KR20180059552A - 감자 종자 y9 - Google Patents
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Abstract
Y9로 지정되는 감자 종자를 개시한다. 본 발명은 감자 종자 Y9의 덩이줄기, 감자 종자 Y9의 씨앗, 감자 종자 Y9의 식물 및 식물 부분, 감자 종자 Y9로부터 생산되는 식품, 및 감자 종자 Y9을 자가교배하거나 또 다른 감자품종과 교배함으로써 감자 식물을 생산하는 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 유전자이식 감자 식물의 생산 방법, 및 이 방법에 의해 생산되는 감자 식물 및 이의 일부에 관한 것이다. 본 발명은 감자 종자 Y9로부터 유래된 감자 종자 또는 육종 종자 및 식물 부분, 감자 종자 Y9로부터 유래된 다른 감자 종자, 계통 또는 식물 부분을 생산하는 방법 및 이런 방법의 사용으로부터 유래된 감자 식물 및 이들의 부분에 관한 것이다. 본 발명은 추가로 감자 종자 Y9을 다른 감자 종자와 교배함으로써 생산된 잡종 감자 덩이줄기, 씨앗, 식물 및 식물 부분에 관한 것이다.
Description
본 개시는 Y9로 지정된 신규 감자 종자, 및 해당 감자 품종에 의해 생성된 덩이줄기, 식물, 식물 부분, 조직 재배 산물 및 씨앗에 관한 것이다. 본 개시는 추가로, 감자튀김, 감자 칩, 탈수 감자 재료, 감자 플레이크 및 감자 과립과 같이, 감자 종자 Y9로부터 제조된 식품에 관한 것이다.
감자는 전세계적으로 4번째로 가장 중요한 식용 작물이며 현재까지 가장 중요한 채소이다. 감자는 현재 미국의 거의 모든 주에서 상업적으로 재배된다. 매년 감자 생산량은 미국에서만 1800만톤이 넘으며, 전세계적으로 3억톤이 넘는다. 감자의 인기는 주로 이의 다용성 및 영양적 가치로 인한 것이다. 감자는 신선한 상태로, 동결된 상태로 또는 건조된 상태로 사용될 수 있거나, 가루, 전분 또는 알코올로 가공될 수 있다. 이들은 복합 탄수화물을 포함하며, 칼슘, 니아신 및 비타민 C가 풍부하다.
식품 산업에서 감자의 품질은 2가지 중요한 인자들에 의해 영향을 받는다: (1) 감자는 튀기거나 구울 때 신속하게 산화되어 발암성 생성물인 아크릴아마이드를 형성하는 비필수 유리 아미노산인 아스파라긴을 다량으로 함유하고; (2) 감자는 멍든 감자의 손상된 색소체로부터 폴리페놀 옥시다제가 누출되는 경우 발생하는 부작용인 효소적 갈변 및 변색에 매우 취약하다. 세포질에서, 효소는 페놀을 산화시키고, 그런 다음, 신속하게 중합되어 어두운 색소를 생성한다. 덩이줄기는 인산화된 전분을 다량으로 함유하며, 이 전분 중 일부는 저장 동안에 분해되어 글루코오스 및 프룩토오스를 생성한다. 이들 환원당은 아미노산과 반응하여 120℃를 초과하는 온도에서 가열 시 아크릴아마이드를 포함하는 마이야르 생성물을 형성한다. 전분 인산화에 관여하는 2가지 효소는 수(water) 다이키나아제 R1 및 포스포릴라제-L(R1 및 PhL)이다. 갈변은 또한 전분이 글루코오스 및 프룩토오스로 부분적으로 분해된 결과로서 비-효소적으로 유도된다.
많은 감자 종자가 곰팡이-유사 난균성 감자역병균(Phytophthora infestans)에 의해 야기된 치명적인 질병인 잎마름병(late blight)에 취약하다. 감자의 잎마름병은 급속히 확대되어 괴사가 될 수 있는 잎과 줄기 상의 검은 색/갈색 병변에 의해 확인된다. 심각한 잎마름병 유행은 감자역병균(P. infestans)이 숙주 작물에서 빠르게 성장하고 번식할 때 발생한다.
따라서, 알려지지 않은 핵산 또는 외래 핵산을 사용하지 않으면서, 독성 화합물의 수준이 낮고 질병에 대한 저항성이 증가된 감자 품종을 개발하는 것이 요구되고 있다. 본 개시는 이러한 요구를 충족시킨다.
관련 기술의 상기 예들 및 이와 관련된 제한은 예시적일 뿐 배제적인 것으로 의도되지 않는다. 관련 기술의 다른 제한은 당업자가 명세서를 읽을 때 명백해질 것이다.
따라서, 낮은 아크릴아마이드 함량, 증가된 흑점 타박상 저항성, 감소된 환원 당 및 잎마름병에 대한 증가된 저항성을 갖는 덩이줄기를 생산하는 감자 식물 품종에 대한 당업계의 요구가 있다.
하기의 실시태양 및 이의 양태는 예시적이며 범위를 제한하지 않는 것으로 의미되는 시스템, 툴 및 방법과 함께 기술된다. 다양한 실시태양에서, 상기 문제점들 중 하나 이상은 감소되거나 제거된 반면, 다른 실시태양은 그 외 개선에 관한 것이다.
이를 위해, 본 발명은 감자 식물 게놈에 고유하며 외래 DNA, 아그로박테리움(Agrobacterium) DNA, 바이러스 마커 또는 벡터 백본 서열을 함유하지 않는 핵산 서열로 형질전환된 신규 감자품종 Y9을 제공한다. 더 정확하게 말하면, 감자품종 Y9의 게놈 내로 삽입된 DNA는 흑점 상처의 발현, 아스파라긴 축적 및 노화 감미에 관여하는 유전자를 침묵시키는, 타가수정 가능한 감자 식물(sexually compatible plant)인 감자에 고유하거나, 야생 감자에 고유한 비-암호화 폴리뉴클레오타이드이다.
따라서, 한 실시태양에서, 본 발명은 아스파라긴 신타아제-1 유전자의 단편(fAsn1) 및 폴리페놀옥시다제-5 유전자의 3'-비번역 서열을 안티센스 배향으로 포함하는 DNA 분절의 복사체를 2개 함유하는 제 1 침묵 카세트; 및 감자 포스포릴라제-L(pPhL) 유전자의 단편 및 감자 R1 유전자의 단편을 안티센스 배향으로 포함하는 DNA 분절의 복사체를 2개 함유하는 제 2 침묵 카세트를 포함하는 pSIM1278로 불리는 식물 벡터를 제공한다. pSIM1278 벡터는 식물의 형질전환 전에는 식물 DNA의 유지를 지지하며 식물 세포의 형질전환 시에는 식물 세포 내로 전달되지 않는 9,512 bp의 백본 영역 및 형질전환 시 식물 세포의 게놈 내로 안정하게 통합되는 고유한 DNA(native DNA)를 포함하는 10,148 bp의 DNA 삽입체 영역을 포함한다.
다른 실시태양에서, 본 발명은 식물 공포성 전화효소, VInv에 대한 Rpi - vnt1 발현 카세트 및 침묵 카세트를 포함하는 pSIM1678로 불리는 제 2 식물 벡터를 제공한다. Rpi - vnt1 유전자 카세트는 잎마름병에 대해 광범위한 저항성을 제공하는 고유 프로모터 및 종결자 서열에 의해 조절된 VNT1 단백질 암호화 영역으로 이루어진 반면 침묵 카세트는 대립 식물 프로모터, pGbss 및 pAgp가 측면에 위치한 감자 VInv 유전자로부터의 서열의 역반복체로 이루어진다. pSIM1678 벡터는 식물의 형질전환 전에는 식물 DNA의 유지를 지지하며 식물 세포의 형질전환 시에는 식물 세포 내로 전달되지 않는 9,512 bp의 백본 영역 및 형질전환시 식물 세포의 게놈 내로 안정하게 통합되는 고유한 DNA(native DNA)를 포함하는 9,090 bp의 DNA 삽입체 영역을 포함한다.
상이한 실시태양에서, 본 발명은 본 발명의 식물 벡터들 중 하나 또는 모두로 형질전환된 식물 세포를 제공한다. 추가의 실시태양에서, 본 발명은 본 발명의 벡터들로 형질전환된 하나 이상의 세포를 포함하는 감자 식물 품종을 제공한다. 본 발명의 한 양태에서, 감자 식물 품종은 벡터 pSIM1278의 침묵 카세트 2개 중 적어도 하나를 발현하고 벡터 pSIM1678의 침묵 카세트를 발현하며, 침묵 카세트의 발현은 식물의 덩이줄기에서 아스파라긴 신타아제-1 유전자, 폴리페놀옥시다제-5 유전자 및 공포성 전화효소 유전자의 하향조절을 초래한다. 본 발명의 한 바람직한 양태에서, 적어도 하나의 침묵 카세트를 발현하는 감자 식물 품종의 덩이줄기는 동일한 품종의 비형질전환된 식물의 덩이줄기에는 존재하지 않는 둘 이상의 바람직한 형질을 나타낸다. 본 발명의 가장 바람직한 양태에서, 둘 이상의 바람직한 형질은 낮은 아스파라긴 축적, 흑점 상처 감소, 열-유도성 아크릴아마이드 형성의 감소 및 저장 동안 환원당의 축적 감소로 이루어진 그룹으로부터 선택된다.
본 발명의 상이한 양태에서, 감자 식물 품종은 식물 DNA 벡터 pSIM1278의 침묵 카세트 모두를 발현하고, 벡터 pSIM1678의 침묵 카세트를 발현하며, 침묵 카세트의 발현은 감자 식물 품종의 덩이줄기에서 아스파라긴 신타아제-1 유전자, 폴리페놀옥시다제-5 유전자, 포스포릴라제-L 유전자, 다이키나아제 R1 유전자 및 공포성 전화효소 유전자의 하향조절을 초래한다. 본 발명의 바람직한 양태에서, 식물 DNA 벡터 pSIM1278의 2개의 침묵 카세트를 발현하고 벡터 pSIM1678의 침묵 카세트를 발현하는 감자 식물 품종의 덩이줄기는 동일한 품종의 비형질전환된 식물의 덩이줄기에는 존재하지 않는 둘 이상의 바람직한 형질을 나타낸다. 한 바람직한 실시태양에서, 둘 이상의 바람직한 형질은 낮은 아스파라긴 축적, 흑점 상처 감소, 저장 동안 환원당 축적 감소 및 열-유도성 아크릴아마이드 형성의 감소로 이루어진 그룹으로부터 선택된다. 본 발명의 한 양태에서, 식물 DNA 벡터 pSIM1278의 2개의 침묵 카세트 및 식물 DNA 벡터 pSIM1678의 침묵 카세트를 발현하는 감자 식물 품종은 아틀란틱(Atlantic) Y9 품종이다.
본 발명의 또 다른 양태에서, 본 발명의 감자 식물 품종 Y9은 식물 DNA 벡터 pSIM1678의 잎마름병 저항 유전자(Rpi - vnt1)를 발현한다. 본 발명의 또 다른 양태에서, 본 발명의 감자 식물 품종 Y9은 잎마름병 감염에 대해 증가된 저항성을 가진다.
따라서, 본 발명에 따라, Y9로 지정된 솔라눔 투베로숨 L.( Solanum tuberosum L.) 종(species) 및 속(genus)의 새로운 감자 종자를 제공한다. 따라서, 본 발명은 감자 종자 Y9, 감자 종자 Y9의 덩이줄기, 감자 종자 Y9의 식물, 감자 종자 Y9의 씨앗, 감자 종자 Y9로부터 생산되는 식품, 및 감자 종자 Y9을 자가교배하거나 감자 종자 Y9 또 다른 감자 종자와 교배함으로써 생산되는 감자 식물의 생산 방법, 및 감자 종자 Y9의 돌연변이 또는 형질전환에 의한 변이체의 생성에 관한 것이다.
따라서, 자가교배, 역교배, 잡종 생산, 집단 교배 등과 같이 종자 Y9을 사용하는 이러한 임의의 방법들은 본 발명의 실시태양이다. 감자 종자 Y9을 적어도 하나의 부모로서 사용함으로써 생산되는 모든 식물들은 본 발명의 범위에 속한다. 유리하게는, 감자 종자는 우수한 특징을 가진 제1세대(F1) 감자 잡종 덩이줄기, 씨앗 및 식물을 생산하기 위해, 다른, 상이한 감자 식물과의 교배에 사용될 수 있다.
다른 실시태양에서, 본 발명은 감자 종자 Y9의 단일 또는 다중 유전자 변환된 식물을 제공한다. 한 실시태양에서, 전달되는(transferred) 유전자(들)는 우성 대립 유전자(들) 또는 열성 대립 유전자(들)일 수 있다. 일부 실시태양에서, 전달되는 유전자(들)는 제초제 저항성(herbicide resistance), 곤충 저항성(insect resistance), 박테리아 질병, 진균 질병 또는 바이러스 질병에 대한 저항성, 웅성 수정능(male fertility), 웅성 불임(male sterility), 영양 품질 증강, 균일성, 전분 및 기타 탄수화물의 농도 증가, 상처 취약성(tendency to bruise) 감소, 및 전분에서 당으로의 변환율 감소와 같은 형질을 부여할 것이다. 유전자(들)는 자연적으로 존재하는 감자 유전자이거나, 유전자 조작 기술, 역교배 또는 돌연변이를 통해 도입되는 이식유전자(transgene)일 수 있다.
다른 실시태양에서, 본 발명은 감자 종자 Y9의 조직 배양에 사용하기 위한 재생성 세포를 제공한다. 한 실시태양에서, 조직 배양은 상기 감자 식물의 생리학적 특징 및 형태학적 특징을 모두 가지는 식물을 재생시킬 수 있으며, 상기 감자 식물과 실질적으로 동일한 유전자형을 가지는 식물을 재생시킬 수 있을 것이다. 일부 실시태양에서, 이러한 조직 배양물 내의 재생성 세포는 배(embryo), 원형질체, 분열조직 세포, 캘러스, 화분, 잎, 꽃밥(anther), 암술, 떡잎, 배축(hypocotyl), 뿌리, 근단(root tip), 꽃, 씨앗, 잎꼭지(petiole), 덩이줄기, 눈(eye) 또는 줄기일 것이다. 더욱 나아가, 본 발명은 본 발명의 조직 배양으로부터 재생되는 감자 식물을 제공한다.
추가 실시태양에서, 본 발명은 감자 식물 품종인 아틀란틱 Y9의 덩이줄기로부터 제조되는 식품을 제공한다. 바람직하게는, 식품은 열처리된 제품이다. 더욱더 바람직하게는, 식품은 신선한 전체 감자, 감자 튀김, 감자칩, 탈수된 감자 재료, 감자 플레이크 또는 감자 과립이다.
상기 기술된 예시적 양태 및 실시태양 외에도, 추가적인 양태 및 실시태양은 하기의 상세한 설명을 연구함으로써 명백해질 것이다.
본 발명의 내용 중에 포함되어 있다.
도 1은 pSIM1278 형질전환 벡터를 나타낸다. 좌측의 벡터 백본 영역은 길이가 9,512 bp로서, 10,149 bp 위치에서 시작하여 19,660 bp 위치에서 종결된다. 백본 DNA는 주로 식물 형질전환 전에 DNA 삽입체의 지지 유지를 제공하는 박테리아 DNA로 구성된다. 플랭킹 경계 서열을 포함하는 DNA 삽입체 영역(우측)은 길이가 10,148 bp(1 bp부터 10,148 bp)이다. DNA 삽입체는 고유한 형질전환시 감자 게놈 내로 안정하게 통합되었다.
도 2는 pSIM1278 형질전환 벡터에 삽입된 DNA 삽입체에서 침묵 카세트의 개략도를 제공한다. 각각의 침묵 카세트는 스페이서에 의해 분리된 2개의 유전자 단편의 복사체를 2개씩 함유한다. 4개의 표적화된 유전자인 Asn-1, Ppo-5, Phl 및 R1의 단편들을 포함하는 DNA 분절의 복사체 2개는 덩이줄기에서 주로 활성이며 Pro로서 표시된 2개의 수렴 프로모터(convergent promoter) 사이에 역반복체(inverted repeat)로서 삽입되었다. 생성되는 침묵 카세트를 함유하는 식물은 의도한 표적 유전자를 동적이며 역동적으로 침묵시키는 RNA 분자의 다양하고 비폴리아데닐화된(unpolyadenylated) 어레이를 덩이줄기에서 생성한다. RNA 분자의 크기는 일반적으로, 수렴 전사가 충돌 전사(collisional transcription)를 유도하기 때문에 적용되는 2개의 프로모터 간의 거리보다 더 작았다.
도 3은 본 발명의 pSIM1678 형질전환 벡터를 나타낸다. 좌측의 벡터 백본 영역은 길이가 9,512 bp로서, 9,091 bp 위치에서 시작하여 18,602 bp 위치에서 종결된다. 백본 DNA는 주로 식물 형질전환 전에 DNA 삽입체의 지지 유지를 제공하는 박테리아 DNA로 구성된다. 플랭킹 경계 서열을 포함하는 DNA 삽입체 영역(우측)은 길이가 9,090 bp(1 bp부터 9,090 bp)이다. DNA 삽입체는 고유한 DNA로만 구성되며 형질전환 시 감자 게놈 내로 안정하게 통합되었다.
도 4는 pSIM1278 형질 전환 벡터(상부 구조체)에 삽입된 DNA 삽입체의 침묵 카세트 및 pSIM1678 형질 전환 벡터(하부 구조체)에 삽입된 DNA 삽입체의 침묵 카세트의 개략도를 제공한다.
