NL8801444A - Genetic transformation of eukaryotic cells - esp. plant cells, by treating dried cells with DNA soln. - Google Patents
Genetic transformation of eukaryotic cells - esp. plant cells, by treating dried cells with DNA soln. Download PDFInfo
- Publication number
- NL8801444A NL8801444A NL8801444A NL8801444A NL8801444A NL 8801444 A NL8801444 A NL 8801444A NL 8801444 A NL8801444 A NL 8801444A NL 8801444 A NL8801444 A NL 8801444A NL 8801444 A NL8801444 A NL 8801444A
- Authority
- NL
- Netherlands
- Prior art keywords
- cells
- dna
- dry
- embryos
- transposase
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
- C12N15/00—Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
- C12N15/09—Recombinant DNA-technology
- C12N15/63—Introduction of foreign genetic material using vectors; Vectors; Use of hosts therefor; Regulation of expression
- C12N15/79—Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts
- C12N15/82—Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts for plant cells, e.g. plant artificial chromosomes (PACs)
- C12N15/8201—Methods for introducing genetic material into plant cells, e.g. DNA, RNA, stable or transient incorporation, tissue culture methods adapted for transformation
- C12N15/8202—Methods for introducing genetic material into plant cells, e.g. DNA, RNA, stable or transient incorporation, tissue culture methods adapted for transformation by biological means, e.g. cell mediated or natural vector
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
- C12N15/00—Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
- C12N15/09—Recombinant DNA-technology
- C12N15/87—Introduction of foreign genetic material using processes not otherwise provided for, e.g. co-transformation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
- C12N15/00—Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
- C12N15/09—Recombinant DNA-technology
- C12N15/87—Introduction of foreign genetic material using processes not otherwise provided for, e.g. co-transformation
- C12N15/90—Stable introduction of foreign DNA into chromosome
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Zoology (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Plant Pathology (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Cell Biology (AREA)
- Mycology (AREA)
- Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
- Breeding Of Plants And Reproduction By Means Of Culturing (AREA)
Abstract
Description
Werkwijze voor het genetisch transformeren van cellen van een multicellulair eukaryotisch organisme.Method for genetically transforming cells of a multicellular eukaryotic organism.
De uitvinding Jigt op het gebied van de DNA recombinant technologie en meer in het bijzonder op het gebied van de genetische transformatie van cellen van een multicellulair eukaryotisch organisme, waarbij vreemd DNA in de cellen wordt gebracht en in het genoom wordt geïntegreerd.The invention is in the field of DNA recombinant technology and more particularly in the field of the genetic transformation of cells of a multicellular eukaryotic organism, in which foreign DNA is introduced into the cells and integrated into the genome.
Er zijn diverse methoden beschreven om vreemd DNA in cellen te brengen, zoals conjugatie, transformatie, transfectie, e.d. Sommige van deze bekende transformatiemethoden (hier en verder wordt de term "transformatie" in de ruime betekenis van wijziging van de genetische informatie gebruikt) zijn gebaseerd op natuurlijke mechanismen van DNA opname, zoals bij bepaalde soorten bacteriën bestaan, of op het gebruik van virussen die bij bepaalde gastheercellen RNA of DNA naar binnen kunnen brengen, alsook op het gebruik van Agrobacterium tumefaciens bacteriën om DNA in cellen van bepaalde soorten planten te brengen.Various methods have been described to introduce foreign DNA into cells, such as conjugation, transformation, transfection, etc. Some of these known transformation methods (here and further on the term "transformation" in the broad sense of alteration of the genetic information are used) are based on on natural mechanisms of DNA uptake, such as exist in certain types of bacteria, or on the use of viruses that can introduce RNA or DNA into certain host cells, and on the use of Agrobacterium tumefaciens bacteria to introduce DNA into cells of certain types of plants .
Ook zijn methoden beschreven, waarbij DNA opname door de te transformeren cellen mogelijk wordt gemaakt door een behandeling van deze cellen met bijvoorbeeld calcium-chloride of polyethyleenglycol, of door protoplasten te gebruiken. Ook is wel voorgesteld om DNA direct via micro-injectie in de te transformeren cellen te brengen.Methods have also been described which allow DNA uptake by the cells to be transformed by treating these cells with, for example, calcium chloride or polyethylene glycol, or by using protoplasts. It has also been proposed to introduce DNA directly into the cells to be transformed by microinjection.
In theorie zouden een aantal van deze bekende methoden ook bruikbaar moeten zijn voor het transformeren van voortplantingscellen (cellen van de germinatieve lijn) of totipotente cellen (cellen die tot uiteenlopende typen cellen kunnen differentiëren) van multicellulaire eukaryotische organismen, opdat uiteindelijk een volledig getransformeerd organisme kan worden gevormd, maar in de praktijk blijkt elk van de bekende methoden een of meerdere zwaarwegende nadelen te bezitten. Zo is microin-jectie van cellen een tijdrovende methode, waarmee het niet mogelijk is om vele duizenden cellen tegelijk te behandelen. Bovendien is daarvoor kostbare apparatuur vereist. Protoplastentransformatie heeft het nadeel van beperkt te zijn tot die soorten van gastheercellen, die vanuit protoplasten geregenereerd kunnen worden. Evenzo heeft de A. tumefaciens technologie het zwaarwegende nadeel van beperkt te zijn tot die soorten van planten, die voor infectie met Agrobacterium stammen ontvankelijk zijn, terwijl ook de noodzaak om na de transformatie de bacteriën te elimineren een nadeel is.In theory, some of these known methods should also be useful for transforming reproductive cells (cells of the germinative line) or totipotent cells (cells that can differentiate into different types of cells) from multicellular eukaryotic organisms, so that a fully transformed organism can eventually are formed, but in practice each of the known methods appears to have one or more serious drawbacks. For example, microinjection of cells is a time-consuming method, making it impossible to treat many thousands of cells at once. In addition, it requires expensive equipment. Protoplast transformation has the disadvantage of being limited to those host cell types that can be regenerated from protoplasts. Likewise, A. tumefaciens technology has the major drawback of being limited to those species of plants susceptible to infection with Agrobacterium strains, while also the need to eliminate the bacteria after transformation.
Voor de integratie van het vreemde DNA in het genoom van de gastheercellen kan gebruik worden gemaakt van zg. transposons, zoals in het Amerikaanse octrooischrift 4.670.388 is beschreven. Een transposon is een DNA fragment met aan de uiteinden nucleotidesequenties die door een transposase enzyme worden herkend en het daardoor mogelijk maken dat het gehele fragment door middel van een aanwezig integratiesysteem, dat het transposase omvat, ergens in het genoom wordt geïntegreerd. In genoemd Amerikaans octrooischrift wordt uiteengezet dat voor de transformatie van cellen van multicellulaire organismen, zoals van Drosophila melanogaster (fruitvliegjes), een mengsel kan worden gebruikt van een transposon, omvattende het te integreren vreemde DNA tussen sites die herkend kunnen worden door een transposase, en een actief transposon, d.w.z. een DNA fragment dat het voor het transposase coderende DNA tussen de herkenningssequenties van het transposase omvat. Via de methode van microinjectie wordt dit mengsel van transposons in de te transformeren cellen gebracht.For the integration of the foreign DNA into the genome of the host cells, so-called transposons can be used, as described in US patent 4,670,388. A transposon is a DNA fragment terminated with nucleotide sequences recognized by a transposase enzyme and thereby enabling the entire fragment to be integrated somewhere in the genome by an existing integration system comprising the transposase. In said US patent it is explained that for the transformation of cells of multicellular organisms, such as of Drosophila melanogaster (fruit flies), a mixture of a transposon can be used, comprising the foreign DNA to be integrated between sites that can be recognized by a transposase, and an active transposon, ie a DNA fragment comprising the transposase encoding DNA between the transposase recognition sequences. This mixture of transposons is introduced into the cells to be transformed by the microinjection method.
