JPWO2008059711A1 - Vector for analyzing promoter activity of higher plant and method for using the same - Google Patents

Vector for analyzing promoter activity of higher plant and method for using the same Download PDF

Info

Publication number
JPWO2008059711A1
JPWO2008059711A1 JP2008544105A JP2008544105A JPWO2008059711A1 JP WO2008059711 A1 JPWO2008059711 A1 JP WO2008059711A1 JP 2008544105 A JP2008544105 A JP 2008544105A JP 2008544105 A JP2008544105 A JP 2008544105A JP WO2008059711 A1 JPWO2008059711 A1 JP WO2008059711A1
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gene
promoter
homologous recombination
plant
sequence
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2008544105A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
滋 飯田
滋 飯田
理枝 寺田
理枝 寺田
恵世 定塚
恵世 定塚
卓樹 山内
卓樹 山内
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Inter University Research Institute Corp National Institute of Natural Sciences
Original Assignee
Inter University Research Institute Corp National Institute of Natural Sciences
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Inter University Research Institute Corp National Institute of Natural Sciences filed Critical Inter University Research Institute Corp National Institute of Natural Sciences
Priority claimed from PCT/JP2007/071085 external-priority patent/WO2008059711A1/en
Publication of JPWO2008059711A1 publication Critical patent/JPWO2008059711A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

【課題】 高等植物でのプロモーターを定性的かつ定量的に解析のための相同組換えによるノックイン法の開発が強く望まれていた。【解決手段】 本発明は、T−DNA由来のRBとLBとの間に下記の要素をRBから下記の順に含むことにより構成された、高等植物のプロモーター活性の解析用ベクターである。(1)発現可能に存在させた、第一のネガティブ選抜マーカー遺伝子(2)宿主ゲノム中の標的プロモーターの3’末端を含む500〜6000bpの塩基配列から成る第一の相同組換え領域(3)その開始コドンが前記プロモーターの3’末端から所望の間隔離れたレポーター遺伝子(4)発現可能に存在させたポジティブ選抜マーカー遺伝子(5)宿主ゲノム中の前記第一の相同組換え領域に続く500〜6000bpの塩基配列から成る第二の相同組換え領域(6)発現可能に存在させた、第一のネガティブ選抜マーカー遺伝子と同一であってもよい第二のネガティブ選抜マーカー遺伝子このベクターを用いて抽出しやすい組織などで高発現するプロモーターを検索することにより、有用タンパク質遺伝子や有用物質生産に係る遺伝子をつなげ、有用タンパク質を大量生産すること等ができる。【選択図】 なしPROBLEM TO BE SOLVED To develop a knock-in method by homologous recombination for qualitatively and quantitatively analyzing a promoter in a higher plant. [MEANS FOR SOLVING PROBLEMS] The present invention is a vector for analyzing promoter activity of a higher plant, comprising the following elements from RB in the following order between RB and LB derived from T-DNA. (1) A first negative selection marker gene which is present so as to be expressed (2) A first homologous recombination region (3) comprising a base sequence of 500 to 6000 bp including the 3 ′ end of the target promoter in the host genome Reporter gene whose start codon is separated from the 3 ′ end of the promoter by a desired distance (4) Positive selectable marker gene that can be expressed (5) Following the first homologous recombination region in the host genome A second homologous recombination region (6) consisting of a 6000 bp nucleotide sequence (6) A second negative selection marker gene which may be the same as the first negative selection marker gene, which can be expressed and extracted using this vector By searching for promoters that are highly expressed in tissues that are easily accessible, useful protein genes and genes related to production of useful substances Connect, it is such that the mass production of useful proteins. [Selection figure] None

Description

高等植物において、ゲノム上の任意の位置における内在性(endogenous)プロモーター活性を解析する方法、内在性プロモーターを利用したゲノム改変された植物の製法、及びこれに用いるベクターに関する。   The present invention relates to a method for analyzing an endogenous promoter activity at an arbitrary position on a genome in a higher plant, a method for producing a genome-modified plant using an endogenous promoter, and a vector used therefor.

従来、プロモーター活性を観察・定量するために、プロモーターを含むDNA断片にGUS(β-glucuronidase)遺伝子などのレポーター遺伝子をつなげて、(1)アグロバクテリア菌のT-DNAを介した導入法や、(2)PEG法やエレクトロポレーション法、パーティクル・ボンバードメント(又はbiolistic)法などの直接導入法により、高等植物のゲノムに組込むと、導入遺伝子が1コピーだけゲノムにランダムに挿入する場合よりも、DNA再編成を起して順反復配列や逆反復配列を形成した導入遺伝子が多コピーゲノム上の同一部位又は複数の部位のランダムな位置に挿入される場合が多く、その結果、エピジェネティックなジーンサイレンシング(gene silencing:遺伝子抑制)が起るため、導入プロモーター活性は形質転換カルスやトランスジェニック植物毎に大きく変動する(非特許文献1)。
更に1コピーだけ挿入した場合はトランスジェニック植物間での相違が比較的少ないとはいえ、挿入部位の違いによる位置効果により約2〜4倍の違いが観察され、しかも約10%弱のトランスジェニック植物では発現が20倍以下に低下している場合も観察されている。
この問題を解決するために、部位特異的組換え系(例えば、Cre/lox系など)を用いて、ゲノム上の予め定められた部位に導入してトランスジェニック植物間の相違を最小限に抑えようとする研究も行われているが、(1)1コピーだけ挿入した場合以外にも、(2)多コピー挿入した場合、(3)挿入部位で1コピー又は多コピーがDNA再編成を起した場合、(4)多コピーのため挿入遺伝子のジーンサイレンシングを起した場合なども観察され(非特許文献2)、(1)の1コピーだけ挿入した場合は得られた形質転換体の約1/3〜1/2程度なので、これらを選び出すことによって上記問題についてある程度の改善が図られている。
Conventionally, in order to observe and quantify promoter activity, a reporter gene such as a GUS (β-glucuronidase) gene is connected to a DNA fragment containing the promoter, and (1) an introduction method via T-DNA of Agrobacterium, (2) Incorporation into the genome of a higher plant by direct introduction methods such as PEG, electroporation, particle bombardment (or biolistic), etc. than when only one copy of the transgene is randomly inserted into the genome In many cases, transgenes that have undergone DNA rearrangement to form forward repeats or inverted repeats are inserted at random positions in the same site or multiple sites on a multi-copy genome, resulting in epigenetic Gene silencing (gene silencing) occurs, so the introduced promoter activity can be It fluctuates greatly for each transgenic plant (Non-patent Document 1).
Furthermore, when only one copy is inserted, the difference between the transgenic plants is relatively small, but a difference of about 2 to 4 times is observed due to the position effect due to the difference in the insertion site, and about 10% less transgenic. It has also been observed in plants where expression is reduced to 20-fold or less.
To solve this problem, site-specific recombination systems (eg Cre / lox system etc.) are used to introduce at a predetermined site on the genome to minimize differences between transgenic plants. In addition to the case where (1) only one copy is inserted, (2) when multiple copies are inserted, (3) one copy or multiple copies cause DNA rearrangement at the insertion site. (4) Gene silencing of the inserted gene due to multiple copies was also observed (Non-patent Document 2). When only one copy of (1) was inserted, approximately Since it is about 1/3 to 1/2, the above problem is improved to some extent by selecting them.

しかし、遺伝子本来の位置にレポーター遺伝子を導入することはできず、自然状況下で本来のプロモーターの活性を観察し、定量することは不可能である。また、導入遺伝子のサイレンシングを避け、導入遺伝子を高発現させるために、ジーンサイレンシングに係る変異体を用い、さらに核マトリックス結合領域(Matrix Attachment Region: MAR)の配列を導入遺伝子の両側に付けて導入遺伝子の高発現化を図る手法も提案されてはいるが、突然変異を用いているため、プロモーター解析には不適格である。
上記の問題以外にも、プロモーター活性を測定する場合、通常レポーター遺伝子につなげるプロモーター断片は(発現に影響を与え得るイントロン配列などを含む場合であっても)コード領域の上流約1kb〜3kb位を用いているが、遺伝子によっては、転写開始点の上流約100kbに発現に係る配列がある場合もあり(非特許文献3)、このような配列の影響をレポーター遺伝子をプロモーターにつなげて解析することは上記のような手法では不可能である。さらに、上記の如く挿入はランダムに起るので、たとえ組織特異的な発現様式を定性的に解析できたとしても(非特許文献4)、定量的解析は不可能なため、別の手段を併用する必要がある。
なお、発明者らは、イネなどの高等植物で強力なポジティブ・ネガティブ選抜法と大規模なアグロバクテリア菌のT-DNAを介した形質転換法に基づく相同組換えによる遺伝子ターゲティングにより、高効率かつ再現性良くゲノム改変する方法を開発している(特許文献1)。
However, the reporter gene cannot be introduced at the original position of the gene, and it is impossible to observe and quantify the activity of the original promoter under natural conditions. In addition, in order to avoid silencing of the transgene and to make the transgene highly expressed, a gene silencing variant is used and a sequence of a nuclear matrix binding region (MA) is attached to both sides of the transgene. Although a method to increase the expression of the transgene has been proposed, it is unsuitable for promoter analysis because it uses mutations.
In addition to the above problems, when measuring promoter activity, a promoter fragment usually linked to a reporter gene (even if containing an intron sequence that can affect expression) is located about 1 kb to 3 kb upstream of the coding region. Although it is used, depending on the gene, there may be a sequence related to expression about 100 kb upstream of the transcription start point (Non-patent Document 3), and the effect of such a sequence is analyzed by connecting the reporter gene to a promoter. Is not possible with the method described above. Furthermore, since insertion occurs randomly as described above, even if a tissue-specific expression pattern can be qualitatively analyzed (Non-patent Document 4), quantitative analysis is impossible, so another means is used in combination. There is a need to.
In addition, the inventors have achieved high efficiency and high efficiency by gene targeting by homologous recombination based on a powerful positive / negative selection method in higher plants such as rice and a large-scale Agrobacterium T-DNA transformation method. A method for genome modification with high reproducibility has been developed (Patent Document 1).