도 5는 표 1 및 표 2에 기술된 바와 같은 DNA 서열을 이용하여 플라스미드 pSIM1278을 제조하는 방법을 예시한다. 개시 벡터, pCAMBIA1301은 최종 pSIM1278 백본에서 복제의 기원을 함유한다.
도 6은 pSIM1278에서 T-DNA 발현 카세트의 제조를 예시한다. 융합 PCR이 요소 1A(pAgp - 제 1 복제물), 1B(pAgp - 제 2 복제물), 2(Asn1, Ppo5), 3(Ppo5, Asn1), 4(pGbss - 제 1 복제물) 및 7(Spacer1, Ppo5 , Asn1)을 증폭하는데 사용되었다. 감자 게놈으로부터의 서열에 기초하여 Blue Heron Biotechnology, Inc.(Bothell, WA)에 의해 요소 5(PhL, R1) 및 6(Spacer2, R1, PhL, pGbss)을 합성 하였다. 요소 8, 9 및 10은 도면에 표시된 빌딩 블록을 결찰하여 생성되었다. 결국, 3개의 단편, 10, 11 및 6이 원하는 발현 카세트에 걸치도록 생성되었다. 이들 3개의 단편이 결찰되고 도 5에 나타낸 KpnI-SacI 제한 위치에 삽입하여 pSIM1278을 생성하였다.
도 7은 표 3 및 표 4에 기술된 바와 같은 DNA 서열을 이용하여 플라스미드 pSIM1678을 제조하는 방법을 예시한다. 출발 벡터, pSIM1278은 최종 pSIM1678 백본을 함유한다.
도 2는 pSIM1278 형질전환 벡터에 삽입된 DNA 삽입체에서 침묵 카세트의 개략도를 제공한다. 각각의 침묵 카세트는 스페이서에 의해 분리된 2개의 유전자 단편의 복사체를 2개씩 함유한다. 4개의 표적화된 유전자인 Asn-1, Ppo-5, Phl 및 R1의 단편들을 포함하는 DNA 분절의 복사체 2개는 덩이줄기에서 주로 활성이며 Pro로서 표시된 2개의 수렴 프로모터(convergent promoter) 사이에 역반복체(inverted repeat)로서 삽입되었다. 생성되는 침묵 카세트를 함유하는 식물은 의도한 표적 유전자를 동적이며 역동적으로 침묵시키는 RNA 분자의 다양하고 비폴리아데닐화된(unpolyadenylated) 어레이를 덩이줄기에서 생성한다. RNA 분자의 크기는 일반적으로, 수렴 전사가 충돌 전사(collisional transcription)를 유도하기 때문에 적용되는 2개의 프로모터 간의 거리보다 더 작았다.
도 3은 본 발명의 pSIM1678 형질전환 벡터를 나타낸다. 좌측의 벡터 백본 영역은 길이가 9,512 bp로서, 9,091 bp 위치에서 시작하여 18,602 bp 위치에서 종결된다. 백본 DNA는 주로 식물 형질전환 전에 DNA 삽입체의 지지 유지를 제공하는 박테리아 DNA로 구성된다. 플랭킹 경계 서열을 포함하는 DNA 삽입체 영역(우측)은 길이가 9,090 bp(1 bp부터 9,090 bp)이다. DNA 삽입체는 고유한 DNA로만 구성되며 형질전환 시 감자 게놈 내로 안정하게 통합되었다.
도 4는 pSIM1278 형질 전환 벡터(상부 구조체)에 삽입된 DNA 삽입체의 침묵 카세트 및 pSIM1678 형질 전환 벡터(하부 구조체)에 삽입된 DNA 삽입체의 침묵 카세트의 개략도를 제공한다.
도 5는 표 1 및 표 2에 기술된 바와 같은 DNA 서열을 이용하여 플라스미드 pSIM1278을 제조하는 방법을 예시한다. 개시 벡터, pCAMBIA1301은 최종 pSIM1278 백본에서 복제의 기원을 함유한다.
도 6은 pSIM1278에서 T-DNA 발현 카세트의 제조를 예시한다. 융합 PCR이 요소 1A(pAgp - 제 1 복제물), 1B(pAgp - 제 2 복제물), 2(Asn1, Ppo5), 3(Ppo5, Asn1), 4(pGbss - 제 1 복제물) 및 7(Spacer1, Ppo5 , Asn1)을 증폭하는데 사용되었다. 감자 게놈으로부터의 서열에 기초하여 Blue Heron Biotechnology, Inc.(Bothell, WA)에 의해 요소 5(PhL, R1) 및 6(Spacer2, R1, PhL, pGbss)을 합성 하였다. 요소 8, 9 및 10은 도면에 표시된 빌딩 블록을 결찰하여 생성되었다. 결국, 3개의 단편, 10, 11 및 6이 원하는 발현 카세트에 걸치도록 생성되었다. 이들 3개의 단편이 결찰되고 도 5에 나타낸 KpnI-SacI 제한 위치에 삽입하여 pSIM1278을 생성하였다.
도 7은 표 3 및 표 4에 기술된 바와 같은 DNA 서열을 이용하여 플라스미드 pSIM1678을 제조하는 방법을 예시한다. 출발 벡터, pSIM1278은 최종 pSIM1678 백본을 함유한다.
하기의 상세한 설명 및 표에서, 다수의 용어가 사용된다. 이러한 용어에 의해 제공될 범위를 포함하여, 명세서 및 청구항에 대한 명쾌하면서 일관된 이해를 제공하기 위해, 하기의 정의가 제공된다.
용어 "하나(a)" 또는 "하나(an)"는 해당 개체 중 하나 이상을 의미한다; 예를 들어, "프라이머"는 하나 이상의 프라이머 또는 적어도 하나의 프라이머를 의미한다. 이와 같이, 용어 "하나"(또는 "하나"), "하나 이상" 및 "적어도 하나"는 본 발명에서 상호 교환적으로 사용된다. 또한, 부정 관사 "a" 또는 "an"에 의한 "요소"에 대한 언급은 문맥에서 요소 중 하나만 존재할 것을 명확하게 요구하지 않는 한, 하나 이상의 요소가 존재할 가능성을 배제하지 않는다.
대립 유전자. 대립 유전자는 하나의 형질 또는 특징에 관한, 하나 이상의 다른 형태의 유전자 중 임의의 유전자이다. 이배체 세포 또는 유기체에서, 주어진 유전자의 2개의 대립 유전자들은 한 쌍의 상동 염색체상에서 상응하는 유전자 좌를 차지한다.
아미노산 서열. 본 발명에서 사용된 것과 같이, 식물로부터 단리되거나, 식물에 고유하거나, 식물에 자연적으로 존재하거나, 또는 합성에 의해 제조되나 내인성 대응물의 핵산 서열을 포함하는 올리고펩타이드, 펩타이드, 폴리펩타이드, 또는 단백질 및 이들의 단편을 포함한다.
인공적으로 조작됨. 본 발명에서 사용된 것과 같이, "인공적으로 조작됨"은 조작되지 않는 자연적으로 발생하는 대응물과 비교해 상이한 생물학적, 생화학적, 형태학적 또는 생리학적 표현형 및/또는 유전자형을 가지는 식물 또는 식물 세포를 생산하기 위해, 식물 또는 식물 세포를, 수동적으로 또는 기계적 수단이나 재조합 수단, 예컨대 유전자 조작 기술에 의해 이동시키거나, 배열하거나, 작동시키거나 또는 조절하는 것을 의미한다.
무성 번식. 배우자(gamete)의 융합을 수반하지 않는 잎 절단부, 줄기 절단부, 뿌리 절단부, 덩이줄기 눈, 포복지(stolon), 단일 식물 세포 원형질체, 캘러스 등으로부터 전체 식물을 발생시킴으로써 자손을 생산하는 것이다.
백본. 전달용으로 의도되는 DNA 삽입체 서열을 배제한 바이너리(binary) 벡터의 핵산 서열이다.
역교배 . 역교배는 재배자가 잡종 자손을 부모 중 하나로 다시 반복하여 교배시키는 과정으로서, 예를 들어, 제1세대 잡종 F1을 F1 잡종의 부모 유전자형 중 하나와 교배시키는 것이다.
박테리아성 둘레 썩음병 (Bacterial Ring Rot). 박테리아성 둘레 썩음병은 클 라비박터 미시가넨세 아종(Clavibacter michiganense ssp) 박테리아에 의해 유발되는 질병이다. 박테리아성 둘레 썩음병이란 명칭은 덩이줄기 내에서 관다발 둘레(vascular ring)의 특징적인 절단으로부터 유래된다. 이 둘레는 종종 크림 빛의 황색 내지 담갈색의 치즈 같은 부패로서 나타난다. 감자의 외부 표면상에서, 심각하게 병에 걸린 덩이줄기는 약간 패여 있으며, 건조하고 균열이 생긴 영역을 나타낼 수 있다. 감염된 덩이줄기의 관다발 조직에서 박테리아성 둘레 썩음병의 증상은 전술한 것보다 덜 명확할 수 있으며, 단지 부서지고, 산발적으로 나타나는 짙은 선으로 보이거나 연속적인 황색의 변색으로 보이기도 한다.
흑점 상처. 상처가 난 덩이줄기 조직에서 확인되는 흑점은 세포 손상 후 생성되며 조직에 갈색, 회색 또는 흑색의 외양을 제공하는 멜라닌이라는 색소의 결과이다. 멜라닌은 세포 손상의 결과, 페놀 기질과 적절한 효소가 서로 접촉하게 될 때 형성된다. 손상은 파괴된 세포를 필요로 하지 않는다. 그러나, 통상적으로 조직이 충격을 받을 때, 기질과 효소의 혼합이 발생해야 한다. 흑점은 주로 관다발 둘레 바로 아래에 위치하는 주골수(perimedullary) 조직에서 발생하지만, 피층(cortical) 조직의 일부를 포함하기에 충분할 정도로 클 수 있다.
경계-유사 서열(border-like sequence). "경계-유사" 서열은 변형되어야 하는 선별된 식물종으로부터 단리되거나, 변형되어야 하는 식물종과 타가수정 가능한 식물로부터 단리되며, 아그로박테리움의 경계 서열과 유사하게 작용한다. 즉, 본 발명의 경계-유사 서열은 이것이 연결되는 폴리뉴클레오타이드의 통합을 촉진하고 용이하게 한다. 본 발명의 DNA 삽입체는 바람직하는 경계-유사 서열을 함유한다. 경계-유사 서열은 길이가 5 bp 내지 100 bp, 길이가 10 bp 내지 80 bp, 길이가 15 bp 내지 75 bp, 길이가 15 bp 내지 60 bp, 길이가 15 bp 내지 50 bp, 길이가 15 bp 내지 40 bp, 길이가 15 bp 내지 30 bp, 길이가 16 bp 내지 30 bp, 길이가 20 bp 내지 30 bp, 길이가 21 bp 내지 30 bp, 길이가 22 bp 내지 30 bp, 길이가 23 bp 내지 30 bp, 길이가 24 bp 내지 30 bp, 길이가 25 bp 내지 30 bp, 또는 길이가 26 bp 내지 30 bp이다. DNA 삽입체 좌측 및 우측 경계 서열은 변형되어야 하는 식물의 게놈으로부터 단리되고/되거나 게놈에 고유하다. DNA 삽입체 경계-유사 서열은 뉴클레오타이드 서열 면에서, 임의의 공지된 아그로박테리움-유래 T-DNA 경계 서열과 동일하지 않다. 따라서, DNA 삽입체 경계-유사 서열은 아그로박테리움 종, 예컨대 아그로박테리움 투메파시엔스 ( Agrobacterium tumefaciens ) 또는 아그로박테리움 리조게네스 (Agrobacterium rhizogenes ) 유래의 T-DNA 경계 서열과 상이한 뉴클레오타이드를 1개, 2개, 3개, 4개, 5개, 6개, 7개, 8개, 9개, 10개, 11개, 12개, 13개, 14개, 15개, 16개, 17개, 18개, 19개, 20개 또는 그 이상 가질 수 있다. 즉, 본 발명의 DNA 삽입체 경계 서열 또는 경계-유사 서열은 아그로박테리움 종, 예컨대 아그로박테리움 투메파시엔스 또는 아그로박테리움 리조게네스 유래의 T-DNA 경계 서열과 95% 이상, 90% 이상, 80% 이상, 75% 이상, 70% 이상, 60% 이상 또는 50% 이상의 서열 동일성을 가지나, 100%의 서열 동일성을 가지진 않는다. 본 발명에서 사용된 것과 같이, 설명적인 용어 "DNA 삽입체 경계" 및 "DNA 삽입체 경계-유사"는 교환할 수 있다. 경계-유사 서열은 식물 게놈으로부터 단리되며, 뉴클레오타이드 서열을 또 다른 뉴클레오타이드 서열 내로 통합시킬 수 있는 효율을 변화시키기 위해 변형 또는 돌연변이될 수 있다. 다른 폴리뉴클레오타이드 서열이 본 발명의 경계-유사 서열에 첨가되거나 경계-유사 서열 내에 혼입될 수 있다. 따라서, DNA 삽입체 좌측 경계 또는 DNA 삽입체 우측 경계는 5'- 및 3'- 다중 클로닝 부위, 또는 부가적인 제한 부위를 가지도록 변형될 수 있다. DNA 삽입체 경계 서열은 동반(accompanying) 벡터 유래의 백본 DNA가 식물 게놈 내로 통합되지 않는 가능성을 높이기 위해 변형될 수 있다.
로 본질적으로 구성됨. 특정 요소들"로 본질적으로 구성되는" 조성물은 이들 요소의 포함뿐만 아니라 본 발명의 조성물의 기본적이며 신규한 특징에 실질적으로 영향을 미치지 않는 요소들의 포함으로 제한된다. 따라서, 조성물이 본 발명의 기본적이며 신규한 특징에 영향을 미치지 않는 한, 즉, 선별된 식물종 또는 선별된 식물종과 타가수정 가능한 식물로부터 유래되지 않는 외래 DNA를 포함하지 않는 한, 해당 조성물은 "로 본질적으로 구성되는"이란 용어로 특징지어지는 본 발명의 조성물의 성분인 것으로 간주될 수 있다.
떡잎. 떡잎은 자엽(seed leaf)의 한 유형이다. 떡잎은 씨앗의 양분 저장 조직을 함유한다.
퇴화 프라이머 (degenerate primer). "퇴화 프라이머"는 정확하진 않지만 유사한 상동성을 가진 서열에 혼성화되는 경우, 염기 미스매치를 수용할 수 있는 충분한 뉴클레오타이드 변이를 함유하는 올리고뉴클레오타이드이다.
쌍떡잎( dicotyledon )( 쌍자엽 ( dicot )). 배가 2개의 자엽 또는 떡잎을 가지는 꽃식물이다. 쌍자엽의 예는 담배, 토마토, 감자, 고구마, 카사바, 알팔파(alfalfa) 및 대두를 비롯한 콩과식물(legume), 당근, 딸기, 상추, 오크(oak), 단풍나무, 호두나무, 장미, 민트, 호박(squash), 데이지 및 선인장을 포함하나 이에 한정되지 않는다.
DNA 삽입체 . 본 발명에 따르면, 식물의 게놈에 삽입되어야 하는 DNA 삽입체는 해당 식물에 고유한 폴리뉴클레오타이드 서열을 포함하거나, 해당 식물에 고유한 유전적 요소를 가진다. 일례에서, 예를 들어, 본 발명의 감자품종 Y9의 pSIM1278로부터의 DNA 삽입체는 형질전환시 식물 세포의 게놈에 안정적으로 통합되며, 흑점 상처의 발현, 아스파라긴 축적 및 노화 감미에 관여하는 유전자를 침묵시키는 타가수정 가능한 감자 식물인, 감자에 고유하거나, 야생 감자에 고유한 비-암호화 폴리뉴클레오타이드이다. DNA 삽입체는 바람직하게는 2개의 발현 카세트를 포함하며, pSIM1278 형질전환 벡터로 지칭되는 형질전환 벡터 내로 삽입된다. 제 1 카세트는 ADP 글루코오스 파이로포스포릴라제 유전자(Agp)의 Agp 프로모터와 과립-결합 신타아제 유전자(Gbss)의 Gbss 프로모터 사이에서 역반복체로서 배열되는 아스파라긴 신타아제-1 유전자(Asn1) 및 폴리페놀옥시다제-5 유전자(Ppo5)의 단편을 둘 다 포함한다. 이들 프로모터는 덩이줄기에서 주로 활성이다. 제 2 카세트의 기능은 전분-연관 유전자 다이키나아제-R1(R1) 및 포스포릴라제-L 유전자(PhL)의 프로모터를 침묵시키는 것이다. 이 카세트는 제 1 카세트와 동일한 Agp 프로모터 및 Gbss 프로모터에 작동가능하게 연결된, 전분-연관 유전자 다이키나아제-R1(R1) 및 포스포릴라제-L 유전자(PhL)의 프로모터들의 단편으로 구성된다. 두 번째 DNA 삽입체는 Rpi - vnt1 발현 카세트와 식물 공포성 전화효소 유전자인, VInv를 위한 침묵 카세트를 포함하는 pSIM1678로 불리는 형질전환 벡터로부터 유래한다. Rpi - vnt1 유전자 카세트는 잎마름병에 대해 광범위한 저항성을 제공하는 고유 프로모터 및 종결자 서열에 의해 조절된 VNT1 단백질 암호화 영역으로 이루어진 반면 침묵 카세트는 대립 식물 프로모터, pGbss 및 pAgp가 측면에 위치한 감자 VInv 유전자로부터의 서열의 역반복체로 이루어진다. 이들 발현 카세트는 외래 DNA를 함유하지 않으며, 선별된 식물종 유래의 DNA 또는 선별된 식물 종과 타가수정 가능한 식물 유래의 DNA로만 구성된다.