De onderhavige uitvinding maakt eveneens gebruik van transposons om een integratie van vreemd DNA in het genoom van gastheercellen van multicellulaire eukaryo-tische organismen te realiseren, maar vermijdt de nadelen van de microinjectie methode door gebruik te maken van het inzicht dat cellen van droge weefsels ten gevolge van een negatieve osmotische gradiënt in staat zijn om water en daarin aanwezige DNA molekulen op te nemen.The present invention also uses transposons to realize an integration of foreign DNA into the genome of host cells of multicellular eukaryotic organisms, but avoids the drawbacks of the microinjection method using the understanding that cells from dry tissues of a negative osmotic gradient are able to absorb water and DNA molecules contained therein.
De uitvinding verschaft een werkwijze voor het genetisch transformeren van cellen van een multicellu-lair eukaryotisch organisme, waarbij vreemd DNA in de cellen wordt gebracht en in het genoom wordt geïntegreerd, die gekenmerkt wordt door het behandelen van in een droge abiotische toestand verkerende cellen, die een dergelijke droge abiotische toestand kunnen overleven, met een DNA-bevattend waterig medium, dat een transposon bevat, omvattende het te integreren vreemde DNA tussen herkennings-sequenties van een transposase.The invention provides a method of genetically transforming cells of a multicellular eukaryotic organism, wherein foreign DNA is introduced into the cells and integrated into the genome, characterized by treating cells in a dry abiotic state, which survive such a dry abiotic state, with a DNA-containing aqueous medium containing a transposon, comprising the foreign DNA to be integrated between recognition sequences of a transposase.
De uitvinding maakt gebruik van negatieve osmotische potentialen van droge weefsels, welke na mechanische en/of chemische en/of enzymatische behandeling, nucleïnezuren kunnen opnemen te samen met de waterstroom tengevolge van een osmotische gradiënt. Dit is mogelijk dankzij de permeabiliteit van de membranen van droge cellen, welke nog kan worden bevorderd door behandeling met chemische stoffen of enzymen die de membranen aantasten, evenwel zonder de cellen te doden.The invention utilizes negative osmotic potentials of dry tissues which, after mechanical and / or chemical and / or enzymatic treatment, can take up nucleic acids along with the water flow due to an osmotic gradient. This is possible due to the permeability of the membranes of dry cells, which can be further enhanced by treatment with chemicals or enzymes that attack the membranes, but without killing the cells.
Bij voorkeur wordt gebruik gemaakt van weefsels van droge embryo's van plantezaden, maar in principe kan de techniek toegepast worden op elk type cel, weefsel of organisme dat een droge abiotische toestand kan overleven, zoals micro-organismen, sporen, pollen, eieren, andere weefsels uit zaden en zelfs dierlijke organismen, zoals mosbeertjes (Tardigrada) en raderdiertjes (Rotifera).Preferably, plant seed embryo tissues are used, but in principle the technique can be applied to any type of cell, tissue or organism that can survive a dry abiotic state, such as microorganisms, spores, pollen, eggs, other tissues from seeds and even animal organisms, such as mosquitoes (Tardigrada) and rotifers (Rotifera).
Bij voorkeur wordt gebruik gemaakt van cellen of weefsels die aan de basis liggen van de ontwikkeling van een compleet organisme, zoals totipotente cellen of cellen van de germinatieve lijn of weefsels waaruit germinatieve cellen kunnen ontstaan, zoals apicale meriste-men of bloemknopmeristernen. Het is echter ook mogelijk gedeelten van droge embryo’s te gebruiken en deze dan door in vitro kweek te regenereren tot volledige organismen.Preferably, use is made of cells or tissues which form the basis of the development of a complete organism, such as totipotent cells or cells of the germinative line or tissues from which germinative cells can originate, such as apical meristems or flower bud merrants. However, it is also possible to use parts of dry embryos and then regenerate them into complete organisms by in vitro culture.
Bij voorkeur wordt gebruik gemaakt van droge weefsels waarvan de cellen onderling verbonden zijn door plasmodesmata, welke na wegname van de epidermale cellen of gedeelten daarvan, blootgesteld worden. Deze plasmodesmata vindt men bij plantaardige cellens het zijn kanalen met een opening van 20 tot 40 nm, welke zelfs virusdeeltjes kunnen, doorlaten. De verbindingskanalen tussen dierlijke cellen hebben een kleinere diameter: 2 nm bij zoogdiercellen en 3 nm bij insectencellen. In principe zouden deze verbindingskanalen bij dierlijke cellen slechts naakte enkel-strengige DNA molekulen kunnen doorlaten.Preferably, use is made of dry tissues, the cells of which are interconnected by plasmodesmata, which are exposed after removal of the epidermal cells or parts thereof. These plasmodesmata are found in plant cells, which are channels with an opening of 20 to 40 nm, which even virus particles can pass through. The connecting channels between animal cells have a smaller diameter: 2 nm in mammalian cells and 3 nm in insect cells. In principle, these connecting channels in animal cells could only allow naked single-stranded DNA molecules.
Bij voorkeur wordt gebruik gemaakt van stoffen die de permeabiliteit van de celmembranen verhogen. Droge cellen zoals men aantreft in zaden bijvoorbeeld, zullen bij wateropname (imbibitie) intracellulaire stoffen verliezen; ionen, aminozuren, suikers, organische zuren, fenolen en zelfs eiwitten. Dit duidt op een lekken van de membranen, die door het binnenstromende water gefragmenteerd worden (gradiënten van ongeveer 1000 bar). Studies met kleurstoffen (zoals Evan's blauw), die door normale levende cellen niet worden opgenomen, hebben aangetoond dat deze kleurstoffen binnen een periode van twee uur tot 4 cellagen diep in de weefsels van het embryo binnendringen.Preferably, substances are used which increase the permeability of the cell membranes. Dry cells as found in seeds, for example, will lose intracellular substances upon water absorption (imbibition); ions, amino acids, sugars, organic acids, phenols and even proteins. This indicates leakage of the membranes, which are fragmented by the inflowing water (gradients of about 1000 bar). Studies with dyes (such as Evan's blue), which are not taken up by normal living cells, have shown that these dyes penetrate up to 4 cell layers deep into the tissues of the embryo within a period of two hours.
Aangenomen wordt, dat de cellen van de buitenste laag van het embryo openbreken door de waterstroom, maar dat de dieper gelegen cellen van het embryo water opnemen via de plasmodesmata zodat het waterfront geleidelijk in het embryo binnentreedt. Het verloop van het elektrisch geleidingsvermogen van het water waarin de zaden of embryo's liggen duidt er op dat het uitlekken van intracellulaire stoffen doorgaat tot het embryo volledig geïmbibeerd is. Embryo's, beschermd in zaden door de zaadhuid, nemen trager water op en worden minder beschadigd. Embryo's, die aan waterdamp worden blootgesteld in plaats van water nemen ook trager water op en vertonen veel minder verlies van intracellulaire stoffen. Embryo's kunnen water opnemen, weer ingedroogd worden en weer water opnemen zonder hun kiemkracht te verliezen. Er is echter een stadium tijdens de wateropname dat niet bereikt mag worden omdat dan de kiemkracht bij opnieuw indrogen verloren zou gaan.It is believed that the cells of the outermost layer of the embryo break open by the water flow, but that the deeper cells of the embryo absorb water through the plasmodesmata so that the waterfront gradually enters the embryo. The course of the electrical conductivity of the water in which the seeds or embryos lie indicates that the leakage of intracellular substances continues until the embryo is fully imbibed. Embryos, protected in seeds by the seed coat, absorb water more slowly and are less damaged. Embryos, which are exposed to water vapor instead of water, also absorb water more slowly and show much less loss of intracellular substances. Embryos can absorb water, be dried again and take up water again without losing their germination. However, there is a stage during the water uptake that should not be reached, because then the germination would be lost when drying again.