国際公開 WO 03/020940International publication WO 03/020940 Mol. Breeding, 16: 79-91 (2005)Mol. Breeding, 16: 79-91 (2005) Plant Biotechnol. J., 2:169-179 (2004)Plant Biotechnol. J., 2: 169-179 (2004) Genetics, 162:917-930 (2002)Genetics, 162: 917-930 (2002) Plant Cell, 9:355-365 (1997)Plant Cell, 9: 355-365 (1997)

相同組換えを利用した遺伝子ターゲティングによりレポーター遺伝子をゲノム上の本来の座位につなげて(ノックインして)内在性プロモーター活性を解析することはマウスのES細胞を用いたターゲティングではしばしば行われている(例えば、Development, 126:3437-3447 (1999))。
しかし、相同組換えによる遺伝子ターゲティングが容易ではないと考えられている高等植物では、レポーター遺伝子を本来の座位で内在性プロモーターに直接つなげてプロモーター活性の解析に成功した例はなく、ただ種子で強く発現するシロイヌナズナの種子貯蔵タンパクCRUCIFERINのコード領域内に読取枠を合せたGFPレポーター遺伝子をつなげ、酵母のRAD54遺伝子を過剰発現させて相同組換えの活性を高めたシロイヌナズナで、緑色蛍光を指標にターゲットされた個体のスクリーニングに用いている報告(Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 102:12265-12269 (2005))が唯一の報告例であるが、プロモーター解析を行い得るか否かも他の遺伝子に応用可能か否かも開示されてはおらず、しかも、農業上極めて重要な単子葉穀類での報告例は1例もなく、高等植物でのプロモーターを定性的かつ定量的に解析するための相同組換えによるノックイン法の開発が強く望まれていた。
It is often performed in mouse ES cell targeting that the endogenous promoter activity is analyzed by linking (knocking in) the reporter gene to the original locus on the genome by gene targeting using homologous recombination ( For example, Development, 126: 3437-3447 (1999)).
However, in higher plants, where gene targeting by homologous recombination is considered not easy, there has been no successful analysis of promoter activity by directly connecting the reporter gene to the endogenous promoter at the original locus, but it is strong in the seed. The Arabidopsis seed storage protein CRUCIFERIN coding region is linked to a GFP reporter gene with an open reading frame, and the yeast RAD54 gene is overexpressed to increase homologous recombination activity, targeting green fluorescence as an indicator The report (Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 102: 12265-12269 (2005)), which is used for the screening of the selected individuals, is the only report example. Is not disclosed whether it is applicable or not, and is reported in monocotyledon grains that are extremely important in agriculture No example, development of a knock-method by homologous recombination for analyzing promoters in higher plants qualitatively and quantitatively has been strongly desired.

本発明は、既に開発したゲノム改変方法(特許文献1)を更に改良して、GUS遺伝子やGFP遺伝子などのレポーター遺伝子をゲノム上の本来の座位につなげて(ノックインして)プロモーター活性を解析する方法を提供する。
本発明により、目的遺伝子のプロモーター下流の任意の位置にレポーター遺伝子を導入することができるので、プロモーター本来の持つ活性を解析できる。例えば、プロモーターの活性を左右し得るcis配列がプロモーターから遠く離れた位置に存在していても、この手法を用いれば、活性を正確に測定することが可能である。また、標的遺伝子のコード領域内に読取枠を合せてレポーター遺伝子をつなげて、標的遺伝子の発現や機能部位を遺伝子生成物の生成量や遺伝子生成物の細胞内局在を指標に解析することも可能である。さらに、この手法により、従来見いだされていなかった、遺伝子の本来の機能や有用性が見いだされる可能性が高い。またこの方法を利用して、たとえば、種子で大量に発現・蓄積する遺伝子のプロモーターの直下に人類に有用な遺伝子を組み込んで、有用タンパク質を種子に大量に含有するイネなどの作物を作出することも可能である。
The present invention further improves the already developed genome modification method (Patent Document 1), and connects a reporter gene such as GUS gene or GFP gene to the original locus on the genome (knock-in) to analyze promoter activity. Provide a method.
According to the present invention, since the reporter gene can be introduced at any position downstream of the promoter of the target gene, the activity inherent in the promoter can be analyzed. For example, even if a cis sequence that can influence the activity of the promoter is present at a position far from the promoter, the activity can be accurately measured using this technique. It is also possible to connect a reporter gene by aligning the reading frame within the coding region of the target gene, and analyze the expression and functional site of the target gene using the amount of gene product produced and the intracellular localization of the gene product as indicators. Is possible. Furthermore, it is highly likely that the original function and usefulness of the gene, which has not been conventionally found, will be found by this technique. In addition, using this method, for example, a gene useful for human beings is incorporated directly under the promoter of a gene that is expressed and accumulated in large quantities in seeds to produce crops such as rice containing a large amount of useful proteins in the seeds. Is also possible.

即ち、本発明は、T−DNA由来のRB(Right Border配列)とLB(Left Border配列)との間に下記の要素をRBから下記の順に含むことにより構成された、高等植物のプロモーター活性の解析用ベクターである。
(1)発現可能に存在させた、第一のネガティブ選抜マーカー遺伝子
(2)宿主ゲノム中の標的プロモーターの3’末端又は標的遺伝子の5’領域を含む500〜6000bpの塩基配列から成る第一の相同組換え領域
(3)その開始コドンが前記標的プロモーターの3’末端から所望の間隔離れたレポーター遺伝子
(4)発現可能に存在させたポジティブ選抜マーカー遺伝子
(5)宿主ゲノム中の前記第一の相同組換え領域に続く500〜6000bpの塩基配列から成る第二の相同組換え領域
(6)発現可能に存在させた、第一のネガティブ選抜マーカー遺伝子と同一であってもよい第二のネガティブ選抜マーカー遺伝子
That is, the present invention has a promoter activity of a higher plant constituted by including the following elements in the following order from RB between RB (Right Border sequence) and LB (Left Border sequence) derived from T-DNA. This is an analysis vector.
(1) a first negative selectable marker gene which is present so as to be expressed (2) a first nucleotide sequence comprising 500 to 6000 bp comprising the 3 ′ end of the target promoter or the 5 ′ region of the target gene in the host genome Homologous recombination region (3) Reporter gene whose start codon is separated from the 3 ′ end of the target promoter by a desired distance (4) Positive selectable marker gene (5) The first selectable marker gene in the host genome Second homologous recombination region (6) consisting of a base sequence of 500 to 6000 bp following the homologous recombination region (6) A second negative selection that may be identical to the first negative selection marker gene, Marker gene

更に、
(7)前記レポーター遺伝子と前記ポジティブ選抜マーカー遺伝子との間に存在させた、部位特異的組換酵素の第一の認識配列
(8)前記ポジティブ選抜マーカー遺伝子の下流に存在させた転写終止領域
(9)該転写終止領域と前記第二の相同組換え領域との間に存在させた、部位特異的組換酵素の第二の認識配列
を有してもよい。
Furthermore,
(7) a first recognition sequence of a site-specific recombinase present between the reporter gene and the positive selection marker gene (8) a transcription termination region present downstream of the positive selection marker gene ( 9) It may have a second recognition sequence for a site-specific recombinase that is present between the transcription termination region and the second homologous recombination region.

また本発明は、このベクターを用いて、植物のゲノム改変を行い、この植物において、レポーター遺伝子の活性を測定することにより、この植物のプロモーターを解析する段階、その解析結果から、前記プロモーターの3’末端と前記レポーター遺伝子の開始コドンとの間隔を選択する段階、該間隔を有し、かつ前記レポーター遺伝子を発現させたい遺伝子に置き換えた上記のベクターを用意する段階、及び該ベクターを用いて植物のゲノム改変を行う段階から成る、ゲノム改変された植物の製法である。
更に、本発明は、前記レポーター遺伝子を発現させたい遺伝子に置き換えてなる、導入遺伝子発現のための上記のベクターである。
The present invention also comprises the step of analyzing the promoter of this plant by modifying the genome of the plant using this vector and measuring the activity of the reporter gene in this plant. 'Selecting the interval between the terminal and the start codon of the reporter gene; preparing the vector having the interval and replacing the reporter gene with a gene to be expressed; and a plant using the vector A method for producing a genome-modified plant comprising the steps of:
Furthermore, the present invention is the above vector for transgene expression, wherein the reporter gene is replaced with a gene to be expressed.

本発明により、従来の方法ではなし得なかったゲノム上の本来の座位で内在性プロモーターの時期や組織特異的発現活性を正確に評価、定量することができるだけでなく、今まで見いだされていなかったプロモーターの組織特異性や発現様式を精密かつ正確に解析できる。
また、GFP遺伝子のような生きた細胞や植物で発現をモニターできるレポーター遺伝子を、種々の環境の変化に対応して発現するプロモーターにつなげることにより、環境の変化をモニターできる植物の育成が可能である。この場合、標的遺伝子のコード領域内に読取枠を合せてGFP遺伝子をつなげれば、標的遺伝子の発現や活性、遺伝子生成物の細胞内局在や蓄積の動態などを解析することも可能である。
また、本発明の手法によって、ゲノム上のプロモーターにつなげる遺伝子は、レポーター遺伝子にとどまらず、有用な形質を賦与できる遺伝子やcDNAをつなげることも可能なので、有用な形質を有する遺伝子を望ましい特定の組織や時期にだけ発現させて、高等植物に有用形質を賦与できるので、高等植物の育種に非常に貢献することができる。
更には、抽出しやすい組織などで高発現するプロモーターを検索して、有用タンパク質遺伝子や有用物質生産に係る遺伝子をつなげ、有用タンパク質を大量生産することができる。
According to the present invention, it is possible not only to accurately evaluate and quantify the time and tissue-specific expression activity of the endogenous promoter at the original locus on the genome, which could not be achieved by conventional methods, but has not been found so far. Accurate and accurate analysis of promoter tissue specificity and expression pattern.
It is also possible to grow plants that can monitor environmental changes by connecting a reporter gene that can monitor expression in living cells and plants, such as the GFP gene, to a promoter that is expressed in response to various environmental changes. is there. In this case, if the GFP gene is connected with the reading frame in the coding region of the target gene, it is possible to analyze the expression and activity of the target gene, the intracellular localization and accumulation dynamics of the gene product, and the like.
In addition, the gene to be linked to the promoter on the genome by the method of the present invention is not limited to the reporter gene, and it is also possible to connect a gene or cDNA that can confer a useful trait. It can be expressed only during the season and can impart a useful trait to the higher plant, which can greatly contribute to the breeding of the higher plant.
Furthermore, useful proteins can be mass-produced by searching for promoters that are highly expressed in tissues that are easy to extract and connecting useful protein genes and genes related to the production of useful substances.