배. 배는 성숙 씨앗 내에 함유된 미성숙 식물이다.
외래. 핵산과 관련하여 "외래"는 해당 핵산이 비-식물 유기체로부터 유래되거나, 형질전환되어야 하는 식물과 동일한 종인 아닌 식물로부터 유래되거나, 형질전환되어야 하는 식물과 교배할 수 없는 식물로부터 유래되지 않으며, 표적 식물의 종에 속하지 않음을 의미한다. 본 발명에 따르면, 외래 DNA 또는 RNA는 균류, 박테리아, 바이러스, 포유류, 어류 또는 조류의 유전적 구성(genetic makeup)에 자연적으로 존재하나, 형질전환되어야 하는 식물에는 자연적으로 존재하지 않는 핵산을 나타낸다. 따라서, 외래 핵산은 예를 들어, 형질전환된 식물에 의해 자연적으로 생성되지 않는 폴리펩타이드를 암호화하는 핵산이다. 외래 핵산은 단백질 생성물을 암호화해야 할 필요는 없다. 본 발명에 따르면, 원하는 유전자내 식물은 이의 게놈 내에 통합되는 임의의 외래 핵산을 함유하지 않는 식물이다.
유전자. 본 발명에서 사용된 것과 같이, "유전자"는 암호화 영역을 지칭하며, 해당 영역에 대해 5'- 또는 3'-인 뉴클레오타이드 서열은 포함하지 않는다. 기능성 유전자는 프로모터 또는 종결자에 작동가능하게 연결되는 암호화 영역이다. 유전자는 상이한 종 유래이든지 또는 동일한 종 유래이든지 간에, 형질전환 또는 다양한 육종 방법을 이용하여, 종의 게놈 내로 도입될 수 있다.
변환된 유전자(변환). 유전자 변환된(변환) 식물은 역교배로 일컬어지는 식물 육종 기술에 의해 개발되는 식물을 지칭하며, 여기서, 역교배 기술, 유전자 조작 또는 돌연변이를 통해 품종 내로 전달되는 하나 이상의 유전자 외에도, 품종의 원하는 형태학적 특징 및 생리학적 특징들은 실질적으로 모두 복귀된다. 하나 이상의 유전자 좌 또한 전달될 수 있다.
유전자 재배열. 생체 내에서뿐만 아니라 시험관 내에서 자발적으로 발생할 수 있는 유전적 요소의 재연관(re-association)을 지칭하며, 이는 유전적 물질의 새로운 조직화(organization)를 도입한다. 예를 들어, 상이한 염색체의 유전자 좌에서 폴리뉴클레오타이드를 함께 스플라이싱하는 것은 식물 발달 및 생식적 재조합(sexual recombination) 동안에 생체 내에서 자발적으로 일어날 수 있다. 따라서, 시험관 내에서 비-자연적인 유전적 변형 기술에 의한 유전적 요소의 재조합은 마찬가지로 생체 내에서 생식적 재조합을 통해 일어날 수 있는 재조합 사건과 흡사하다.
시스토 선충 (golden nematode). 흔히 시스토 선충으로 공지되어 있는 글로보데라 로스토키엔시스(Globodera rostochiensis)는 감자 식물의 뿌리 및 덩이줄기에 영향을 미치는 식물 기생 선충이다. 증상은 불량한 식물 생장, 시들음(wilting), 수분 스트레스(water stress) 및 양분 결핍을 포함한다.
배축 . 배축은 떡잎과 뿌리 사이의 배 또는 묘목의 부분이다. 따라서, 배축은 순(shoot)과 뿌리 사이의 전이 구역으로서 간주될 수 있다.
틀 내에서(in frame). 뉴클레오타이드 트리플릿(triplet)(코돈)은 식물 세포에서 원하는 재조합 단백질의 초기(nascent) 아미노산 서열로 번역된다. 구체적으로, 본 발명은 해독틀 내에서 제 2 핵산에 연결된 제 1 핵산을 고려하며, 여기서, 제 1 뉴클레오타이드 서열은 유전자이며, 제 2 뉴클레오타이드는 프로모터 또는 유사한 조절 요소이다.
통합하다. 선별된 식물종 유래의 핵산 서열, 선별된 식물과 동일한 종 유래의 식물 유래의 핵산 서열, 또는 선별된 식물종과 타가수정 가능한 식물 유래의 핵산 서열의 선별된 식물종의 세포 게놈 내로의 삽입을 지칭한다. "통합"은 고유한 유전적 요소만의 식물 세포 게놈 내로의 혼입을 지칭한다. 고유한 유전적 요소를 예컨대 상동성 재조합에 의해 통합하기 위해, 본 발명은 이러한 과정에서 하나의 단계로서 고유한 것이 아닌 DNA를 "사용"할 수 있다. 따라서, 본 발명은 특정한 DNA 분자의 "사용"과 특정한 DNA 분자의 식물 세포 게놈 내로의 "통합"을 구별한다.
도입. 본 발명에서 사용된 것과 같이, 감염, 형질감염, 형질전환 또는 형질도입을 비롯한 방법에 의해, 핵산 서열을 세포 내로 삽입하는 것을 지칭한다.
단리된 . "단리된"은 임의의 핵산 또는 화합물이 이의 정상적이며 고유한 환경으로부터 물리적으로 분리되는 것을 지칭한다. 단리된 물질은 예를 들어, 용매, 완충제, 이온 또는 그 외의 성분을 함유하는 적합한 용액에서 유지될 수 있으며, 정제된 형태 또는 비정제된 형태로 존재할 수 있다.
잎마름병. 난균성 감자역병균(oomycete Phytophthora infestans)에 의해 유발되고 감자 식물의 잎, 줄기, 과일 및 덩이줄기를 감염시키고 파괴할 수 있는 '감자 잎마름병'으로도 알려진 감자 질환.
리더. 유전자의 앞쪽에 있으며(또는 5') 전사는 되지만 번역은 되지 않는 서열.
유전자 좌. 유전자 좌는 하나 이상의 형질, 예를 들어, 웅성 불임, 제초제 저항성, 곤충 저항성, 질병 저항성(disease resistance), 찰녹말(waxy starch), 변형 지방산 대사, 변형 피틴산 대사, 변형 탄수화물 대사 및 변형 단백질 대사를 부여한다. 형질은 예를 들어, 역교배, 자연 돌연변이 또는 유도 돌연변이, 또는 유전적 형질전환 기술을 통해 도입되는 이식유전자에 의해 품종의 게놈 내로 도입되는 자연적으로 존재하는 유전자에 의해 부여될 수 있다. 유전자 좌는 단일 염색체 위치에서 통합되는 하나 이상의 대립 유전자를 포함할 수 있다.
상품 수율(marketable yield). 상품 수율은 직경이 2인치 내지 4인치인 수확되는 모든 덩이줄기의 중량이다. 상품 수율은 cwt(100웨이트(hundred weight))로 측정되며, 여기서, cwt는 100파운드이다.
외떡잎(monocotyledon)( 단자엽 ( monocot )). 배가 떡잎 또는 자엽을 하나 가지는 꽃식물이다. 단자엽의 예는 잔디풀, 옥수수, 쌀, 귀리, 밀, 보리, 수수, 난초, 붓꽃, 백합, 양파 및 야자나무(palm)를 포함하나 이에 한정되지 않는다.
고유한. "고유한" 유전적 요소는 형질전환되어야 하는 식물의 게놈에 자연적으로 존재하거나, 게놈으로부터 기원하거나, 게놈에 속하는 핵산을 지칭한다. 따라서, 형질전환되어야 하는 식물 또는 식물종의 게놈으로부터 단리되거나, 형질전환되어야 하는 식물종과 타가수정 가능하거나 교배가능한(interfertile) 식물 또는 종으로부터 단리되는 임의의 핵산, 유전자, 폴리뉴클레오타이드, DNA, RNA, mRNA 또는 cDNA 분자는 식물종에 "고유한", 즉, 토종(indigenous)이다. 즉, 고유한 유전적 요소는 전형적인 식물 육종을 통한 식물의 개량을 위해 식물 재배자가 접근할 수 있는 모든 유전적 물질을 나타낸다. 고유한 핵산의 임의의 변이체 또한, 본 발명에 따르면 "고유한" 것으로 간주된다. 이러한 면에서, "고유한" 핵산은 또한, 식물 또는 이의 타가수정 가능한 종으로부터 단리되고, 변형 또는 돌연변이화되어, 생성되는 변이체는 식물로부터 단리되는 비변형된 고유한 핵산과 뉴클레오타이드 서열이 99% 이상, 98% 이상, 97% 이상, 96% 이상, 95% 이상, 94% 이상, 93% 이상, 92% 이상, 91% 이상, 90% 이상, 89% 이상, 88% 이상, 87% 이상, 86% 이상, 85% 이상, 84% 이상, 83% 이상, 82% 이상, 81% 이상, 80% 이상, 79% 이상, 78% 이상, 77% 이상, 76% 이상, 75% 이상, 74% 이상, 73% 이상, 72% 이상, 71% 이상, 70% 이상, 69% 이상, 68% 이상, 67% 이상, 66% 이상, 65% 이상, 64% 이상, 63% 이상, 62% 이상, 61% 이상 또는 60% 이상 유사할 수 있다. 고유한 핵산 변이체는 또한 뉴클레오타이드 서열이 약 60% 미만, 약 55% 미만 또는 약 50% 미만 유사할 수 있다. 식물로부터 단리된 "고유한" 핵산은 또한 해당 핵산으로부터 전사 및 번역되는 자연적으로 존재하는 단백질 생성물의 변이체를 암호화할 수 있다. 따라서, 고유한 핵산은 핵산이 단리되었던 식물에서 발현되는 비변형된 고유한 단백질과 아미노산 서열이 99% 이상, 98% 이상, 97% 이상, 96% 이상, 95% 이상, 94% 이상, 93% 이상, 92% 이상, 91% 이상, 90% 이상, 89% 이상, 88% 이상, 87% 이상, 86% 이상, 85% 이상, 84% 이상, 83% 이상, 82% 이상, 81% 이상, 80% 이상, 79% 이상, 78% 이상, 77% 이상, 76% 이상, 75% 이상, 74% 이상, 73% 이상, 72% 이상, 71% 이상, 70% 이상, 69% 이상, 68% 이상, 67% 이상, 66% 이상, 65% 이상, 64% 이상, 63% 이상, 62% 이상, 61% 이상 또는 60% 이상 유사한 단백질을 암호화할 수 있다.
고유한 유전적 요소. "고유한 유전적 요소"는 본 발명에 따른 선별된 식물종 게놈 내로 혼입 및 통합될 수 있다. 고유한 유전적 요소는 선별된 식물종에 속하는 식물, 또는 선별된 식물종과 타가수정 가능한 식물로부터 단리된다. 예를 들어, 재배되는 감자(솔라눔 투베로숨) 내로 혼입되는 고유한 DNA는 S. 투베로숨의 임의의 유전자형, 또는 S. 투베로숨과 타가수정 가능한 야생 감자종(예., 데미쑴(S. demissum))의 임의의 유전자형으로부터 유래될 수 있다.
자연적으로 존재하는 핵산. 자연적으로 존재하는 핵산은 선별된 식물종의 게놈 내에서 확인되며, DNA 분자 또는 RNA 분자일 수 있다. 식물종의 게놈에 통상적으로 존재하는 제한 부위의 서열은 해당 제한 부위가 해당 게놈으로부터 물리적으로 단리되지 않았더라도, 벡터 또는 올리고뉴클레오타이드와 같은 외인성 DNA 분자 내로 조작될 수 있다. 따라서, 본 발명은 해당 서열이 선별된 식물종, 또는 형질전환되어야 하는 선별된 식물종과 타가수정 가능한 식물의 게놈에 자연적으로 존재하는 한, 제한 효소 인지 서열과 같은 뉴클레오타이드 서열을 합성 제조할 수 있게 한다.
작동가능하게 연결됨. 조합된 상태에서 2개 이상의 분자들이 식물 세포에서 적절하게 작용하는 방식으로, 이들 분자를 조합하는 것이다. 예를 들어, 프로모터는 프로모터가 구조 유전자의 전사를 조절하는 경우, 구조 유전자에 작동가능하게 연결된다.
식물. 본 발명에서 사용된 것과 같이, 용어 "식물"은 속씨식물 및 겉씨식물, 예컨대 감자, 토마토, 담배, 알팔파, 상추, 당근, 딸기, 사탕무, 카사바, 고구마, 대두, 옥수수, 잔디풀, 밀, 쌀, 보리, 수수, 귀리, 오크, 유칼립투스, 호두나무 및 야자나무를 포함하나 이에 제한되지 않는다. 따라서, 식물은 단자엽 또는 쌍자엽일 수 있다. 본 발명에서 사용된 것과 같이, 단어 "식물"은 또한 유성 생식 또는 무성 생식으로 발생되든지 간에 식물 세포, 씨앗, 식물 자손, 주아(propagule), 및 절단부 또는 씨앗과 같은 이들 중 임의의 자손을 포함한다. 식물 세포는 현탁 배양물, 캘러스, 배, 분열조직 영역, 캘러스 조직, 잎, 뿌리, 순, 배우체(gametophyte), 포자체(sporophyte), 화분, 씨앗 및 소포자(microspore)를 포함한다. 식물은 다양한 성숙 단계들에 있을 수 있으며, 액체 배양물이나 고체 배양물, 또는 포트(pot), 온실 또는 필드 내의 토양 또는 적합한 매질에서 생장할 수 있다. 식물에서 도입된 리더, 트레일러(trailer) 또는 유전자 서열의 발현은 일시적이거나 영구적일 수 있다. "선별된 식물종"은 이들 "식물" 중 임의의 하나의 종일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
식물 부분. 본 발명에서 사용된 것과 같이, 용어 "식물 부분"(또는 감자 식물 또는 이의 일부)은 원형질체, 잎, 줄기, 뿌리, 근단, 꽃밥, 암술, 씨앗, 배, 화분, 밑씨(ovule), 떡잎, 배축, 꽃, 덩이줄기, 눈, 조직, 잎꼭지, 세포, 분열조직 세포 등을 포함하나 이에 제한되지 않는다.
식물종 . 생식적인 친화성을 적어도 일부 나타내는 공식적으로 명명되는 식물종에 속하는 식물군이다.
식물 형질전환 및 세포 배양. 광범위하게는, 식물 세포가 유전적으로 변형되고, 유지, 추가적인 생장 및/또는 추가적인 발달에 적절한 식물배양 배지로 전달되는 과정을 지칭한다.
정확한 육종(precise breeding). 선별된 식물종, 선별된 식물과 동일한 종의 또 다른 식물, 또는 선별된 식물종과 타가수정 가능한 종으로부터 단리된 핵산, 예컨대 고유한 유전자 및 조절 요소를 개별 식물 세포 내로 안정하게 도입한 다음, 이들 유전적으로 변형된 식물 세포를 식물 전초(whole plant) 내로 재생시킴으로써 식물을 개량하는 것을 지칭한다. 알려지지 않은 핵산 또는 외래 핵산이 식물 게놈 내로 영구적으로 혼입되기 때문에, 본 기술은 종래의 식물 육종을 통해서도 접근가능한 동일한 유전적 물질을 이용한다.
자손. 본 발명에서 사용된 것과 같이, 2개의 감자 식물의 교배로부터 생산되는 F1 감자 식물을 포함하며, 여기서, 적어도 하나의 식물은 감자 종자 Y9를 포함하며, 자손으로는 추가로, 재현성 부모 라인(recurrent parental line)과의 F2, F3, F4, F5, F6, F7, F8, F9, 및 Y9 세대간 교배(generational cross)를 포함하나 이에 제한되지 않는다.
양적 형질 유전자 좌(Quantitative Trait Loci; QTL ). 양적 형질 유전자 좌(QTL)는 통상 계속해서 분포되는 수적으로 대표적인 형질을 어느 정도 조절하는 유전자 좌를 지칭한다.
재조합. 본 발명에서 사용된 것과 같이, 유전자가 클로닝될 수 있으며, DNA가 서열화될 수 있고, 단백질 생성물이 생성될 수 있는 다양한 기술들을 광범위하게 지칭한다. 본 발명에서 사용된 것과 같이, 이 용어는 또한 유전자가 식물 숙주 시스템의 세포 내로 전달된 후 생성된 단백질을 지칭한다.
재생. 재생은 조직 배양으로부터의 식물의 발달을 지칭한다.
조절 서열. 식물 시스템에서 관심 유전자의 전사 또는 생성되는 RNA의 번역을 증가시키고/거나 최대화하기 위해 발현 벡터에 포함될 수 있는 당해 기술분야에서 표준이며 공지되어 있는 서열을 지칭한다. 이들은 프로모터, 펩타이드 이출(export) 신호 서열, 인트론, 폴리아데닐화 및 전사 종결 부위를 포함하나 이에 제한되지 않는다. 식물에서 발현 수준을 증가시키기 위해 핵산 구축물을 변형시키는 방법 또한 일반적으로 당해 기술분야에서 공지되어 있다(예를 들어, Rogers et al., 260 J. Biol . Chem . 3731-38, 1985; Cornejo et al., 23 Plant Mol . Biol . 567: 81,1993 참조). 단백질의 전사율에 영향을 미치기 위해 식물 시스템을 조작하는 경우, 양성 작동 서열 또는 음성 작동 서열, 인핸서 및 사일런서와 같은 조절 서열뿐만 아니라 염색질 구조를 비롯하여 당해 기술분야에 공지된 다양한 인자들이 영향을 미칠 수 있다. 본 발명은 이들 인자 중 적어도 하나가 관심 단백질을 발현시키기 위해 식물을 조작하는 데 이용될 수 있다는 것을 제공한다. 본 발명의 조절 서열은 고유한 유전적 요소로서, 즉, 변형되어야 하는 선별된 식물종으로부터 단리된다.