Dit stadium is verschillend van soort tot soort (McRersie en Tomes (1980) Can J. Bot. 58_: 471-476). De membranen van de embryocellen bevinden zich nog steeds in de laminaire fase (Vigil et al. (1982) Plant Physiology, 69_ (suppl) ï 3). Vermoedelijk worden de membranen enkel beschadigd ter hoogte van de piasmodesmata door het binnenstromende water. Verdere beschadiging van de membranen kan gerealiseerd worden door gebruik te maken van: 1. vetoplosmiddelen zoals diëthylether, aceton, chloroform, tetrachloorkoolstof, etc.This stage is different from species to species (McRersie and Tomes (1980) Can J. Bot. 58_: 471-476). The membranes of the embryo cells are still in the laminar phase (Vigil et al. (1982) Plant Physiology, 69 (suppl) 3). Presumably the membranes are only damaged at the level of the piasmodes by the inflowing water. Further damage to the membranes can be achieved by using: 1. grease solvents such as diethyl ether, acetone, chloroform, carbon tetrachloride, etc.
2. niet-ionische detergenten zoals Triton-X100, octylgluco-side, Nonidet, Brij, etc.2.non-ionic detergents such as Triton-X100, octylgluco-side, Nonidet, Brij, etc.
3. enzymen zoals phospholipasen.3. enzymes such as phospholipases.
De methode die het best gebruikt kan worden verschilt van soort tot soort en moet op voorhand uitgetest worden om de kiemkracht na behandeling te bepalen.The method that can best be used differs from species to species and must be tested beforehand to determine the germination rate after treatment.
Bij voorkeur wordt gebruik gemaakt van lineaire dubbelstrengige DNA molekulen omgeven door histonen of basische proteïnen zoals cytochroom C, of recA proteïne van E. coli, in de vorm van 5-10 nm vezels. Men kan echter ook enkelstrengig DNA gebruiken omgeven door DNA bindende eiwitten zoals het bacteriofaag T4 gen 32 eiwit. Verder is het ook mogelijk naakt dubbelstrengig DNA te gebruiken in aanwezigheid van chelaten die bivalente metaalionen binden en op l^urn oxiraan-acryl bolletjes gebonden proteasen om de afbraak van het DNA door nucleasen te verhinderen.Preferably, linear double-stranded DNA molecules are used surrounded by histones or basic proteins such as cytochrome C, or recA protein from E. coli, in the form of 5-10 nm fibers. However, one can also use single stranded DNA surrounded by DNA binding proteins such as the bacteriophage T4 gene 32 protein. Furthermore, it is also possible to use naked double-stranded DNA in the presence of chelates that bind bivalent metal ions and proteases bound to 1 µm oxirane-acrylic spheres to prevent the degradation of the DNA by nucleases.
Ook is mogelijk om dubbelstrengig DNA te gebruiken omgeven door protamine (Korohoda en Strzalka (1979) Z. Pflanzen-physiol 94: 95-99).It is also possible to use double-stranded DNA surrounded by protamine (Korohoda and Strzalka (1979) Z. Pflanzen-physiol 94: 95-99).
Bij voorkeur wordt gebruik gemaakt van een mengsel van DNA molekulen die een aktief transposon bevatten en DNA molekulen die het over te brengen gen bevatten, gelegen tussen sequenties die door het transposase van het aktief transposon «worden herkend. Er kan echter ook gewerkt worden met een DNA molekuul waarop deze twee entiteiten te samen aanwezig zijn of een DNA molekuul waarbij het over te brengen gen gelegen is binnen de grenzen van het aktief transposon. Bij deze laatste mogelijkheid moet men echter rekening houden met de instabiliteit van het ingebrachte gen. Indien de receptorcellen reeds een actief transposon bevatten kan het volstaan een DNA molekuul te gebruiken waarop het over te brengen gen gelegen is tussen de sequenties die door het transposase van het aktief transposon worden herkend. Een andere mogelijke werkwijze maakt gebruik van het enkelstrengige DNA, bezet met eiwitten, dat geïsoleerd kan worden uit tot transfer gestimuleerde Agrobacteriumstammen waarbij het over te brengen gen gelegen is tussen de bordersequenties van het T-DNA (Agrobacterium tumefaciens, Agrobacterium rhizoqenes, Agrobacterium rubi); zie J. Bacteriol. 169 (1987) 5035-5045; PNAS 84 (1987) 9006-9010.Preferably, use is made of a mixture of DNA molecules containing an active transposon and DNA molecules containing the gene to be transferred, located between sequences recognized by the transposase of the active transposon. However, it is also possible to work with a DNA molecule on which these two entities are present together or a DNA molecule in which the gene to be transferred lies within the limits of the active transposon. However, the latter possibility requires consideration of the instability of the inserted gene. If the receptor cells already contain an active transposon, it is sufficient to use a DNA molecule on which the gene to be transferred is located between the sequences recognized by the transposase of the active transposon. Another possible method uses the single stranded DNA, loaded with proteins, which can be isolated from transfer stimulated Agrobacterium strains where the gene to be transferred lies between the border sequences of the T-DNA (Agrobacterium tumefaciens, Agrobacterium rhizoqenes, Agrobacterium rubi) ; see J. Bacteriol. 169 (1987) 5035-5045; PNAS 84 (1987) 9006-9010.
Vanzelfsprekend kunnen de transposons resp. het transposon een of meer markers (selectiegenen) bevatten, waardoor het selecteren van getransformeerde cellen of organismen wordt vergemakkelijkt.It goes without saying that the transposons resp. the transposon contain one or more markers (selection genes), thereby facilitating the selection of transformed cells or organisms.
Bijzondere voorkeur heeft een werkwijze volgens de uitvinding waarbij cellen van apicaal meristeem weefsel van droge embryo's van plantezaden worden behandeld.Particular preference is given to a method according to the invention in which cells of apical meristem tissue of dry plant seed embryos are treated.
Daarbij heeft het verder de voorkeur dat de droge plantezaden van embryo's worden voorbehandeld om het apicaal meristeem weefsel beter toegankelijk te maken voor het DNA-bevattende waterige medium.In addition, it is further preferred that the dry plant seeds of embryos are pretreated to make the apical meristem tissue more accessible to the DNA-containing aqueous medium.
Enkele mogelijkheden voor een dergelijke mechanische voorbehandeling zijn: 1. Insnijden van droge embryo's tot in de meristematische weefsels.Some possibilities for such mechanical pre-treatment are: 1. Incision of dry embryos into the meristematic tissues.
2. Embryo's week maken door incubatie in met waterdamp verzadigde lucht alvorens ze in te snijden tot in de meristematische weefsels.2. Soften embryos by incubation in air saturated with water vapor before incision into the meristematic tissues.
3. Het boren van een 0,1 mm gat tot in de meristematische weefsels van droge embryo's.3. Drilling a 0.1 mm hole into the meristematic tissues of dry embryos.
4. Invriezen en ontdooien van zaden of embryo's vooraleer ze in te snijden.4. Freezing and thawing of seeds or embryos before cutting.
5. Afslijpen van droge zaden tot in de roeristematische weefsels (bij monocotyle planten kan men de primaire wortel bijna volledig wegslijpen omdat er vrij spoedig definitieve, secundaire wortels uit de cotyledonaire knoop ontstaan) 6. Verbrijzelen van embryo's in droge toestand en na opname van DNA in vitro secundaire embryo's induceren.5. Grinding of dry seeds into the rudistematic tissues (in monocotyledonous plants, the primary root can be almost completely abraded off because final secondary roots emerge from the cotyledonary node fairly quickly) 6. Crushing of embryos in the dry state and after uptake of DNA induce secondary embryos in vitro.