本発明は、相同組換えによって、レポーター遺伝子を高等植物のゲノムの任意の場所に導入し、プロモーター活性を解析する手法である。この方法によってレポーター遺伝子を目的遺伝子のプロモーターの任意の場所、例えば、直下に導入し、プロモーターの活性をレポーター遺伝子の発現によって観察及び定量する。レポーター遺伝子の種類によって、発現している組織を特定したり、発現量を定量したりして、プロモーター活性の強度を比較することもできる。さらにレポーター遺伝子とプロモーター配列とのつなぎ目の部分に、ゲノム上には存在しないが、導入ベクター構築時に用いた人工的な制限酵素部位の配列(数塩基の回文構造をとる配列)が存在するため、プロモーター活性に影響を及ぼす可能性もあるが、これを回避するため、人工的な制限酵素部位を取り除き、この部位の影響をなくしてレポーター遺伝子によるプロモーター活性の解析が効率良く行えるように任意の配列に改変することも可能である。   The present invention is a technique for analyzing promoter activity by introducing a reporter gene into an arbitrary place in the genome of a higher plant by homologous recombination. According to this method, a reporter gene is introduced at an arbitrary location, for example, directly below the promoter of the target gene, and the activity of the promoter is observed and quantified by the expression of the reporter gene. Depending on the type of reporter gene, the strength of the promoter activity can be compared by identifying the tissue that is expressed or quantifying the expression level. In addition, there is an artificial restriction enzyme site sequence (a sequence with a palindrome structure of several bases) that was used when constructing the transfer vector, although it does not exist in the genome at the joint between the reporter gene and the promoter sequence. However, in order to avoid this, it is possible to remove the artificial restriction enzyme site and eliminate the influence of this site so that the analysis of the promoter activity by the reporter gene can be performed efficiently. It is also possible to modify the sequence.

従来のプロモーター活性を解析するためにレポーター遺伝子を導入する方法では、プロモーター配列とレポーター遺伝子が1コピーだけゲノムにランダムに挿入する場合は少なく、多くの場合はDNA再編成を起して順反復配列や逆反復配列を形成した導入遺伝子が多コピーゲノム上の同一部位又は複数の部位のランダムな位置に挿入された結果、エピジェネティックなジーンサイレンシング(遺伝子抑制)が起るため、プロモーター活性が影響を受ける効果を無視することができなかった。
しかし、本発明の方法では自然条件下においてゲノム上の本来の座位で内在性プロモーターの活性をモニターできるだけでなく、プロモーター活性に影響を及ぼす可能性のある配列もすべて自然条件のままで活性を見ることができる。
さらに遺伝子の上流領域だけでなく、遺伝子内のcis配列(例えばイントロン等)も遺伝子の発現に影響を与えることが知られている(Plant Cell, 9:355-365 (1997))。この場合は、レポーター遺伝子を標的遺伝子の直下に組込み、遺伝子の発現に影響を与え得るcis配列を除去してしまうと、本来の遺伝子発現の解析ができないことが予想される。このような場合には、重要なcis配列を残すようにイントロン等の後にレポーター遺伝子を組込み、標的遺伝子のコード領域に読取枠を合せてレポーター遺伝子をつなげて、標的遺伝子のタンパク質とレポーター遺伝子の酵素の融合タンパク質を発現させその活性をモニターすることで遺伝子本来の活性や細胞内局在などを解析することが可能となる。
また、様々なノックイン用の遺伝子ターゲティングを行うためのベクターは非常に長大で、複雑な構造となり、さらにレポーター遺伝子は標的遺伝子と翻訳のフレームを合わせ、有効なレポーター遺伝子の酵素を発現させなければならないので、導入ベクターを制限酵素などを用いて構築後に制限酵素部位などの配列を改変することが望ましい。このような場合、λRedシステム(Trend Biochem. Sci., 26:325-331 (2001))を応用して、望ましい導入ベクターを容易に構築し改変することも可能である。
さらに、レポーター遺伝子と共にゲノムに組込まれたポジティブ選抜マーカー遺伝子(例えば、ハイグロマイシン耐性hpt遺伝子)を発現させるためのプロモーター(例えば、イネのアクチン遺伝子プロモーターpAct)領域に含まれるエンハンサーなどが(GUSやGFPなどの)レポーター遺伝子の発現に影響を与えることも考えられ、この場合はpKIN2のポジティブ選抜マーカー遺伝子の両端に順向きに導入してある、2箇所の順向きの部位特異的組換え部位に部位特異的組換え酵素遺伝子を発現させ作用させて除くことにより(Trends Biotechnol., 21:550-555 (2003))、生じたマーカーフリーのトランスジェニック植物で解析すればよい。
In the conventional method of introducing a reporter gene in order to analyze promoter activity, there are few cases where a promoter sequence and a reporter gene are randomly inserted into the genome in a single copy. As a result of transgenes with inverted repeats inserted at random positions in the same site or multiple sites on a multi-copy genome, epigenetic gene silencing (gene suppression) occurs, which affects promoter activity The effect of receiving could not be ignored.
However, in the method of the present invention, not only can the activity of the endogenous promoter be monitored at the original locus on the genome under natural conditions, but all the sequences that may affect the promoter activity are also observed under natural conditions. be able to.
Furthermore, it is known that not only the upstream region of a gene but also a cis sequence (for example, an intron) in the gene affects the gene expression (Plant Cell, 9: 355-365 (1997)). In this case, if the reporter gene is incorporated directly under the target gene and the cis sequence that may affect the expression of the gene is removed, it is expected that the original gene expression cannot be analyzed. In such a case, a reporter gene is incorporated after an intron or the like so as to leave an important cis sequence, and the reporter gene is connected to the coding region of the target gene by connecting the reporter gene, and the target gene protein and the reporter gene enzyme It is possible to analyze the intrinsic activity of the gene and its intracellular localization by expressing the fusion protein and monitoring its activity.
In addition, vectors for gene targeting for various knock-ins are very long and complex, and the reporter gene must be combined with the target gene and translation frame to express an effective reporter gene enzyme. Therefore, it is desirable to modify the sequence of the restriction enzyme site after the introduction vector is constructed using a restriction enzyme or the like. In such a case, a desired transfer vector can be easily constructed and modified by applying the λRed system (Trend Biochem. Sci., 26: 325-331 (2001)).
Furthermore, an enhancer included in a promoter (for example, rice actin gene promoter pAct) region for expressing a positive selection marker gene (for example, hygromycin-resistant hpt gene) integrated in the genome together with a reporter gene (GUS or GFP). It is also possible to influence the expression of the reporter gene (in this case). In this case, the site is located at two forward site-specific recombination sites that are forwardly introduced at both ends of the positive selection marker gene of pKIN2. The specific recombinant enzyme gene may be expressed and removed (Trends Biotechnol., 21: 550-555 (2003)) to analyze the resulting marker-free transgenic plant.

T−DNAは、アグロバクテリウム菌内で保持されているTiプラスミドの一部であり、植物がアグロバクテリウム菌に感染すると、菌体自身は植物細胞に侵入しないが、菌体内に存在するTiプラスミドの一部であるT−DNA領域が植物細胞内に転移される。T−DNAは、RB(右ボーダー配列)とLB(左ボーダー配列)によって、区切られており、各ボーダー配列は、約25塩基の不完全な反復配列からなる。
本発明のベクターは、相同組換え体を非相同組換え体から効率良く選抜するために、ネガティブ選抜マーカーとポジティブ選抜マーカーを含む。ポジティブ選抜は、遺伝子が導入されて形質転換された細胞を選抜する時に、当該遺伝子産物が発現している細胞のみが生き残る条件にて選抜する方法であり、ネガティブ選抜は、遺伝子が導入されて形質転換された細胞を選抜する時に、当該遺伝子産物が発現している細胞が死滅する条件にて選抜する方法である。
ポジティブ選抜マーカーとして、ハイグロマイシン耐性遺伝子が挙げられる。他にもカナマイシン耐性遺伝子やイミダゾリン耐性遺伝子、グリフォセート耐性遺伝子、フォスフォマンノース−イソメラーゼ遺伝子、ブラストタイジンS耐性遺伝子、bar遺伝子及びグリフォシネート耐性遺伝子等が挙げられる。
ネガティブ選抜マーカーは、植物細胞に対して毒性があり、ベクターを操作するために用いる大腸菌やアグロバクテリウム菌に対して毒性がないことが必要であり、ジフテリア毒素タンパク質A鎖遺伝子が好ましい。他にもネガティブ選抜マーカーとして利用できる遺伝子としては、codA遺伝子、シトクロムP−450遺伝子、barnase遺伝子が挙げられる。
このネガティブ選抜マーカー遺伝子を、LB側とRB側にそれぞれ使用するが、これらは異なる遺伝子であってもよいが、好ましくは同じ遺伝子である。
相同組換え体を非相同組換え体から選抜する場合、ポジティブ選抜マーカーによって形質転換体を選抜すると共に、ネガティブ選抜マーカーによって相同組換え以外により生じた形質転換体が致死となることを利用して、非相同組換え体を除いて相同組換え体を選択的に拾い上げることができる。
T-DNA is a part of the Ti plasmid held in Agrobacterium. When a plant is infected with Agrobacterium, the cell itself does not enter the plant cell, but Ti present in the cell body. The T-DNA region that is part of the plasmid is transferred into the plant cell. T-DNA is delimited by RB (right border sequence) and LB (left border sequence), and each border sequence consists of an incomplete repetitive sequence of about 25 bases.
The vector of the present invention includes a negative selection marker and a positive selection marker in order to efficiently select homologous recombinants from non-homologous recombinants. Positive selection is a method in which when cells transformed with a gene are selected, selection is performed under conditions where only the cells expressing the gene product survive. In this case, the transformed cells are selected under conditions that kill the cells expressing the gene product.
An example of a positive selection marker is a hygromycin resistance gene. Other examples include kanamycin resistance gene, imidazoline resistance gene, glyphosate resistance gene, phosphomannose-isomerase gene, blastoidin S resistance gene, bar gene, and glyphosate resistance gene.
The negative selection marker is toxic to plant cells and needs to be non-toxic to E. coli and Agrobacterium used to manipulate the vector, and the diphtheria toxin protein A chain gene is preferred. Other genes that can be used as negative selection markers include the codA gene, cytochrome P-450 gene, and barnase gene.
Although this negative selection marker gene is used on each of the LB side and the RB side, they may be different genes, but are preferably the same gene.
When selecting homologous recombinants from non-homologous recombinants, the transformant is selected by a positive selection marker and the transformant generated by other than the homologous recombination is lethal by a negative selection marker. It is possible to selectively pick up homologous recombinants except for non-homologous recombinants.

