス(CaMV)35Sターミネーター由来およびエンドウマメのリブロース-1,5-二リン酸カルボキシラーゼ・オキシラーゼE9ターミネーター由来のポリアデニル化シグナル配列、プロテアーゼ阻害剤II(PINII)遺伝子由来のポリアデニル化シグナル配列、ならびにαチューブリン遺伝子由来のポリアデニル化シグナル配列を包含するが、これらに限定されない。
加えて、発現カセットは、エンハンサーおよびシグナルペプチド/輸送ペプチドを包含するがこれらに限定されない他の遺伝エレメントを包含してもよい。エンハンサーは遺伝子の発現レベルを高めることができ、かつエンハンサーは、タバコエッチウィルス(TEV)翻訳活性化因子、CaMV35Sエンハンサー、およびFMV35Sエンハンサーを包含するが、これらに限定されない。シグナルペプチド/輸送ペプチドは、EPSPSタンパク質および/またはPATタンパク質が、細胞外または細胞内の特異的な小器官または区画に輸送されるようにすることができ、例えば、葉緑体輸送ペプチドをコード化する配列を用いて葉緑体を標的とし、またはKDEL保持配列を用いて小胞体を標的とする。
5-エノールピルビルシキミ酸-3-リン酸合成酵素(EPSPS)遺伝子は、アグロバクテリウム・ツメファシエンスCP4株から単離されてもよく、EPSPSをコード化するポリヌクレオチドは、形質転換した細胞における転写物の安定性および有効性を向上させるという目的達成のため、コドンの最適化によりまたは他のやり方を経て、変えられてもよい。5-エノールピルビルシキミ酸-3-リン酸合成酵素(EPSPS)遺伝子は、選択可能なマーカー遺伝子として用いられてもよい。
「グリホサート」は、N-ホスホノメチルグリシンおよびその塩を言う。「グリホサート除草剤」で処理するとは、グリホサート含有の任意の除草剤製剤を用いて処理を行うことを言う。生物学的に有効な投与量を実現するために、ある種のグリホサート製剤の使用割合を選ぶことは、通常の農業技術者の技能を超えるものではないであろう。除草剤耐性ダイズ植物DBN9004由来の植物原料を包含する畑をグリホサート含有の任意の除草剤製剤を用いて処理することで、その畑の雑草の生育が防除され、かつ除草剤耐性ダイズ植物DBN9004由来の植物原料の生育または収量は影響を受けないと予想される。
ストレプトマイセス・ビリドクロモゲネス(Streptomyces viridochromogenes)から単離したホスフィノトリシンN-アセチルトランスフェラーゼ(PAT)遺伝子は、アセチル化によるL-ホスフィノトリシンの不活性型への変換を触媒し、植物にグルホシネート除草剤耐性を与える。ホスフィノトリシン(PTC、2-アミノ-4-メチルホスホノ酪酸)はグルタミン合成酵素の阻害剤である。PTCは、抗生物質である2-アミノ-4-メチルホスホノ-アラニル-アラニンの構造単位であり、このトリペプチド(PTT)は、グラム陽性およびグラム陰性の細菌および真菌である灰色かび病菌に対して活性を有する。ホスフィノトリシンN-アセチルトランスフェラーゼ(PAT)遺伝子はまた選択可能なマーカー遺伝子として利用されてもよい。
「グルホシネート」(ホスフィノトリシンとしても知られる)は、アンモニウム2-(アミノ)-4-[ヒドロキシ(メチル)ホスホニル]酪酸を言う。「グルホシネート除草剤」で処理するとは、グルホシネート含有の任意の除草剤製剤を用いて処理を行うことを言う。生物学的に有効な投与量を実現するために、ある種のグルホシネート製剤の使用割合を選ぶことは、通常の農業技術者の技能を超えるものではないであろう。除草剤耐性ダイズ植物DBN9004由来の植物原料を包含する畑をグルホシネート含有の任意の除草剤製剤を用いて処理することで、その畑の雑草の生育が防除され、かつ除草剤耐性ダイズ植物DBN9004由来の植物原料の生育または収量は影響を受けないと予想される。
DNA構築物は、アグロバクテリウム媒介形質転換、遺伝子銃形質転換、および花粉管経路形質転換を包含するがこれらに限定されない形質転換法を用いて植物に導入される。
アグロバクテリウム媒介形質転換法は、植物形質転換の一般的な方法である。植物に導入される外来DNAは、ベクターの左境界共通配列と右境界共通配列との間、すなわちT-DNA領域でクローン化される。アグロバクテリウム細胞は、ベクターについて形質転換され、次いで植物組織への感染に用いられ、外来DNAを含むベクターのT-DNA領域は植物ゲノムに挿入される。
遺伝子銃形質転換法は、外来DNAを含有する担体を用いて外来DNAを植物細胞に打ち込む方法である(粒子媒介バイオ投射形質転換)。
花粉管経路形質転換法は、植物の受粉によって形成される天然の花粉管経路(花粉管誘導組織とも呼ばれる)を用い、珠心経路を経由して胚嚢に外来DNAを運び込む方法である。
形質転換の後、遺伝子導入植物は形質転換した植物組織から再生されるはずであり、外来DNAを持つ子孫は適当なマーカーを用いて選択される。
DNA構築物は互いに連結されたDNA分子の組み合わせであり、その組み合わせは1つ以上の発現カセットを提供する。DNA構築物は、好ましくは、細菌の細胞内で自己複製できて異なる制限酵素部位を含有するプラスミドであり、そこに含有される制限酵素部位は、機能遺伝子エレメント、すなわち、プロモーター、イントロン、リーダー配列、コード配列、3′ターミネーター領域、および他の配列を提供するDNA分子を導入するために用いられる。DNA構築物に含有される発現カセットは、メッセンジャーRNAの転写を提供するのに必要な遺伝子エレメントを含み、かつ発現カセットは、原核細胞または真核細胞において発現するように設計されてもよい。本発明の発現カセットは植物細胞において最も好ましく発現するように設計される。
遺伝子導入「イベント」は、異種DNA構築物で植物細胞を形質転換する工程、すなわち、標的遺伝子を含有する核酸発現カセットを遺伝子導入法により植物ゲノムに挿入することによって植物群を産生すること、その植物群を再生すること、および挿入した特異的なゲノム部位の特性を有する特異的な植物を選択することを含む工程によって獲得される。用語「イベント」は、異種DNAの最初の形質転換体およびこの形質転換体の子孫を含む。用語「イベント」はまた、異種DNAを含有する他種の個体と形質転換体とを有性的にハイブリダイズすることによって獲得した子孫も包含し、戻し交配の親で戻し交配を繰り返した後でも、形質転換体の親からの挿入DNAおよび隣接ゲノムDNAは、ハイブリッド子孫においても同じ染色体の位置に存在する。用語「イベント」はまた、最初の形質転換体からのDNA配列を言い、そのDNA配列は、挿入DNA、および挿入DNAに最も近接した隣接ゲノム配列を含み、かつそのDNA配列は、挿入DNAを含む親系統(例えば、最初の形質転換体および自己増殖により産生したその子孫)を、挿入DNAを持たない親系統に有性的にハイブリダイズすることによって産生する子孫に伝えられると期待され、その子孫は標的遺伝子を含有する挿入DNAを受け取る。
本発明における「組換え体」は、一般に自然では認められないため人工的に手を加えることによって作製されたDNAおよび/またはタンパク質および/または生物体の形態を言う。このように人工的に手を加えることによって、組換えDNA分子および/または組換え植物を作製することができる。「組換えDNA分子」は、化学合成された核酸セグメントまたは遺伝子工学操作技術によって単離された核酸セグメントなど、他のケースにおいて単離された2つの配列セグメントを人工的に組み合わせることによって獲得される。核酸操作を行う技術については周知である。
用語「導入遺伝子」は、任意の細胞、細胞株、カルス、組織、植物の部分または植物を含み、その遺伝子型は異種核酸の存在によって異なると予想され、導入遺伝子は、初めにそのように変えられた遺伝子導入体、および、有性ハイブリダイゼーションまたは無性生殖によって最初の遺伝子導入体から得られる子孫個体を含む。本発明において、用語「導入遺伝子」は、従来の植物育種法または自然発生現象によって起こるゲノム(染色体または染色体外のゲノム)の変化は含まず、自然発生現象とは、例えば、無作為抽出の他家受精、非組換えウィルスの感染、非組換え細菌性の形質転換、非組換え体の転移または突然変異である。
本発明において「異種」とは、自然の中の第1の分子であって、第2の分子と組み合わさることが一般に認められない第1の分子を言う。例えば、分子は第1の種に起源をもち、第2の種のゲノムに挿入されてもよい。従って、この分子は、宿主に対して異種であり、宿主細胞のゲノムに人工的に導入される。
グリホサート除草剤およびグルホシネート除草剤に対して耐性がある遺伝子導入ダイズイベントDBN9004の栽培は、以下のステップにより達成される。最初は、第1の親ダイズ植物を第2の親ダイズ植物と有性的にハイブリダイズして植物の多様な雑種第1代を作製するステップであり、その第1の親ダイズ植物は、グリホサート除草剤およびグルホシネート除草剤に対する耐性を有する本発明の発現カセットで形質転換することによって獲得した遺伝子導入ダイズイベントDBN9004およびその子孫から栽培されたダイズ植物からなり、その第2の親ダイズ植物は、グリホサート除草剤および/またはグルホシネート除草剤に対する耐性を欠いている。次は、グリホサート除草剤および/またはグルホシネート除草剤の散布に対して耐性がある子孫植物を選択し、それによってグリホサート除草剤およびグルホシネート除草剤に対して耐性があるダイズ植物を栽培するステップである。これらのステップはさらに、グリホサート除草剤および/またはグルホシネート除草剤の散布に対して耐性を有する子孫植物を、第2の親ダイズ植物または第3の親ダイズ植物と戻し交配するステップ、次に、グリホサート除草剤およびグルホシネート除草剤の散布によって、または形質に関わる分子マーカー(遺伝子導入ダイズイベントDBN9004における挿入配列の5′末端および3′末端で同定される接合部位を含むDNA分子など)の同定によって子孫を選択するステップ、それによってグリホサート除草剤およびグルホシネート除草剤に対して耐性があるダイズ植物を作製するステップを含んでもよい。
また、2つの異なる遺伝子導入植物をハイブリダイズして、独立して別々に付加された2つの外来遺伝子を含有する子孫を作製してもよいと理解されるべきである。付加された2つの外来遺伝子についてホモ接合体である子孫植物は、適当な子孫の自己増殖から獲得することができる。上述の親植物の戻し交配および非遺伝子導入植物との異系交配も推定でき、無性生殖についても同じある。