선별성 마커 . "선별성 마커"는 전형적으로, 항생제, 제초제 또는 독성 화합물에 대한 일부 종류의 저항성을 부여하는 단백질을 암호화하는 유전자이며, 형질전환 사건을 확인하는 데 사용된다. 선별성 마커의 예는 스트렙토마이신 저항성을 암호화하는 스트렙토마이신 포스포트랜스퍼라제(spt) 유전자, 만노스-6-포스페이트를 프룩토스-6 포스페이트로 변환시키는 포스포만노스 이소머라제(pmi) 유전자, 카나마이신 및 게네티신 내성을 암호화하는 네오마이신 포스포트랜스퍼라제(nptII) 유전자, 하이그로마이신에 대한 저항성을 암호화하는 하이그로마이신 포스포트랜스퍼라제 (hpt 또는 aphiv) 유전자, 설포닐우레아-유형 제초제에 대한 저항성을 암호화하는 아세토락테이트 신타아제(als) 유전자, 포스피노트리신 또는 바스타(basta)와 같이 글루타민 신타아제의 작용을 저해하는 제초제에 대한 저항성을 암호화하는 유전자(예, 바르(bar) 유전자), 또는 당해 기술분야에 공지되어 있는 다른 유사한 유전자를 포함한다.
센스 억제. 유전자이식 식물에서 해당 유전자의 모두 또는 일부의 하나 이상의 부가적인 복사체의 발현에 의해 내인성 유전자의 발현을 감소시키는 것이다.
비중. 본 발명에서 사용된 것과 같이, "비중"은 밀도의 표현으로서, 감자 품질의 측정값이다. 덩이줄기의 비중 및 전분 함량 및 건조 물질 또는 총 고체의 백분율 사이에는 높은 상관관계가 있다. 비중이 높을수록, 회수율이 높아지고, 가공 제품의 품질이 양호해진다.
T-DNA-유사. "T-DNA-유사" 서열은 선별된 식물종, 또는 선별된 식물종과 타가수정 가능한 식물로부터 단리되며, 아그로박테리움 종 T-DNA와 100%는 아니지만 75% 이상, 80% 이상, 85% 이상, 90% 이상 또는 95% 이상의 서열 동일성을 공유하는 핵산이다. T-DNA-유사 서열은 각각이 뉴클레오타이드 서열을 또 다른 폴리뉴클레오타이드 내로 통합시킬 수 있는 하나 이상의 경계 서열 또는 경계-유사 서열을 함유할 수 있다.
총 수율. 총 수율은 수확된 모든 덩이줄기들의 총 중량을 지칭한다.
트레일러. 유전자 뒤에 있으면서(또는 유전자에 3') 전사는 되지만 번역은 되지 않는 서열을 지칭한다.
전사된 DNA. 유전자, 및 해당 유전자와 연관있는 비번역 리더와 트레일러 서열 둘 다를 포함하며, 선행 프로모터의 작동에 의해 단일 mRNA로서 전사되는 DNA를 지칭한다.
식물 세포의 형질전환. DNA가 식물 세포의 게놈 내로 안정하게 통합되는 과정을 지칭한다. "안정하게"란, 세포 게놈에서 세포 게놈에 의한 폴리뉴클레오타이드의 영구적이거나 비-일시적인 체류 및/또는 발현을 지칭한다. 따라서, 안정하게 통합되는 폴리뉴클레오타이드는 형질전환된 세포 게놈 내에서 고정체(fixture)이며, 세포 또는 생성되는 형질전환 식물의 잇따른 자손을 통해 복제 및 번식될 수 있는 것이다. 형질전환은 당해 기술분야에 잘 공지되어 있는 다양한 방법들을 이용하여 자연적이거나 인공적인 조건하에 이루어질 수 있다. 형질전환은 아그로박테리움-매개 형질전환 프로토콜, 바이러스 감염, 위스커(whisker), 전기천공, 열 쇼크, 리포펙션(lipofection), 폴리에틸렌 글리콜 처리, 미세-주사(micro-injection) 및 입자 충격(particle bombardment)을 포함하는 핵산 서열을 원핵 숙주 세포 또는 진핵 숙주 세포 내로 삽입하는 임의의 공지된 방법에 의존할 수 있다.
이식유전자. 단백질 암호화 영역을 포함하는 숙주 게놈 내로 삽입될 유전자를 지칭한다. 본 발명의 맥락에서, 이식유전자를 포함하는 요소는 숙주 게놈으로부터 단리된다.
유전자이식 식물. 적어도 하나의 이식유전자를 함유하는 유전적으로 변형된 식물을 지칭한다.
변이체 . 본 발명에서 사용된 것과 같이, "변이체"는 특정 유전자 또는 단백질의 표준 또는 주어진 뉴클레오타이드 또는 아미노산 서열로부터 벗어나는 뉴클레오타이드 또는 아미노산 서열을 의미하는 것으로 이해된다. 용어, "이소폼", "이소타입" 및 "유사체" 또한, 뉴클레오타이드 또는 아미노산 서열의 "변이체" 형태를 지칭한다. 하나 이상의 아미노산의 첨가, 제거 또는 치환, 또는 뉴클레오타이드 서열의 변화에 의해 변경되는 아미노산 서열은 "변이체" 서열인 것으로 간주될 수 있다. 변이체는 "보존적" 변화를 가질 수 있으며, 여기서, 치환된 아미노산은 유사한 구조적 또는 화학적 특성을 가지며, 예를 들어, 루신이 아이소루신으로 대체되는 것이다. 변이체는 "비보존적" 변화를 가질 수 있으며, 예를 들어, 글리신이 트립토판으로 대체되는 것이다. 유사한 최소 변이는 또한, 아미노산 결실 또는 삽입, 또는 둘 다를 포함할 수 있다. 어떤 아미노산 잔기가 치환, 삽입 또는 결실될 수 있는지 결정하는 가이던스(guidance)는 벡터 NTI Suite(InforMax, MD) 소프트웨어와 같이 당해 기술분야에 잘 공지되어 있는 컴퓨터 프로그램을 이용하여 찾을 수 있다.
덩굴식물 성숙도(vine maturity). 덩굴식물 성숙도는 식물이 탄수화물을 이용하여 광합성을 계속하는 능력을 지칭한다. 덩굴식물 성숙도는 1 내지 5의 척도로 점수가 매겨지며, 여기서, 1은 죽은 덩굴식물이고, 5는 여전히 꽃을 피우고 있는 녹색 덩굴식물이다.
감자는 사배체이며, 매우 이형접합성(heterozygous)이고, 근교약세(inbreeding depression)에 민감하기 때문에, 바람직한 형질을 감자 식물의 게놈 내로 삽입하는 것은 특유의 어려움을 제공한다. 따라서, 종래의 육종을 이용한 가공 동안에, 아크릴아마이드를 더 적게 생성하고, N-나이트로소-N-(3-케토-1,2-부테인다이올)-3'-나이트로티라민(Wang et al., Arch Toxicol 70: 10-5, 1995), 5-하이드록시메틸-2-푸르푸랄(Janzowski et al., Food Chem Toxicol 38: 801-9, 2000), 및 돌연변이유발 특성을 가진 다른 마이야르 반응 생성물(Shibamoto, Prog Clin Biol Res 304: 359-76, 1989)을 비롯하여 유해한 마이야르 반응 생성물을 더 적게 생성하는 유전자이식 감자 식물을 효율적으로 개발하는 것이 매우 어렵다.
공정 변화, 덱스트로스 감소, 및 아스파라기나제, 시트레이트 및 경쟁적 아미노산과 같은 첨가제를 통해 아크릴아마이드를 감소시키는 몇몇 방법들이 시험된 바 있으며, 연구가 계속 진행중이다. 감자 산업 전반에 걸쳐 공정 변화를 시행하는 데 드는 자본 비용은 수백만 달러에 이를 것이다. 비용 외에도, 이들 공정 변화는 아스파라기나제 또는 시트레이트와 같은 첨가제와 관련된 잠재적으로 부정적인 향을 포함하는 상당한 단점들을 가진다. 전형적으로, 후라이 제조업체는 원하는 금갈색을 발색시키기 위해 감자튀김 공정 동안 덱스트로스를 첨가하지만, 덱스트로스 또한 마이야르 반응을 통해 아크릴아마이드의 형성을 증가시킨다. 아크릴아마이드의 현저한 감소는 단지 덱스트로스를 공정에서 생략함으로써 일어난다; 그러나, 시그너처 금갈색은 일부 다른 방식으로(아나토(annatto)와 같은 색상의 첨가를 통해) 발색되어야 한다. 다른 색상을 사용하는 경우, 이들 갈변 반응을 통해 발생되는 전형적인 향이 존재하지 않게 된다. 아스파라긴과 같은 반응물을 감소시키기 위해 첨가제를 사용할 경우의 또 다른 문제점은 동결 저장 동안에 발생하는 수분 이동으로서, 아스파라긴이 표면으로 되돌아가고 아크릴아마이드가 증가된다. 마지막으로, 감자에 상처가 난 후 발생하는 흑화(blackening)는 감자 튀김 및 칩 가공 시 품질 및 회수율에 영향을 미친다. 손상되고 상처가 난 감자는 가공 전에 손질되거나 버려져야 해서, 품질 문제 또는 경제적 손실을 야기한다.
본 발명의 "고유한 기술" 전략은 흑점 상처에 관여하는 폴리페놀옥시다제-5(PPO-5)의 발현, 아크릴아마이드 형성의 전구체인 아스파라긴 축적에 관여하는 아스파라긴 신타아제-1(Asn-1)의 발현, 수크로오스를 글루코오스와 프룩토오스로 전환시키는 효소인 공포성 전화효소의 발현, 및/또는 아크릴아마이드와 같은 독성 마이야르 생성물을 형성하고, 아스파라긴과 같은 아미노산과 정상적으로 반응하는 환원당의 축적과 연관된 효소인 포스포릴라제-L 및 키나아제-R1의 발현을 감소시킴으로써 감자의 작물 특성 및 영양가를 개선하기 위한 감자 산업의 요구를 해결한다. 덩이줄기에서 이들 유전자의 부분적인 침묵 또는 완전한 침묵은 아크릴아마이드를 생성하는 잠재성을 낮춘다. 본 발명의 고유한 기술을 사용하면, 감자를, 식물의 게놈 내로 임의의 외래 유전적 물질을 통합시키지 않으면서 오로지 비-암호화 조절 영역만 함유하는 감자 식물로부터 수득되는 유전적 물질 또는 감자 식물과 타가수정 가능한 식물로부터 수득되는 유전적 물질인 "고유한" 유전적 물질로만 형질전환시킴으로써, 바람직한 형질을 상업적으로 가치있는 감자 식물 품종의 게놈 내로 혼입시킬 수 있다. 바람직한 형질은 충격-유도성 흑점 상처에 대한 높은 내성, 잎마름병 감염에 대한 저항성 증가, 아크릴아마이드 전구체인 아스파라긴의 형성 감소, 및 환원당의 축적 감소와 더불어, 결과적으로, 아크릴아마이드를 포함하는 독성 마이야르 생성물의 축적 저하, 개량된 품질 및 식품 색 조절을 포함한다. 감자는 사배체이며, 매우 이형접합성이고, 근교약세에 민감하기 때문에, 이들 바람직한 형질을 기존의 감자 품종 내로 혼입하는 것은 전통적인 육종을 통해서 달성하기란 불가능하다.
본 발명에 사용되는 비-암호화 감자 식물 DNA 삽입체 서열은 감자 식물 게놈에 고유하며, 임의의 아그로박테리움 DNA를 함유하지 않는다. DNA 삽입체들 중 하나는 바람직하게는 2개의 발현 카세트를 포함하며, pSIM1278 형질전환 벡터로 지칭되는 형질전환 벡터 내로 삽입된다. 제 1 카세트는 ADP 글루코오스 파이로포스포릴라제 유전자(Agp)의 Agp 프로모터와 과립-결합 신타아제 유전자(Gbss)의 Gbss 프로모터 사이에서 역반복체로서 배열되는 아스파라긴 신타아제-1 유전자(Asn1) 및 폴리페놀옥시다제-5 유전자(Ppo5)의 단편을 둘 다 포함한다. 이들 프로모터는 덩이줄기에서 주로 활성이다. 제 2 카세트의 기능은 전분-연관 유전자 다이키나아제-R1(R1) 및 포스포릴라제-L 유전자(PhL)의 프로모터를 침묵시키는 것이다. 이 카세트는 제1 카세트와 동일한 Agp 프로모터 및 Gbss 프로모터에 작동가능하게 연결된, 전분-연관 유전자 다이키나아제-R1(R1) 및 포스포릴라제-L 유전자(PhL )의 프로모터들의 단편으로 구성된다. 이들 발현 카세트는 외래 DNA를 함유하지 않으며, 선별된 식물종 유래의 DNA 또는 선별된 식물종과 타가수정 가능한 식물 유래의 DNA로만 구성된다. 제 2 DNA 삽입체는 식물 공포성 전화효소인, VInv에 대한 Rpi - vnt1 발현 카세트 및 침묵 카세트를 포함하는 pSIM1678로 불리는 제 2 식물 벡터로부터 유래된다. Rpi -vnt1 유전자 카세트는 잎마름병에 대해 광범위한 저항성을 제공하는 고유 프로모터 및 종결자 서열에 의해 조절된 VNT1 단백질 암호화 영역으로 이루어진 반면 침묵 카세트는 대립 식물 프로모터, pGbss 및 pAgp가 측면에 위치한 감자 VInv 유전자로부터의 서열의 역반복체로 이루어진다. 제 1 카세트의 기능은 잎마름병에 저항성을 부여하는 반면 제 2 카세트의 기능은 공포성 전화효소 유전자, 환원 글루코오스 및 프룩토오스를 침묵시키는 것이다.
본 발명에 사용되는 상업적으로 가치있는 감자 식물 품종은 아틀란틱이다. 아틀란틱은 Y9에 대한 부모 품종이다. 식물은 적당히 크고 두껍고 곧은 줄기가 있으며 약간 부어 오르며 드물게 연모가 덮인 마디가 있다. 잎은 밝고 중형 초록색이며 매끄럽고 적당히 연모가 덮이며 대형 비대칭 일차 엽상부 및 여러 이차 및 삼차 엽상부가 있다. 꽃은 녹색, 송곳 모양, 연모가 덮인 꽃받침 잎, 창백한 라벤더 화관, 오렌지 꽃밥 및 풍부하고 활발한 꽃가루가 넘친다. 품종은 붉은 곰팡이 병과 버티실리움 시들음병에 대해 저항성이 있으며 핑크아이(pinkeye)에 대해 내성이 있고 황금빛 선충류의 A종 바이러스, 바이러스 X, 덩이줄기 그물 괴사에 매우 내성이 있으며 흑점 상처에 대해 일부 내성을 나타낸다. 덩이줄기는 내부의 열 괴사, 특히 따뜻하고 건조한 계절에 모래 토양에 취약하다. 더 큰 직경의 덩이줄기(직경> 4인치)의 중공(hollow heart)은 일부 재배 영역에서 심각할 수 있다. 덩이줄기는 타원형 내지 둥근형이며 가볍고 무거운 비늘 모양의 그물 껍질, 적당히 얕은 눈 및 흰 과육을 가진다. 덩이줄기 휴면은 중간 길이이다. 높은 수확량 잠재력, 높은 비중 및 균일한 덩이줄기 크기 및 모양으로, 아틀란틱은 현장 또는 매우 단기간의 저장으로부터 치핑을 위한 표준 품종이다(Webb et al., 1978). 품종은 비옥하고, 특히 칩의 생산을 위해 주로 북동쪽 및 남동쪽에서 재배된다.
본 발명은 형질전환 벡터 pSIM1278로 형질전환된 후 제 2 형질전환 벡터 pSIM1678로 형질전환되며, 마커보다는 폴리머라제 연쇄 반응을 이용하여 확인되고, 성공적으로 번식되는 상당한 시장 가치를 가진 감자품종 - 즉, 아틀란틱 - 을 제공한다. 본 발명은 또한, 본 발명의 감자 식물 품종 Y9의 덩이줄기로부터 제조되는 식품을 제공한다. 감자 종자 Y9은 경제 협력 개발 기구(OECD)에 따라 다음 독특한 식물품종 식별자를 가진다:
고유한 DNA를 이용한 표적화된 유전자 침묵은 감자 식물 품종 Y9의 덩이줄기에서 표적화된 유전자의 RNA 전사체의 수준을 감소시킨다. 감자 종자 Y9은 다중 메커니즘에 의해 덩이줄기에서 환원당의 수준을 낮추는 발현 카세트를 함유한다. pSIM1278에 의한 형질전환을 통해, 침묵 카세트가 전분-연관 유전자(R1) 및 포스포릴라제-L 유전자(PhL)의 프로모터에 대해 도입된 반면, pSIM1678에 의한 형질전환은 전화효소 유전자에 대한 침묵 카세트를 도입하였다(VInv; Ye et al., 2010). 종합하면, 이런 형질은 전분과 수크로오스의 환원당(글루코오스 및 프룩토오스)으로의 전환을 늦춤으로써 작동한다.