De werkwijze volgens de uitvinding bestaat derhalve bij voorkeur uit drie stappen, nl. een eerste stap waarin droge embryo's van plantezaden tot in meristeem-weefsel ingesneden, afgeslepen of anderszins mechanisch beschadigd worden, een tweede stap waarin met behulp van chemische middelen de permeabiliteit van de cellen wordt verhoogd, en tenslotte een derde stap waarin de opname van DNA plaatsvindt.The method according to the invention therefore preferably consists of three steps, namely a first step in which dry embryos from plant seeds into incised meristem tissue are cut, truncated or otherwise mechanically damaged, a second step in which the permeability of the cells is increased, and finally a third step in which the uptake of DNA takes place.
De uitvinding kan worden gebruikt voor het inbrengen van herbicideresistenties, resistenties tegen pathogenen of resistenties tegen milieufactoren, of voor het realiseren van metabolisme-wijzigingen die rendement-verhogend werken. De uitvinding maakt het mogelijk om de voedingswaarde van bepaalde plantensoorten te verbeteren en om andere of betere produktiewegen voor secundaire metabolieten te realiseren. Ook kan de uitvinding gebruikt worden om eigenschappen van de ene soort of variëteit over te brengen op een andere soort of variëteit waardoor de veredeling van landbouwgewassen, tuinbouwgewassen en sierplanten een nieuwe dimensie van variabiliteit krijgt.The invention can be used to introduce herbicide resistance, resistance to pathogens or resistance to environmental factors, or to realize metabolism changes that increase efficiency. The invention makes it possible to improve the nutritional value of certain plant species and to realize other or better production routes for secondary metabolites. The invention can also be used to transfer properties from one species or variety to another species or variety, which gives the breeding of agricultural crops, horticultural crops and ornamental plants a new dimension of variability.
De uitvinding wordt aan de hand van de hiernavolgende voorbeelden nader toegelicht.The invention is further elucidated by means of the following examples.
Voorbeeld 1Example 1
Expressie van het S-glucuronidasegen van Escherichia coli onder controle van de 35S promotor van CaMV en de terminatiesignalen van het nos gen van Agrobacterium tumefaciens C58 in maïs (Zea mays).Expression of the E-glucichonidase gene of Escherichia coli under control of the 35S promoter of CaMV and the termination signals of the nos gene of Agrobacterium tumefaciens C58 in maize (Zea mays).
Stap 1Step 1
Het transposon Ac7 van maïs werd geïsoleerd door de groep van Prof. P. Starlinger, Institut für Genetik te Keulen, Duitsland; de sequentie ervan is volledig bepaald. (Müller Neumann et al. (1984) Mol. Gen. Genet. 198:19-24; Pohlmann et al. (1984) Cell 3^7: 635-643; en erratum in Mol. Gen Genet. (1985) 198: 540).The transposon Ac7 of maize was isolated by the group of Prof. dr. P. Starlinger, Institut für Genetik, Cologne, Germany; its sequence is fully determined. (Müller Neumann et al. (1984) Mol. Gen. Genet. 198: 19-24; Pohlmann et al. (1984) Cell 3 ^ 7: 635-643; and erratum in Mol. Gen Genet. (1985) 198: 540).
Dit transposon bevat een groot ORF a (open reading frame) met vier introns dat vermoedelijk codeert voor het transposase (Kunze et al. (1987) EMBO J 1555-1563) (fig. 1). Het transposon Ac7 werd verkregen via Prof. Van Montagu, Labo voor Genetika, Rijksuniversiteit Gent, België, en bevindt zich in het plasmide pMHIO (fig.This transposon contains a large ORF α (open reading frame) with four introns presumably encoding the transposase (Kunze et al. (1987) EMBO J 1555-1563) (Fig. 1). The transposon Ac7 was obtained via Prof. dr. Van Montagu, Lab for Genetics, University of Ghent, Belgium, and is located in the plasmid pMHIO (fig.
1). Door knippen van het plasmide pMHIO met EcoRl en partiële digestie met HindlII werd na agarosegelelectro-forese een lineair plasmide afgezonderd dat de 0,9 kb nucleotidensequentie van positie Ac 1292 tot positie Ac 2197 verloren heeft. Het B-Glueuronidasegen (GUS) van E_j_ coli werd gedoneerd en de sequentie ervan bepaald door de groep van R. Jefferson in het Plant Breeding Institute in Cambridge, Engeland. Van hem werd het plasmide pBI 221 verkregen dat het GüS gen bevat onder de controle van de 35S promotor van CaMV (Cauliflower Mosaic Virus) en met de terminatiesignalen van het nos gen uit pTiC58 van Aqrobacterium tumefaciens C58 (fig. 2). Het volledige chimere GUS gen werd uit de vector geknipt met EcoRl en HindiII en gedoneerd in het bovenstaand vermelde lineair pMHIQ plasmide en getransformeerd naar de E.coli stam HB101 (J. Mol. Biol. 41 (1969) 459-472). Het aldus Verkregen plasmide pMG15 (fig. 3) werd verder getransformeerd naar de Agrobacterium tumefaciens stam C58 Cl (pGV3850) [gedeponeerd op 21-12-1983 bij de Deutsche Saromlung von Mikroorganismen onder DSM nummer 2798 en beschreven in EP-A-1167183 waarin een groot gedeelte van het T DNA vervangen is door de pBR322 sequentie (Zambryski et al.1). By cutting the plasmid pMHIO with EcoRl and partial digestion with HindII, a linear plasmid was isolated after agarose gel electrophoresis which has lost the 0.9 kb nucleotide sequence from position Ac 1292 to position Ac 2197. The B-Fluoronidase gene (GUS) of E_j_ coli was donated and sequenced by R. Jefferson's group at the Plant Breeding Institute in Cambridge, England. The plasmid pBI 221 containing the GüS gene was obtained from him under the control of the 35S promoter of CaMV (Cauliflower Mosaic Virus) and with the termination signals of the nos gene from pTiC58 of Aqrobacterium tumefaciens C58 (Fig. 2). The complete chimeric GUS gene was excised from the vector with EcoRI and HindIII and donated into the above linear pMHIQ plasmid and transformed into the E. coli strain HB101 (J. Mol. Biol. 41 (1969) 459-472). The thus obtained plasmid pMG15 (fig. 3) was further transformed into the Agrobacterium tumefaciens strain C58 Cl (pGV3850) [deposited on 21-12-1983 with the Deutsche Saromlung von Mikroorganismen under DSM number 2798 and described in EP-A-1167183 in which much of the T DNA has been replaced by the pBR322 sequence (Zambryski et al.
(1983) EMBO J..2: 2143-2150). Het plasmide pMG15 heeft een 3234 bp sequentie van pBR322 behouden welke toelaat door integratieve recombinatie een cointegraat te verkrijgen van pMGl5 in pGV3850. Agrobacteriën met dit coïntegraat zijn resistent tegen carbenicilline (pBR322) en spectinomy-cine (pMHIO) en produceren β-Glucuronidase dankzij de activiteit van de CaMV 35S promotor in Agrobacterium.(1983) EMBO J..2: 2143-2150). The plasmid pMG15 has retained a 3234 bp sequence of pBR322 which allows integrative recombination to obtain a cointegrate of pMGl5 in pGV3850. Agrobacteria with this cointegrate are resistant to carbenicillin (pBR322) and spectinomycin (pMHIO) and produce β-Glucuronidase due to the activity of the CaMV 35S promoter in Agrobacterium.
De A. tumefaciens stam C58 Cl (pGV3850) produceert zelf geen β-Glucuronidase. De testen voor 6-Glucuronidase werden uitgevoerd volgens de procedure van de BactidentR test, die door Merck, Darmstadt in de handel wordt gebracht.The A. tumefaciens strain C58 Cl (pGV3850) itself does not produce β-Glucuronidase. The tests for 6-glucuronidase were performed according to the procedure of the BactidentR test, which is marketed by Merck, Darmstadt.