Bt遺伝子導入ダイズは、例えば鱗翅目の昆虫/害虫を死滅させることができるが、一方で、少数の生き残った昆虫/害虫は、増殖の数世代後に、Btタンパク質抵抗性がある抵抗性の昆虫/害虫を作り出す可能性もある。昆虫/害虫の抵抗性の問題に対処するために、米国環境保護庁は遺伝子導入作物の使用について指針を提供しており、すなわち、シェルターダイズ(非昆虫抵抗性遺伝子導入ダイズでもよい(非害虫抵抗性遺伝子導入ダイズであり得る(例えば、除草剤耐性遺伝子導入ダイズまたは非標的害虫抵抗性遺伝子導入ダイズまたは非遺伝子導入ダイズ))をある割合で用意することが要求されている。対応する遺伝子導入昆虫抵抗性ダイズで大半の昆虫/害虫が死滅する場合でも、一部の昆虫/害虫はそのシェルターダイズで死滅せず、このことで抵抗性をもたない昆虫/害虫群の数が確実に優位になる。そのため、少数の抵抗性の昆虫/害虫が生き残ったとしても、その抵抗性の昆虫/害虫が、数で優位にある非抵抗性の昆虫/害虫と交配した後には、抵抗性遺伝子はかなり希薄になる。
用語「プローブ」は、従来の検出可能な標識またはそのレポーター分子、例えば放射性同位元素、リガンド、化学発光剤または酵素などに結合する単離された核酸分子である。このようなプローブは標的核酸鎖に対して相補的である。本発明において、プローブは、遺伝子導入ダイズイベントDBN9004のゲノムからのDNA鎖に対して相補的であり、それは、そのゲノムDNAが遺伝子導入ダイズイベントDBN9004もしくはその種子に由来するか、または遺伝子導入ダイズイベントDBN9004の植物もしくは種子もしくは抽出物に由来するかには関係がない。本発明のプローブは、デオキシリボ核酸またはリボ核酸だけでなく、標的DNA配列に特異的に結合するポリアミドおよび他のプローブ材料も包含し、標的DNA配列の存在を検出するために用いることができる。
用語「プライマー」は、核酸ハイブリダイゼーションおよびアニーリングにより相補的な標的DNA鎖に結合する単離された核酸分子であり、プライマーと標的DNA鎖との間でハイブリッドを形成し、次に、ポリメラーゼ(例えばDNAポリメラーゼ)の作用の下、標的DNA鎖に沿って伸長する。本発明のプライマー対は、例えばポリメラーゼ連鎖反応(PCR)または他の従来の核酸増幅法による標的核酸配列の増幅における応用に関わる。
プローブおよびプライマーの長さは、一般に11個以上のポリヌクレオチド、好ましくは18個以上のポリヌクレオチド、さらに好ましくは24個以上のポリヌクレオチド、最も好ましくは30個以上のポリヌクレオチドである。このようなプローブおよびプライマーは、具体的には、高いストリンジェンシーのハイブリダイゼーション条件の下で標的配列とハイブリダイズする。標的DNA配列と異なり、かつ標的DNA配列へのハイブリダイゼーション能力を保持しているプローブは従来の方法で設計できるが、本発明のプローブおよびプライマーは、標的核酸の連続した核酸に対して完全なDNA配列の同一性を有していることが好ましい。
隣接ゲノムDNAのプライマーおよびプローブ、ならびに本発明に基づく挿入断片配列は、従来の方法によって、例えば遺伝子導入ダイズイベントDBN9004由来の植物原料から相当するDNAを単離し、DNA分子の核酸配列を確定する方法によって確定できる。DNA分子はダイズゲノムの遺伝子導入挿入断片配列および隣接配列を含み、DNA分子の断片はプライマーまたはプローブとして用いることができる。
本発明の核酸のプローブおよびプライマーは、ストリンジェントな条件下で標的DNA配列とハイブリダイズする。従来からある任意の、核酸ハイブリダイゼーションまたは増幅法を、試料中の遺伝子導入ダイズイベントDBN9004由来のDNAの存在を同定するために用いることができる。核酸分子またはその断片は、ある種の環境下で他の核酸分子と特異的にハイブリダイズできる。本発明で用いるように、もし2つの核酸分子が逆平行の2本鎖核酸構造を形成できれば、これら2つの核酸分子は互いに特異的にハイブリダイズできると考えられる。もし2つの核酸分子が完全な相補性を示せば、その2つのうちの1つの核酸分子は他方の核酸分子の「相補体」と言われる。本発明で用いるように、核酸分子の各ヌクレオチドが、別の核酸分子の相当するヌクレオチドに相補的である場合、これら2つの核酸分子は「完全な相補性」を示すと言われる。もし2つの核酸分子が、少なくとも従来の「低いストリンジェンシー」な条件下でアニールして互いに結合することが可能な十分な安定性で互いにハイブリダイズできれば、これら2つの核酸分子は「最小限で相補的」と言われる。同様に、もし2つの核酸分子が、従来の「高いストリンジェンシー」な条件下でアニールして互いに結合することが可能な十分な安定性で互いにハイブリダイズできれば、これら2つの核酸分子は「相補的」と言われる。完全な相補性からのずれは、このずれが、2つの分子が2本鎖構造を形成するのを完全に妨げるわけでない限りは、許容され得る。核酸分子がプライマーまたはプローブとして作用できるために確保することは、使用する特定の溶媒および塩濃度で、安定的な2本鎖構造を形成できるのに十分な相補性を、その分子が配列中に有するということだけである。
本発明で用いるように、実質的に相同である配列は核酸分子のセグメントであり、その核酸分子は、適合する核酸分子の他のセグメントの相補的鎖と高いストリンジェンシー条件下で特異的にハイブリダイズできる。DNAハイブリダイゼーションを促進する適切なストリンジェント条件は、例えば約45℃の条件下で6.0×塩化ナトリウム/クエン酸ナトリウム(SSC)で処理し、次いで50℃の条件下で2.0×SSCで洗浄することであり、これらの条件は当業者には周知である。例えば洗浄ステップにおける塩濃度は、低いストリンジェンシー条件下の50℃での約2.0×SSCから、高いストリンジェンシー条件下の50℃での約0.2×SSCまでの間から選択されてもよい。加えて、洗浄ステップにおける温度条件は、低いストリンジェンシー条件下の環境温度約22℃から、高いストリンジェンシー条件下の約65℃まで上げられてもよい。温度条件および塩濃度のどちらも変えることができ、またはそれらのうち1つは変えないでもう一方の可変性の条件を変えることもできる。好ましくは、本発明の核酸分子は、中程度のストリンジェンシー条件下、例えば約2.0×SSCおよび約65℃で、配列番号1、配列番号2、配列番号3、配列番号4、配列番号5、配列番号6、および配列番号7もしくはそれらの相補的配列または上記の配列の任意の断片の、1つ以上の核酸分子と特異的にハイブリダイズしてもよい。さらに好ましくは、本発明の核酸分子は、高いストリンジェンシー条件下で、配列番号1、配列番号2、配列番号3、配列番号4、配列番号5、配列番号6、および配列番号7もしくはそれらの相補的配列または上記の配列の任意の断片の、1つ以上の核酸分子と特異的にハイブリダイズしてもよい。本発明において、好ましいマーカー核酸分子は、配列番号1、配列番号2、配列番号6、配列番号7もしくはそれらの相補的配列、または上記の配列の任意の断片を有する。本発明の好ましい他のマーカー核酸分子は、配列番号1、配列番号2、配列番号6、配列番号7もしくはそれらの相補的配列、または上記の配列の任意の断片に対して80%から100%または90%から100%の配列同一性を有する。配列番号1、配列番号2、配列番号6および配列番号7は、遺伝子ハイブリダイゼーションの子孫を同定するために、植物育種法においてマーカーとして用いることができる。プローブの標的DNA分子とのハイブリダイゼーションは、蛍光標識、放射性標識、抗体様標識、および化学発光標識を包含する、当業者に周知の任意の方法によって検出できるが、その方法はこれらに限定されない。
特異的な増幅プライマーを用いる標的核酸配列の増幅(例えばPCRによる増幅)に関して、「ストリンジェントな条件」は、標的核酸配列に相当する野生型配列(またはその相補的配列)のプライマーが標的核酸配列に結合でき、DNA熱増幅反応においてプライマーが標的核酸配列とハイブリダイズすることをただ可能にする条件を言い、「ストリンジェントな条件」は、好ましくは特有な増幅産物、すなわちアンプリコンの作製を可能にする。
用語「(標的配列)への特異的な結合」は、ストリンジェントなハイブリダイゼーション条件下、標的配列を含有する試料中で、プローブまたはプライマーが標的配列のみとハイブリダイゼーションすることを言う。
本発明で用いるように、「増幅されたDNA」または「アンプリコン」は、鋳型核酸の一部分である標的核酸配列の核酸増幅産物を言う。例えば、本発明の遺伝子導入ダイズイベントDBN9004の有性ハイブリダイゼーションによってダイズ植物が作製されるどうか、もしくは畑から採取されたダイズ試料が遺伝子導入ダイズイベントDBN9004を含有しているかどうか、または脱脂ダイズ、ダイズ粉、ダイズ油などのダイズ抽出物が遺伝子導入ダイズイベントDBN9004を含有しているかどうかを確定するために、ダイズ植物の組織試料またはその抽出物から抽出されたDNAは、遺伝子導入ダイズイベントDBN9004のDNAの存在に特徴的なアンプリコンを、プライマー対を用いた核酸増幅法によって産生できる。プライマー対は、植物ゲノムにおける挿入された外来DNAの挿入部位に近接した隣接配列由来の第1プライマー、および挿入された外来DNA由来の第2プライマーを含む。アンプリコンは、遺伝子導入ダイズイベントDBN9004に特徴的な長さおよび配列を有する。アンプリコンの長さの範囲は、プライマー対プラス1個のヌクレオチド塩基対の結合長さ、好ましくはプライマー対プラス約50個のヌクレオチド塩基対の結合長さ、さらに好ましくはプライマー対プラス約250個のヌクレオチド塩基対の結合長さ、最も好ましくはプライマー対プラス約450個以上のヌクレオチド塩基対の結合長さであってもよい。
任意で、プライマー対は、挿入されたヌクレオチド配列全体を含むアンプリコンを作製するために、挿入されたDNAの両側にある隣接ゲノム配列由来であってもよい。植物ゲノム配列由来のプライマー対の1つは、挿入されたDNA配列から離れた位置にあってもよく、その距離は、1個のヌクレオチド塩基対から約20000個のヌクレオチド塩基対までの範囲であってもよい。用語「アンプリコン」を使用する場合、具体的にはDNA熱増幅反応において形成されるプライマーダイマーを除外する。
核酸増幅反応は、ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)を包含する当技術分野で既知の任意の核酸増幅法によって達成できる。様々な核酸増幅法が当業者にはよく知られてきた。PCR増幅法は、22kbまでのゲノムDNAおよび42kbまでのバクテリオファージDNAを増幅するまでに発展した。当技術分野のこれらの方法および他のDNA増幅法を本発明で用いることができる。遺伝子導入ダイズイベントDBN9004のゲノムは、遺伝子導入ダイズイベントDBN9004由来の、挿入された外来DNA配列および隣接DNA配列と、用意されたプライマー配列を用いて、増幅することができ、PCRアンプリコンまたはクローン化されたDNAの標準的なDNA配列決定は増幅後に行うことができる。