따라서, 본 발명의 감자 식물 품종 Y9의 덩이줄기는 프라이 또는 베이킹 시 아크릴아마이드 형성 감소와 연관된, 유리 아마이드 아미노산인 아스파라긴 및 글루타민의 비율 감소를 포함하는 매우 바람직한 형질을 포함한다. 구체적으로, 본 발명의 감자품종 Y9은 자유 아스파라긴 함량의 2배 내지 4배 이상의 감소, 흑점 상처와 연관된 변색 감소 및 잎마름병에 대한 저항성 증가를 특징으로 한다. 더욱이, 본 발명의 감자품종 Y9은 저장 동안에 전분이 환원당인 글루코오스 및 프룩토오스로 분해되는 것을 지연시킨다. 전분-대-당 전환의 약화는 노화 감미 및 아크릴아마이드 형성을 추가로 감소시키고 열-유도성 갈변을 제한한다.
따라서, 본 발명의 감자품종 Y9은 이의 덩이줄기가 열 가공 시 아크릴아마이드를 상당히 적은 양으로 생성하고 임의의 잠재적으로 유해한 외래 유전자를 운반하지 않기 때문에, 감자산업 및 식품 시장에 매우 가치가 있다.
실시예
본 발명은 새로운 유전자내 감자 식물 품종을 개발하기 위해, 고유한 비-암호화 DNA를 선별된 감자 식물 품종의 게놈 내로 통합하는 고유한 기술을 이용한다. 이 방법은 형질 확인, 벡터 설계, 벡터의 아그로박테리움 내로의 혼입, 수여자 감자품종의 선별, 식물 형질전환, 오픈 리딩 프레임 부재의 증명(evidence), 및 새로운 감자 식물 품종이 고유한 DNA만을 함유한다는 것의 확인을 포함한다. 본 발명의 감자 종자 Y9은 아크릴아마이드 형성 잠재성이 저하되어 있으며, 수크로오스를 보다 소량으로 가지며, 흑점 상처에 대해 이의 비형질전환된 대응물보다 더 저항성이다. 추가적으로, 본 발명의 감자 종자 Y9은 잎마름병에 대해 증가된 저항성을 가진다.
실시예
1.
pSIM1278
형질전환 벡터 백본
플라스미드 pSIM1278은 감자를 형질전환시키는데 사용되는 19.7kb의 바이너리 형질전환 벡터이다. 이 실시예는 유전자 요소의 기원, 골격의 클로닝 단계 및 T-DNA 서열, 및 플라스미드에서 요소의 순서를 나타낸다.
플라스미드 백본(도 1 및 표 1)은 2개의 특징이 잘 묘사된 세균의 복제 기원을 함유한다. pVS1(pVS1 Sta 및 Rep)은 아그로박테리움에서 플라스미드의 유지를 가능하게 하고, pBR322(pBR322 bom 및 ori)는 대장균에서 플라스미드의 유지를 가능하게 한다. 아그로박테리움 DNA 오버드라이브 서열은 RB에서 절단을 촉진시키며 대장균 nptII 유전자는 박테리아 카나마이신 선별 마커이다. 백본은 레인저 러셋 감자 폴리유비퀴틴(Ubi7) 프로모터 및 레인저 러셋 감자 폴리유비퀴틴(Ubi3) 터미네이터에 의해 측면에 놓인 아그로박테리움 아이소펜텐일 트렌스페라제(ipt) 유전자를 포함하는 발현 카세트를 함유한다. ipt 카세트는 숙주 식물에서 플라스미드 백본 DNA 통합에 대해 선택하는데 사용되는 선별 가능한 표현형이다. 형질전환된 식물 조직에 존재할 때, ipt의 과발현은 식물 호르몬 사이토키닌의 과생산을 초래하여 발현되지 않은 표현형, 비정상적인 잎 및 뿌린 내리는 능력이 없는 식물을 생산한다.
백본 부분은 식물 세포로 옮겨지지 않는다. 백본의 다양한 요소는 표 1에 기술된다.
유전자 요소 | 기원 | 등록 번호 1 | 위치 |
크기
(bp) |
기능 |
1. 개재 서열 | 합성 DNA | 10,149-10,154 | 6 | 복제에 사용된 서열 | |
2. 오버드라이브 | 아크로박테리움 투메파시엔스 Ti-플라스미드 |
NC_002377 | 10,155-10,187 | 33 |
아그로박테리움 투메파시엔스 오른쪽 경계 위치의 절단을 향상시킨다1 |
3. 개재 서열 | 수도모나스 플루오레센스 pVS1 |
AJ537514 | 10,188-11,266 | 1,079 |
pVS1 백본1 |
4. pVS1 분획 단백질 StaA(PVS1 Sta) | 수도모나스 플루오레센스 pVS1 | AJ537514 | 11,267-12,267 | 1,001 | pVS1 안정성 1 |
5. 개재 서열 | 수도모나스 플루오레센스 pVS1 | AJ537514 | 12,268-12,860 | 593 | pVS1 백본1 |
6. pVS1 레플리콘(pVS1Rep) | 수도모나스 플루오레센스 pVS1 | AJ537514 | 12,861-13,861 | 1,001 | 아그로박테리움에서 pVS1 복제 영역 1 |
7. 개재 서열 | 수도모나스 플루오레센스pVS1 | AJ537514 | 13,862-14,099 | 238 | pVS1 백본1 |
8. 개재 서열 | pBR322 | J01749 | 14,100-14,180 | 81 |
pBR322 백본1 |
9. pBR322 bom | pBR322 | J01749 | 14,181-14,531 | 351 |
대장균에서 복제를 위한 pBR322 영역 1 |
10. 개재 서열 | pBR322 | J01749 | 14,532-14,670 | 139 |
pBR322 백본1 |
11. pBR322에 대한 복제 기원(pBR322 ori) | pBR322 | J01749 | 14,671-14,951 | 281 |
복제의 박테리아 기원 1 |
12. 개재 서열 | pBR322 | J01749 | 14,952-15,241 | 290 |
pBR322 백본1 |
13. 네오마이신 포스포트랜스페라제 II(nptII)유전자 | Tn5 트랜스포존 | FJ362602 | 15,242-16,036 | 795 | 아미노글리코실 포스포트렌스페라제1 (Simpson et al. 1985) |
14. 개재 서열 | 벡터 DNA | FJ362602 | 16,037-16,231 | 195 | pCAMBIA 벡터 백본1 |
15. 유비퀴틴-3 유전자의 터미네이터(tUbi3) |
솔라눔. 투베로숨 | GP755544 | 16,232-16,586 | 355 | ipt 유전자 전사를 위한 터미네이터(Garbarino and Belknap, 1994) |
16. 개재 서열 | 아크로박테리움 투메파시엔스 Ti-플라스미드 |
NC_002377 | 16,587-16,937 | 351 |
DNA 복제에 사용된 서열 |
17. 아이소펜텐일 트렌스페라제(ipt) 유전자 | 아크로박테리움 투메파시엔스 Ti-플라스미드 |
NC_002377 | 16,938-17,660 | 723 |
식물에서 아이소펜텐일-AMP, 사이토키닌을 형성하는 AMP와 아이소펜텐일 피로포스페이트의 응축은 식물에서 표현형의 비정상적인 성장을 초래한다(Smigocki and Owens, 1988) |
18. 개재 서열 | 합성 DNA | 17,661-17,672 | 12 | DNA 복제에 사용된 서열 | |
19. 폴리유비퀴틴 프로모터(Ubi7) | 솔라눔. 투베로숨 품종 레인저 러셋 |
U26831 | 17,673-19,410 | 1,738 | ipt 백본 마커 유전자의 발현을 일으키는 프로모터(Garbarino et al., 1995) |
20. 개재 서열 | 벡터 DNA | U10460 |
19,411-19,660 | 250 |
pZP200 벡터 백본1 |
1 http://www.cambia.org/daisy/cambia/585.html-(pCAMBIA 벡터의 일반적인 구조 지도)
실시예
2.
pSIM1278
형질전환 벡터 T-DNA
pSIM1278에 사용된 플랭킹 경계 서열(flanking border sequence)를 포함하는 pSIM1278 DNA 삽입체 영역은 1 bp에서 10,148 bp로, 길이가 10,148 bp이다. pSIM1278 DNA 삽입체는 고유한 DNA로만 구성되며 감자 게놈 내로 안정하게 통합된다. pSIM1278 DNA 삽입체 또는 이의 기능성 부분은 본 발명의 감자 식물 품종에서 통합되는 벡터 pSIM1278의 유일한 유전 물질이다.
pSIM1278 DNA 삽입체는 아래 도 1(벡터 백본 영역과 함께), 도 2와 표 2에 기술되어있다. LB 및 RB 서열 (각각 25 bp)은 아그로박테리움 투메파시엔 스(Agrobacterium tumefaciens)의 T-DNA 경계와 유사하고 기능하도록 합성적으로 설계되었다. 진뱅크 등록번호 AY566555는 경계 영역에 대한 DNA의 기원을 명확히 하기 위해 수정되었다. 유전자 요소 5와 10으로 기술된 ASN1은 Chawla et al., 2012에서 StAst1이라 지칭된다.
플라스미드 pSIM1278 T-DNA는 2개의 발현 카세트를 함유한다:
첫 번째 카세트(요소 4 내지 12, 표 2)는 형질전환된 감자 품종에서 Asn1 및 Ppo5의 하향 조절을 초래한다. 이것은 Asn1의 2개의 동일한 405bp 단편과 Ppo5의 2개의 동일한 144bp 단편으로 구성된다. Asn1 및 Ppo5의 단편은 비-암호화 157bp 레인저 러셋 감자 뉴클레오타이드 스페이서 요소에 의해 분리된 역반복체로서 배열된다. Asn1 및 Ppo5 단편은 2개의 수렴성 감자 프로모터; 덩이줄기에서 주로 활성인 ADP 글루코오스 피로포스포릴라제 유전자(Agp)의 Agp 프로모터 및 과립-결합 전분 신타아제 유전자(Gbss)의 Gbss 프로모터 사이에 배열된다. 이들 프로모터는 역반복체의 발현을 유도하여 이중 가닥 RNA를 생성하고 Asn1 및 Ppo5를 하향 조절한다.
두 번째 카세트(요소 14 내지 21, 표 2)는 형질전환된 감자 품종에서 PhL 및 R1의 하향 조절을 초래한다. 이것은 PhL 프로모터 영역(pPhL)의 2개의 동일한 509 bp 단편과 R1 프로모터 영역(pR1)의 2개의 동일한 532 bp 단편으로 구성된다. pPhL 및 pR1 단편은 레인저 러셋 감자 폴리유비퀴틴 유전자의 비-암호화 258 bp 단편에 의해 분리된 역반복체로서 배열된다. 첫번째 카세트와 마찬가지로, pPhL 및 pR1 단편은 감자 Agp 및 Gbss 프로모터 사이에 배열되고 전사된다.
유전자 요소 | 기원 | 등록 번호 | 위치 (pSIM1278) |
크기
(bp) |
의도된 기능 | |
1. 왼쪽 경계(LB) 위치1 | 합성 | AY5665555 (bases 1-25) |
1 - 25 | 25 | pSIM1278로부터 단일-가닥 DNA 삽입체를 방출하는 2차 절단 위치 (van Haaren et al. 1989) | |
2. LB를 포함하는 왼쪽 경계 영역 서열 | 솔라눔 투베로숨 품종 레인저 러셋 | AY5665555 (bases 26-187) |
26 - 187 | 162 | LB에서 2차 절단을 지원한다 | |
3. 개재 서열 | 솔라눔 투베로숨 | AF393847 | 188 -193 | 6 | DNA 복제에 사용된 서열 | |
4. ADP 글루코오스 피로포스포릴라제 유전자에 대한 프로모터(pAgp), 1st 복제물 | 솔라눔 투베로숨 품종 레인저 러셋 | HM363752 | 194-2,453 | 2260 | 특히 덩이줄기에서 Asn1과 Ppo5의 단편을 포함하는 역반복체의 발현을 유도하는 두 개의 수렴 프로모터 중 하나 | |
5.아스파라긴 신서타제-1(Asn1) 유전자의 단편(1st 복제물, 안티센스 배향) | 솔라눔 투베로숨 품종 레인저 러셋 | HM363759 | 2,454-2,858 | 405 | Asn1 전사체의 분해를 유발하여 아스파라긴 생성을 손상시키는(10) 이중 가닥 RNA와 함께 생성한다(Chawla et al., 20122) | |
6. 폴리페놀 옥시다제-5 유전자(Ppo5)의 3'-비번역된 서열(1st 복제물, 안티센스 배향) | 솔라눔 베루코숨 | HM363754 | 2,859-3,002 | 144 | Ppo5 전사체의 분해를 유발하여 흑점 발달을 차단하는(9) 이중 가닥 RNA와 함께 생성한다 | |
7. 개재 서열 | 솔라눔 투베로숨 | DQ478950 | 3,003-3,008 | 6 | DNA 복제에 사용된 서열 | |
8. 스페이서-1 | 솔라눔 투베로숨 품종 레인저 러셋 | HM363753 | 3,009-3,165 | 157 | 제 1 역반복체들 사이의 서열 | |
9. 폴리페놀 옥시다제-5 유전자(Ppo5)의 3'-비번역된 서열(2nd 복제물, 센스 배향) | 솔라눔 베루코숨 | HM363754 | 3,166-3,309 | 144 | Ppo5 전사체의 분해를 유발하여 흑점 발달을 차단하는(6) 이중 가닥 RNA와 함께 생성한다 | |
10. 아스파라긴 신서타제-1(Asn1) 유전자의 단편(2nd 복제물, 센스 배향) |
솔라눔 투베로숨 품종 레인저 러셋 | HM363759 | 3,310-3,715 | 406 | Asn1 전사체의 분해를 유발하여 아스파라긴 생성을 손상시키는(5) 이중 가닥 RNA와 함께 생성한다(Chawla et al., 20122) | |
11. 개재 서열 | 솔라눔 투베로숨 | X73477 | 3,716-3,721 | 6 | DNA 복제에 사용된 서열 | |
12. 과립-결합 전분 신타아제(pGbss) 유전자에 대한 프로모터(1st 복제물, pAgp의 1st 복제물에 대한 수렴 배향) | 솔라눔 투베로숨 품종 레인저 러셋 | HM363755 | 3,722-4,407 | 686 | 특히 덩이줄기에서 Asn1과 Ppo5의 단편을 포함하는 역반복체의 발현을 유도하는 두 개의 수렴 프로모터 중 하나 | |
13. 개재 서열 | 솔라눔 투베로숨 | X95996 / AF393847 | 4,408-4,423 | 16 | DNA 복제에 사용된 서열 | |
14. pAgp, 2nd 복제물 | 솔라눔 투베로숨 품종 레인저 러셋 | HM363752 | 4,424-6,683 | 2260 | 특히 덩이줄기에서 PhL과 R1의 단편을 포함하는 역반복체의 발현을 유도하는 두 개의 수렴 프로모터 중 하나 | |
15. 감자 포스포릴라제-L(pPhL) 유전자에 대한 프로모터의 단편(1st 복제물, 안티센스 배향) | 솔라눔 투베로숨 품종 레인저 러셋 | HM363758 | 6,684-7,192 | 509 | PhL 전사체의 분해를 유발하여 전분 분해를 통한 환원당의 형성을 제한하는 (20) 이중 가닥 RNA와 함께 생성한다 | |
16. 감자 R1 유전자(pR1)에 대한 프로모터의 단편(1st 복제물, 안티센스 배향) | 솔라눔 투베로숨 품종 레인저 러셋 | HM363757 | 7,193-7,724 | 532 | R1 전사체의 분해를 유발하여 전분 분해를 통한 환원당의 형성을 제한하는 (19) 이중 가닥 RNA와 함께 생성한다 | |
17. 개재 서열 | 솔라눔 투베로숨 | DQ478950 | 7,725-7,730 | 6 | DNA 복제에 사용된 서열 | |
18. 스페이서-2 | 솔라눔 투베로숨 품종 레인저 러셋 | U268313 | 7,731-7,988 | 258 | 제 2 역반복체들 사이의 서열 | |
19. 감자 R1 유전자(pR1)에 대한 프로모터의 단편(2nd 복제물, 센스 배향) | 솔라눔 투베로숨 품종 레인저 러셋 | HM363757 | 7,989-8,520 | 532 | R1 전사체의 분해를 유발하여 전분 분해를 통한 환원당의 형성을 제한하는 (16) 이중 가닥 RNA와 함께 생성한다 | |
20. 감자 포스포릴라제-L(pPhL) 유전자에 대한 유전자의 단편(2nd 복제물, 센스 배향) | 솔라눔 투베로숨 품종 레인저 러셋 | HM363758 | 8,521-9,029 | 509 | PhL 전사체의 분해를 유발하여 전분 분해를 통한 환원당의 형성을 제한하는 (15) 이중 가닥 RNA와 함께 생성한다 | |
21. pGbss (2nd 복제물, pAgp의 2nd 복제물에 대한 수렴 배향) | 솔라눔 투베로숨 품종 레인저 러셋 | X832204 | 9,030-9,953 | 924 | 특히 덩이줄기에서 PhL과 R1의 단편을 포함하는 역반복체의 발현을 유도하는 두 개의 수렴 프로모터 중 하나 | |
22. 개재 서열 | 솔라눔 투베로숨 | AF143202 | 9,954 - 9,962 | 9 | DNA 복제에 사용된 서열 | |
23. RB를 포함하는 오른쪽 경계 영역 서열 | 솔라눔 투베로숨 품종 레인저 러셋 | AY5665555 (bases 231-391) |
9,963 - 10,123 | 161 | RB-유사 위치에서 1차 절단을 지원한다 | |
24. 오른쪽 경계 (RB) 서열1 | 합성 | AY5665555 (bases 392-416) |
10,124 - 10,148 | 25 | pSIM1278로부터 단일-가닥 DNA 삽입체를 방출하는 1차 절단 위치(van Haaren et al. 1989) | |
1 LB 및 RB 염기 서열(각각 25-bp)은 아크로박테리움 투메파시엔스의 T-DNA 경계와 유사하고 기능적으로 합성되도록 디자인되었다. 2 유전자 요소 5와 11로 기술된 ASN1은 Chawla et al. 2012에서 StAst1으로 불린다. 3 진뱅크 등록번호 HM363756은 pSIM1278 구조체의 pGbss DNA 요소에 존재하는 4개의 3'말단 뉴클레오타이드를 적절하게 포함하기 위해 진뱅크 등록번호 U26831에 대한 인용으로 대체된다. 4 진뱅크 등록번호 HM363755는 pSIM1278 구조체에 존재하는 전체 pGbss(제 2 복제물) DNA 삽입 서열을 적절히 포함하기 위해 진뱅크 등록번호 X83220에 대한 인용으로 대체된다. 5 진뱅크 등록번호 AY566555는 경계 영역에 대한 DNA 기원을 명확히 하기 위해 변경되었다. |
따라서, 표 1 및 표 2에서 알 수 있는 바와 같이, pSIM1278 플라스미드는 감자 식물 형질전환을 위해 디자인된 바이너리 벡터이다. 벡터 백본은 벡터 백본 DNA를 갖는 식물을 제거하기 위한 선별을 위한 ipt 마커와 함께 대장균 및 아그로박테리움에서의 복제를 위한 서열을 포함한다. T-DNA 영역은 LB 및 RB 서열이 측면에 있는 2개의 발현 카세트로 구성된다. 숙주 식물 조직에 pSIM1278 벡터를 함유하는 아그로박테리움을 접종하면, pSIM1278의 T-DNA 영역이 숙주 게놈 속으로 옮겨진다.