Om de activiteit van het Ac transposon te testen werd het pMHIO plasmide getransfereerd naar A. tumefaciens C58 Cl (pGV3850) en stammen met het coïntegraat pGV3850ï:pMHlO afgezonderd als kolonies die resistent zijn tegen carbenicilline en spectinomycine, De activiteit van het Ac transposon werd getest in Nicotiana tabacum W38 na transformatie van bladschijfjes met de tumefaciens stammen C58 Cl (pGV3850:pMG15) en (pGV3850::pMH10), screening voor nopaline op bladweefsel van de geregenereerde scheuten (NB nopaline verspreidt zich in de symplast via de plasmo-desmata) en Southern hydridisatie van DNA van verschillende getransformeerde planten met een GÜS probe (het GUS insert van pBI221) en een Ac probe (intern HindlII fragment van Ac in pMHIO).To test the activity of the Ac transposon, the pMHIO plasmid was transferred to A. tumefaciens C58 Cl (pGV3850) and strains with the pGV3850ï: pMH10 coincinate isolated as colonies resistant to carbenicillin and spectinomycin, The activity of the Ac transposon was tested in Nicotiana tabacum W38 after transformation of leaf discs with the tumefaciens strains C58 Cl (pGV3850: pMG15) and (pGV3850 :: pMH10), screening for nopaline on leaf tissue of the regenerated shoots (NB nopaline spreads in the symplast via the plasmo-desmata) and Southern hydridization of DNA from different transformed plants with a GÜS probe (the GUS insert of pBI221) and an Ac probe (internal HindIII fragment of Ac in pMHIO).
Stap 2Step 2
Van maïszaden werd de zaadhuid boven het embryo verwijderd met een scalpel, waarna deze zaden gedurende 4 uur werden geïncubeerd bij 30°C in een gesloten container met 90% relatieve vochtigheid. De embryo's werden vervolgens met een fijn scalpel ingesneden volgens hun lengteas, door coleoptiel en eerste bladeren heen tot in het aplcaal meristeem, en opnieuw gedroogd in een luchtstroom bij 25°C.Corn seeds were removed from the seed coat above the embryo with a scalpel, after which these seeds were incubated for 4 hours at 30 ° C in a closed container with 90% relative humidity. The embryos were then incised with a fine scalpel along their longitudinal axis, through coleoptile and first leaves into the aplcal meristem, and dried again in an air stream at 25 ° C.
De zaden werden gedurende 2 a 3 minuten in aceton gelegd en opnieuw gedroogd. Met een tranferpettor (Brandt) uitgerust met een glascapillaire pipet, waarvan het uiteinde versmald was door uitrekking onder hitte (Capillary puller, Narashige Scientific Instrument Lab., Japan) werd 50 tot 100 nl DNA oplossing in de snede gebracht. Deze DNA oplossing bestond uit met Sall gelineariseerde pMHIO en pMG15 plasmiden in 1 mM Na2EDTA, 10 mM ΚΗΡΟ4, pH 6,8, waaraan onoplosbaar papaïne, gebonden aan oxiraan-acryl bolletjes van l^um, ongeveer 10 units per ml, was toegevoegd. De zaden werden gekiemd bij 25°C en 1000 lux op zand, verzadigd met Murashige en Skoog medium, teneinde het verlies aan ionen door uitlekken en EDTA behandeling te compenseren. De combinatie van EDTA en papaïne verhinderde een snelle afbraak van het naakte lineaire dubbelstrengige DNA. Als alternatief werd in plaats van papaïne, cytochroom C (1 mg/ml) gebruikt om het DNA tegen afbraak te beschermen. Ook kon het recA proteïne van E. coli (100 /ug/ml) worden toegepast.The seeds were placed in acetone for 2 to 3 minutes and dried again. Using a transferpettor (Brandt) equipped with a glass capillary pipette, the tip of which was narrowed by heat stretching (Capillary puller, Narashige Scientific Instrument Lab., Japan), 50 to 100 nl DNA solution was cut. This DNA solution consisted of SalI linearized pMHIO and pMG15 plasmids in 1 mM Na2EDTA, 10 mM ΚΗΡΟ4, pH 6.8, to which insoluble papain bound to oxirane-acrylic spheres of 1 µm, approximately 10 units per ml, was added. The seeds were germinated at 25 ° C and 1000 lux on sand, saturated with Murashige and Skoog medium, to compensate for the loss of ions by draining and EDTA treatment. The combination of EDTA and papain prevented rapid degradation of the naked linear double-stranded DNA. Alternatively, instead of papain, cytochrome C (1 mg / ml) was used to protect the DNA from degradation. The E. coli recA protein (100 µg / ml) could also be used.
Stap 3 T° generatie 1 week na de behandeling werd de helft van de scheut verwijderd, in kleine stukjes geknipt en in een oplossing van X-glucuronide (5-bromo-4-chloro-3-indolyl-B D glucuronide, 40 microgram/ml) in ethyleenglycol-monoethylether in het donker bij 30°C overnacht geïncubeerd. Scheuten die het X-glucuronide omzetten in de blauwe kleurstof 5-bromo-4-chloro-3-indool werden als positief beschouwd en verder in Jiffy potjes in de serre geacclimatiseerd en zo spoedig mogelijk in volle grond in de serre of in het veld overgebracht, al naar het seizoen.Step 3 T ° generation 1 week after treatment, half of the shoot was removed, cut into small pieces and in a solution of X-glucuronide (5-bromo-4-chloro-3-indolyl-B D glucuronide, 40 micrograms / ml) incubated in ethylene glycol monoethyl ether in the dark at 30 ° C overnight. Shoots that convert the X-glucuronide into the blue dye 5-bromo-4-chloro-3-indole were considered positive and further acclimatized in Jiffy pots in the greenhouse and transferred into the greenhouse or field as soon as possible depending on the season.
Stap 4 T° generatieStep 4 T ° generation
Voor de bloei werden de maïskolven met kunststof-zakjes en de pluimen met papieren zakken afgedekt. Toen het pollen rijp was werden de kolven op de gewone wijze bestoven met het pollen waarbij de kolf met de papieren zak, die het pollen bevat, afgedekt bleef. De rijpe kolven werden geoogst en gedroogd in een warme luchtstroom.Before flowering, the corncobs were covered with plastic bags and the panicles with paper bags. When the pollen was ripe, the flasks were normally pollinated with the pollen leaving the flask covered with the paper bag containing the pollen. The ripe flasks were harvested and dried in a warm air stream.
Hierna werden de zaden uit de kolven verwijderd en bewaard bij 4°C.After this, the seeds were removed from the flasks and stored at 4 ° C.
Stap 5 Tl generatieStep 5 fluorescent generation
Van het geoogste zaad werden twee weken na kieming stukjes blad gesneden en geëxtraheerd met zand in een porceleinen mortier met stamper in extractiebuffer: 50 mM NaH2P04 pH 7, 10 mM Na2EDTA, 0,1% Triton X100, 10 mM mercapto-ethanol, 1 mM PMSF. 50 microliter extract werd toegevoegd aan 50 microliter extractiebuffer met 10 micromolair 4-methylumbelliferyl-B D glucuronide en bij 37°C gedurende 2 uur in microtiterplaten geïncubeerd. De positieve extracten gaven een intense fluorescentie onder UV belichting (365 nm). Door toevoegen van Na2C03 oplossing tot finaal 0,1 M werd de fluorescentie nog met een factor 7 verhoogd (Jefferson et al. (1987) EMBO J 6: 3901-3907).Two weeks after germination, pieces of leaf were cut from the harvested seed and extracted with sand in a porcelain mortar with pestle in extraction buffer: 50 mM NaH2PO4 pH 7.10 mM Na2EDTA, 0.1% Triton X100, 10 mM mercaptoethanol, 1 mM PMSF. 50 microliters of extract was added to 50 microliters of extraction buffer with 10 micromolar 4-methylumbelliferyl-B-D glucuronide and incubated in microtiter plates for 2 hours at 37 ° C. The positive extracts gave intense fluorescence under UV illumination (365 nm). By adding Na2CO3 solution to final 0.1 M, fluorescence was further increased by a factor of 7 (Jefferson et al. (1987) EMBO J 6: 3901-3907).