第一の相同組換え領域は、標的プロモーター又は標的遺伝子を含む宿主ゲノム中の配列であって、標的プロモーターの3’末端(本発明においては、その上流(5’側)に標的遺伝子の転写開始点を含むと解釈する。)又は標的遺伝子の5’領域を含む塩基配列から成る。この領域は、標的プロモーターの3’末端を含むことが好ましいが、遺伝子によっては5'非翻訳領域やcis配列を含むイントロンなどが、第一の相同組換え領域に比べて長いものもあり、そのような場合に「標的プロモーターの3'末端」が含まれないこともあり、この場合は標的遺伝子の5'領域を含めばよい。この場合であっても、標的プロモーターの3’末端とレポーター遺伝子の開始コドンとの間隔は明確に把握することはできる。
この塩基配列のサイズは、相同組換えを起こすために必要な大きさであればよく、通常500〜6000bp、好ましくは2000〜3500bpである。
The first homologous recombination region is a sequence in the host genome containing the target promoter or target gene, and is the transcription start of the target gene at the 3 ′ end of the target promoter (in the present invention, upstream (5 ′ side) thereof). It consists of a base sequence containing the 5 ′ region of the target gene. This region preferably includes the 3 ′ end of the target promoter, but depending on the gene, a 5 ′ untranslated region or an intron containing a cis sequence may be longer than the first homologous recombination region. In such a case, the “3 ′ end of the target promoter” may not be included. In this case, the 5 ′ region of the target gene may be included. Even in this case, the distance between the 3 ′ end of the target promoter and the start codon of the reporter gene can be clearly grasped.
The size of this base sequence should just be a magnitude | size required in order to raise | generate a homologous recombination, and is 500-6000 bp normally, Preferably it is 2000-3500 bp.

レポーター遺伝子をゲノム上の本来の座位につなげて内在性プロモーター活性を解析するために、所望の位置にレポーター遺伝子を配置させることが必要になるが、そのために、レポーター遺伝子の(翻訳)開始コドンが前記プロモーターの3’末端から所望の間隔離れるように、第一の相同組換え領域中の前記プロモーターの3’末端又は標的遺伝子の5’領域の位置を決めておけばよい。例えば、第一の相同組換え領域の3’末端を、標的プロモーターの3’末端又はこの3’末端に続く標的遺伝子の開始コドンの直前配列と一致するように設定してもよく、またベクターの構成にあたって、第一の相同組換え領域の3’末端を、前記レポーター遺伝子の開始コドンに間隔を空けずに接続させてもよい。この際、構成するベクター中に標的遺伝子の開始コドンとレポーター遺伝子の開始コドンの両方が並んで含まれないよう、いずれか一方の開始コドンを含むよう配慮する。なお、前記プロモーターの5’末端や3’末端が第一の相同組換え領域中に含まれなくてもよい。   In order to connect the reporter gene to the original locus on the genome and analyze the endogenous promoter activity, it is necessary to place the reporter gene at a desired position. For this reason, the (translation) start codon of the reporter gene The position of the 3 ′ end of the promoter or the 5 ′ region of the target gene in the first homologous recombination region may be determined so as to be separated from the 3 ′ end of the promoter by a desired distance. For example, the 3 ′ end of the first homologous recombination region may be set to match the 3 ′ end of the target promoter or the sequence immediately preceding the start codon of the target gene following this 3 ′ end, In construction, the 3 ′ end of the first homologous recombination region may be connected to the start codon of the reporter gene without any gap. At this time, consideration is given to including either one of the start codons so that both the start codon of the target gene and the start codon of the reporter gene are not included in the vector to be constructed. The 5 'end or 3' end of the promoter may not be included in the first homologous recombination region.

レポーター遺伝子は、特に制限は無く、GUS遺伝子、CAT遺伝子、βガラクトシダーゼ遺伝子、ルシフェラーゼ遺伝子、タウマチン遺伝子など適宜選択して用いることができる。
第二の相同組換え領域は、標的プロモーターを含む宿主ゲノム中の配列であって、第一の相同組換え領域に続く配列から成る。この塩基配列のサイズも、第一の相同組換え領域と同様に、相同組換えを起こすために必要な大きさであればよく、通常500〜6000bp、好ましくは2000〜3500bpである。
There is no restriction | limiting in particular in a reporter gene, GUS gene, CAT gene, (beta) galactosidase gene, a luciferase gene, a thaumatin gene etc. can be selected suitably, and can be used.
The second homologous recombination region consists of a sequence in the host genome that contains the target promoter and that follows the first homologous recombination region. Similarly to the first homologous recombination region, the size of this base sequence may be a size necessary for causing homologous recombination, and is usually 500 to 6000 bp, preferably 2000 to 3500 bp.

また、上記ベクターにより宿主植物を形質転換した後に、不要な領域を削除するために、部位特異的組換酵素の認識配列を導入してもよい。部位特異的組換え酵素は二つの短かなコンセンサスDNA配列(標的配列)間の組換えを触媒する。例えば、以下の部位特異的組換え酵素及びこの酵素に特異的な標的配列を用いることができる。
(1)Cre組換え酵素(リコンビナーゼ)又はその誘導体
Creタンパクは二つの34塩基の長さの1ox(野生型loxPとその変異誘導体)認識サイト間の組換えを触媒する。この1oxの配列は、8塩基の核となる配列を二つの13塩基のパリンドローム配列が挟んだユニークな構造を取っている。この8塩基の非対象陸の配列は、1oxサイトに方向性を与えている。Cre酵素による1oxサイト間のDNA鎖の切断と組換えは、核配列の8塩基の最初の塩基の後と最後の塩基の前で起こる。
標的配列1oxとしては、loxP、lox511、lox5171、lox2272、lox2372、loxm2(m2ともいう。)、loxFAS、lox71、lox66、及びこれらの変異誘導体が挙げられる。変異誘導体とは、野生型のloxP配列等に対して1ヶ所以上の塩基に変異が導入された部位特異的組換え反応の標的配列をいう。
(2)F1p組換え酵素(リコンビナーゼ)又はその誘導体
この組換え酵素は、出芽酵母から取られたFlp組換え酵素である。この酵素の活性は、Cre/loxと同様又は若干劣る。しかし、最近開発された活性型Flp(F1pe)はこの酵素の効率が改良され、Creの効率と同等である。34塩基のコンセンサス組換え配列はFRTと呼ばれる。FRTは1oxと同様な構造を有するが、配列は異なる。
このFlp酵素とその認識配列にも多くの誘導体が作られている。標的配列としては、FRT、F3、F5、FRT mutant -10、FRT mutant +10、及びこれらの変異誘導体が挙げられる。変異誘導体とは、野生型のFRT配列等に対して1ヶ所以上の塩基に変異が導入された部位特異的組換え反応の標的配列をいう。
(3)PhiC31インテグラーゼ又はその誘導体
PhiC31インテグラーゼはストレストマイセス菌の細菌ウイルス由来でヒトの細胞内で機能する。この標的配列としては、attP、attB及びこれらの変異誘導体が挙げられる。変異誘導体とは、野生型のattP配列等に対して1ヶ所以上の塩基に変異が導入された部位特異的組換え反応の標的配列をいう。この系は、attPP’とattBB’の間のttgの3塩基で組換えを起こす酵素である。
これらの部位特異的組換え酵素とその標的配列の中で、Cre/lox系が好ましい。
In addition, after the host plant is transformed with the above vector, a site-specific recombination enzyme recognition sequence may be introduced in order to delete unnecessary regions. Site-specific recombinase catalyzes recombination between two short consensus DNA sequences (target sequences). For example, the following site-specific recombinant enzyme and a target sequence specific to this enzyme can be used.
(1) Cre recombinase (recombinase) or derivative thereof Cre protein catalyzes recombination between two 34-base long 1ox (wild-type loxP and mutant derivatives thereof) recognition sites. This 1-ox sequence has a unique structure in which two 13-base palindromic sequences are sandwiched by an 8-base nucleus sequence. This non-target land sequence of 8 bases gives direction to the 1 ox site. DNA strand breaks and recombination between 1 ox sites by the Cre enzyme occur after the first base of the 8 bases and before the last base of the nuclear sequence.
Examples of the target sequence 1ox include loxP, lox511, lox5171, lox2272, lox2372, loxm2 (also referred to as m2), loxFAS, lox71, lox66, and mutant derivatives thereof. The mutant derivative refers to a target sequence for site-specific recombination reaction in which a mutation is introduced into one or more bases with respect to a wild type loxP sequence or the like.
(2) F1p recombinase (recombinase) or derivative thereof This recombinase is a Flp recombinase taken from budding yeast. The activity of this enzyme is similar to or slightly inferior to Cre / lox. However, recently developed active Flp (F1pe) improves the efficiency of this enzyme and is equivalent to the efficiency of Cre. The 34 base consensus recombination sequence is called FRT. FRT has a structure similar to 1 ox, but the sequence is different.
Many derivatives of this Flp enzyme and its recognition sequence have also been made. Target sequences include FRT, F3, F5, FRT mutant -10, FRT mutant +10, and mutant derivatives thereof. The mutant derivative refers to a target sequence for site-specific recombination reaction in which a mutation is introduced at one or more bases with respect to a wild type FRT sequence or the like.
(3) PhiC31 integrase or its derivative PhiC31 integrase is derived from a bacterial virus of stress Myces fungus and functions in human cells. Examples of the target sequence include attP, attB, and mutant derivatives thereof. The mutant derivative refers to a target sequence for site-specific recombination reaction in which a mutation is introduced into one or more bases with respect to a wild-type attP sequence or the like. This system is an enzyme that causes recombination at 3 bases of ttg between attPP ′ and attBB ′.
Of these site-specific recombination enzymes and their target sequences, the Cre / lox system is preferred.