DNA増幅法に基づいたDNA検出キットは、適当な反応条件で標的DNAと特異的にハイブリダイズし、特徴的なアンプリコンを増幅するDNAプライマー分子を含有する。検出キットは、特徴的なアンプリコンを検出するための、アガロースゲルに基づいた検出方法、または当技術分野で既知のいくつかの方法を提供できる。配列番号3または配列番号4のダイズゲノム領域の任意の一部に相同的または相補的であり、かつ配列番号5の導入遺伝子挿入領域の任意の一部に相同的または相補的である、DNAプライマーを含むキットを本発明は提供する。特に配列番号8および配列番号9は、DNA増幅法における有用なプライマー対として認識され、遺伝子導入ダイズイベントDBN9004の5′導入遺伝子/ゲノム領域の一部に相同的な特徴的アンプリコンを増幅し、そのアンプリコンは配列番号1を含む。DNAプライマーとして用いられる他のDNA分子は配列番号5から選択されてもよい。
これらの方法によって作製されたアンプリコンは、種々の技術によって検出できる。これらの方法の1つが遺伝子ビット解析(Genetic Bit Analysis)で、ここでは挿入されたDNA配列と近接した隣接ゲノムDNA配列とにまたがるDNAオリゴヌクレオチド鎖が設計される。オリゴヌクレオチド鎖はマイクロウェルプレートのマイクロウェルに固定化され、標的領域をPCR増幅(挿入配列および近接した隣接ゲノム配列それぞれのプライマーを使用)した後、その1本鎖のPCR産物は、固定化されたオリゴヌクレオチド鎖とハイブリダイズでき、DNAポリメラーゼと、次に反応が見込まれる塩基のために特異的に標識化したddNTPとを用いる単一塩基伸長反応の鋳型として利用することができる。検出結果は蛍光法またはELISAのような方法によって得られる。シグナルは挿入/隣接配列が存在することを表し、これは、増幅、ハイブリダイゼーション、および単一塩基伸長反応が成功したことを意味する。
他の方法は、パイロシークエンシング技術である。この方法では、挿入されたDNA配列と近接したゲノムDNAの接合部位にまたがるオリゴヌクレオチド鎖を設計する。オリゴヌクレオチド鎖を、標的領域の1本鎖PCR産物(挿入配列および近接した隣接ゲノム配列それぞれのプライマーを使用)とハイブリダイズし、次に、DNAポリメラーゼ、ATP、スルフリラーゼ、ルシフェラーゼ、アピラーゼ、アデノシン-5′-ホスホ硫酸、およびルシフェリンとともにインキュベートする。dNTPをそれぞれ付加し、産生した光シグナルを測定する。光シグナルは、挿入/隣接配列が存在することを表し、これは、増幅、ハイブリダイゼーション、および単一塩基伸長反応または複数塩基伸長反応が成功したことを意味する。
Chenらが述べている蛍光偏光現象(Genome Res. 1999年、第9巻:p.492-498)もまた、本発明のアンプリコンを検出するために用いることができる方法である。この方法を使用するには、挿入されたDNA配列と近接したゲノムDNAの接合部位にまたがるオリゴヌクレオチド鎖を設計する必要がある。オリゴヌクレオチド鎖を、標的領域の1本鎖PCR産物(挿入配列および近接した隣接ゲノム配列それぞれのプライマーを使用)とハイブリダイズし、次に、DNAポリメラーゼ、および蛍光標識したddNTPとともにインキュベートする。単一塩基伸長の結果、ddNTPが挿入される。このような挿入の偏光の変化は蛍光光度計を用いて測定できる。偏光の変化は、挿入/隣接配列が存在することを表し、これは、増幅、ハイブリダイゼーション、および単一塩基伸長反応が成功したことを意味する。
Taqmanは、DNA配列の存在を検出し、かつ定量分析する方法として述べられており、また製造業者から提供される説明書に詳細に述べられている。ここで以下に簡単に説明すると、挿入されたDNA配列と近接したゲノム隣接接合部位にまたがるFRETオリゴヌクレオチドプローブが設計される。循環反応は、熱安定性ポリメラーゼおよびdNTPが存在する中で、FRETプローブおよびPCRプライマー(挿入配列および近接した隣接ゲノム配列それぞれのプライマーを使用)を用いて行われる。FRETプローブのハイブリダイゼーションの結果、FRETプローブの蛍光部分と消光部分とが分離し、蛍光部分が遊離する。蛍光シグナルの産生は、挿入/隣接配列が存在することを表し、これは、増幅およびハイブリダイゼーションが成功したことを意味する。
除草剤耐性遺伝子導入ダイズイベントDBN9004由来の植物原料を検出する適切な技術はまた、ハイブリダイゼーション原理に基づく、サザンブロットハイブリダイゼーション、ノーザンブロットハイブリダイゼーション、およびin situハイブリダイゼーションを包含してもよい。特に、適切な技術は、プローブおよび試料をインキュベートする工程、非結合プローブを除去するために洗浄する工程、およびプローブがハイブリダイズされたかどうかを検出する工程を包含する。上述の検出方法はプローブに付けたマーカーのタイプに依存し、例えば、放射標識したプローブは、X線フィルムを露光および現像することにより検出可能であり、または、酵素標識プローブは、基質の変換を経て色が変化することにより検出可能である。
Tyangiら(Nat.Biotech.1996年、第14巻:p.303-308)は、配列の検出に分子マーカーの利用を導入した。以下に簡単に説明すると、挿入されたDNA配列と近接したゲノム隣接接合部位にまたがるFRETオリゴヌクレオチドプローブが設計される。FRETプローブに特有の構造は結果的に2次構造になり、それは蛍光部分および消光部分を近距離内で保持する。循環反応は、熱安定性ポリメラーゼおよびdNTPが存在する中で、FRETプローブおよびPCRプライマー(挿入配列および近接した隣接ゲノム配列それぞれのプライマーを使用)を用いて行われる。PCR増幅に成功した後、FRETプローブと標的配列とのハイブリダイゼーションがプローブの2次構造を失わせ、蛍光部分および消光部分は空間的に離れて蛍光シグナルを生成する。蛍光シグナルの産生は挿入/隣接配列が存在することを表し、これは、増幅およびハイブリダイゼーションが成功したことを意味する。
マイクロフルイディクスなどの他に記述の方法は、DNA試料の単離および増幅のための方法および装置を提供する。発光染料は、特異的なDNA分子を検出し確定するために用いられる。DNA分子を検出する電子センサー、または特異的なDNA分子が結合するため特異的なDNA分子が検出され得るナノビーズを含むナノチューブ装置は、本発明のDNA分子の検出に有用である。
DNA検出キットは、本発明で述べる構成物、およびDNA検出の分野で述べられまたは知られている方法を用いて発展させることができる。キットは、試料中の遺伝子導入ダイズイベントDBN9004のDNAの存在の同定を容易にし、また遺伝子導入ダイズイベントDBN9004のDNAを含有するダイズ植物の栽培にも用いることができる。キットは、配列番号1、2、3、4、または5の少なくとも一部に相同的または相補的なDNAプライマーまたはプローブを含有してもよく、またはDNAの遺伝子導入遺伝エレメントに含有されるDNAに相同的もしくは相補的な他のDNAプライマーもしくはプローブを含有してもよく、これらのDNA配列は、DNA増幅反応に用いることができ、またはDNAハイブリダイゼーション法におけるプローブとして用いることができる。ダイズゲノムに含有される、図1および表1に記述の遺伝子導入の挿入配列とダイズゲノムの接合部位のDNA構造は以下を含む。つまり、このDNA構造は、遺伝子導入の挿入配列の5′末端に位置するダイズ植物DBN9004の隣接ゲノム領域、アグロバクテリウムの左境界領域(LB)からの挿入配列の一部、エンハンサー領域のタンデムリピートを含有するカリフラワーモザイクウィルス35Sプロモーター(pr35S)からなる第1の発現カセットであって、ストレプトマイセスのグルホシネート耐性ホスフィノトリシンN-アセチルトランスフェラーゼ(cPAT)に作用可能に連結し、次いでカリフラワーモザイクウィルス35Sターミネーター(t35S)に作用可能に連結する第1の発現カセット、ダイズTsf1遺伝子(伸長因子EF-1αをコード化する)プロモーター(prGm17gTsf1)からなる第2の発現カセットであって、シロイヌナズナEPSPS葉緑体輸送ペプチドのコード配列(spAtCTP2)に作用可能に連結し、次にアグロバクテリウムCP4株のグリホサート耐性5-エノール-ピルビルシキミ酸-3-リン酸合成酵素(cEPSPS)に作用可能に連結し、次いでエンドウマメのリブロース-1,5-二リン酸カルボキシラーゼ由来の3′非翻訳配列(tPse9)に作用可能に連結する第2の発現カセット、アグロバクテリウムの右境界領域(RB)からの挿入配列の一部、および遺伝子導入の挿入配列(配列番号5)の3′末端に位置するダイズ植物DBN9004の隣接ゲノム領域を含む。DNA増幅法において、プライマーとしてのDNA分子は、ダイズ植物DBN9004中の遺伝子導入の挿入配列由来の任意の一部であってもよく、または遺伝子導入ダイズイベントDBN9004中の隣接ダイズゲノムのDNA領域由来の任意の一部であってもよい。
遺伝子導入ダイズイベントDBN9004は、除草剤(例えば2,4-D、ジカンバなど)耐性をもつダイズなどの他の遺伝子導入ダイズ変種、または他の昆虫抵抗性遺伝子(例えばCry1Ac、Cry2Abなど)を保有する遺伝子導入ダイズ変種と組み合わせることができる。これらの異なる遺伝子導入イベント全てについての様々な組み合わせは、本発明の遺伝子導入ダイズイベントDBN9004と一緒に育種され得、その結果、様々な害虫に抵抗性がありかつ様々な除草剤に耐性がある改良ハイブリッド遺伝子導入ダイズ変種を提供する。これらの変種は、非遺伝子導入変種および単一形質の遺伝子導入変種に比べて、収量が増加するなどの優良な特性を示す可能性がある。
本発明は、除草剤耐性ダイズ植物DBN9004を検出するための核酸配列およびその検出方法を提供する。遺伝子導入ダイズイベントDBN9004は、グリホサートおよび/またはグルホシネート含有の農耕地用除草剤の植物毒性効果に対して耐性がある。二重形質のダイズ植物は、アグロバクテリウム株CP4のグリホサート抵抗性5-エノールピルビルシキミ酸-3-リン酸合成酵素(EPSPS)タンパク質を発現し、それによってグリホサートに対する耐性を与えられ、かつストレプトマイセスのグルホシネート抵抗性ホスフィノトリシンN-アセチルトランスフェラーゼ(PAT)タンパク質を発現し、それによってグルホシネートに対する耐性を与えられる。二重形質のダイズは以下の利点を有する。1)二重形質のダイズは、グリホサート含有の農耕地用除草剤をダイズ作物に散布することによって、広域スペクトルの雑草防除能力を有する。2)グルホシネート耐性形質と組み合わせてグルホシネート除草剤を用いること(グリホサート除草剤と混合してまたは交互に)は、グリホサート抵抗性雑草を効果的に管理するための非選択的手段として利用できる。3)非昆虫抵抗性遺伝子導入ダイズとしての除草剤耐性遺伝子導入ダイズを、遺伝子導入昆虫抵抗性ダイズとある割合で同時に栽植することで、昆虫/害虫の抵抗性の誘発を遅延させることができる。4)ダイズの収量が減少しない。加えて、グリホサート耐性の形質をコード化する遺伝子とグルホシネート耐性をコード化する遺伝子とは、同じDNAセグメント上で連結され、ゲノムのダイズDBN9004ゲノムの単一座位に存在しており、このことは、育種効率を高め、かつ育種群およびその子孫において分子マーカーを用いて遺伝子導入の挿入断片を追跡することを可能にする。一方、配列番号1もしくはその相補的配列、配列番号2もしくはその相補的配列、配列番号6もしくはその相補的配列、または配列番号7もしくはその相補的配列を、本発明の検出方法においてDNAのプライマーまたはプローブとして用いて、遺伝子導入ダイズイベントDBN9004またはその子孫として診断される増幅産物を作製し、迅速に、正確に、かつ安定に遺伝子導入ダイズイベントDBN9004由来の植物原料を同定できる。