Stap 6 Tl en T2 generatieStep 6 Tl and T2 generation
Positieve planten werden verder opgegroeid en het zaad geoogst zoals in stap 4. Planten, homozygoot voor GUS, gaven geen uitsplitsing van GUS" zaden. De heterozygote planten gaven zowel GUS+ als GUS" zaden.Positive plants were further grown and the seed harvested as in step 4. Plants, homozygous for GUS, did not break down GUS seeds. The heterozygous plants gave both GUS + and GUS seeds.
De testen werden uitgevoerd zoals beschreven in stap 5. Homozygote planten werden verder opgegroeid en het zaad geoogst zoals in stap 3.The tests were performed as described in step 5. Homozygous plants were further grown and the seed harvested as in step 3.
Stap 7 T2 generatieStep 7 T2 generation
Uit bladeren van de homozygote planten werd totaal DNA bereid volgens de methode van Lemmers et al. (1980) J.Mol.Biol. 144: 353-376. Hoeveelheden van 10 microgram DNA werden afgebroken met EcoRl en HindlIITotal DNA was prepared from leaves of the homozygous plants according to the method of Lemmers et al. (1980) J. Mol. Biol. 144: 353-376. Aliquots of 10 micrograms of DNA were digested with EcoRl and HindlII
afzonderlijk. Deze restrictie-enzymen knippen elk één van de uiteinden van het chimere GUS gen, zodat in de verzameling van ontstane fragmenten, sommige fragmenten het GUS gen aan één van hun uiteinden vertoonden. Door Southern hybridisatie met het EcoRlHindlII fragment uit pBI221 dat het chimere GUS gen bevat, werden twee klassen van bandenpatronen verkregen: klasse A, waarin het GUS gen in een beperkt aantal banden te vinden was, en klasse B, waarbij het GUS gen met vele banden hybridiseerde.separately. These restriction enzymes each cut one of the ends of the chimeric GUS gene, so that in the collection of generated fragments, some fragments showed the GUS gene at one of their ends. Southern hybridization with the EcoRlHindlII fragment from pBI221 containing the chimeric GUS gene yielded two classes of band patterns: class A, in which the GUS gene was found in a limited number of bands, and class B, in which the GUS gene with many bands hybridized.
Klasse A planten worden beschouwd als homozygote GUS+ planten die het aktieve transposon verloren hebben of waarin het transposon inaktief geworden is (Chomet et al. (1987) EMBO J. 6.: 295-302).Class A plants are considered to be homozygous GUS + plants that have lost the active transposon or in which the transposon has become inactive (Chomet et al. (1987) EMBO J. 6 .: 295-302).
Klasse B planten worden beschouwd als homozygote GUS+ planten die nog steeds een aktief transposon bevatten of tenminste gedurende één generatie bevat hebben.Class B plants are considered to be homozygous GUS + plants that still contain an active transposon or have contained it for at least one generation.
Voorbeeld 2Example 2
Expressie van het chloramphenicol acetyltrans-ferase gen van het pBR325 plasmide onder controle van de nos promotor en terminatiesignalen van Agrobacterium tumefaclens C58 in Kool (Brassica oleracea).Expression of the chloramphenicol acetyltransferase gene from the pBR325 plasmid under control of the nos promoter and termination signals of Agrobacterium tumefaclens C58 in Kool (Brassica oleracea).
Stap 1Step 1
Zoals in voorbeeld 1 werd gebruik gemaakt van het transposon Ac 7 van maïs dat in Brassicc.ceae aktief is (Van Sluys et al. (1987) EMBO J._6: 3881-3889).As in Example 1, use was made of the transposon Ac 7 of maize active in Brassicceae (Van Sluys et al. (1987) EMBO J._6: 3881-3889).
Het chloramphenicol acetyltransferase gen (CAT) met de regelelementen van het nos gen van A. tumefaciens C58 werd gedoneerd door De Block et al. (1984) EMBO J.3_: 1681-1689. Uit pNCAT4 (fig. 4) werd het 5600 bp grote Stul-Sall fragment afgezonderd. Het plasmide pMHlO werd partieel geknipt met Bell en vervolgens partieel met BamHI, waarna een 8,1 kb groot lineair plasmide, dat de sequentie tussen Ac 1531 en Ac 4498 verloren heeft, door agarosegelelectroforese werd geïsoleerd. Na ligatie werd een pMHIO Ds plasmide verkregen dat nog wel de uiteinden van Ac heeft, maar het grootste gedeelte van het ORF a verloren heeft (fig. 5). Dit plasmide werd getransformeerd naar de 13. coli stam HB101. Na partieel knippen met PvuII en vervolgens met Xhol werd het 7,8 kb grote lineaire plasmide pMHIO Ds PX afgezonderd door agarosegelelectroforese en geligeerd met het 5,6 kb Stul-Sall fragment van pNCAT4, dat het chimere CAT gen en een procaryotisch kanJigen bevat. Het aldus verkregen 13,3 kb grote plasmide pMC34 werd naar HB101 getransformeerd (fig. 6). Transformanten waren resistent tegen spectinomycine en kanamycine.The chloramphenicol acetyltransferase gene (CAT) with the control elements of the nos gene of A. tumefaciens C58 was donated by De Block et al. (1984) EMBO J.3: 1681-1689. From pNCAT4 (Fig. 4) the 5600 bp Stul-Sall fragment was isolated. The plasmid pMH10 was digested partially with Bell and then partially with BamHI, after which an 8.1 kb linear plasmid, which lost the sequence between Ac 1531 and Ac 4498, was isolated by agarose gel electrophoresis. After ligation, a pMHIO Ds plasmid was obtained that still has the ends of Ac, but lost most of the ORF α (Fig. 5). This plasmid was transformed into the 13. coli strain HB101. After partial cutting with PvuII and then Xhol, the 7.8 kb linear plasmid pMHIO Ds PX was isolated by agarose gel electrophoresis and ligated with the 5.6 kb Stul-Sall fragment of pNCAT4 containing the chimeric CAT gene and a procaryotic gene. The 13.3 kb plasmid pMC34 thus obtained was transformed to HB101 (Fig. 6). Transformants were resistant to spectinomycin and kanamycin.
De activiteit van het chimere CAT gen en van het transposon werd getest op Nicotiana tabacum W38. Hiervoor werd het plasmide pMHIO getransfereerd naar A. tumefaciens C58 Cl (pGV3850) en kolonies, die het coïntegraat pGV3850:ïpMHIO bevatten, werden afgezonderd op carbenicilline, spectinomycine platen. Het plasmide pMC34 werd eveneens op dezelfde manier getransfereerd en de kolonies met het cointegraat pGV3850::pMC34 werden geïsoleerd op kanamycine, carbenicilline platen.The activity of the chimeric CAT gene and of the transposon was tested on Nicotiana tabacum W38. For this, the plasmid pMHIO was transferred to A. tumefaciens C58 Cl (pGV3850) and colonies containing the pGV3850: βMHIO co-integrated were isolated on carbenicillin, spectinomycin plates. The plasmid pMC34 was also similarly transferred and the colonies with the cointegrate pGV3850 :: pMC34 were isolated on kanamycin, carbenicillin plates.
Bladschijfjes van tabaksplanten werden getransformeerd met beide A. tumefaciens stammen. Na induktie van callus op callus-inducerend medium, werden de jonge calli getest op hetzelfde medium met 75 mg/1 chloramphenicol.Leaf disks from tobacco plants were transformed with both A. tumefaciens strains. After induction of callus on callus-inducing medium, the young calli were tested on the same medium with 75 mg / l chloramphenicol.