例えば、Cre/lox組換え系を加えた本発明の遺伝子構築物を用いて相同組換え体(相同組換えした細胞又は個体)に、Creリコンビナーゼを発現させると、ゲノムの相同組換えを生じた領域内の二つのlox配列に挟まれたポジティブ選抜マーカー遺伝子を含む配列が削除できる。
相同組換え体にCreリコンビナーゼを発現させ、lox配列間の領域を削除するには、Creリコンビナーゼ遺伝子を遺伝子導入した別の植物と交配する、又は相同組換えにより得られた植物体にCreリコンビナーゼ遺伝子を遺伝子導入することにより実現することができる。
また、Creリコンビナーゼ遺伝子をDexamethasone、Tetracycline、Ecdysone、Estradiol、Ethanol、Copper等による誘導型誘導型プロモーター系(Curr. Opin. Plant Biol., 6:169-177 (2003))につなげて、特定の時期や組織でCreリコンビナーゼ遺伝子を発現させて、ポジティブ選抜マーカー遺伝子と転写終止を削除することもできる。さらに、また遺伝子の発現を制御するために、転写終止領域、好ましくはEn/Spm型トランスポゾンの転写終止領域を導入してもよい。
For example, when Cre recombinase is expressed in a homologous recombinant (cell or individual subjected to homologous recombination) using the gene construct of the present invention to which a Cre / lox recombination system has been added, the region where homologous recombination of the genome has occurred A sequence containing a positive selection marker gene sandwiched between two lox sequences can be deleted.
In order to express the Cre recombinase in the homologous recombinant and delete the region between the lox sequences, the Cre recombinase gene is crossed with another plant into which the Cre recombinase gene has been introduced, or the plant obtained by homologous recombination Can be realized by gene transfer.
In addition, the Cre recombinase gene is connected to an inducible inducible promoter system (Curr. Opin. Plant Biol., 6: 169-177 (2003)) by Dexamethasone, Tetracycline, Ecdysone, Estradiol, Ethanol, Copper, etc. Alternatively, the Cre recombinase gene can be expressed in tissues and tissues, and the positive selection marker gene and transcription termination can be deleted. Furthermore, in order to control gene expression, a transcription termination region, preferably a transcription termination region of an En / Spm type transposon, may be introduced.

上記のベクターを用いて、常法に従って植物のゲノム改変を行うことにより、プロモーター解析用のレポーター遺伝子をノックインした植物を作成することができる。このような植物として、イネ、シロイヌナズナ、タバコ、トマト、ジャガイモ、ペチュニア、アブラナ、ワタ、トウモロコシ、大麦、小麦、サツマイモ、ダイズなどの高等植物を挙げることができる。
この形質転換植物において、レポーター遺伝子の活性を測定することにより、この植物ゲノム中の任意に位置における、内在性プロモーターの活性を解析することができる。
その解析の結果、当該プロモーターにより高発現したり特定の組織や時期にだけ特定位置の遺伝子が発現することが分ったとしたら、同じベクターのレポーター遺伝子を、発現させたい遺伝子に置き換えたベクターを用意して、その植物のゲノム改変を行うことにより、当該プロモーターの下流の適当な位置に外来遺伝子を組み込んだ形質転換植物を作ることができる。この植物を用いて有用タンパク質の生産などを行うことができる。
By using the above-mentioned vector and modifying the genome of the plant according to a conventional method, a plant in which a reporter gene for promoter analysis is knocked in can be prepared. Examples of such plants include higher plants such as rice, Arabidopsis, tobacco, tomato, potato, petunia, rape, cotton, corn, barley, wheat, sweet potato, and soybean.
By measuring the activity of the reporter gene in this transformed plant, the activity of the endogenous promoter at any position in the plant genome can be analyzed.
As a result of the analysis, if it is found that the promoter is highly expressed or that the gene at a specific position is expressed only in a specific tissue and time, a vector is prepared by replacing the reporter gene of the same vector with the gene to be expressed. Then, by performing genome modification of the plant, a transformed plant in which the foreign gene is incorporated at an appropriate position downstream of the promoter can be produced. This plant can be used to produce useful proteins.

以下、実施例にて本発明を例証するが本発明を限定することを意図するものではない。
実施例1
イネのOsMET1a遺伝子(AF462029)の開始コドンATGの5’側(第一の相同組換え領域)と3’側(第二の相同組換え領域)各々約3.1kbの相同領域をもち、ノックインのレポーター遺伝子としてGUS遺伝子の開始コドンATGをOsMET1a遺伝子本来の開始コドンATGと合致するように配置したベクターを構築した。このベクターの構造を図1に示す。このベクターは、T−DNA由来のRB(Right Border配列)とLB(Left Border配列)との間に、RBから順に、DT-A(第一のネガティブ選抜マーカー遺伝子)、OsMET1a遺伝子のATGの5’側の3102bpの配列(第一の相同組換え領域)、GUS(レポーター遺伝子)、lox(部位特異的組換酵素の認識配列)、hpt(ポジティブ選抜マーカー遺伝子)、En/Spm(転写終止領域)、lox(部位特異的組換酵素の認識配列)、OsMET1a遺伝子のATGの3’側の3090bpの配列(第二の相同組換え領域)、DT-A(ネガティブ選抜マーカー遺伝子)を含む。
The following examples illustrate the invention but are not intended to limit the invention.
Example 1
The rice OsMET1a gene (AF462029) has a homologous region of about 3.1 kb on both the 5 ′ side (first homologous recombination region) and the 3 ′ side (second homologous recombination region) of the start codon ATG. As a reporter gene, a vector was constructed in which the start codon ATG of the GUS gene was arranged to match the original start codon ATG of the OsMET1a gene. The structure of this vector is shown in FIG. In this vector, DT-A (first negative selection marker gene), ATG 5 of OsMET1a gene, in order from RB between RB (Right Border sequence) and LB (Left Border sequence) derived from T-DNA. 3102 bp sequence (first homologous recombination region), GUS (reporter gene), lox (recognition sequence of site-specific recombinase), hpt (positive selection marker gene), En / Spm (transcription termination region) ), Lox (recognition sequence of site-specific recombination enzyme), 3090 bp sequence (second homologous recombination region) 3 ′ of ATG of OsMET1a gene, and DT-A (negative selection marker gene).

このベクターを用いて、日本晴(野生型)イネの種子から得られたカルスに、1度に約3300粒の種子から107gのカルスを誘導して、上記ベクターを用いて形質転換を行い、ポジティブ・ネガティブ選抜によって284個の生残りカルスを得た。これらの形質転換カルスよりDNAを抽出して、5’側と3’側各々約3.3kbと3.5kbのPCR反応の増幅断片の出現の有無を検討して相同組換体のPCR反応のスクリーニングを行い、1回の実験で独立な15個のターゲティングノックインされたカルスを得た。
5'側のPCR反応のスクリーニングには、プライマーとして、M1aSc5'-F : 5' TTGAAGGCTGAAGCTGACC 3'(配列番号1)及びGUS-R : 5' ACGGGTTGGGGTTTCTACA 3'(配列番号2)を用い、3'側のPCR反応のスクリーニングには、プライマーとして、loxP-F : 5' GTATAATGTATGCTATACGAAGTTATGTTT 3'(配列番号3)及びM1aSc3'-R : 5' CCTTCCAGCCTTGTAGGTCTC 3'(配列番号4)を用いた。
その結果、図2に示すように、カルスのGUS染色の結果から、何れもほぼ同じ程度のGUS遺伝子の発現が観察された。
Using this vector, 107 g of callus was induced from about 3300 seeds at a time into callus obtained from Nipponbare (wild-type) rice seeds, and transformed with the above-mentioned vector. 284 surviving calli were obtained by negative selection. DNA was extracted from these transformed calli and examined for the presence or absence of amplified fragments of PCR reactions of about 3.3 kb and 3.5 kb on the 5 ′ side and 3 ′ side, respectively, and screening for PCR reaction of homologous recombinants And obtained 15 independent knocked-in calli in a single experiment.
For screening of the 5 ′ PCR reaction, M1aSc5′-F: 5 ′ TTGAAGGCTGAAGCTGACC 3 ′ (SEQ ID NO: 1) and GUS-R: 5 ′ ACGGGTTGGGGTTTCTACA 3 ′ (SEQ ID NO: 2) were used as primers. In the PCR reaction screening, loxPF: 5 ′ GTATAATGTATGCTATACGAAGTTATGTTT 3 ′ (SEQ ID NO: 3) and M1aSc3′-R: 5 ′ CCTTCCAGCCTTGTAGGTCTC 3 ′ (SEQ ID NO: 4) were used as primers.
As a result, as shown in FIG. 2, almost the same level of GUS gene expression was observed from the results of GUS staining of callus.

比較例1
比較のために、図3に示すように、従来から行われているOsMET1aの3.1kbのプロモーターにGUSレポーター遺伝子をつなげたT-DNAをイネゲノムにランダムに挿入した。選抜ポジティブマーカーであるハイグロマイシン耐性のカルスを選択した。なお、プロモーター領域はノックインターゲティングを行ったベクターよりも長い領域を用いた。その結果、ポジティブ・ネガティブ選抜法を用いてはいないため、図4に示すように、GUSレポーター遺伝子はランダムに挿入し、コピー数も一定しないためか、さまざまな強度のGUS遺伝子の発現が観察された。
Comparative Example 1
For comparison, as shown in FIG. 3, T-DNA in which a GUS reporter gene was linked to a 3.1 kb promoter of OsMET1a, which was conventionally performed, was randomly inserted into the rice genome. Calligraphy resistant to hygromycin, a positive marker for selection, was selected. The promoter region was a region longer than the vector subjected to knock-in targeting. As a result, since the positive / negative selection method is not used, as shown in FIG. 4, the GUS reporter gene is randomly inserted and the copy number is not constant. It was.