配列の簡単な説明
配列番号1 遺伝子導入ダイズイベントDBN9004中の挿入接合部位近くの挿入配列の5′末端のヌクレオチド22個の長さの配列であって、1~11番目のヌクレオチドおよび12~22番目のヌクレオチドはそれぞれダイズゲノム上の挿入部位の両側に位置する配列
配列番号2 遺伝子導入ダイズイベントDBN9004中の挿入接合部位近くの挿入配列の3′末端のヌクレオチド22個の長さの配列であって、1~11番目のヌクレオチドおよび12~22番目のヌクレオチドはそれぞれダイズゲノム上の挿入部位の両側に位置する配列
配列番号3 遺伝子導入ダイズイベントDBN9004中の挿入接合部位近くの挿入配列の5′末端のヌクレオチド1207個の長さの配列
配列番号4 遺伝子導入ダイズイベントDBN9004中の挿入接合部位近くの挿入配列の3′末端のヌクレオチド631個の長さの配列
配列番号5 T-DNA配列全体、5′隣接ダイズゲノム配列および3′隣接ダイズゲノム配列
配列番号6 配列番号3の中に位置し、pDBN4003構築物DNA配列中のヌクレオチド配列とt35S転写終結配列とにまたがる配列
配列番号7 配列番号4の中に位置し、prGm17gTsf1プロモーター配列とpDBN4003構築物DNA配列中のヌクレオチド配列とにまたがる配列
配列番号8 配列番号3を増幅する第1プライマー
配列番号9 配列番号3を増幅する第2プライマー
配列番号10 配列番号4を増幅する第1プライマー
配列番号11 配列番号4を増幅する第2プライマー
配列番号12 5′隣接ゲノム配列上のプライマー
配列番号13 T-DNA上に位置し、配列番号12と対にされるプライマー
配列番号14 配列番号12と対になって、導入遺伝子がホモ接合体なのかそれともヘテロ接合体なのかを検出する、3′隣接ゲノム配列上のプライマー
配列番号15 T-DNA上に位置し、配列番号14と対になるプライマー
配列番号16 EPSPSを検出するためのTaqmanプライマー1
配列番号17 EPSPSを検出するためのTaqmanプライマー2
配列番号18 EPSPSを検出するためのTaqmanプローブ1
配列番号19 PATを検出するためのTaqmanプライマー3
配列番号20 PATを検出するためのTaqmanプライマー4
配列番号21 PATを検出するためのTaqmaプローブ2
配列番号22 ユビキチンのダイズ内在遺伝子の第1プライマー
配列番号23 ユビキチンのダイズ内在遺伝子の第2プライマー
配列番号24 サザンブロットハイブリダイゼーション検出におけるEPSPSのプローブ
配列番号25 サザンブロットハイブリダイゼーション検出におけるPATのプローブ
配列番号26 配列番号13と同方向のT-DNA上に位置するプライマー
配列番号27 配列番号13と逆方向のT-DNA上に位置し、隣接配列を獲得するために用いられるプライマー
配列番号28 配列番号13と逆方向のT-DNA上に位置し、隣接配列を獲得するために用いられるプライマー
配列番号29 配列番号15と同方向のT-DNA上に位置するプライマー
配列番号30 配列番号15と逆方向のT-DNA上に位置し、隣接配列を獲得するために用いられるプライマー
配列番号31 配列番号15と逆方向のT-DNA上に位置し、隣接配列を獲得するために用いられるプライマー
本発明の技術的解決法についてはさらに、下記の図面および実施例により詳細に述べる。
本発明に係る除草剤耐性ダイズ植物DBN9004を検出するための核酸配列およびその検出方法に従って、遺伝子導入の挿入配列とダイズゲノムとの間の接合部位を構造的に図示したものである。 本発明に係る除草剤耐性ダイズ植物DBN9004を検出するための核酸配列およびその検出方法に従って、組換え発現ベクターpDBN4003を構造的に図示したものである。
本発明に係る除草剤耐性ダイズ植物DBN9004を検出するための核酸配列およびその検出方法の技術的解決法については、さらに、特定の実施形態により下記で説明する。
クローニングおよび形質転換
1.1.ベクタークローニング
組換え発現ベクターpDBN4003を、標準的な遺伝子クローニング技術を用いて構築した(図2に示す)。ベクターpDBN4003は2つのタンデム遺伝子導入発現カセットを含有し、第1の発現カセットはダイズTsf1遺伝子(伸長因子EF-1αをコード化する)プロモーター(prGm17gTsf1)からなり、それは、シロイヌナズナEPSPS葉緑体輸送ペプチドのコード配列(spAtCTP2)に作用可能に連結でき、次にアグロバクテリウムCP4株のグリホサート耐性5-エノールピルビルシキミ酸-3-リン酸合成酵素(cEPSPS)に作用可能に連結し、エンドウマメのリブロース-1,5-二リン酸カルボキシラーゼ由来の3′非翻訳配列(tPse9)に作用可能に連結する。また第2の発現カセットは、エンハンサー領域のタンデムリピートを含有するカリフラワーモザイクウィルス35Sプロモーター(pr35S)からなり、それは、ストレプトマイセスのグルホシネート耐性ホスフィノトリシンN-アセチルトランスフェラーゼ(cPAT)に作用可能に連結でき、次いでカリフラワーモザイクウィルス35Sターミネーター(t35S)に作用可能に連結する。
液体窒素法によって、アグロバクテリウムLBA4404(Invitrgen、シカゴ、米国;Cat.No.18313ー015)をベクターpDBN4003について形質転換し、形質転換した細胞を、5-エノールピルビルシキミ酸-3-リン酸合成酵素(EPSPS)を選択マーカーとして用いてスクリーニングした。
1.2.植物形質転換
形質転換を従来のアグロバクテリウム感染法により行い、無菌培養したダイズの子葉節組織を実施例1.1に記述のアグロバクテリウムと共培養して、構築した組換え発現ベクターpDBN4003中のT-DNAをダイズの染色体に導入し、遺伝子導入ダイズイベントDBN9004を作製した。
アグロバクテリウム媒介のダイズ形質転換について簡単に述べると、成熟ダイズ種子を、ダイズ発芽培地(3.1g/LのB5塩、B5ビタミン、20g/Lのショ糖、および8g/Lの寒天、pH5.6)において発芽させ、その種子を発芽培地に播種し、温度25±1℃および光周期(明期/暗期)16時間/8時間の条件下で培養した。発芽して4~6日後に、明るい緑色の子葉節が膨潤したダイズ無菌実生を得、子葉下の軸を子葉節の下3~4mmで切り取り、子葉を縦に切り、頂芽、側芽および種子根を除去した。メスのナイフバックを用いて子葉節に傷をつけ、傷のついた子葉節組織をアグロバクテリウム懸濁液に接触させた。ここで、アグロバクテリウムは、EPSPS遺伝子のヌクレオチド配列およびPAT遺伝子のヌクレオチド配列を、傷のついた子葉節組織に導入することができる(ステップ1:感染ステップ)。このステップでは、好適に、子葉節組織を、アグロバクテリウム懸濁液(OD660=0.5~0.8、感染培地(2.15g/LのMS塩、B5ビタミン、20g/Lのショ糖、10g/Lのグルコース、40mg/Lのアセトシリンゴン(AS)、4g/Lの2-モルホリンエタンスルホン酸(MES)、および2mg/Lのゼアチン(ZT)、pH5.3))に浸して感染を開始した。子葉節組織を、ある期間(3日間)アグロバクテリウムと共培養した(ステップ2:共培養ステップ)。好適に、感染ステップの後、子葉節組織を固形培地(4.3g/LのMS塩、B5ビタミン、20g/Lのショ糖、10g/Lのグルコース、4g/Lの2-モルホリンエタンスルホン酸(MES)、2mg/Lのゼアチン、および8g/Lの寒天、pH5.6)で培養した。この共培養の段階の後、任意で「回収」ステップを入れた。「回収」ステップにおいて、植物形質転換体の選択剤は添加されずに、回収培地(3.1g/LのB5塩、B5ビタミン、1g/Lの2-モルホリンエタンスルホン酸(MES)、30g/Lのショ糖、2mg/Lのゼアチン(ZT)、8g/Lの寒天、150mg/Lのセファロスポリン、100mg/Lのグルタミン酸、および100mg/Lのアスパルギン酸、pH5.6)の中に、アグロバクテリウムの生育を阻害することで知られている少なくとも1つの抗生物質(150~250mg/Lのセファロスポリン)があってもよい(ステップ3:回収ステップ)。好適に、子葉節から再生された組織ブロックを、固形培地において選択剤なしで抗生物質と培養し、アグロバクテリウムを除き、感染細胞の回収段階を準備した。その次に、子葉節から再生された組織ブロックを、選択剤(グリホサート)を含有する培地で培養し、生育している形質転換カルスを選択した(ステップ4:選択ステップ)。好適に、子葉節から再生された組織ブロックをスクリーニング固形培地(3.1g/LのB5塩、B5ビタミン、1g/Lの2-モルホリンエタンスルホン酸(MES)、30g/Lのショ糖、1mg/Lの6-ベンジルアデニン(6-BAP)、8g/Lの寒天、150mg/Lのセファロスポリン、100mg/Lのグルタミン酸、100mg/Lのアスパルギン酸、および10mg/Lのグリホサートイソプロピルアミン塩、pH5.6)で選択剤と培養し、そして形質転換した細胞を継続的に生育させた。次に、形質転換した細胞から植物を再生した(ステップ5:再生ステップ)。好適に、選択剤を含有する培地で育てた、子葉節から再生した組織ブロックを固形培地(B5分化培地およびB5発根培地)で培養して植物を再生した。
選別した抵抗性組織をB5分化培地(3.1g/LのB5塩、B5ビタミン、1g/Lの2-モルホリンエタンスルホン酸(MES)、30g/Lのショ糖、1mg/Lのゼアチン(ZT)、8g/Lの寒天、150mg/Lのセファロスポリン、50mg/Lのグルタミン酸、50mg/Lのアスパルギン酸、1mg/Lのジベレリン、1mg/Lのオーキシン、および10mg/Lのグリホサートイソプロピルアミン塩、pH5.6)上に移し、分化のために25℃で培養した。分化した実生は、B5発根培地(3.1g/LのB5塩、B5ビタミン、1g/Lの2-モルホリンエタンスルホン酸(MES)、30g/Lのショ糖、8g/Lの寒天、150mg/Lのセファロスポリン、および1mg/Lのインドール-3-酢酸(IBA))上に移し、発根培地において25℃で培養して高さ約10cmにし、結実するまで培養するためガラス温室に移した。温室で、植物を26℃で16時間培養し、次いで20℃で毎日8時間培養した。