본 발명의 감자 종자 Y9을 제조하기 위해 사용된 표 2에 기술된 DNA 삽입체는 인접 유전자를 활성화시키지 않고 감자 식물 품종의 표현형에 악영향을 미치지 않는다.
실시예 3: pSIM1678 형질전환 벡터 백본
플라스미드 pSIM1678은 감자를 형질전환하는데 사용되는 18.6kb의 바이너리 형질전환 벡터이다. 이 실시예는 유전자 요소의 기원, 골격의 클로닝 단계 및 T-DNA 서열, 및 플라스미드에서 요소의 순서를 나타낸다.
플라스미드 백본(도 3; 표 3)은 2개의 특성이 특징이 잘 묘사된 박테리아 복제 기원을 함유한다. pVS1(pVS1 Sta 및 Rep)은 아그로박테리움에서 플라스미드의 유지를 가능하게 하고, pBR322(pBR322 bom 및 ori)는 대장균에서 플라스미드의 유지를 가능하게 한다. 아그로박테리움 DNA 오버드라이브 서열은 RB에서 절단을 촉진시키며 대장균 nptII 유전자는 박테리아 카나마이신 선별 마커이다. 백본은 레인저 러셋 감자 폴리유비퀴틴(Ubi7) 프로모터 및 레인저 러셋 감자 폴리유비퀴틴(Ubi3) 터미네이터에 의해 측면에 놓인 아그로박테리움 아이소펜텐일 트렌스페라제(ipt) 유전자를 포함하는 발현 카세트를 함유한다. ipt 카세트는 숙주 식물에서 플라스미드 백본 DNA 통합에 대해 선택하는데 사용되는 선별 가능한 표현형이다. 형질전환된 식물 조직에 존재할 때, ipt의 과발현은 식물 호르몬 사이토키닌의 과생산을 초래하여 발현되지 않은 표현형, 비정상적인 잎 및 뿌린 내리는 능력이 없는 식물을 생산한다.
백본 부분은 식물 세포로 옮겨지지 않는다. 백본의 다양한 요소는 표 3에 기술된다.
유전자 요소 | 기원 | 등록 번호 1 | 위치 |
크기
(bp) |
기능 1 http://www.cambia.org/daisy/cambia/585.html - (pCAMBIA 벡터의 일반적인 구조 맵) |
1. 개재 서열 | 합성 DNA | 9,091-9,096 | 6 | DNA 복제에 사용된 서열 | |
2. 오버드라이브 | 아크로박테리움 투메파시엔스 Ti-플라스미드 |
NC_002377 | 9,097- 9,126 | 30 |
아그로박테리움 투메파시엔스 오른쪽 경계 위치의 절단을 향상시킨다1 |
3. 개재 서열 | 수도모나스 플루오레센스 pVS1 |
AJ537514 | 9,127-10,208 | 1,082 |
pVS1 백본1 |
4. pVS1 분획 단백질 StaA(PVS1 Sta) | 수도모나스 플루오레센스 pVS1 |
AJ537514 | 10,209-11,209 | 1,001 | pVS1 안정성 1 |
5. 개재 서열 | 수도모나스 플루오레센스 pVS1 |
AJ537514 | 11,210-11,802 | 593 | pVS1 백본1 |
6. pVS1 레플리콘(pVS1Rep) | 수도모나스 플루오레센스 pVS1 |
AJ537514 | 11,803- 12,803 | 1,001 | 아그로박테리움에서 pVS1 복제 영역 1 |
7. 개재 서열 | 수도모나스 플루오레센스 pVS1 |
AJ537514 | 12,804-13,040 | 237 | pVS1 백본1 |
8. 개재 서열 | pBR322 | J01749 | 13,041- 13,212 | 172 | pBR322 백본1 |
9. pBR322 bom | pBR322 | J01749 | 13,213-13,473 | 261 | 대장균에서 복제를 위한 pBR322 영역 1 |
10. 개재 서열 | pBR322 | J01749 | 13,474-13,612 | 139 | pBR322 백본1 |
11. pBR322에 대한 복제 기원(pBR322 ori) | pBR322 | J01749 | 13,613-13,893 | 281 | 복제의 박테리아 기원 1 |
12. 개재 서열 | pBR322 | J01749 | 13,894-14,183 | 290 | pBR322 백본1 |
13. 네오마이신 포스포트랜스페라제 II(nptII)유전자 | Tn5 트랜스포존 | FJ362602 | 14,184-14,978 | 795 | 아미노글리코실 포스포트렌스페라제1 (Simpson et al. 1985) |
14. 개재 서열 | 벡터 DNA | FJ362602 | 14,979-15,173 | 195 | pCAMBIA 벡터 백본1 |
15. 유비퀴틴-3 유전자의 터미네이터(tUbi3) |
솔라눔. 투베로숨 | GP755544 | 15,174-15,528 | 355 | ipt 유전자 전사를 위한 터미네이터(Garbarino and Belknap, 1994) |
16. 개재 서열 | 아크로박테리움 투메파시엔스 Ti-플라스미드 |
NC_002377 | 15,529-15,879 | 351 |
DNA 복제에 사용된 서열 |
17. 아이소펜텐일 트렌스페라제(ipt) 유전자 | 아크로박테리움 투메파시엔스 Ti-플라스미드 |
NC_002377 | 15,880-16,602 | 723 |
식물에서 아이소펜텐일-AMP, 사이토키닌을 형성하는 AMP와 아이소펜텐일 피로포스페이트의 응축은 식물에서 표현형의 비정상적인 성장을 초래한다(Smigocki and Owens, 1988) |
18. 개재 서열 | 합성 DNA | 16,603-16,614 | 12 | DNA 복제에 사용된 서열 | |
19. 폴리유비퀴틴 프로모터(Ubi7) | 솔라눔. 투베로숨 품종 레인저 러셋 |
(A) U26831 | 16,615-18,352 | 1,738 | ipt 백본 마커 유전자의 발현을 일으키는 프로모터(Garbarino et al., 1995) |
20. 개재 서열 | 벡터 DNA | (B)
U10460 |
18,353-18,602 | 250 |
pZP200 벡터 백본 |
실시예 4. pSIM1678 형질전환 벡터 T-DNA
pSIM1678에 사용된 플랭킹 경계 서열(flanking border sequence)를 포함하는 pSIM1678 DNA 삽입체 영역은 9,090 bp(1 bp에서 9,090 bp)이다. pSIM1678 DNA 삽입체는 고유한 DNA로만 구성되며 감자 게놈 내로 안정하게 통합된다. pSIM1678 DNA 삽입체 또는 이의 기능성 부분은 본 발명의 감자 식물 품종에서 통합되는 벡터 pSIM1678의 유일한 유전 물질이다.
pSIM1678 DNA 삽입체는 아래 도 3(벡터 백본 영역과 함께)와 표 4에 기술되어있다. 표 4에서, LB 및 RB 서열(각각 25 bp)은 아그로박테리움 투메파시엔스(Agrobacterium tumefaciens)의 T-DNA 경계와 유사하고 기능하도록 합성적으로 설계되었다. 진뱅크 등록번호 AY566555는 경계 영역에 대한 DNA 기원을 명확히 하기 위해 수정되었다.
플라스미드 pSIM1678 T-DNA는 1-bp 내지 9,090-bp이며, 2개의 발현 카세트를 함유한다(도 3):
첫 번째 카세트(요소 4 내지 6, 표 4)는 솔라눔 벤투리(Solanum venturii)로부터 유래하는 2,626 bp Rpi-vnt1(Vnt1) 유전자를 함유한다. 유전자 생성물인 VNT1은 감자역병균(Phytophthora infestans)에 의한 잎마름병 감염으로부터 감자를 보호하는 식물 면역 반응에 관여하는 R 단백질이다. 유전자는 고유 Vnt1 프로모터인, pVnt1 및 터미네이터인, tVnt1하에 발현된다.
제 2 카세트(요소 8 내지 14, 표 4)는 형질전환된 감자 품종의 액포 전화효소(VInv)의 하향 조절을 초래한다. 이것은 분리된 역반복체로 배열된 VInv(요소 10과 12, 표 4)의 두 조각으로 구성된다. VInv 단편은 2개의 수렴성 감자 프로모터; 덩이줄기에서 주로 활성인 ADP 글루코오스 피로포스포릴라제 유전자(Agp)의 Agp 프로모터 및 과립-결합 전분 신타아제 유전자(Gbss)의 Gbss 프로모터 사이에 배열된다. 이들 프로모터는 역반복체의 발현을 유도하여 이중 가닥 RNA를 생성하고 VInv를 하향 조절한다.
유전자 요소 | 기원 | 등록 번호 | 위치 (pSIM1678) | 크기 (bp) | 의도된 기능 |
1. 왼쪽 경계(LB) 위치1 | 합성 | AY5665553 (bases 1-25) |
1 - 25 | 25 |
pSIM1678로부터 단일-가닥 DNA 삽입체를 방출하는 2차 절단 위치 |
2. LB를 포함하는 왼쪽 경계 영역 서열 | 솔라눔 투베로숨 품종 레인저 러셋 | AY5665553 (bases 1-187) | 26 - 187 | 162 |
LB에서 2차 절단을 지원한다 |
3. 개재 서열 | 솔라넘 투베로숨 | AF393847 | 188 -193 | 6 | DNA 복제에 사용된 서열 |
4. 잎마름병 저항성 유전자(Vnt1)에 대한 고유 프로모터 | 솔라넘 벤투리 | FJ423044 | 194 -902 | 709 | 잎마름병 저항성 유전자vnt1의 발현을 유도한다 |
5. 잎마름병 저항성 유전자 VNt1 (Rpi-vnt1) | 솔라넘 벤투리 | FJ423044 | 903 -3,578 | 2676 | 솔라넘 벤투리 잎마름병 저항성 단백질 유전자 |
6. Vnt1 gene유전자에 대한 고유 터미네이터 | 솔라넘 벤투리 | FJ423044 |
3,579 -4,503 | 925 | 잎마름병 저항성 유전자 vnt1의 전사를 종료시킨다 |
7. 개재 서열 | 솔라넘 투베로숨 | HM363755 | 4,504 -4,510 | 7 | DNA 복제에 사용된 서열 |
8. ADP 글루코오스 피로포스포릴라제 유전자에 대한 프로모터(pAgp) | 솔라눔 투베로숨 품종 레인저 러셋 | HM363752 | 4,511 - 6,770 | 2260 | 산 전화효소 유전자의 단편을 함유하는 역반복체의 발현을 유도하는 두 수렴 프로모터 중 하나 |
9. 개재 서열 | 솔라눔 투베로숨 품종 레인저 러셋 | DQ206630 | 6,771 - 6,776 | 6 | DNA 복제에 사용된 서열 |
10. 산 전화효소(Inv)의 단편 (센스 배향) |
솔라눔 투베로숨 품종 레인저 러셋 | DQ478950 | 6,777 - 7,455 | 679 | 전화효소 전사체의 분해를 유발하는 (12) 이중 가닥 RNA로 생성된다 |
11. 개재 서열 | 솔라눔 투베로숨 품종 레인저 러셋 | X73477 | 7,456 - 7,461 | 6 | DNA 복제에 사용된 서열 |
12. 산 전화효소(Inv)의 단편 (안티센스 배향) |
솔라눔 투베로숨 품종 레인저 러셋 | DQ478950 | 7,462 - 7,965 | 504 | 전화효소 전사체의 분해를 유발하는 (10) 이중 가닥 RNA로 생성된다 |
13. 개재 서열 | 솔라눔 투베로숨 품종 레인저 러셋 | X95996 | 7,966 - 7,971 | 6 | DNA 복제에 사용된 서열 |
14. 과립-결합 전분 신타아제(pGbss) 유전자에 대한 프로모터(pAgp에 대한 수렴 배향) | 솔라눔 투베로숨 품종 레인저 러셋 | X832202 | 7,972 - 8,895 | 924 | 특히 덩이줄기에서, 전화효소 유전자의 단편을 함유하는 역반복체의 발현을 유도하는 두 수렴 프로모터 중 하나 |
15. 개재 서열 | 솔라눔 투베로숨 | AF143202 | 8,896 - 8904 |
9 | DNA 복제에 사용된 서열 |
16. RB를 포함하는 오른쪽 경계 영역 서열 | 솔라눔 투베로숨 품종 레인저 러셋 | AY5665553(bases 231-416) | 8905- 9,065 | 161 |
RB-유사 위치에서 1차 절단을 지원한다. |
17. 오른쪽 경계 (RB) 서열1 | 합성 | AY5665553(bases 392-416) | 9,066 - 9,090 | 25 | pSIM1678로부터 단일-가닥 DNA 삽입체를 방출하는 1차 절단 위치(van Haaren et al. 1989) |
1 LB 및 RB 염기 서열(각각 25-bp)은 아크로박테리움 투메파시엔스의 T-DNA 경계와 유사하고 기능적으로 합성되도록 디자인되었다. 2 진뱅크 등록번호 HM363755는 pSIM1278 구조체에 존재하는 전체 pGbss(제 2 복제물) DNA 삽입 서열을 적절히 포함하기 위해 진뱅크 등록번호 X83220에 대한 인용으로 대체된다. 3 진뱅크 등록번호 AY566555는 경계 영역에 대한 DNA 기원을 명확히 하기 위해 변경되었다. |
따라서, 표 3 및 표 4에서 알 수 있는 바와 같이, pSIM1678 플라스미드는 감자 식물 형질전환을 위해 디자인된 바이너리 벡터이다. 벡터 백본은 벡터 백본 DNA를 갖는 식물을 제거하기 위한 선별을 위한 ipt 마커와 함께 대장균 및 아그로박테리움에서의 복제를 위한 서열을 포함한다. T-DNA 영역은 LB 및 RB 서열이 측면에 있는 2개의 발현 카세트로 구성된다. 숙주 식물 조직에 pSIM1678 벡터를 함유하는 아그로박테리움을 접종하면, pSIM1678의 T-DNA 영역이 숙주 게놈 속으로 옮겨진다.
실시예
5. 아그로박테리움 균주 및 형질감염
C58-유래의 아그로박테리움 균주 AGL1은 매우 유해한(hyper-virulent) 플라스미드 pTiBo542의 전달 DNA(transfer DNA)를 정확하게 결실시킴으로써 개발하였다(Lazo et al., 1991). 일반적인 재조합 유전자(recA) 내의 트랜스포존 삽입은 pSIM1278과 같은 재조합 플라스미드 벡터를 안정화시킨다(도 1). AGL1은 카베니실린 및 리프암피신에 대한 저항성을 나타내며 티멘틴을 사용하여 형질전환된 감자 조직에서 제거된다. 선택 후, 식물은 항생제와 아그로박테리움을 함유하지 않으며, 감자 유래 발현 카세트가 식물의 게놈에 삽입된다.
모주(stock plant)는 3% 수크로오스 및 2g/l 겔라이트(gelrite)(번식 배지)을 함유하는 40ml 하프-스트렝스(half-strength) M516(식물공학) 배지와 함께 마젠타 박스(magenta box)에서 유지시켰다. 4mm 내지 6mm의 감자 절간 분절(internode segment)을 4주령의 식물로부터 절단하고, pSIM1278을 운반하는 아그로박테리움 AGL1 균주로 감염시키고, 3% 수크로오스 및 6g/l 한천을 함유하는 조직 배양 배지(공동-배양 배지)로 전달하였다. 2일 후, 감염된 외식체(explant)를 3% 수크로오스, 6g/l 한천 및 150mg/l 티멘틴을 함유하는 M404(Phytotechnology) 배지에 옮겨 아그로박테리움(호르몬없는 배지)을 제거하였다. 이 방법의 상세한 사항은 다른 곳(Richael et al. (2008))에 기술되어 있다.