実施例2
イントロン内に発現を制御する因子がある可能性(Plant Cell, 9:355-365 (1997))を考慮して、図5に示すように、OsMET1b遺伝子(TPA BK001405)の2.6kbのイントロンの下流の2番目のATGコドンの5’側(第一の相同組換え領域)と3’側(第二の相同組換え領域)各々約3.6kbと1.8kbの相同領域をもつベクターを構築した。GUS遺伝子の開始コドンATGをOsMET1b遺伝子の2番目の開始コドンATGと合致するように配置している。それ故、GUS遺伝子はOsMET1b遺伝子の長いイントロンの下流につなげられている。このベクターを用いて、実施例1(OsMET1a遺伝子の場合)と同様に、3回の実験を行った。
各々1度に約2200粒、2200粒、1100粒の種子から75g、108g、95gのカルスを誘導し、アグロバクテリウム菌を介した形質転換とポジティブ・ネガティブ選抜によって290個、114個、276個の生残りカルスを得た。これら形質転換カルスよりDNAを抽出して、5’側と3’側各々約3.7kbと2.0kbのPCR反応の増幅断片の出現の有無を検討して相同組換体のPCR反応によるスクリーニングやサザンブロット法解析を行い、3回の実験で各々独立に2個、1個、3個のノックインターゲティングされたカルスを得た。
5'側のPCR反応によるスクリーニングには、プライマーとして、M1bSc5'-F: 5' TGCTGATGTGGTGATTTTGG 3(配列番号5)'及びGUS-R: 5' ACGGGTTGGGGTTTCTACA 3'(配列番号6)を用い、3'側のPCR反応によるスクリーニングには、プライマーとして、loxP-F:5' GTATAATGTATGCTATACGAAGTTATGTTT 3'(配列番号7)及びM1bSc3'-R: 5' TGGAATCTTCAGGGAAATGG 3'(配列番号8)を用いた。
Example 2
Considering the possibility that there are factors controlling expression in the intron (Plant Cell, 9: 355-365 (1997)), as shown in FIG. 5, the 2.6 kb intron of the OsMET1b gene (TPA BK001405) Construction of vectors having homologous regions of about 3.6 kb and 1.8 kb, respectively, on the 5 ′ side (first homologous recombination region) and 3 ′ side (second homologous recombination region) of the second downstream ATG codon did. The start codon ATG of the GUS gene is arranged to match the second start codon ATG of the OsMET1b gene. Therefore, the GUS gene is linked downstream of the long intron of the OsMET1b gene. Using this vector, three experiments were performed in the same manner as in Example 1 (in the case of OsMET1a gene).
Inducing 75g, 108g and 95g callus from about 2200, 2200 and 1100 seeds at a time respectively, 290, 114 and 276 by Agrobacterium-mediated transformation and positive / negative selection The surviving callus was obtained. DNA was extracted from these transformed calli and examined for the presence or absence of amplified fragments of PCR reactions of about 3.7 kb and 2.0 kb on the 5 ′ side and 3 ′ side, respectively. Southern blot analysis was performed, and two, one, and three knock-in-targeted calluses were obtained independently in three experiments.
For screening by PCR on the 5 ′ side, M1bSc5′-F: 5 ′ TGCTGATGTGGTGATTTTGG 3 (SEQ ID NO: 5) ′ and GUS-R: 5 ′ ACGGGTTGGGGTTTCTACA 3 ′ (SEQ ID NO: 6) were used as primers. In the screening by PCR reaction, loxPF: 5 ′ GTATAATGTATGCTATACGAAGTTATGTTT 3 ′ (SEQ ID NO: 7) and M1bSc3′-R: 5 ′ TGGAATCTTCAGGGAAATGG 3 ′ (SEQ ID NO: 8) were used as primers.

ノックインターゲティングされた6個のカルスのGUS染色の結果を図6に示す。得られたノックインターゲティングされたカルスをGUS染色すると、いずれも同じようによく染まっている。
また、ノックイン再生植物体のGUS染色の結果を図7に示す。再分化後の幼植物体のGUS染色による解析の結果、OsMET1a遺伝子の場合同様に、分裂の盛んな組織である根端分裂組織などで青色の強いGUS染色が観察されたが、OsMET1bの方がOsMET1aよりも遙かに強く発現しており、これはRT-PCR解析の結果ともよく一致する。
FIG. 6 shows the results of GUS staining of six callus targeted for knock-in. When the obtained knock-in-targeted callus is GUS-stained, all of them are stained as well.
Moreover, the result of the GUS dyeing | staining of a knock-in reproduction | regeneration plant body is shown in FIG. As a result of analysis by GUS staining of the re-differentiated seedlings, strong blue GUS staining was observed in root meristems and the like that are actively dividing, as in the case of the OsMET1a gene. It is expressed much stronger than OsMET1a, which is in good agreement with the results of RT-PCR analysis.

評価
OsMET1a遺伝子のノックインターゲティングに成功したカルスと再生した植物の各組織及びOsMET1aのプロモーターにGUS遺伝子をつなげてランダムに挿入された形質転換カルスをGUS染色した結果を図2、図4及び図8に示す。
GUS染色の方法は以下の通りである。
X-Gluc 染色液(GUS染色の基質となる溶液)の組成
5mg X-Gluc
50μl dimetyl formamide
50mM NaPO4 (pH7.0)
0.5mM Potassium ferricyanide
0.5mM Potassium ferrocyanide
以上の組成の溶液に使用直前に15%メタノールを添加し、組織を加え37℃にて、染色する。染色時間はGUS活性の強さに応じて、数分から最大でも一晩程度である。その後、緑色の組織では、70%から100%エタノールにてクロロフィルを抽出し、観察しやすくする場合もある。OsMET1a遺伝子に関するカルスの場合、ノックインターゲティングに成功したカルス(図2)はどれも同じように染色されているのに対して、ランダムに挿入された形質転換カルスの場合(図4)は、染色のばらつきが顕著である。また、OsMET1a遺伝子のノックインターゲティングに成功した植物体のGUS染色の結果(図8)を示した。頂端分裂組織、根端分裂組織、など分裂の盛んな組織で強いGUS染色が観察されたので、細胞分裂が盛んな部位で特異的に発現するプロモーターであると思われる。
FIG. 2, FIG. 4 and FIG. 8 show the results of GUS staining of the callus that succeeded in knock-in targeting of the evaluated OsMET1a gene, each tissue of the regenerated plant, and the transformed callus randomly inserted by connecting the GUS gene to the OsMET1a promoter. Show.
The method of GUS staining is as follows.
Composition of X-Gluc stain (solution that becomes a substrate for GUS staining)
5mg X-Gluc
50μl dimetyl formamide
50 mM NaPO4 (pH 7.0)
0.5 mM Potassium ferricyanide
0.5mM Potassium ferrocyanide
Immediately before use, 15% methanol is added to the solution having the above composition, and the tissue is added and stained at 37 ° C. The staining time ranges from several minutes to at most overnight depending on the strength of GUS activity. Thereafter, in a green tissue, chlorophyll may be extracted with 70% to 100% ethanol to facilitate observation. In the case of callus related to the OsMET1a gene, all callus that succeeded in knock-in targeting (FIG. 2) were stained in the same manner, whereas in the case of randomly inserted transformed callus (FIG. 4), The variation is remarkable. Moreover, the result (FIG. 8) of the GUS dyeing | staining of the plant body which succeeded in the knock-in targeting of OsMET1a gene was shown. Since strong GUS staining was observed in tissues with high division such as apical meristem and root apical meristem, it seems to be a promoter that is specifically expressed at sites where cell division is active.

OsMET1b遺伝子のノックインターゲティングに成功したカルスと再生植物体のGUS染色の結果を図6及び図7に示す。GUS染色の方法は、OsMET1a遺伝子の場合と同様であり、やはり分裂の盛んな組織で強いGUS染色が観察された。   The results of GUS staining of callus and regenerated plants that succeeded in knock-in targeting of the OsMET1b gene are shown in FIGS. The method of GUS staining was the same as in the case of the OsMET1a gene, and strong GUS staining was also observed in a tissue that was actively divided.

OsMET1aとOsMET1bの両遺伝子の組織特異的発現様式をノックインターゲティングした植物体のGUS染色の結果と比較検討するために、両遺伝子の発現様式をRT-PCR法により解析し、その結果を図9及び図10に示す。各組織よりRNAを抽出し、Moritaらの方法(Plant Cell Physiol., 47:457-470 (2006))に従ってRT-PCRを行った。逆転写反応によるcDNA合成後の増幅断片の長さとPCR反応の増幅の条件は以下の通りである。
OsMET1a遺伝子の増幅断片: 382bp
プライマー M1a3'-F : 5' GAAGCTGTCCACAGGGCAGA 3'(配列番号9)
プライマー M1a3'-R : 5' AAATGAGGGCGATGCAGTGAAG 3'(配列番号10)
PCR反応は94.0℃ 1分、及び(94℃ 30秒、62.0℃ 30秒、72.0℃ 1分)を35回繰り返した後で、72℃ 7分の処理を行った。
OsMET1b遺伝子の増幅断片: 380bp
プライマー M1b3'-F : 5' ACTATCATCTGGCCAACTGGTGG 3'(配列番号11)
プライマー M1b3'-R : 5' CCCTCGATCATCGGAGAAGG 3'(配列番号12)
PCR反応は、94.0℃ 1分、及び(94℃ 30秒、60.0℃ 30秒、72.0℃ 1分)を32回繰り返した後で72℃ 7分の処理を行った。
In order to compare the tissue-specific expression patterns of both OsMET1a and OsMET1b genes with the results of GUS staining of knock-in targeted plants, the expression patterns of both genes were analyzed by RT-PCR, and the results are shown in FIG. As shown in FIG. RNA was extracted from each tissue, and RT-PCR was performed according to the method of Morita et al. (Plant Cell Physiol., 47: 457-470 (2006)). The length of the amplified fragment after cDNA synthesis by the reverse transcription reaction and the conditions for amplification of the PCR reaction are as follows.
Amplified fragment of OsMET1a gene: 382 bp
Primer M1a3′-F: 5 ′ GAAGCTGTCCACAGGGCAGA 3 ′ (SEQ ID NO: 9)
Primer M1a3′-R: 5 ′ AAATGAGGGCGATGCAGTGAAG 3 ′ (SEQ ID NO: 10)
The PCR reaction was 94.0 ° C. for 1 minute, and (94 ° C. for 30 seconds, 62.0 ° C. for 30 seconds, 72.0 ° C. for 1 minute) was repeated 35 times, followed by treatment at 72 ° C. for 7 minutes.
Amplified fragment of OsMET1b gene: 380 bp
Primer M1b3′-F: 5 ′ ACTATCATCTGGCCAACTGGTGG 3 ′ (SEQ ID NO: 11)
Primer M1b3′-R: 5 ′ CCCTCGATCATCGGAGAAGG 3 ′ (SEQ ID NO: 12)
In the PCR reaction, 94.0 ° C. for 1 minute and (94 ° C. for 30 seconds, 60.0 ° C. for 30 seconds, 72.0 ° C. for 1 minute) were repeated 32 times, followed by treatment at 72 ° C. for 7 minutes.