1.3.遺伝子導入イベントの同定およびスクリーニング
総計288の別個の遺伝子導入T植物を作製した。
再生した遺伝子導入ダイズ植物におけるEPSPS遺伝子およびPAT遺伝子の存否をTaqMan(商標)解析によって調べ(実施例2を参照されたい)、グリホサートおよびグルホシネートの耐性株におけるコピー数の特性を示した。スクリーニングにより、単一コピー導入遺伝子での性能、良好なグリホサート除草剤耐性、グルホシネート除草剤耐性および農業形質に優れたものとして、イベントDBN9004を選択した(実施例6を参照されたい)。
TaqManによる遺伝子導入ダイズイベントDBN9004の検出
遺伝子導入ダイズイベントDBN9004から約100mgの葉を試料として採取し、植物DNA抽出キット(DNeasy Plant Maxi Kit、Qiagen社)を用いてゲノムDNAを抽出した。EPSPS遺伝子およびPAT遺伝子のコピー数をTaqmanプローブ蛍光定量的PCR法により検出した。同時に、野生型ダイズ植物を対照として用い、上述の方法に従って検出および解析を行った。実験に3回の繰り返しを設定し、平均した。
具体的な手順は以下の通りである。
ステップ11.100mgの葉を遺伝子導入ダイズイベントDBN9004から採取し、液体窒素とともに乳鉢で磨砕してホモジネートにし、各試料について3回の繰り返しを設定した。
ステップ12.上述の試料のゲノムDNAを、Qiagen社のDNeasy Plant Mini Kitを用いて抽出した。特定の方法についてはその製品マニュアルを参考にできる。
ステップ13.上述の試料のゲノムDNAの濃度を、NanoDrop 2000(Thermo Scientific)を用いて検出した。
ステップ14.上述の試料のゲノムDNAの濃度を80から100ng/μLまでの範囲の整合性のある濃度値に調整した。
ステップ15. 試料のコピー数を、Taqmanプローブ蛍光定量的PCR法を用いて同定し、ここでは、コピー数が同定されておりかつ既知である試料を標準とし、野生型ダイズ植物の試料を対照とし、また各試料について3回の繰り返し実験を行い、平均をとった。蛍光定量的PCRのプライマーおよびプローブの配列は、それぞれ以下の通りである。
以下のプライマーおよびプローブを、EPSPS遺伝子配列を検出するために用いた。
プライマー1:配列表の配列番号16で示す、TTGGTGCTAACCTTACCGTTGAG
プライマー2:配列表の配列番号17で示す、GCTTACCACGACCTTCAAGACG
プローブ1:配列表の配列番号18で示す、CTGATGCTGACGGTGTGCGTACCATC
以下のプライマーおよびプローブを、PAT遺伝子配列を検出するために用いた。
プライマー3:配列表の配列番号19で示す、CAGTTGAGATTAGGCCAGCTACAG
プライマー4:配列表の配列番号20で示す、TTCACTGTAGACGTCTCAATGTAATGG
プローブ2:配列表の配列番号21で示す、CAGCTGATATGGCCGCGGTTTGTG
PCR反応系:
JumpStart(商標)Taq ReadyMix(商標)(Sigma)
10μL
50×プライマー/プローブ混合物 1μL
ゲノムDNA 3μL
水(dd H2O) 6μL
50×プライマー/プローブ混合物は、濃度1mMの各プライマー45μL、濃度100μMのプローブ50μL、およびL1×TE緩衝液860μLを含み、アンバーチューブ内に4℃で貯蔵した。
PCR反応条件:
ステップ 温度 時間
21 95℃ 5分間
22 95℃ 30秒間
23 60℃ 1分間
24 ステップ22に戻り、40回繰り返した
SDS 2.3 software(Applied Biosystems)を用いてデータを解析し、単一コピー遺伝子導入ダイズイベントDBN9004を獲得した。
遺伝子導入ダイズイベントDBN9004の検出
3.1.ゲノムDNAの抽出
従来から用いられているCTAB(セチルトリメチルアンモニウム臭化物)法に従ってDNAの抽出を行った。つまり、遺伝子導入ダイズイベントDBN9004から若葉2gを採取し、液体窒素中で粉末に磨砕し、引き続いて、温度65℃にあらかじめ加熱したDNA抽出CTAB緩衝液(20g/LのCTAB、1.4M NaCl、100mM Tris-HCl、20mM EDTA(エチレンジアミン四酢酸)、NaOHでpHを8.0に調整)0.5mLを添加し、よく混合し、次いで温度65℃で90分間抽出する工程と、フェノール0.5倍容量およびクロロホルム0.5倍容量を添加し、次に均一に混合するために反転させる工程と、12000rpm(1分間あたりの回転数)で10分間遠心分離する工程と、上清をピペットで取り、2倍容量の無水エタノールを添加し、遠心管を穏やかに振り、温度4℃で30分間静置する工程と、回転速度12000rpmで10分間再び遠心分離する工程と、DNAをチューブの底に集め、上清を捨て、質量濃度70%のエタノール1mLで沈殿物を洗浄する工程と、回転速度12000rpmで5分間遠心分離する工程と、減圧下で真空乾燥または超清浄実験台上で送風乾燥する工程と、DNA沈殿物を適当な量のTE緩衝液(10mM Tris-HCl、1mM EDTA、pH8.0)に溶解し、温度条件-20℃で貯蔵する工程とを行った。
3.2.隣接DNA配列の解析
検査される試料の濃度を80~100ng/μLの間とするために、上記の抽出したDNA試料の濃度を測定した。選択した制限酵素、PsiI、DraIおよびTaqI(5′末端解析のため)ならびにAflII、TaqIおよびPsiI(3′末端解析のため)それぞれでゲノムDNAを消化した。ゲノムDNA26.5μL、上記の選択した制限酵素0.5μLおよび酵素消化緩衝液3μLを各酵素消化系に添加して1時間消化した。酵素の消化が終了した後、無水エタノール70μLを酵素消化系に添加し、次に氷浴中に30分間入れ、回転速度12000rpmで7分間遠心分離し、上清を捨て、送風乾燥し、その後、温度4℃で一晩かけて連結させるために、再蒸留水(dd HO)8.5μL、10×T-DNAリガーゼ緩衝液(NEB T4 DNA Ligase reaction Buffer、またその具体的な処方についてはNEBウェブサイト、またはhttps://www.neb.com/products/restriction-endonucleasesおよびhttps://www.neb.com/products/b0202-t4-dna-ligase-reaction-bufferを参考にできる)1μL、およびT-DNAリガーゼ0.5μLを添加した。一連のネステッドプライマーでPCR増幅を行って、5′および3′の導入遺伝子/ゲノムDNAを単離した。具体的には、5′導入遺伝子/ゲノムDNAを単離するプライマーの組み合わせは、第1プライマーとして配列番号13および配列番号26、第2プライマーとして配列番号27および配列番号28、ならびに配列決定プライマーとして配列番号13を含む。具体的には、3′導入遺伝子/ゲノムDNAを単離するプライマーの組み合わせは、第1プライマーとして配列番号15および配列番号29、第2プライマーとして配列番号30および配列番号31、ならびに配列決定プライマーとして配列番号15を含み、PCR反応条件は表3に示した。
獲得したアンプリコンを2.0%アガロースゲルで電気泳動にかけてPCR反応産物を分離し、その次にゲル回収キット(QIAquick Gel ExtractionKit、Cat.No.28704、Qiagen社、バレンシア、カリフォルニア州)を用いて標的断片をアガロースマトリックスから単離した。次に、精製したPCR産物を配列決定し(例えば、ABI PrismTM 377、PE Biosystems社、フォスターシティ、カリフォルニア州)、解析した(例えば、DNASTAR配列解析ソフトウェア、DNASTAR社、マディソン、ウィスコンシン州)。
5′および3′の隣接配列および接触配列を、標準PCR法を用いて同定した。5′の隣接配列および接触配列は、配列番号9、配列番号13、または配列番号26と組み合わせて配列番号8または配列番号12を用いて同定できる。3′の隣接配列および接触配列は、配列番号10、配列番号15、または配列番号29と組み合わせて、配列番号11または配列番号14を用いて同定できる。PCR反応系および増幅条件を表2および表3に示した。隣接配列および接触配列を同定するために他のプライマー配列も用いることができるということは、当業者に認識されるであろう。
PCR産物のDNA配列決定により、遺伝子導入ダイズイベントDBN9004由来のダイズ植物または種子を同定するために、プライマーおよびプローブとして使用可能な他のDNA分子の設計に用いることができるDNAが提供される。
明らかになったのは、配列番号5の1~1268番目のヌクレオチドは、ダイズゲノム配列中の遺伝子導入ダイズイベントDBN9004挿入配列の右境界隣接部(5′隣接配列)であり、配列番号5の6068~7059番目のヌクレオチドは、ダイズゲノム配列中の遺伝子導入ダイズイベントDBN9004挿入配列の左境界隣接部(3′隣接配列)であると示されたことである。5′接合配列は配列番号1に載せ、3′接合配列は配列番号2に載せた。
3.3.PCR接合アッセイ
接合配列は、比較的短いポリヌクレオチド分子であり、接合配列をポリ核酸アッセイで検出する場合に遺伝子導入ダイズイベントDBN9004のDNAに特徴的となる新規DNA配列である。配列番号1および配列番号2の中の接合配列は、遺伝子導入ダイズイベントDBN9004中にある遺伝子導入断片の挿入部位およびダイズゲノムDNAの各端にある11個のポリヌクレオチドである。より長い、またはより短いポリヌクレオチド接合配列は、配列番号3または配列番号4から選択されてもよい。接合配列(5′連結領域配列番号1、および3′連結領域配列番号2)は、DNA検出方法におけるDNAプローブまたはDNAプライマー分子として有用である。接合配列である配列番号6および配列番号7もまた、遺伝子導入ダイズイベントDBN9004における新規DNA配列であり、遺伝子導入ダイズイベントDBN9004のDNAの存在を検出するためのDNAプローブまたはDNAプライマー分子として用いることもできる。配列番号6(配列番号3の741~872番目のヌクレオチド)は、pDBN4003構築物DNA配列とt35Sターミネーター配列とにまたがり、配列番号7(配列番号4の170~287番目のヌクレオチド)は、prGm17gTsf1プロモーター配列とpDBN4003構築物DNA配列とにまたがる。