한 달 후, 감염된 체외 이식편을 합성 호르몬이 없는 새로운 배지에 옮기고 퍼시발 성장 챔버에서 발아를 형성하기 시작하는 24℃에서 16시간의 광주기를 사용하여 배양하였다. 많은 발아가 ipt 유전자를 발현하고 사이토키닌 과다생산 표현형을 나타내었다; 이 발아는 추가 분석을 위해 고려되지 않았다. PCR 지노타이핑은 남은 발아의 약 0.3 내지 1.5%는 ipt 유전자가 결핍된 상태에서 P-DNA의 적어도 일부를 함유하고 있음을 보여주었다. 따라서, 형질전환된 식물체를 선택하기 위한 마커는 사용되지 않았다. ipt 기반 마커가 없는 식물 형질전환에 대한 세부 사항은 Richael et al. (2008)에 의해 발행되었다.
아그로박테리움을 제거하는 과정은 외식 감염(explant infection) 2일 후에 시작되었다. 이 목적을 위해, 조직은 살아있는 아그로박테리움이 없는 것으로 입증될 때까지 항생제 티멘틴(150mg/L)을 투여 받았다. 형질전환된 사건의 줄기 단편을 영양 배지 효모 추출물(NBY 배지)에 28℃에서 2주 동안 배양함으로써 증명을 얻었다.(두 번 반복). 97 CFR Part 340에 따라, 형질전환된 식물은 살아있는 아그로박테리움이 없는 경우에만 현장으로 옮겨 심었다.
아틀란틱 Y9 사건은 상이한 플라스미드를 갖는 두 개의 개별적인 형질 전환으로부터 유도된 삽입체를 함유한다. 첫 번째 삽입체인 플라스미드 pSIM1278은 덩이줄기에서 최대 4개의 감자 유전자인 Asn1, Ppo5, R1 및 PhL을 침묵시키도록 디자인된 역반복체로 이루어진 2개의 카세트를 함유한다. 유사하게, 두 번째 플라스미드인 pSIM1678은 덩이줄기에서 VInv 유전자를 침묵시키는 역반복체로 이루어진 카세트를 함유하며 또한 원시 감자 프로모터 아래에 Rpi-vnt1 유전자의 복제물을 함유한다.
감자 식물 품종을 DNA 겔 블롯 분석에 의해 분석하여 통합된 DNA 삽입 서열의 구조 및 복제물 수를 결정하고 벡터 백본 서열의 부재를 확인 하였다.
실시예
6. 벡터 백본 DNA의 부재에 대한 증거
많은 상용 형질전환 작물과는 달리, 본 발명의 감자 종자는 벡터 백본 DNA와 같은 형질전환에 사용되는 아그로박테리움 유래의 DNA 서열이 2가지 상이한 방법에 의해 없는 것으로 확인되었다: 1) 먼저, 벡터 백본에서 음성 선택성 아이소펜텐일 아이소머라제(ipt) 마커 유전자의 존재 또는 부존재는 아그로박테리움으로부터의 ipt 유전자 발현 카셋트를 포함하는 백본 DNA의 식물 세포로의 의도하지 않은 전이가 ipt 유전자 발현을 유발하고, 결과적으로 사이토키닌-유형 호르몬 아이소펜텐일아데노신의 형성을 유발함에 따라 결정되었고, 식물체가 플라스미드 백본에서 음성 선택성 아이소펜텐일아이소머라아제(ipt) 마커 유전자와 관련된 표현형을 갖는다면, 이들은 버려졌다; 2) 백본 DNA가 없는 것을 확인하기 위해 1차 스크리닝 방법을 통과한 형질전환 감자 식물체에 서던 블롯 하이브리드화를 사용하였다.
따라서, 위의 두 분석은 아틀란틱 Y9 사건이 형질전환에 사용된 플라스미드로부터의 백본을 함유하지 않는다는 것을 나타내었다.
실시예
7. 삽입된 DNA의 안정성
박테리아 T-DNA는 식물에 삽입된 후에 항상 안정한 것은 아니다. 추정된 불안정성 비율(0.5-5.9 x 10-4)은 감수 분열과 관련이 있으며(Muller et al., 1987; Conner et al., 1998), 이는 감자와 관련이 없는데 감자는 무성적으로 번식되기 때문이다. 따라서, DNA 삽입은 안정적일 것으로 예상된다. 씨앗 보다는 덩이줄기가 다음 세대를 정의하는데 사용되었는데 이는 덩이줄기는 상업적으로 심어지는 것이기 때문이다.
분자 안정성 및 표현형 분석을 사용하여 유전자 안정성을 평가하였다. 삽입체의 구조는 Y9 감자의 3세대 (G0-G3)에 걸쳐 분리된 게놈 DNA의 서던 블롯 분석을 사용하여 안정한 것으로 나타났으나, 표현형 안정성은 필드-성장 덩이줄기의 제 2세대에서, 폴리페놀 옥시다제 활성을 측정하여 평가되었다. 이 방법은 감자 절단면에 카테콜을 도포한 후 PPO 침묵의 시각적 증거를 나타낸다. 이런 연구는 형질을 유지하면서 Y9의 원하는 유전적 변화가 여러 클론 주기 동안 안정적으로 유지되도록 하기 위해 수행되었다.
DNA 삽입체의 안정성은 서던 블롯을 사용하여 3개의 연속적인 클론 세대(G1, G2 및 G3)를 원래의 형질전환체(G0)와 비교함으로써 평가하였다. 안정한 DNA 삽입체는 동일한 구조를 유지하고 식물의 여러 세대에 걸쳐 동일한 소화 패턴을 생성 할 것으로 예상된다. Y9 사건에서 삽입체의 안정성을 시험하기 위해, pSIM1278 및 pSIM1678 둘 다에서 삽입체의 영역에 혼성화하는 두 개의 프로브(GBS1 및 AGP) 및 pSIM1678 삽입체에 특이적인 두 프로브(INV 및 VNT1)를 사용하여 분해 패턴을 비교하였다. 이들 프로브가 DNA 게놈뿐만 아니라 DNA 삽입체(들)과 혼성화하는 DNA 서열은 감자 게놈에 함유되기 때문에, 내인성 및 삽입체- 특이적 밴드 모두가 서든 블롯에서 예상된다.
모든 게놈 DNA 샘플을 제한 효소, EcoRV로 분해하였고, AGP 또는 GBS1에 특이적인 프로브와 혼성화시켰다. EcoRV는 이들 연구를 위해 선택되었는데 이는 pSIM1278 삽입체(예를 들어, 2.3kb)에서 예측된 크기의 내부 밴드를 갖는 독특한 밴딩 패턴을 제공하기 위해 두 삽입체 내에서 소화되기 때문이다. Y9의 모든 샘플 사이의 밴딩 패턴은 두 프로브에 대해 서로 동일하였다. 아틀란틱 대조군에 있는 여러 밴드는 Y9에서도 발견되지만 Y9은 pSIM1278 및 pSIM1678 삽입체에 해당하는 밴드도 함유한다. 이런 밴드는 분석된 Y9의 모든 세대 사이에 유사하게 일치하여 두 삽입체의 유전적 안정성을 나타낸다.
pSIM1678 삽입체에 특이적인 두 개의 프로브를 사용하여 두 번째 분석을 실행하였다. 이 분석을 위해 게놈 DNA 샘플을 제한 효소 XbaI로 분해하고 VNT1 및 INV 프로브와 혼성화하였다. XbaI는 pSIM1678을 내부적으로 분해하고 공지된 크기의 밴드(예를 들어, INV 프로브에 대해 4.6 kb)를 생성함에 따라 이들 연구에 대한 제한 효소로 선택되었다. 다시, 내인성 및 삽입-특이적 밴드 모두를 분석된 3세대 간의 일치하는 밴딩 패턴으로 검출하였다. 유전적 및 표현형 분석 결과는 pSIM1278 및 pSIM1678의 형질전환으로 인해 발생하는 삽입은 3세대에 걸쳐 안정적이라는 것을 나타내었다. 3세대에 걸쳐 입증된 안정성을 감안할 때, 이후의 식물 번식주기 동안 안정성이 유지될 가능성이 있다.
실시예
8. 유전자 침묵의 효능 및 조직-특이성
침묵은 침묵을 표적으로 한 유전자 및 프로모터로부터 유래된 서열을 포함하는 역반복체를 도입함으로써 달성되었다. 이중 가닥 RNA 매개 침묵에 관련된 많은 평행 경로가 있지만, 이러한 역반복체의 전사는 바이러스 방어에 관여하는 세포 기계에 의해 처리되는 것으로 생각된다(Fusaro et al., 2006). Y9 감자는 총 5개의 다른 감자 유전자로부터의 서열을 포함하는 3개의 독특한 카세트를 함유한다. pSIM1278 구조체는 2개의 유전자 침묵 카세트로 구성된다(도 4, 상부 구조체 참조). 하나의 카세트는 두 유전자, 아스파라긴 신타아제-1(Asn1)과 폴리페놀 옥시다제 -5(Ppo5)로부터의 서열의 역반복체를 함유한다. 두 번째 카세트는 전분 관련 유전자 R1(531-bp) 및 포스포릴라제-L(PhL)(508-bp)의 프로모터로부터의 서열을 함유한다. 최종 카세트는 공포성 전화효소(VInv) 유전자로부터의 서열을 함유하는 역반복체를 포함하는 pSIM1678 구조체를 통해 도입되었다(도 4 참조, 하부 구조체).
3개의 모든 침묵 카세트는 광합성-활성 조직 및 뿌리와 비교하여 덩이줄기에서 매우 활성인 감자의 Agp 및 Gbss 유전자로부터의 특징이 잘 묘사되고 조직-특이적 프로모터의 동일한 세트에 의해 조절된다(Nakata et al. 1994; Visser et al., 1991). 따라서 발현 및 유전자 침묵은 덩이줄기에서 가장 효과적이며 덩이줄기에 대해 크게 제한될 것으로 예상되었다.
5개의 모든 표적 유전자의 발현을 노던 블롯 분석으로 특징을 묘사하여 각 카세트로부터의 유전자 침묵의 효과를 측정하였다. 아래 표 5에 나타낸 바와 같이, 모든 5개 유전자는 덩이줄기에서 하향 조절된 것으로 나타났다.
유전자 | 덩이줄기 | 잎 | 줄기 | 뿌리 | 꽃 |
Asn1 | √1 | √ | - | - | √ |
Ppo5 | √ | - | - | - | - |
PhL | √ | - | - | - | - |
R1 | √ | - | - | - | - |
VInv | √ | - | - | - | √ |
1√ = 하향 조절된다, - = 하향 조절되지 않는다, n/0 = 관찰되지 않는다.
Asn1, Ppo5, PhL, R1, 및 VInv 유전자의 덩이줄기 특이적 하향 조절이 Y9 사건에서 관찰되었다. 잎의 Asn1과 꽃의 Asn1 및 VInv의 부분-하향 조절을 제외하면 다른 조직의 발현 수준은 영향을 받지 않았다
실시예
9. 감자 종자 Y9
특징 묘사
요약
감자품종 Y9은 잎마름병에 대한 저항성을 증가시키고, 흑점 상처의 원인이 되는 효소의 발현을 감소시킴으로써 품질을 개량하고 반응물, 즉 아스파라긴과 환원당의 농도를 저하함으로써 아크릴아마이드를 감소시키고자 하는 감자산업의 요구를 해결한다. 감자품종 Y9을 감자 식물 게놈에 고유하며 외래 DNA, 아그로박테리움 DNA, 바이러스 마커 또는 벡터 백본 서열을 함유하지 않는 핵산 서열로 형질전환하였다. 또한, 형질과 연관된 특징을 제외하고는, 사건들이 종래의 대조군과 동일하게 생장하는 것을 보장하도록 작물 연구를 수행하였다.
현장 시험은 2014년 동안 7개 미국 현장에서 시행되었다. 이 연구의 목적은 비변형 대조군, 부모 품종, 아틀란틱과 비교하여 Y9 감자의 표현형 성능, 덩이줄기 및 생태학적 상호작용을 평가하는 것이었다.
표현형, 덩이줄기 및 생태학적 상호작용 연구는 Y9과 아틀란틱 대조군 사이에 의미있는 차이를 나타내지 않았다.
표현형 특성 중 어떤 것에 대해서도 통계적 차이는 발견되지 않았는데, 이는 Y9이 아틀란틱과 표현형면에서 유사하다는 것을 나타낸다.
덩이줄기 평가에 대해, 비중은 종래의 감자에서 볼 수 있는 값의 범위 내에서 대조군에 비해 Y9에 대해 높았다. 이런 변화는 종래의 감자와 동일한 Y9의 환경 영향을 변화시키지 않을 것이다.
곤충, 질병 및 비 생물적 스트레스 요인과 절지 동물의 풍부함에 대한 차이점의 결여는 Y9의 생태학적 상호작용은 종래의 감자와 동일하다는 결론을 뒷받침한다.
특징 | 품종 | N | 평균 | P-값 | SD | CVR Min | CVR Max | |
표현형 성능 | ||||||||
조기 출연(%) | 아틀란틱 대조군 |
28 | 72.1 | 0.3276 | 22.7 | 0 | 100 | |
Y9 | 28 | 67.2 | 20.5 | |||||
최종 출연(%) | 아틀란틱 대조군 |
28 | 96.0 | 0.4245 | 10.9 | 10.6 | 100 | |
Y9 | 28 | 93.8 | 10.2 | |||||
식물 당 줄기(#) | 아틀란틱 대조군 |
28 | 3.3 | 0.9439 | 0.5 | 1 | 6 | |
Y9 | 28 | 3.3 | 0.7 | |||||
식물 활동력(1-5 등급) | 아틀란틱 대조군 |
28 | 4.1 | 0.8785 | 0.9 | 1.3 | 5 | |
Y9 | 28 | 4.1 | 1.1 | |||||
식물 높이(cm) | 아틀란틱 대조군 |
28 | 59.5 | 0.8858 | 15.6 | 16.4 | 108.7 | |
Y9 | 28 | 59.2 | 16.5 | |||||
덩굴 마름(%) | 아틀란틱 대조군 |
28 | 42.5 | 0.1516 | 28.7 | 0 | 100 | |
Y9 | 28 | 50.5 | 25.4 | |||||
덩이줄기 평가 | ||||||||
총 수율(cwt/a) | 아틀란틱 대조군 |
28 | 566.5 | 0.393 | 201.3 | 89.2 | 1410.6 | |
Y9 | 28 | 535.7 | 198.0 | |||||
US#1 수율(cwt/a) | 아틀란틱 대조군 |
28 | 512.5 | 0.1676 | 202.4 | 118.9 | 693.5 | |
Y9 | 28 | 467.5 | 206.3 | |||||
식물당 덩이줄기(#) | 아틀란틱 대조군 |
28 | 11.6 | 0.7709 | 4.0 | 3.1 | 19.5 | |
Y9 | 28 | 11.8 | 3.6 | |||||
A(%) | 아틀란틱 대조군 |
28 | 67.9 | 0.8448 | 12.3 | 28 | 83.3 | |
Y9 | 28 | 67.1 | 7.9 | |||||
B(%) | 아틀란틱 대조군 |
28 | 8.6 | 0.0564 | 8.3 | 2 | 70.5 | |
Y9 | 28 | 11.2 | 8.8 | |||||
특대형(%) | 아틀란틱 대조군 |
28 | 17.8 | 0.3732 | 16.0 | 0 | 45.7 | |
Y9 | 28 | 14.7 | 11.3 | |||||
선택(%) | 아틀란틱 대조군 |
28 | 2.9 | 0.1471 | 3.8 | 0 | 17.3 | |
Y9 | 28 | 4.9 | 5.5 | |||||
비중 | 아틀란틱 대조군 |
28 | 1.089 | 0.0003 | 0.0086 | 0.835 | 1.171 | |
Y9 | 28 | 1.092 | 0.0092 | |||||
전체 내부 결함(%) | 28 | 3.2 | 0.7891 | 1.7 | 0 | 93.8 | ||
28 | 3.4 | 1.6 |
표현형 성능, 덩이줄기 평가 및 생태학적 상호작용 연구는 Y9과 아틀란틱 대조군간에 어떠한 의미있는 차이도 나타내지 않는다. 표현형 특성 중 어떤 것에 대해서도 통계적 차이점이 발견되지 않았다. 덩이줄기 평가에 대해, 비중은 종래의 감자에서 보이는 값의 범위 내에서 대조군과 비교된 Y9에 대해 더 높았다. 이런 변화는 종래의 감자와 동일한 Y9의 환경 영향을 변화시키지 않을 것이다. 곤충, 질병 및 비 생물적 스트레스 요인과 절지 동물의 풍부함에 대한 차이점의 결여는 Y9의 생태학적 상호작용은 종래의 감자와 동일하다는 결론을 뒷받침한다.
실시예 10A: 감자 종자 Y9 잎마름병 효능 2013년 실험
이 연구의 목적은 잎마름병(Phytophthora infestans)에 대한 감자 사건 Y9의 현장 효능을 평가하는 것이었다.
현장 시험은 2013년에 3개 장소에서 수행되었다. 플롯(Plot)을 US-8, US-22 및/또는 US-23 잎마름병의 균주로 접종하였다. 잎 감염의 정도는 계절 내내 평가되었다.