De resistente calli werden overgebracht op scheut-inducerend medium en na 1 maand overgezet op wortel-inducerend medium, alles zoals beschreven door De Block et al. (1984) EMBO J.3^ï 1681-1689. Jonge plantjes werden geacclimatiseerd in de serre en verder in potten met teelaarde opgegroeid.The resistant calli were transferred to shoot-inducing medium and after 1 month transferred to root-inducing medium, all as described by De Block et al. (1984) EMBO J. 3, 1681-1689. Young plants were acclimatized in the greenhouse and further grown in pots with topsoil.
Uit jonge bladeren werd totaal DNA bereid volgens de methode van Lemmers et al. (1980) J.Mol.Biol. 144: 353-376.Total DNA was prepared from young leaves according to the method of Lemmers et al. (1980) J. Mol. Biol. 144: 353-376.
Door Southern hybridisatie van BqlII en Sall digesten van dit DNA met de probes CAT (Sau3A fragment van pBR325) en Ac (intern HindiII fragment van Ac uit pMHIO) vond men drie klassen van planten: deze welke het CAT gen bevatten, maar geen Ac (integratie bewerkt door A. tumefa- ciens), deze welke CAT en Ac bevatten op een beperkt aantal banden, en deze welke CAT en Ac vertonen op een groot aantal banden. Dit bewees dat het transposon aktief was zowel in cis als in trans.Southern hybridization of BqlII and SalI digests this DNA with the probes CAT (Sau3A fragment of pBR325) and Ac (internal Hindii fragment of Ac from pMHIO) found three classes of plants: those containing the CAT gene, but no Ac ( integration edited by A. tumefaciens), those containing CAT and Ac on a limited number of bands, and those containing CAT and Ac on a large number of bands. This proved that the transposon was active in both cis and trans.
Stap 2Step 2
Zaden van Brassica oleracea (rapid cycling populations, Crucifer Genetics Cooperative, üniversity of Wisconsin, verkregen van Prof. P.H. Williams) werden ontdaan van hun zaadhuid ter hoogte van het apicaal meristeem.Na opname van waterdamp gedurende 2 uur, werd het apicaal meristeem ingesneden en aan de lucht gedroogd. Na behandeling met aceton gedurende 2 a 3 minuten en opnieuw drogen, werd ongeveer 50 nl DNA oplossing in de snede aangebracht.Seeds of Brassica oleracea (rapid cycling populations, Crucifer Genetics Cooperative, University of Wisconsin, obtained from Prof. PH Williams) were stripped of their seed coat at the apical meristem. After absorption of water vapor for 2 hours, the apical meristem was cut and air-dried. After treatment with acetone for 2 to 3 minutes and drying again, about 50 nl of DNA solution was placed in the cut.
Deze DNA oplossing bevatte met Sall gelineariseerde plasmiden pMHIO en pMC34 gepreïncubeerd gedurende 10 minuten bij 20°C in een buffer (pH 6,8) die 10 mM ΚΗΡΟ4, 1 mM Na2EDTA en 1 mg/ml cytochroom C bevatte. De zaden werden op droog zand in een atmosfeer van 90% relatieve vochtigheid in petrischalen gekiemd. Hierdoor werd verdere beschadiging van het embryo en de meristematische cellen voorkomen.This DNA solution contained Sall linearized plasmids pMHIO and pMC34 preincubated for 10 minutes at 20 ° C in a buffer (pH 6.8) containing 10 mM ΚΗΡΟ4, 1 mM Na2EDTA and 1 mg / ml cytochrome C. The seeds were germinated in petri dishes on dry sand in an atmosphere of 90% relative humidity. This prevented further damage to the embryo and the meristematic cells.
Stap 3 T° generatieStep 3 T ° generation
De jonge plantjes werden in Jiffy potjes geacclimatiseerd in de serre en verder opgegroeid in potten met teelaarde. Na ongeveer één maand werden de planten van eenzelfde experiment onderling bevrucht door middel van een wattenstaafje door het pollen op de stampers te brengen. Na ongeveer 2 maanden kon zaad worden geoogst.The young plants were acclimatized in Jiffy pots in the conservatory and further grown in pots with topsoil. After about one month, the plants of the same experiment were fertilized by means of a cotton swab by applying the pollen to the pistils. Seed could be harvested after about 2 months.
Stap 4 Tl generatieStep 4 Tl generation
Droge zaden werden op steriele wijze uit de hauwtjes gehaald en gekiemd op Murashige en Skoog medium met 0,8% agar en 50 mg/1 chloramphenicol in petriplaten.Dry seeds were sterile extracted from the chickens and germinated on Murashige and Skoog medium with 0.8% agar and 50 mg / l chloramphenicol in petri plates.
Ongeveer 3% van de zaden ontwikkelde zich tot groene plantjes, de andere hadden witte tot bleekgele kiembladen, maar plantjes met wit en groen gevlekte kiembladen kwamen ook voor. De groene plantjes werden verder opgekweekt in de serre. Jonge bladeren werden geoogst en ongeveer 100 mg bladweefsel werd in Eppendorf buisjes van 1,5 ml fijngemalen bij 4°C met 50 microliter extractiebuffer: 0,25M Tris HC1 pH 7,8, 10 mM Na2EDTA, 1 mM leupeptine, 10 mM Na-ascorbaat, 1 mM cysteïne.About 3% of the seeds developed into green plants, the others had white to pale yellow germ leaves, but plants with white and green spotted germ leaves also occurred. The green plants were further cultivated in the greenhouse. Young leaves were harvested and approximately 100 mg of leaf tissue was ground in 1.5 ml Eppendorf tubes at 4 ° C with 50 microliters of extraction buffer: 0.25M Tris HCl pH 7.8, 10 mM Na2EDTA, 1 mM leupeptin, 10 mM Na- ascorbate, 1 mM cysteine.
Na afcentrifugeren in een Eppendorf centrifuge met 13.000 rpm gedurende 10 minuten bij 4°C werd 50 microliter bovenstaande vloeistof afgenomen. Hieraan werd 5 microliter chloramphenicol (0,1 microcurie, NEN radioactive Chemicals) en 10 microliter acetyl-coënzyme A (8 mg/ml) toegevoegd. Na incubatie gedurende 1 uur bij 37°C werd het reactiemengsel tweemaal met 0,2 ml ethylace-taat geëxtraheerd. De organische fase werd gedroogd in een vacuumcentrifuge en weer in 10 microliter ethylace-taat opgenomen. De monsters werden aangebracht op een dunne laag (cellulose) chromatografieplaat en in een gesloten container met een mengsel van methanol/chloroform (5/95 V/V) gedurende 1 uur bij kamertemperatuur doorgeleid.After centrifugation in an Eppendorf centrifuge at 13,000 rpm for 10 minutes at 4 ° C, 50 microliters of supernatant was collected. To this was added 5 microliters of chloramphenicol (0.1 microcurie, NEN radioactive Chemicals) and 10 microliters of acetylcoenzyme A (8 mg / ml). After incubation for 1 hour at 37 ° C, the reaction mixture was extracted twice with 0.2 ml of ethyl acetate. The organic phase was dried in a vacuum centrifuge and taken up again in 10 microliters of ethyl acetate. The samples were applied to a thin layer (cellulose) chromatography plate and passed in a closed container with a mixture of methanol / chloroform (5/95 V / V) for 1 hour at room temperature.