OsMET1aとOsMET1bの両遺伝子とも同じような組織で発現しているが、RT-PCRの増幅のためのサイクル数からもOsMET1b遺伝子の方がOsMET1a遺伝子よりも強く発現していることが分る。また、OsMET1a遺伝子の発現様式は、図8のGUS染色の結果とも一致しているので、本発明のプロモーター解析の有効性を示している。   Although both OsMET1a and OsMET1b genes are expressed in the same tissue, the number of cycles for amplification of RT-PCR shows that the OsMET1b gene is expressed more strongly than the OsMET1a gene. In addition, the expression pattern of the OsMET1a gene is consistent with the result of GUS staining in FIG. 8, indicating the effectiveness of the promoter analysis of the present invention.

実施例3
本実施例では、ノックイン基本ベクター(pKIN2)(図11)に5'及び3'の相同領域をクローン化した後、5'相同領域とレポーター遺伝子の結合部位の制限酵素部位の配列を取り除いた。Chaveroche らの方法(Nucleic Acids Res., 28:e97 (2000))を基に、pKOBEGプラスミッドを導入した大腸菌にアラビノースを添加することで菌内での相同組換えを誘発し、目的の塩基配列に置換した。具体的には図12に示すように制限酵素部位 SrfI を含むプラスミッドとpKOBEGプラスミッドの両方を持った大腸菌をアラビノースにて相同組換えを誘発し、SrfI部位を持たない人工的なオリゴDNAを形質転換した。このとき用いたオリゴDNAの配列はセンス鎖が5' ctccaaaaagtttggaggggcggtttaagaaggttcatctgacccccacaATGTTACGTCCTGTAGAAACCCCAACCCGTGAAATCAAAAAACTCGACG 3(配列番号13)'、アンチセンス鎖が 5' CGTCGAGTTTTTTGATTTCACGGGTTGGGGTTTCTACAGGACGTAACATtgtgggggtcagatgaaccttcttaaaccgcccctccaaactttttggag 3'(配列番号14)(小文字(センス鎖1〜50番目及びアンチセンス鎖50〜99番目)は標的遺伝子のプロモーター配列、大文字(センス鎖51〜99番目及びアンチセンス鎖1〜49番目)はGUSレポーター遺伝子と相同な配列を示す。)を用い、人工的にアニーリングさせて、二本鎖DNAとして大腸菌に導入した。次に、以下のPCR反応を行い、合成DNAと置き変わったプラスミドを選抜した。
PCR反応には、プライマー1:5'aggttcatctgacccccacaATG 3'(配列番号15)及びプライマー2:5' CCGCCCTGATGCTCCATCACTTC 3'(配列番号16)を用い、PCR反応(94.0℃ 1分及び(94.0℃ 30秒、68.1℃ 30秒、72.0℃ 1分)を30回繰り返す。)を行った。
合成DNAと置き変わったプラスミッドは、プロモーター領域を含む5'相同領域とレポーター遺伝子の結合部位に人為的な外来配列は存在せず、より自然な条件でプロモーター活性を測定、観察することが可能となった。
Example 3
In this example, the 5 ′ and 3 ′ homologous regions were cloned into the knock-in basic vector (pKIN2) (FIG. 11), and then the 5 ′ homologous region and the restriction enzyme site sequence of the reporter gene binding site were removed. Based on the method of Chaveroche et al. (Nucleic Acids Res., 28: e97 (2000)), arabinose is added to Escherichia coli into which pKOBEG plasmid has been introduced to induce homologous recombination in the fungus, and the target nucleotide sequence Replaced with Specifically, as shown in FIG. 12, E. coli having both a plasmid containing the restriction enzyme site SrfI and the pKOBEG plasmid is induced by homologous recombination with arabinose, and an artificial oligo DNA having no SrfI site is obtained. Transformed. The sequence of the oligo DNA used at this time is the sense strand 5 'ctccaaaaagtttggaggggcggtttaagaaggttcatctgacccccacaATGTTACGTCCTGTAGAAACCCCAACCCGTGAAATCAAAAAACTCGACG3 tt CGCG 50-99th) is the target gene promoter sequence, capital letters (sense strands 51-99 and antisense strand 1-49 indicate sequences homologous to the GUS reporter gene), and artificially annealed. Then, it was introduced into E. coli as double-stranded DNA. Next, the following PCR reaction was performed to select a plasmid that had replaced the synthetic DNA.
For the PCR reaction, primer 1: 5 ′ aggttcatctgacccccacaATG 3 ′ (SEQ ID NO: 15) and primer 2: 5 ′ CCGCCCTGATGCTCCATCACTTC 3 ′ (SEQ ID NO: 16) were used, and PCR reaction (94.0 ° C. for 1 minute and (94.0 ° C.) 30 seconds, 68.1 ° C. 30 seconds, 72.0 ° C. 1 minute) was repeated 30 times.
The synthetic DNA is replaced with a plasmid, and there is no artificial foreign sequence at the binding site between the 5 'homology region including the promoter region and the reporter gene, and promoter activity can be measured and observed under more natural conditions. It became.

OsMET1a遺伝子のプロモーター解析のためのノックインターゲティングの模式図である。pUbiはトウモロコシ・ユビキチン1プロモーター、DT-Aはジフテリア毒素タンパク質A鎖の遺伝子、GUSは大腸菌のGUS遺伝子、tNOSはノパリンシンターゼターミネーター、loxはバクテリオファージのCre/lox組換え系のlox配列、pActはイネ・アクチンプロモーター、hptはハイグロマイシン耐性遺伝子、t35Sはカリフラワーモザイクウイルス35Sターミネーター、En/SpmはEn/Spm型トランスポゾンの転写終止領域及びp35Sはカリフラワーモザイクウイルス35Sプロモーターを表す。なお、OsMET1a遺伝子のATGの5’側の3102bpの配列と、ATGの3’側の3090bpの配列は相同組換え領域を表す。It is a schematic diagram of knock-in targeting for promoter analysis of OsMET1a gene. pUbi is the maize ubiquitin 1 promoter, DT-A is the gene for the diphtheria toxin protein A chain, GUS is the GUS gene for E. coli, tNOS is the nopaline synthase terminator, lox is the lox sequence of the bacteriophage Cre / lox recombination system, pAct Is the rice actin promoter, hpt is the hygromycin resistance gene, t35S is the cauliflower mosaic virus 35S terminator, En / Spm is the transcription termination region of the En / Spm type transposon, and p35S is the cauliflower mosaic virus 35S promoter. The sequence of 3102 bp on the 5 ′ side of the ATG of the OsMET1a gene and the sequence of 3090 bp on the 3 ′ side of the ATG represent a homologous recombination region. ノックインカルスのGUS染色の結果を示す図である。It is a figure which shows the result of GUS dyeing | staining of a knock in callus. 3.1kbのOsMET1a遺伝子プロモーターにGUSレポーター遺伝子をつなげた従来のプロモーター解析用ベクターの構造を示す図である。It is a figure which shows the structure of the vector for the conventional promoter analysis which connected the GUS reporter gene to the 3.1 kb OsMET1a gene promoter. ランダム形質転換カルスのGUS染色の結果を示す図である。It is a figure which shows the result of the GUS dyeing | staining of a random transformation callus. OsMET1b遺伝子のプロモーター解析のためのノックインターゲティングの模式図である。It is a schematic diagram of knock-in targeting for promoter analysis of OsMET1b gene. ノックインターゲティングされた6個のカルスのGUS染色の結果を示す図である。It is a figure which shows the result of GUS dyeing | staining of six callus targeted for knock-in. ノックイン再生植物体のGUS染色の結果を示す図である。It is a figure which shows the result of GUS dyeing | staining of a knock-in reproduction | regeneration plant body. OsMET1a遺伝子のノックイン再生植物体のGUS染色の結果を示す図である。再分化後の3系統の植物体をGUS染色した解析の結果、頂端分裂組織、根端分裂組織、など分裂の盛んな組織で青色の強いGUS染色が観察された。It is a figure which shows the result of the GUS dyeing | staining of the knock-in reproduction | regeneration plant body of OsMET1a gene. As a result of the GUS staining of the three different plant bodies after redifferentiation, strong blue GUS staining was observed in vigorous tissues such as apical meristem and root meristem. OsMET1aとOsMET1bの両遺伝子の発現様式をRT-PCRにより解析した結果を示す図である。It is a figure which shows the result of having analyzed the expression mode of both genes of OsMET1a and OsMET1b by RT-PCR. OsMET1aとOsMET1b遺伝子の構造とRT-PCRためのプライマーの位置。Structure of OsMET1a and OsMET1b genes and positions of primers for RT-PCR. ノックイン基本ベクター(pKIN2)の構造を示す図である。iUbiはトウモロコシ・ユビキチン1第1イントロン、tNOSはノパリンシンセターゼターミネーター、iActはイネ・アクチン第1イントロン、及びiCatはヒマ・カタラーゼ遺伝子の第1イントロンを表し、その他は図1と同様を表す。It is a figure which shows the structure of a knockin basic vector (pKIN2). iUbi represents the first intron of corn ubiquitin 1, tNOS represents the nopaline synthetase terminator, iAct represents the first intron of rice actin, and iCat represents the first intron of the castor catalase gene, and the others are the same as in FIG. λRedシステムを用い相同領域とレポーター遺伝子の結合部位の制限酵素部位を除去する方法を示す図である。除くべき制限酵素(SrfI)サイトの両側50bpづつ全体で100bpの長さで、ベクターと同一配列だが制限酵素サイトを持たない合成二本鎖オリゴヌクレオチドとベクターを3.3X10対1の割合で混ぜ、λRedシステム(Nucleic Acids Res., 28: e97 (2000); Trend Biochem. Sci., 26:325-331 (2001))を用いて改変ベクターを得て、制限酵素サイトを持たないと増幅するようなスクリーニングをコロニーPCR反応により行い、最終的には改変ベクターの改変部分の塩基配列を決定して確認した。It is a figure which shows the method of removing the restriction enzyme site | part of the binding region of a homologous region and a reporter gene using (lambda) Red system. A synthetic double-stranded oligonucleotide that has the same sequence as the vector but does not have a restriction enzyme site, and a vector at a ratio of 3.3 × 10 6 to 1 at a length of 100 bp on both sides of the restriction enzyme (SrfI) site to be removed. A modified vector is obtained using the λRed system (Nucleic Acids Res., 28: e97 (2000); Trend Biochem. Sci., 26: 325-331 (2001)). Screening was performed by colony PCR reaction, and finally the base sequence of the modified portion of the modified vector was determined and confirmed.