加えて、アンプリコンは、配列番号3または配列番号4からの少なくとも1つのプライマーを用いて産生され、PCR法で用いられる場合のプライマーは、遺伝子導入ダイズイベントDBN9004の特徴的なアンプリコンを産生するために用いられる。
具体的には、PCR産物は、遺伝子導入挿入配列の5′末端から産生され、遺伝子導入ダイズイベントDBN9004由来の植物原料を含有するゲノム中のT-DNA挿入配列の5′末端に隣接するゲノムDNAの一部である。このPCR産物は配列番号3を含む。PCR増幅を行うために、遺伝子導入挿入配列の5′末端に隣接するゲノムDNA配列とハイブリダイズするプライマー5(配列番号8)と、プライマー5と対になり、遺伝子導入t35S転写終結配列に位置するプライマー6(配列番号9)とを設計した。
PCR産物は、遺伝子導入挿入配列の3′末端から産生され、遺伝子導入ダイズイベントDBN9004由来の植物原料を含有するゲノム中のT-DNA挿入配列の3′末端に隣接するゲノムDNAの一部を含む。このPCR産物は配列番号4を含む。PCR増幅を行うために、遺伝子導入挿入配列の3′末端に隣接するゲノムDNA配列とハイブリダイズするプライマー8(配列番号11)と、プライマー8と対になり、prGm17gTsf1プロモーター配列の挿入断片の3′末端に位置するプライマー7(配列番号10)とを設計した。
遺伝子導入ダイズイベントDBN9004の特徴的なアンプリコンを作製するために、表2および表3に記述のDNA増幅条件を上述のPCR接合に用いることができる。アンプリコンの検出は、Stratagene Robocycler、MJ Engine、Perkin-Elmer 9700、もしくはEppendorf Mastercycler Gradien thermocyclerなどを用いて、または当業者には既知の方法および装置によって行うことができる。
Figure 0007039493000002
Figure 0007039493000003
サーモサイクラーの断熱キャップがない場合は1~2滴のミネラルオイルを各反応溶液上に添加できることとし、材料を穏やかに混合した。Stratagene Robocycler(Stratagene社、ラホヤ、カリフォルニア州)、MJ Engine(MJ R-Biorad社、ハーキュリーズ、カリフォルニア州)、Perkin-Elmer 9700(Perkin Elmer社、ボストン、マサチューセッツ州)、またはEppendorf Mastercycler Gradient (Eppendorf社、ハンブルク、ドイツ)サーモサイクラーで、上記のサイクルパラメータ(表3)を用いてPCRを行った。MJ EngineまたはEppendorf Mastercycler Gradientサーモサイクラーは計算モードで運転するべきである。Perkin-Elmer 9700サーモサイクラーを運転させる場合、温度勾配速度は最大値に設定するべきである。
実験結果は以下のことを示唆した。プライマー5およびプライマー6(配列番号8および配列番号9)を遺伝子導入ダイズイベントDBN9004のゲノムDNAのPCR反応に用いた場合、1207bp断片の増幅産物が作製される。一方、それらのプライマーを、非形質転換ダイズゲノムDNAおよび非DBN9004ダイズゲノムDNAのPCR反応に用いた場合、断片は増幅されない。また、プライマー7およびプライマー8(配列番号10および配列番号11)を、遺伝子導入ダイズイベントDBN9004のゲノムDNAのPCR反応に用いた場合、631bp断片の増幅産物が作製される。一方、それらのプライマーを、非形質転換ダイズゲノムDNAおよび非DBN9004ダイズゲノムDNAのPCR反応に用いた場合、断片は増幅されない。
PCR接合アッセイはまた、遺伝子導入ダイズイベントDBN9004由来の材料がホモ接合体なのかそれともヘテロ接合体なのかを同定することにも用いることができる。プライマー9(配列番号12)、プライマー10(配列番号13)およびプライマー11(配列番号14)を、遺伝子導入ダイズイベントDBN9004の特徴的なアンプリコンを作製するための増幅反応に用いた。遺伝子導入ダイズイベントDBN9004の特徴的なアンプリコンを作製するために、表4および表5に記述のDNA増幅条件を上述の接合アッセイに用いることができる。
Figure 0007039493000004
Figure 0007039493000005
Stratagene Robocycler(Stratagene社、ラホヤ、カリフォルニア州)、MJ Engine(MJ R-Biorad社、ハーキュリーズ、カリフォルニア州)、Perkin-Elmer 9700(Perkin Elmer社、ボストン、マサチューセッツ州)、またはEppendorf Mastercycler Gradient(Eppendorf社、ハンブルク、ドイツ)サーモサイクラーで、上記のサイクルパラメータ(表5)を用いてPCRを行った。MJ EngineまたはEppendorf Mastercycler Gradientサーモサイクラーは計算モードで運転するべきである。Perkin-Elmer 9700サーモサイクラーを運転させる場合、温度勾配速度は最大値に設定するべきである。
増幅反応において、鋳型DNAを含有する生物学的試料は、その試料中の遺伝子導入ダイズイベントDBN9004の存在を診断するためのDNAを含有する。または増幅反応において、反応により、ダイズゲノム由来のDNAを含有する生物学的試料から異なる2つのDNAアンプリコンが作製され、そのダイズゲノム由来のDNAは、遺伝子導入ダイズイベントDBN9004に存在する挿入DNAに相当する対立遺伝子に関してヘテロ接合性である。これらの異なる2つのアンプリコンは、野生型ダイズゲノム座位に由来する第1アンプリコン、および遺伝子導入ダイズイベントDBN9004のDNAの存在を診断する第2アンプリコンに相当する。ヘテロ接合性ゲノムに関して記述した第2アンプリコンの単一アンプリコンに相当するダイズDNA試料のみを作製することで、試料中の遺伝子導入ダイズイベントDBN9004の存在を診断かつ確定することができ、遺伝子導入ダイズ植物DBN9004に存在する挿入DNAに相当する対立遺伝子に関してホモ接合性であるダイズ種子によって、試料を作製する。
着目すべきは、遺伝子導入ダイズイベントDBN9004のプライマー対を、遺伝子導入ダイズイベントDBN9004のゲノムDNAに特徴的なアンプリコンを産生するために用いたことである。これらのプライマー対は、上述のDNA増幅法に用いるプライマー5およびプライマー6(配列番号8および配列番号9)、ならびにプライマー7およびプライマー8(配列番号10および配列番号11)を包含するが、これらに限定されない。加えて、ダイズ内在遺伝子の増幅に用いるプライマー12およびプライマー13(配列番号22および配列番号23)の1つの対照プライマー対を、反応条件の内部標準として包含した。遺伝子導入ダイズイベントDBN9004のDNA抽出試料の解析は、遺伝子導入ダイズイベントDBN9004の組織DNA抽出物の陽性対照、非遺伝子導入ダイズイベントDBN9004由来のDNA抽出物の陰性対照、および鋳型ダイズDNA抽出物を含まない陰性対照を包含するべきである。これらのプライマー対に加えて、配列番号3もしくは配列番号4、またはそれらの相補的配列からの任意のプライマー対も用いることができ、それらをDNA増幅反応に用いる場合、遺伝子導入イベントダイズ植物DBN9004由来の組織に関して特徴的である配列番号1または配列番号2を含有するアンプリコンがそれぞれ作製される。表2~表5に記述のDNA増幅条件は、遺伝子導入ダイズイベントDBN9004の特徴的なアンプリコンを適切なプライマー対で作製するために用いることができる。DNA増幅法において検査する場合、遺伝子導入ダイズイベントDBN9004の存在を確定するための増幅の鋳型として用いることができるのは、遺伝子導入ダイズイベントDBN9004に特徴的なアンプリコンが作製されるため遺伝子導入ダイズイベントDBN9004または遺伝子導入ダイズイベントDBN9004由来の産物を含んでいると推定される、ダイズ植物もしくは種子のDNAを含有する抽出物である。
サザンブロットハイブリダイゼーションによる遺伝子導入ダイズイベントDBN9004の検出
4.1.サザンブロットハイブリダイゼーションのためのDNA抽出
サザンブロット解析を、T4、T5、およびT6世代ホモ接合性形質転換イベントを用いて行った。乳鉢および乳棒を用い、植物組織を液体窒素中で磨砕した。磨砕した植物組織4~5gを、CTAB溶解緩衝液(100mM Tris pH8.0、20mM EDTA pH8.0、1.4M NaCl、 0.2%v/v β-メルカプトエタノール、2% w/v ポリビニル-ピロリドン)20mLに再懸濁し、温度65℃で60分間インキュベートした。インキュベーションの間、均一に混合するために10分間ごとに試料を反転させた。インキュベーションの後、等しい容積のクロロホルム/イソアミルアルコール(24:1)を添加し、反転させて穏やかに混合し、次に回転速度4000rpmで20分間遠心分離した。水相を収集し、等しい容積のイソプロパノールを添加した後、DNAが沈殿するように温度-20℃で1時間静置し、次に回転速度4000rpmで5分間遠心分離してDNA沈殿物を獲得し、次にその沈殿物をTE緩衝液1mLに再懸濁した。存在する全てのRNAを分解するために、濃度30mg/mLのRNAase A、5μLとともに温度37℃で30分間DNAをインキュベートし、次に回転速度4000rpmで5分間遠心分離し、次いで回転速度14000rpmで10分間遠心分離して、3Mの酢酸ナトリウム0.1容積および無水エタノール2容積の存在下でDNAを沈殿させた。上清を捨てた後、70%(v/v)のエタノール1mLで沈殿物を洗浄し、乾燥させ、次いでTE緩衝液1mLに再溶解した。上述試料のゲノムDNAの濃度を、超顕微分光光度計(NanoDrop 2000、Thermo Scientific)を用いて検出した。
4.2.制限酵素で消化
毎回、反応系100μL中でDNA5μgを消化した。プローブとしてのT-DNA上のEPSPSおよびPATの部分配列とともに、制限酵素EcoRIおよびEcoRVそれぞれでゲノムDNAを消化した。各酵素について消化産物を適当な温度で一晩インキュベートした。遠心減圧濃縮器(speed vacuum、Thermo Scientific)で試料を回転させ、容積を20μLまで減らした。
4.3.ゲル電気泳動