비 형질전환된 모체 대조군과 비교하여 Y9에서 잎마름병 감염의 현저한 감소가 관찰되었으며, 테스트된 P. infestans 균주에 대한 잎마름병 저항성의 효능이 입증되었다.
실시예 10B: 감자 종자 Y9 잎마름병 효능 2014년 실험
이 연구의 목적은 잎마름병(Phytophthora infestans)에 대한 감자 사건 Y9의 현장 효능을 평가하는 것이었다.
현장 시험은 2014년에 2개 장소에서 수행되었다. 플롯(Plot)을 US-23 잎마름병의 균주로 접종하였다. 잎 감염의 정도는 계절 내내 평가되었다.
비 형질전환된 모체 대조군과 비교하여 Y9에서 잎마름병 감염의 현저한 감소가 관찰되었으며, 테스트된 P. infestans 균주에 대한 잎마름병 저항성의 효능이 입증되었다.
본 발명에 인용된 모든 참고 문헌, 논문, 출판물, 특허, 특허 공보 및 특허 출원은 모든 목적을 위해 그 전체가 참조로 포함된다. 그러나 본 발명에 언급된 모든 참고 문헌, 기사, 출판물, 특허, 특허 간행물 및 특허 출원은 이들이 세계 어느 나라에서든 유효한 선행 기술을 구성한다거나 또는 공통적인 일반적인 지식의 일부를 형성한다는 인정 또는 어떠한 형태의 제안으로 간주되어서는 안 된다.
상기 설명은 단지 예시적인 실시태양 및 실시예를 나타내는 것임을 이해해야한다. 독자의 편의를 위해, 상기 설명은 모든 가능한 실시태양의 한정된 수의 대표적인 실시예에 집중되어 있으며, 실시예는 본 발명의 원리를 교시한다. 설명은 모든 가능한 변형 또는 설명된 변형의 조합을 철저히 열거하려고 시도하지 않았다. 대안적인 실시예가 본 발명의 특정 부분에 대해 제공되지 않았거나, 추가로 설명되지 않은 대안적인 실시예가 일부분에 이용 가능할 수 있으며, 이들 대체 실시예의 면책으로 간주되어서는 안 된다. 기술되지 않은 실시예 중 많은 것들이 본 발명의 원리의 적용에서의 차이보다는 기술 및 재료의 차이를 포함한다는 것을 당업자는 이해할 것이다. 따라서, 본 발명은 이하의 특허 청구 범위 및 등가물에 기재된 범위보다 적은 것으로 제한되지 않는다.
참조 문헌
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VanHaaren, M.J.J., Sedee, N.J.A., de Boer, H.A., Schilperoort, R.A., and Hooykaas, P.J.J. (1989). Mutational Analysis of the Conserved Domains of a T-Region Border Repeat of Agrobacterium tumefaciens. Plant Molecular Biology 13, 523-531.
기탁 정보
상기 개시되며 첨부된 청구항에서 언급되는 J.R. Simplot Company 소유의 감자 종자 Y9의 덩이줄기 기탁은 미국 20110 버지니아주 머내서스, 10801 유니버시티 블러바드(University Boulevard)의 American Type Culture Collection(ATCC)에서 이루어졌다. 기탁 일자는 2015년 6월17일 이었다. 미세덩이줄기의 50개 바이얼의 기탁은 본 출원의 출원일 전부터 J.R. Simplot Company에 의해 유지된 동일한 기탁으로부터 취하였다. 특허 등록 시 모든 제약들은 돌이킬 수 없게 제거될 것이며, 기탁은 37 C.F.R. §§ 1.801-1.809의 필요조건들을 모두 충족시키고자 한다. ATCC 등록 번호는 PTA-122247 이다. 기탁은 30년 동안 또는 마지막 요청 후 5년 동안, 또는 기간이 얼마나 길든지 간에 특허의 시행 기간(enforceable life) 동안 기탁소에서 유지될 것이며, 해당 기간 동안 필요에 따라 대체될 것이다.
Claims (29)
- 감자 종자 Y9의 감자 덩이줄기, 또는 감자 덩이줄기의 일부로서, 상기 덩이줄기의 대표적인 검체는 ATCC 등록 번호 PTA-122247 로 기탁되어 있는 감자 종자 Y9의 감자 덩이줄기, 또는 감자 덩이줄기의 일부.
- 제 1 항의 덩이줄기 또는 덩이줄기의 일부를 재배함으로써 생산되는 감자 식물 또는 이의 일부.
- 제 2 항의 식물의 모든 생리학적 및 형태학적 특징을 가지며, 포스포릴라제-L 및 디키나아제 R1 유전자를 위한 내인성 감자 프로모터의 역반복체 이외에 내인성 아스파라긴 신타아제-1 유전자 및 내인성 폴리페놀 옥시다제-5 유전자의 발현 억제에 효과적인 감자 DNA의 역반복체를 함유하는 종자 Y9에 존재하는 pSIM1278의 삽입체 영역을 포함하며 감자 잎마름병 저항성 유전자 Rpi - vnt1 및 내인성 공포성 전화효소 유전자 VInv의 발현 억제에 효과적인 감자 DNA의 역반복체를 함유하는 Y9에 존재하는 pSIM1678의 삽입체 영역을 더 포함하는 감자 식물.
- 제 2 항의 식물로부터 생산된 세포의 조직 배양물로서, 조직 배양물의 상기 세포는 잎, 꽃가루, 배, 떡잎, 배축, 분열조직 세포, 뿌리, 근단, 암술, 꽃밥, 꽃, 줄기 및 덩이줄기로 이루어진 그룹으로부터 선택된 식물 일부로부터 생산되며 상기 조직 배양 세포는 포스포릴라제-L 및 디키나아제 R1 유전자를 위한 내인성 감자 프로모터의 역반복체 이외에 내인성 아스파라긴 신타아제-1 유전자 및 내인성 폴리페놀 옥시다제-5 유전자의 발현 억제에 효과적인 감자 DNA의 역반복체를 함유하는 종자 Y9에 존재하는 pSIM1278의 삽입체 영역을 포함하며, 감자 잎마름병 저항성 유전자 Rpi-vnt1 및 내인성 공포성 전화효소 유전자 VInv의 발현 억제에 효과적인 감자 DNA의 역반복체를 함유하는 Y9에 존재하는 pSIM1678의 삽입체 영역을 더 포함하는 조직 배양물.
- 제 4 항의 조직 배양물로부터 재생되는 감자 식물로서, 상기 식물은 감자 종자 Y9의 생리학적 특징 및 형태학적 특징을 모두 가지는 감자 식물.
- 제 1 항의 감자 덩이줄기 또는 덩이줄기를 일부를 재배함으로써 생산된 감자 씨앗으로서, 이 씨앗은 포스포릴라제-L 및 디키나아제 R1 유전자를 위한 내인성 감자 프로모터의 역반복체 이외에 내인성 아스파라긴 신타아제-1 유전자 및 내인성 폴리페놀 옥시다제-5 유전자의 발현 억제에 효과적인 감자 DNA의 역반복체를 함유하는 종자 Y9에 존재하는 pSIM1278의 삽입체 영역을 포함하며, 감자 잎마름병 저항성 유전자 Rpi - vnt1 및 내인성 공포성 전화효소 유전자 VInv의 발현 억제에 효과적인 감자 DNA의 역반복체를 함유하는 Y9에 존재하는 pSIM1678의 삽입체 영역을 더 포함하는 감자 씨앗.
- 제 6 항의 씨앗을 재배함으로써 생산되는 감자 식물 또는 이의 일부.
- 제 7 항의 감자 식물의 조직 배양물로부터 재생된 감자 식물로서, 이 재생된 식물은 포스포릴라제-L 및 디키나아제 R1 유전자를 위한 내인성 감자 프로모터의 역반복체 이외에 내인성 아스파라긴 신타아제-1 유전자 및 내인성 폴리페놀 옥시다제-5 유전자의 발현 억제에 효과적인 감자 DNA의 역반복체를 함유하는 종자 Y9에 존재하는 pSIM1278의 삽입체 영역을 포함하며, 감자 잎마름병 저항성 유전자 Rpi -vnt1 및 내인성 공포성 전화효소 유전자 VInv의 발현 억제에 효과적인 감자 DNA의 역반복체를 함유하는 Y9에 존재하는 pSIM1678의 삽입체 영역을 더 포함하는 감자 식물.
- 2종의 감자 식물을 교배하는 단계, 및 생성되는 감자 씨앗을 수확(harvest)하는 단계를 포함하는 감자 씨앗의 생산 방법으로서, 적어도 하나의 감자 식물은 제 2 항의 감자 식물인 방법.
- 2종의 감자 식물을 교배하는 단계, 및 생성되는 감자 씨앗을 수확하는 단계를 포함하는 감자 씨앗의 생산 방법으로서, 적어도 하나의 감자 식물은 제 7 항의 감자 식물인 방법.
- 제 10 항의 방법에 의해 생산된 감자 씨앗으로서, 이 씨앗은 포스포릴라제-L 및 디키나아제 R1 유전자를 위한 내인성 감자 프로모터의 역반복체 이외에 내인성 아스파라긴 신타아제-1 유전자 및 내인성 폴리페놀 옥시다제-5 유전자의 발현 억제에 효과적인 감자 DNA의 역반복체를 함유하는 종자 Y9에 존재하는 pSIM1278의 삽입체 영역을 포함하며, 감자 잎마름병 저항성 유전자 Rpi - vnt1 및 내인성 공포성 전화효소 유전자 VInv의 발현 억제에 효과적인 감자 DNA의 역반복체를 함유하는 Y9에 존재하는 pSIM1678의 삽입체 영역을 더 포함하는 감자 씨앗.
- 제 11 항의 상기 감자 씨앗을 재배함으로써 생산되는 감자 식물 또는 이의 일부.
- 제 12 항의 식물로부터 생산된 감자 씨앗으로서, 이 씨앗은 포스포릴라제-L 및 디키나아제 R1 유전자를 위한 내인성 감자 프로모터의 역반복체 이외에 내인성 아스파라긴 신타아제-1 유전자 및 내인성 폴리페놀 옥시다제-5 유전자의 발현 억제에 효과적인 감자 DNA의 역반복체를 함유하는 종자 Y9에 존재하는 pSIM1278의 삽입체 영역을 포함하며, 감자 잎마름병 저항성 유전자 Rpi - vnt1 및 내인성 공포성 전화효소 유전자 VInv의 발현 억제에 효과적인 감자 DNA의 역반복체를 함유하는 Y9에 존재하는 pSIM1678의 삽입체 영역을 더 포함하는 감자 씨앗.
- 제 9 항에 있어서,
상기 감자 식물의 하나는 감자 종자 Y9이며 제 2 감자 식물은 유전자이식된 것인 방법. - 2종의 감자 식물을 교배하는 단계, 및 생성되는 감자씨앗을 수확하는 단계를 포함하는 감자 씨앗의 생산 방법으로서, 상기 감자 식물의 하나는 적어도 하나의 감자 식물은 제 7 항의 감자 식물이며 제 2 감자 식물은 유전자이식된 것인 방법.
- 제 14 항의 방법에 의해 생산된 씨앗을 재배함으로써 생산된 감자 식물 또는 이의 일부로서, 상기 식물은 포스포릴라제-L 및 디키나아제 R1 유전자를 위한 내인성 감자 프로모터의 역반복체 이외에 내인성 아스파라긴 신타아제-1 유전자 및 내인성 폴리페놀 옥시다제-5 유전자의 발현 억제에 효과적인 감자 DNA의 역반복체를 함유하는 종자 Y9에 존재하는 pSIM1278의 삽입체 영역을 포함하며, 감자 잎마름병 저항성 유전자 Rpi - vnt1 및 내인성 공포성 전화효소 유전자 VInv의 발현 억제에 효과적인 감자 DNA의 역반복체를 함유하는 Y9에 존재하는 pSIM1678의 삽입체 영역을 더 포함하는 감자 식물 또는 이의 일부.
- 원하는 형질을 감자 종자 Y9 내로 도입하는 방법으로서,
(a) Y9 식물을, 원하는 형질을 포함하는 또 다른 감자 종자와 교배하여, 자손 식물을 생산하는 단계로서, 덩이줄기의 대표적인 샘플은 ATCC 등록 번호 PTA-122247 로 기탁되었으며, 원하는 형질은 웅성 불임(male sterility), 제초제 저항성, 곤충 저항성, 지방산 대사 변형, 탄수화물 대사 변형, 및 박테리아 질병, 진균 질병 또는 바이러스 질병에 대한 저항성으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, 단계;
(b) 원하는 형질을 가지는 하나 이상의 자손 식물을 선별하는 단계;
(c) 선별된 자손 식물을 Y9 식물과 역교배하여, 역교배 자손 식물을 생산하는 단계;
(d) 원하는 형질을 가지는 역교배 자손 식물을 선별하는 단계; 및
(e) 단계 (c) 및 (d)를 연속해서 2회 이상 반복하여, 원하는 형질을 포함하는, 선별된 제3 이상의 역교배 자손 식물을 생산하는 단계를 포함하는 방법. - 제 17 항의 방법에 생산된 감자 식물로서, 이 식물은 원하는 형질을 가지며 포스포릴라제-L 및 디키나아제 R1 유전자를 위한 내인성 감자 프로모터의 역반복체 이외에 내인성 아스파라긴 신타아제-1 유전자 및 내인성 폴리페놀 옥시다제-5 유전자의 발현 억제에 효과적인 감자 DNA의 역반복체를 함유하는 종자 Y9에 존재하는 pSIM1278의 삽입체 영역을 포함하며, 감자 잎마름병 저항성 유전자 Rpi - vnt1 및 내인성 공포성 전화효소 유전자 VInv의 발현 억제에 효과적인 감자 DNA의 역반복체를 함유하는 Y9에 존재하는 pSIM1678의 삽입체 영역을 더 포함하는 감자 식물.
- 제 18 항에 있어서,
원하는 형질은 제초제 저항성이며, 이 저항성은 이미다졸리논(imidazolinone), 설포닐우레아, 글리포세이트(glyphosate), 글루포시네이트(glufosinate), L-포스피노트리신(L-phosphinothricin), 트리아진 및 벤조니트릴로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 제초제에 부여되는 감자 식물. - 제 18 항에 있어서,
원하는 형질은 곤충 저항성이며, 이 곤충 저항성은 바실러스 투린지엔시스 (Bacillus thuringiensis ) 내독소를 암호화하는 이식유전자에 의해 부여되는 감자 식물. - 제 18 항에 있어서,
원하는 형질은 지방산 대사 변형 또는 탄수화물 대사 변형이며, 이 원하는 형질은 프룩토실트랜스퍼라제, 레반수크라제(levansucrase), α-아밀라제, 전화효소(invertase) 및 전분 분지화 효소로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 단백질을 암호화하는 핵산, 또는 스테아릴-ACP 데사투라제(desaturase)의 안티센스를 암호화하는 DNA에 의해 부여되는 감자 식물. - 원자재(commodity) 식물 제품의 생산 방법으로서, 제 2 항의 식물 또는 이의 일부를 수득하는 단계, 상기 식물 또는 이의 식물 부분으로부터 원자재 식물 제품을 생산하는 단계를 포함하며, 상기 원자재 식물 제품은 신선한 전체 감자, 감자튀김, 감자칩, 탈수된 감자 재료, 감자 플레이크 및 감자 과립으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 방법.
- 제 22 항의 방법에 의해 생산된 원자재 식물 제품으로서, 이 제품은 포스포릴라제-L 및 디키나아제 R1 유전자를 위한 내인성 감자 프로모터의 역반복체 이외에 내인성 아스파라긴 신타아제-1 유전자 및 내인성 폴리페놀 옥시다제-5 유전자의 발현 억제에 효과적인 감자 DNA의 역반복체를 함유하는 종자 Y9에 존재하는 pSIM1278의 삽입체 영역을 포함하며, 감자 잎마름병 저항성 유전자 Rpi - vnt1 및 내인성 공포성 전화효소 유전자 VInv의 발현 억제에 효과적인 감자 DNA의 역반복체를 함유하는 Y9에 존재하는 pSIM1678의 삽입체 영역을 더 포함하는 원자재 식물 제품.
- 제 1 항의 감자 덩이줄기로부터 제조된 식품.
- 제 1 항의 감자 덩이줄기로부터 제조된 식품으로서, 식품은 얇게 썬 감자 덩이줄기 식품인 식품.
- 제 1 항의 감자 덩이줄기로부터 제조된 식품으로서, 식품은 감자 튀김 또는 칩인 식품.
- 제 1 항의 감자 덩이줄기로부터 얻은 열처리된 덩이줄기 제품.
- 제 1 항의 감자 덩이줄기로부터 얻은 열처리된 덩이줄기 제품으로서, 열처리된 덩이줄기 제품은 감자 튀김, 칩 및 구운 감자로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 열처리된 덩이줄기 제품.
- 제 1 항의 감자 덩이줄기로부터 얻은 열처리된 덩이줄기 제품으로서, 열처리된 덩이줄기 제품은 감자 튀김, 칩 및 구운 감자로 이루어진 그룹으로부터 선택되고, 열처리된 덩이줄기 제품은 종자 Y9에 존재하는 pSIM1278 및 pSIM1678의 삽입체 영역을 포함하지 않는 대조군 감자 식물로부터 얻은 대조군 열처리된 덩이줄기 제품의 아크릴아마이드 농도보다 적어도 50%, 60%, 70%, 80%, 85%, 또는 그 이상 낮은 아크릴아마이드의 농도를 갖는 열처리된 덩이줄기 제품.
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