Claims (9)

T−DNA由来のRB(Right Border配列)とLB(Left Border配列)との間に下記の要素をRBから下記の順に含むことにより構成された、高等植物のプロモーター活性の解析用ベクター。
(1)発現可能に存在させた、第一のネガティブ選抜マーカー遺伝子
(2)宿主ゲノム中の標的プロモーターの3’末端又は標的遺伝子の5’領域を含む500〜6000bpの塩基配列から成る第一の相同組換え領域
(3)その開始コドンが前記標的プロモーターの3’末端から所望の間隔離れたレポーター遺伝子
(4)発現可能に存在させたポジティブ選抜マーカー遺伝子
(5)宿主ゲノム中の前記第一の相同組換え領域に続く500〜6000bpの塩基配列から成る第二の相同組換え領域
(6)発現可能に存在させた、第一のネガティブ選抜マーカー遺伝子と同一であってもよい第二のネガティブ選抜マーカー遺伝子
A vector for analyzing promoter activity of a higher plant, comprising the following elements from RB in the following order between RB (Right Border sequence) and LB (Left Border sequence) derived from T-DNA.
(1) a first negative selectable marker gene which is present so as to be expressed (2) a first nucleotide sequence comprising 500 to 6000 bp comprising the 3 ′ end of the target promoter or the 5 ′ region of the target gene in the host genome Homologous recombination region (3) Reporter gene whose start codon is separated from the 3 ′ end of the target promoter by a desired distance (4) Positive selectable marker gene (5) The first selectable marker gene in the host genome Second homologous recombination region (6) consisting of a base sequence of 500 to 6000 bp following the homologous recombination region (6) A second negative selection that may be identical to the first negative selection marker gene, Marker gene
更に、
(7)前記レポーター遺伝子と前記ポジティブ選抜マーカー遺伝子との間に存在させた、部位特異的組換酵素の第一の認識配列
(8)前記ポジティブ選抜マーカー遺伝子の下流に存在させた転写終止領域
(9)該転写終止領域と前記第二の相同組換え領域との間に存在させた、部位特異的組換酵素の第二の認識配列
を有する請求項1に記載のベクター。
Furthermore,
(7) a first recognition sequence of a site-specific recombinase present between the reporter gene and the positive selection marker gene (8) a transcription termination region present downstream of the positive selection marker gene ( 9) The vector according to claim 1, comprising a second recognition sequence for a site-specific recombinase that is present between the transcription termination region and the second homologous recombination region.
前記第一の相同組換え領域の3’末端を、標的プロモーターの3’末端又はこの3’末端に続く標的遺伝子の開始コドンの直前配列と一致するように設定した請求項1又は2に記載のベクター。 The 3 'end of the first homologous recombination region is set to match the sequence immediately before the 3' end of the target promoter or the start codon of the target gene following the 3 'end. vector. 前記第一の相同組換え領域の3’末端を、前記レポーター遺伝子の開始コドンに間隔を空けずに接続させた請求項1〜3のいずれか一項に記載のベクター。 The vector according to any one of claims 1 to 3, wherein the 3 'end of the first homologous recombination region is connected to the start codon of the reporter gene without any gap. 請求項1〜4のいずれか一項に記載のベクターを用いて、植物のゲノム改変を行うことから成る、プロモーター解析用のレポーター遺伝子をノックインした植物を作成する方法。 A method for producing a plant in which a reporter gene for promoter analysis is knocked in, comprising modifying the genome of the plant using the vector according to any one of claims 1 to 4. 請求項5の記載の方法によりゲノム改変された植物。 A plant whose genome has been modified by the method according to claim 5. 請求項5に記載の植物において、前記レポーター遺伝子の活性を測定することから成る、該植物のプロモーター解析方法。 6. A method for analyzing a promoter of a plant according to claim 5, comprising measuring the activity of the reporter gene. 請求項7に記載の方法により植物のプロモーターを解析する段階、その解析結果から、前記プロモーターの3’末端と前記レポーター遺伝子の開始コドンとの間隔を選択する段階、該間隔を有し、かつ前記レポーター遺伝子を発現させたい遺伝子に置き換えた請求項1又は2に記載のベクターを用意する段階、及び該ベクターを用いて植物のゲノム改変を行う段階から成る、ゲノム改変された植物の製法。 Analyzing a plant promoter by the method according to claim 7, selecting an interval between the 3 ′ end of the promoter and the start codon of the reporter gene from the analysis result, and having the interval; and A method for producing a genome-modified plant comprising the steps of preparing the vector according to claim 1 or 2 wherein a reporter gene is replaced with a gene to be expressed, and performing a genome modification of the plant using the vector. 前記レポーター遺伝子を発現させたい遺伝子に置き換えてなる、導入遺伝子発現のための請求項1又は2に記載のベクター。 The vector according to claim 1 or 2 for transgene expression, wherein the reporter gene is replaced with a gene to be expressed.
JP2008544105A 2006-11-16 2007-10-30 Vector for analyzing promoter activity of higher plant and method for using the same Pending JPWO2008059711A1 (en)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US85925906P 2006-11-16 2006-11-16
US60/859,259 2006-11-16
JP2007045733 2007-02-26
JP2007045733 2007-02-26
PCT/JP2007/071085 WO2008059711A1 (en) 2006-11-16 2007-10-30 Vector for analysis of promoter activity in higher plant and application method thereof

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPWO2008059711A1 true JPWO2008059711A1 (en) 2010-03-04

Family

ID=59054349

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2008544105A Pending JPWO2008059711A1 (en) 2006-11-16 2007-10-30 Vector for analyzing promoter activity of higher plant and method for using the same

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPWO2008059711A1 (en)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003020940A1 (en) * 2001-08-28 2003-03-13 Japan Tobacco Inc. Method of modifying genome in higher plant

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003020940A1 (en) * 2001-08-28 2003-03-13 Japan Tobacco Inc. Method of modifying genome in higher plant

Non-Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JPN6012068909; The Plant Journal, 2000, Vol. 22, p. 561-570 *
JPN6012068910; Plant Physiology, 2002, Vol. 130, p. 1636-1644 *
JPN6012068911; Journal of Experimental Botany, 2005, Vol. 56, p. 2495-2505 *
JPN6012068912; Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2005,Vol. 102, p. 12265-12269 *
JPN6012068913; Development, 1999,Vol. 126, p. 3437-3447 *
JPN6012068914; The Journal of Biological Chemistry, 2004, Vol. 279, p. 40906-40917 *
JPN6012068915; Int. J. Dev. Biol., 2003, Vol. 47,p. 345-354 *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102127418B1 (en) Method for obtaining glyphosate-resistant rice through site-specific nucleotide substitution
WO2019207274A1 (en) Gene replacement in plants
CN108130342B (en) Cpf 1-based plant genome fixed-point editing method
US20240110197A1 (en) Expression modulating elements and use thereof
US20160264982A1 (en) Method for plant genome site-directed modification
CA2989368A1 (en) Method and constructs for specific nucleic acid editing in plants
WO2019204373A1 (en) Mads box proteins and improving agronomic characteristics in plants
WO2019238772A1 (en) Polynucleotide constructs and methods of gene editing using cpf1
EP2875137B1 (en) Method for performing homologous recombination
US20050066386A1 (en) Method of modifying genome in higher plant
WO2020041079A1 (en) Compositions and methods for modifying maturity in rice plants
US20220073937A1 (en) Increasing gene editing and site-directed integration events utilizing mieotic and germline promoters
WO2018082611A1 (en) Nucleic acid construct expressing exogenous gene in plant cells and use thereof
WO2021129895A2 (en) Infectious plant rhabdovirus vector and method for non-transgenic, site-directed editing of plant genome
Boszorádová et al. Application of Arabidopsis tissue-specific CRUC promoter in the Cre/lox P self-excision strategy for generation of marker-free oilseed rape: potential advantages and drawbacks
CN108424911B (en) Seed-specific bidirectional promoter and application thereof
CN114846144A (en) Accurate introduction of DNA or mutations into wheat genome
JPWO2008059711A1 (en) Vector for analyzing promoter activity of higher plant and method for using the same
JP2001514856A (en) Selective expression of genes in plants
US20230392160A1 (en) Compositions and methods for increasing genome editing efficiency
CN111118057B (en) Soybean target lines for recombinase-mediated gene stacking of specific sites
WO2008059711A1 (en) Vector for analysis of promoter activity in higher plant and application method thereof
Johzuka-Hisatomi et al. Homologous recombination-dependent gene targeting and an active DNA transposon nDart-promoted gene tagging for rice functional genomics
JP2018527004A (en) Modification of messenger RNA stability in plant transformation
US20210155949A1 (en) Improving agronomic characteristics in maize by modification of endogenous mads box transcription factors

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20101025

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20130513