ブロモフェノールブルーローディングダイを実施例4.2からの各試料に添加し、各試料を臭化エチジウム含有の0.7%アガロースゲルに載せ、次にTAE電気泳動緩衝液(40mM トリス酢酸、2mM EDTA、pH8.0)中で電気泳動によって分離し、ゲル電気泳動を20ボルトで一晩運転した。
ゲルを、変性溶液(1.5M NaCl、0.5M NaOH)および中和溶液(1.5M NaCl、0.5M Tris、pH7.2)でそれぞれ30分間処理した。5×SSCを磁製皿に注ぎ入れ、ガラスを覆い、次いでウェットフィルターペーパーブリッジ、ゲル、正電荷ナイロンフィルム(Roche社、Cat.No.11417240001)、3層フィルターペーパー、ペーパータワー、および重量物を順次置いた。室温で一晩トランスブロッティングした後、ナイロン膜を2×SSCで10秒間すすぎ、DNAをUV架橋結合によって膜上に固定化した。
4.4.ハイブリダイゼーション
プローブを準備するために適当なDNA配列をPCRにより増幅した。DNAプローブは、配列番号24および配列番号25であり、または前述の配列に相同的もしくは相補的である。プローブのDIG標識、サザンブロットハイブリダイゼーション、シグナル検出、および他の操作は、DNA高効率ジゴキシン標識および検出キットII(DIG High Prime DNA labelling and Detection Starter Kit II kit、Roche社、Cat.No.1585614910)を用いて行った。具体的な方法についてはそれらの製品仕様書を参考にすることができる。
各サザンは以下の2つの対照試料を含有する。(1)陰性(非形質転換)分離個体からのDNAであり、エレメント特異的なプローブにハイブリダイズできる任意の内在ダイズ配列の同定に用いられる。(2)プローブ長さに基づいた1つのコピー数に等価なHind III-消化pDBN4003プラスミドであり、ハイブリダイゼーションの陽性対照として用いられ、かつ実験の感度を説明するために用いられる。
ハイブリダイゼーションのデータによって、TaqMan(商標)PCR解析を支持する証拠が提供され、すなわち、ダイズ植物DBN9004はEPSPS遺伝子およびPAT遺伝子の単一コピーを含有することが裏付けられた。EPSPSプローブを用いて、EcoR IおよびEcoR Vの消化によって、約11kbおよび13kbの単一バンドがそれぞれ産生され、一方PATプローブを用いて、EcoR IおよびEcoR Vの消化によって、約8kbおよび3.2kbの単一バンドがそれぞれ産生された。このことが意味したのは、EPSPSおよびPATの各コピーがダイズ形質転換イベントDBN9004中に存在することである。
ELISAによる遺伝子導入ダイズイベントの指定タンパク質の検出
遺伝子導入ダイズイベントDBN9004中のEPSPSタンパク質およびPATタンパク質の発現範囲は、ELISAによって検出できる。
遺伝子導入ダイズイベントDBN9004の新鮮な葉2mgを試料として採取し、液体窒素中で磨砕し、続いて、抽出物緩衝液(NaCl 8g/L、KHPO 0.27g/L、 NaHPO 1.42g/L、KCl 0.2g/L、およびTween-20 5.5ml/L、pH7.4)1mLを添加し、次に回転速度4000rpmで10分間遠心分離し、抽出物緩衝液で上清を40倍に希釈し、希釈した上清をELISA検出用に80μl採取した。
試料中のタンパク質(EPSPSタンパク質およびPATタンパク質)量の、新鮮な葉の重量に対する比率を、ELISA(酵素結合免疫吸着アッセイ)キット(ENVIRLOGIX社、EPSPSキットおよびPATキット)により測定し、解析した。具体的な方法については、それらの製品仕様書を参考にすることができる。同時に、野生型ダイズ植物(非遺伝子導入、NGM)の葉を対照として用い、上述の方法に従って検出および解析を行い、各植物について6回の繰り返しを設定した。
遺伝子導入ダイズイベントDBN9004のタンパク質(EPSPSタンパク質およびPATタンパク質)の含量についての実験結果は、表6に示す通りである。遺伝子導入ダイズイベントDBN9004および野生型ダイズ植物の新鮮な葉における、新鮮な葉の重量に対するEPSPSタンパク質の平均発現量の比率(μg/g)を、それぞれ、230.9および0と確定し、遺伝子導入ダイズイベントDBN9004および野生型ダイズ植物の新鮮な葉における、新鮮な葉の重量に対するPATタンパク質の平均発現量の比率(μg/g)を、それぞれ、200.1および0と確定した。
Figure 0007039493000006
遺伝子導入ダイズイベントDBN9004の除草剤耐性の検出
この実験では、ラウンドアップ除草剤(41%グリホサートイソプロピルアンモニウム塩水性薬剤)およびバスタ除草剤(活性成分は18%グルホシネート)を噴霧に用いた。乱塊法を3反復で用いた。プロットの面積は18m(5m×3.6m)であり、条間隔は60cmであり、栽植距離は8cmであり、従来の栽培法および管理法を用い、プロット間に1mの広い分離区域がある。遺伝子導入ダイズイベントDBN9004に以下の3つのタイプの処理を行った。1)除草剤を噴霧せずに雑草を人工的に防除した。2)ラウンドアップ除草剤を1680g a.e./ha(a.e./haは「1ヘクタールあたりの活性成分の酸等量」を言う)の投与量でV3葉段階の間に噴霧し、次にラウンドアップ除草剤をR2段階(満開段階)の間に同じ投与量で再び噴霧した。3)バスタ除草剤を800g a.i./ha(a.i./haは「1ヘクタールあたりの活性成分」を言う)の投与量でV3葉段階の間に噴霧し、次にバスタ除草剤をV6段階の間に同じ投与量で再び噴霧した。4)バスタ除草剤を800g a.i./haの投与量でV3葉段階の間に噴霧し、次にラウンドアップ除草剤を1680g a.e./haの投与量でR2段階の間に噴霧した。野生型ダイズ植物(非遺伝子導入、NGM)で並列防除実験を行った。なお、グリホサート除草剤の異なる含量および投与量の形式の、グリホサート酸等量の形式への変換、およびグルホシネート溶液の異なる濃度の、上述の活性成分グルホシネート等量への変換を以下の結論に適用した。
植物毒性の症状を投与後1週間および2週間で調査し、プロット内のダイズの収量を収穫時に測定した。植物毒性の症状の類別を表7に示した。形質転換したイベントの除草剤耐性を評価する指標として除草剤損傷割合を用いた。具体的には、除草剤損傷割合(%)=Σ(同レベルの損傷を受けた植物の数×レベル数)/(植物の総数×最高レベル)であり、ここで、除草剤損傷割合はグリホサート損傷割合およびグルホシネート損傷割合を包含し、グリホサートまたはグルホシネートで処理後2週間の植物毒性の調査結果に基づいて除草剤損傷割合を確定した。各プロット内のダイズの収量は、各プロットの中央3つの作条で秤量したダイズ豆の総収量(重量)である。異なる処理間の収量の差を収量百分率の形式で測定し、ここで、収量百分率(%)=噴霧ありの収量/噴霧なしの収量である。遺伝子導入ダイズイベントDBN9004の除草剤耐性およびダイズの収量の結果は、表8に示した通りである。
Figure 0007039493000007
Figure 0007039493000008
結果は、除草剤(グリホサートおよびグルホシネート)損傷割合について以下のことを示した。1)遺伝子導入ダイズイベントDBN9004の損傷割合はグリホサート除草剤(1680g a.e./ha)処理下では実質的に0であった。2)遺伝子導入ダイズイベントDBN9004の損傷割合は、グルホシネート除草剤(800g a.i./ha)処理下でも実質的に0であった。3)遺伝子導入ダイズイベントDBN9004の損傷割合は、グルホシネート除草剤(800g a.i./ha)およびグリホサート除草剤(1680g a.e./ha)の処理下でも実質的に0であった。従って、遺伝子導入ダイズイベントDBN9004は良好な除草剤(グリホサートおよびグルホシネート)耐性を有する。
収量について、結果は以下のことを示した。遺伝子導入ダイズイベントDBN9004の収量は、グリホサート除草剤(1680g a.e./ha)、グルホシネート除草剤(800g a.i./ha)、およびグルホシネート除草剤(800g a.i./ha)+グリホサート除草剤(1680g a.e./ha)の3つの噴霧処理下で、噴霧なしの処理と比較してわずかに増加し、そのため、遺伝子導入ダイズイベントDBN9004は良好な除草剤(グリホサートおよびグルホシネート)耐性を有することをさらに意味する。
例えば、農産物または商品は遺伝子導入ダイズイベントDBN9004から作製できる。もし農産物または商品において十分な発現量が検出されれば、その農産物または商品は、その農産物または商品中の遺伝子導入ダイズイベントDBN9004材料の存在を診断できるヌクレオチド配列を含有していると推定される。食品または商品は、ダイズ粕、粉および油、具体的には、レシチン、脂肪酸、グリセロール、ステロール、食用油、脱脂ダイズフレーク、脱脂ダイズ粉焼成物、豆乳凝固物、豆腐、ダイズタンパク質濃縮物、単離ダイズタンパク質、植物タンパク質加水分解物、組織化ダイズタンパク質、ダイズタンパク質繊維などの、ダイズ植物DBN9004由来の製品を包含するが、これらに限定されない。プローブ対またはプライマー対に基づいた核酸検出の方法および/またはキットは、例えば生物学的試料中の配列番号1または配列番号2に示す遺伝子導入ダイズイベントDBN9004のヌクレオチド配列を検出するために発展させることができ、プローブ配列またはプライマー配列は、遺伝子導入ダイズイベントDBN9004の存在を診断するために、配列番号1、配列番号2、配列番号3、配列番号4、および配列番号5に示す配列もしくはそれらの断片、またはそれらの相補的配列から選択される。
結論として、本発明の遺伝子導入ダイズイベントDBN9004は、グリホサート除草剤およびグルホシネート除草剤に対してより良好な耐性を有し、かつ収量に対して影響を与えず、また検出方法は、遺伝子導入ダイズイベントDBN9004のDNA分子が生物学的試料に含有されているかどうかを正確にかつ迅速に同定できる。
遺伝子導入ダイズイベントDBN9004に相当する種子は、China General Microbiological Culture Collection Center(略称CGMCC、住所:Institute of Microbiology、Chinese Academy of Sciences、No.3、No.1 Courtyard、West Beichen Road、Chaoyang District、北京、郵便番号:100101)に、分類および命名をダイズ(Glycine max)、受入番号をCGMCC No.11171として、2015年11月27日に保存された。その収集物は保管場所に30年間保管される。
最後に、上記の実施形態は、単に、本発明の技術的解決法を限定するよりむしろ説明するために用いられていることを明言するべきであり、本発明は好ましい実施形態に関して詳細に述べられたが、当業者は、本発明の技術的解決法の趣旨と範囲から逸脱することなく、本発明の技術的解決法に変更または均等物置換が行われてもよいと理解するべきである。

Claims (21)

  1. 核酸分子であって、前記核酸分子の核酸配列は、配列番号1、または配列番号1の相補的配列、または配列番号2、または配列番号2の相補的配列、または配列番号1と配列番号2の両方、または配列番号1の相補的配列と配列番号2の相補的配列の両方を含み、
    前記核酸分子の核酸配列が配列番号1と配列番号2の両方を含む場合、配列番号1は配列番号2から離れており、
    前記核酸分子の核酸配列が配列番号1の相補的配列と配列番号2の相補的配列の両方を含む場合、配列番号1の相補的配列は配列番号2の相補的配列から離れている、核酸分子。
  2. 前記核酸配列は、配列番号3、または配列番号3の相補的配列、または配列番号4、または配列番号4の相補的配列、または配列番号3と配列番号4の両方、または配列番号3の相補的配列と配列番号4の相補的配列の両方を含み、
    前記核酸分子の核酸配列が配列番号3と配列番号4の両方を含む場合、配列番号3は配列番号4から離れており、
    前記核酸分子の核酸配列が配列番号3の相補的配列と配列番号4の相補的配列の両方を含む場合、配列番号3の相補的配列は配列番号4の相補的配列から離れている、請求項1に記載の核酸分子。
  3. 前記核酸配列が配列番号5またはその相補的配列を含む、請求項1に記載の核酸分子。
  4. 試料中の遺伝子導入ダイズイベントDBN9004のDNAの存在を検出するための方法であって、前記方法は、
    核酸増幅反応において標的増幅産物を増幅するために、検出される試料を少なくとも2つのタイプのプライマーに接触させる工程と、
    核酸増幅反応を行う工程と、
    前記標的増幅産物の存在を検出する工程とを含み、
    前記標的増幅産物は、請求項1から3のいずれかに記載の核酸分子を含み、
    前記遺伝子導入ダイズイベントDBN9004は、受入番号CGMCC No.11171で、種子の形で寄託されている、方法。
  5. 前記標的増幅産物は、配列番号6もしくはその相補的配列、および/または配列番号7もしくはその相補的配列を含む、請求項4に記載の、試料中の遺伝子導入ダイズイベントDBN9004のDNAの存在を検出するための方法。
  6. 前記プライマーが、配列番号8に示す配列を有する第1プライマー、および配列番号9に示す配列を有する第2プライマーを含む、または、前記プライマーが、配列番号10に示す配列を有する第1プライマー、および配列番号11に示す配列を有する第2プライマーを含む、請求項4に記載の、試料中の遺伝子導入ダイズイベントDBN9004のDNAの存在を検出するための方法。
  7. 試料中の遺伝子導入ダイズイベントDBN9004のDNAの存在を検出するための方法であって、前記方法は、
    検出される試料をプローブと接触させる工程であって、前記プローブは、請求項1に記載の核酸分子を含む工程と、
    ストリンジェントなハイブリダイゼーション条件下で、前記検出される試料を前記プローブとハイブリダイズする工程と、
    前記検出される試料と前記プローブとの間のハイブリダイゼーション状態を検出する工程とを含み、
    前記遺伝子導入ダイズイベントDBN9004は、受入番号CGMCC No.11171で、種子の形で寄託されている、方法。
  8. 前記プローブは、配列番号6もしくはその相補的配列、および/または配列番号7もしくはその相補的配列をさらに含む、請求項7に記載の、試料中の遺伝子導入ダイズイベントDBN9004のDNAの存在を検出するための方法。
  9. 前記プローブの少なくとも1つが少なくとも1つのフルオロフォアで標識されている、請求項7に記載の、試料中の遺伝子導入ダイズイベントDBN9004のDNAの存在を検出するための方法。
  10. 試料中の遺伝子導入ダイズイベントDBN9004のDNAの存在を検出するための方法であって、前記方法は、
    前記検出される試料をマーカー核酸分子と接触させる工程であって、前記マーカー核酸分子は、請求項1に記載の核酸分子を含む工程と、
    ストリンジェントなハイブリダイゼーション条件下で、前記検出される試料を前記マーカー核酸分子とハイブリダイズする工程と、
    前記検出される試料の前記マーカー核酸分子とのハイブリダイゼーション状態を検出し、さらに、グリホサート耐性および/またはグルホシネート耐性と前記マーカー核酸分子との間の遺伝的現象における遺伝子連鎖をマーカー支援育種解析により確定する工程とを含み、
    前記遺伝子導入ダイズイベントDBN9004は、受入番号CGMCC No.11171で、種子の形で寄託されている、方法。
  11. 前記マーカー核酸分子は、配列番号6もしくはその相補的配列、および/または配列番号7もしくはその相補的配列をさらに含む、請求項10に記載の、試料中の遺伝子導入ダイズイベントDBN9004のDNAの存在を検出するための方法。
  12. 少なくとも1つのDNA分子を含み、
    前記DNA分子は、請求項1に記載の核酸分子を含み、前記DNA分子は、遺伝子導入ダイズイベントDBN9004またはその子孫に特異的なDNAプライマーの1つまたはプローブとして利用され得、
    前記遺伝子導入ダイズイベントDBN9004は、受入番号CGMCC No.11171で、種子の形で寄託されている、DNA検出キット。
  13. 前記DNA分子は、配列番号6の相同配列もしくはその相補的配列、および/または配列番号7の相同配列もしくはその相補的配列をさらに含む、請求項12に記載のDNA検出キット。
  14. グリホサート耐性EPSPSタンパク質をコード化する核酸配列、グルホシネート耐性PATタンパク質をコード化する核酸配列、および特異的な領域の核酸配列を含み、前記特異的な領域の核酸配列は、配列番号1、配列番号2、配列番号6、および配列番号7に示す配列から選択される少なくとも1つを含む、植物の細胞または部分。
  15. グリホサート除草剤および/またはグルホシネート除草剤に対して耐性があるダイズ植物の作製方法であって、前記方法は、グリホサート耐性EPSPSタンパク質をコード化する核酸配列および/またはグルホシネート耐性PATタンパク質をコード化する核酸配列、ならびに、配列番号1、配列番号2、配列番号3、配列番号4、配列番号6および配列番号7に示す配列の少なくとも1つの核酸配列から選択される特異的な領域の核酸配列を、前記ダイズ植物のゲノムに導入する工程、または配列番号5に示す核酸配列を前記ダイズ植物のゲノムに導入する工程を含む、方法。
  16. 前記ダイズ植物のゲノムに導入する工程は、
    グリホサートおよび/またはグルホシネート耐性がないダイズ植物に遺伝子導入ダイズイベントDBN9004を有性的にハイブリダイズして、数多くの子孫植物を作製し、前記特異的な領域の核酸配列を有する前記子孫植物を選択する工程と
    前記子孫植物をグリホサート除草剤および/またはグルホシネート除草剤で処理する工程と、
    グリホサートおよび/またはグルホシネートに対して耐性がある前記子孫植物を選択する工程とを含み、
    前記遺伝子導入ダイズイベントDBN9004は、受入番号CGMCC No.11171で、種子の形で寄託されている、請求項15に記載の、グリホサート除草剤および/またはグルホシネート除草剤に対して耐性があるダイズ植物の作製方法。
  17. グリホサート除草剤および/またはグルホシネート除草剤に対して耐性があるダイズ植物の栽培方法であって、前記方法は、
    少なくとも1つのダイズ種子を栽植する工程であって、前記ダイズ種子のゲノムは、グリホサート耐性EPSPSタンパク質をコード化する核酸配列および/またはグルホシネート耐性PATタンパク質をコード化する核酸配列、ならびに特異的な領域の核酸配列を含み、または、前記ダイズ種子のゲノムは、配列番号5に示す核酸配列を含む工程と、
    前記ダイズ種子をダイズ植物に育てる工程と、
    有効量のグリホサート除草剤および/またはグルホシネート除草剤を前記ダイズ植物に噴霧し、前記特異的な領域の核酸配列をもたない他の植物に比べて植物損傷が少ない前記植物を収穫する工程とを含み、
    前記特異的な領域の核酸配列は、配列番号1、配列番号2、配列番号3、配列番号4、配列番号6、および配列番号7に示す配列の少なくとも1つの核酸配列から選択される、方法。
  18. 畑において除草剤および/または雑草防除が引き起こす損傷から植物を保護するための方法であって、前記方法は、有効量のグリホサートおよび/またはグルホシネートを含有する除草剤を、少なくとも1つの遺伝子導入ダイズ植物を栽植する畑に散布する工程を含み、前記遺伝子導入ダイズ植物は、そのゲノム中に、配列番号1、配列番号2、配列番号3、配列番号4、配列番号5、配列番号6、および配列番号7に示す配列から選択される少なくとも1つの核酸配列を含み、前記遺伝子導入ダイズ植物は前記グリホサート除草剤および/または前記グルホシネート除草剤に対する耐性を有する、方法。
  19. 有効量のグルホシネートを含有する除草剤を、少なくとも1つのグリホサート耐性遺伝子導入ダイズ植物を栽植する畑に散布する工程を含み、前記グリホサート耐性遺伝子導入ダイズ植物は、そのゲノム中に、配列番号1、配列番号2、配列番号3、配列番号4、配列番号5、配列番号6、および配列番号7に示す配列から選択される少なくとも1つの核酸配列を含み、前記グリホサート耐性遺伝子導入ダイズ植物は同時に前記グルホシネート除草剤に対しても耐性を有する、請求項18に記載の、畑において除草剤および/または雑草防除が引き起こす損傷から植物を保護するための方法。
  20. 昆虫抵抗性を遅延させるための方法であって、前記方法は、昆虫抵抗性ダイズ植物を栽植する畑において、グリホサートおよび/またはグルホシネート耐性を有する少なくとも1つの遺伝子導入ダイズ植物を育てる工程を含み、前記グリホサートおよび/またはグルホシネート耐性を有する遺伝子導入ダイズ植物は、そのゲノム中に、配列番号1、配列番号2、配列番号3、配列番号4、配列番号5、配列番号6、および配列番号7に示す配列から選択される少なくとも1つの核酸配列を含む、方法。
  21. 配列番号1または配列番号2のポリヌクレオチドを含む農産物または商品であって、前記農産物または商品は、レシチン、脂肪酸、グリセロール、ステロール、ダイズフレーク、ダイズ粉、ダイズタンパク質あるいはその濃縮物、ダイズ油、ダイズタンパク質繊維、豆乳凝固物、または豆腐である、農産物または商品。
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