Na drogen werd de chromatografieplaat te samen met een X-ray film in een cassette opgeborgen voor ongeveer 14 dagen. Planten die het CAT gen tot expressie brachten zetten chloramphenicol om in 3-acetylchloramphenicol dat spontaan omgezet werd in 1-acetylchloramphenicol. Brassicaceae vertonen een laag niveau van chloramphenicol acetyl transferase activiteit. Getransformeerde planten echter vertoonden een duidelijke activiteit en waren resistent tegen het antibioticum tijdens de kieming.After drying, the chromatography plate was stored in a cassette along with an X-ray film for about 14 days. Plants expressing the CAT gene convert chloramphenicol to 3-acetylchloramphenicol which was spontaneously converted to 1-acetylchloramphenicol. Brassicaceae exhibit a low level of chloramphenicol acetyl transferase activity. Transformed plants, however, showed clear activity and were resistant to the antibiotic during germination.
Stap 5 T2 generatieStep 5 T2 generation
De CAT+ planten werden opgegroeid in de serre en onderling gekruist. Na 2 maanden kon reeds zaad geoogst worden en met het zaad van die planten, die slechts chloramphenicol resistente zaden opleverden, werd opnieuw verder gewerkt. Uit bladeren werd DNA geïsoleerd volgens de methode van Lemmers et al. (1980) J.Mol.Biol. 144: 353-376. Zoals beschreven in de experimenten met tabak werden BglII en Sall digesten onderzocht door Southern hybridisatie tegenover de CAT probe en de Ac probe.The CAT + plants were grown in the greenhouse and crossed with each other. Seed could already be harvested after 2 months and the seed of those plants which yielded only chloramphenicol resistant seeds was resumed. DNA was isolated from leaves according to the method of Lemmers et al. (1980) J. Mol. Biol. 144: 353-376. As described in the tobacco experiments, BglII and Sall digests were examined by Southern hybridization versus the CAT probe and the Ac probe.
Claims (10)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
NL8801444A NL8801444A (en) | 1988-06-06 | 1988-06-06 | Genetic transformation of eukaryotic cells - esp. plant cells, by treating dried cells with DNA soln. |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
NL8801444 | 1988-06-06 | ||
NL8801444A NL8801444A (en) | 1988-06-06 | 1988-06-06 | Genetic transformation of eukaryotic cells - esp. plant cells, by treating dried cells with DNA soln. |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
NL8801444A true NL8801444A (en) | 1990-01-02 |
Family
ID=19852411
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
NL8801444A NL8801444A (en) | 1988-06-06 | 1988-06-06 | Genetic transformation of eukaryotic cells - esp. plant cells, by treating dried cells with DNA soln. |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
NL (1) | NL8801444A (en) |
Cited By (24)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1991002071A2 (en) * | 1989-08-09 | 1991-02-21 | Dekalb Plant Genetics | Methods and compositions for the production of stably transformed, fertile monocot plants and cells thereof |
FR2661421A1 (en) * | 1990-04-25 | 1991-10-31 | Hoechst Ag | PROCESS FOR THE TRANSFORMATION OF SOMATIC EMBRYOS OF USEFUL PLANTS. |
WO1992006205A1 (en) * | 1990-09-27 | 1992-04-16 | Clovis Matton N.V. | A process for the gene manipulation of plant cells, recombinant plasmids, recombinant bacteria, plants |
WO1992009696A1 (en) * | 1990-11-23 | 1992-06-11 | Plant Genetic Systems, N.V. | Process for transforming monocotyledonous plants |
WO1993006221A1 (en) * | 1991-09-25 | 1993-04-01 | Stichting Phytogenetics | Method for providing a deletion or inversion mutation in a plant genome; recombinant dna usable therefor; mutated plant |
EP0577598A1 (en) * | 1990-07-19 | 1994-01-12 | The Regents Of The University Of California | Biologically safe plant transformation system |
US5484956A (en) * | 1990-01-22 | 1996-01-16 | Dekalb Genetics Corporation | Fertile transgenic Zea mays plant comprising heterologous DNA encoding Bacillus thuringiensis endotoxin |
US5508468A (en) * | 1990-01-22 | 1996-04-16 | Dekalb Genetics Corporation | Fertile transgenic corn plants |
US5550318A (en) * | 1990-04-17 | 1996-08-27 | Dekalb Genetics Corporation | Methods and compositions for the production of stably transformed, fertile monocot plants and cells thereof |
EP0737748A1 (en) * | 1995-03-17 | 1996-10-16 | Hoechst NOR-AM AgrEvo Inc. | Efficient production of transgenic fertile homozygous plants from fresh microspores |
WO1997008331A1 (en) * | 1995-08-30 | 1997-03-06 | MAX-PLANCK-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V. | Stimulation of homologous recombination in eukaryotic organisms or cells by recombination promoting enzymes |
EP0846771A1 (en) * | 1987-05-20 | 1998-06-10 | Novartis AG | Zea mays plants and transgenic zea mays plants regenerated from protoplasts or protoplast-derived cells |
US5780709A (en) * | 1993-08-25 | 1998-07-14 | Dekalb Genetics Corporation | Transgenic maize with increased mannitol content |
US5990390A (en) | 1990-01-22 | 1999-11-23 | Dekalb Genetics Corporation | Methods and compositions for the production of stably transformed, fertile monocot plants and cells thereof |
US6013863A (en) | 1990-01-22 | 2000-01-11 | Dekalb Genetics Corporation | Fertile transgenic corn plants |
US6025545A (en) | 1990-01-22 | 2000-02-15 | Dekalb Genetics Corporation | Methods and compositions for the production of stably transformed, fertile monocot plants and cells thereof |
WO2000022149A1 (en) * | 1998-10-15 | 2000-04-20 | Protein Research Trust | Transformation process |
US6118047A (en) | 1993-08-25 | 2000-09-12 | Dekalb Genetic Corporation | Anthranilate synthase gene and method of use thereof for conferring tryptophan overproduction |
US6281411B1 (en) | 1993-08-25 | 2001-08-28 | Dekalb Genetics Corporation | Transgenic monocots plants with increased glycine-betaine content |
US6326527B1 (en) | 1993-08-25 | 2001-12-04 | Dekalb Genetics Corporation | Method for altering the nutritional content of plant seed |
US6329574B1 (en) | 1990-01-22 | 2001-12-11 | Dekalb Genetics Corporation | High lysine fertile transgenic corn plants |
US6395966B1 (en) | 1990-08-09 | 2002-05-28 | Dekalb Genetics Corp. | Fertile transgenic maize plants containing a gene encoding the pat protein |
US6399861B1 (en) | 1990-04-17 | 2002-06-04 | Dekalb Genetics Corp. | Methods and compositions for the production of stably transformed, fertile monocot plants and cells thereof |
US6803499B1 (en) | 1989-08-09 | 2004-10-12 | Dekalb Genetics Corporation | Methods and compositions for the production of stably transformed, fertile monocot plants and cells thereof |
-
1988
- 1988-06-06 NL NL8801444A patent/NL8801444A/en not_active Application Discontinuation
Cited By (46)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0846771A1 (en) * | 1987-05-20 | 1998-06-10 | Novartis AG | Zea mays plants and transgenic zea mays plants regenerated from protoplasts or protoplast-derived cells |
WO1991002071A2 (en) * | 1989-08-09 | 1991-02-21 | Dekalb Plant Genetics | Methods and compositions for the production of stably transformed, fertile monocot plants and cells thereof |
US6803499B1 (en) | 1989-08-09 | 2004-10-12 | Dekalb Genetics Corporation | Methods and compositions for the production of stably transformed, fertile monocot plants and cells thereof |
WO1991002071A3 (en) * | 1989-08-09 | 1992-05-14 | Dekalb Plant Genetics | Methods and compositions for the production of stably transformed, fertile monocot plants and cells thereof |
US6160208A (en) | 1990-01-22 | 2000-12-12 | Dekalb Genetics Corp. | Fertile transgenic corn plants |
US5538877A (en) * | 1990-01-22 | 1996-07-23 | Dekalb Genetics Corporation | Method for preparing fertile transgenic corn plants |
US6331665B1 (en) | 1990-01-22 | 2001-12-18 | Dekalb Genetics Corp. | Insect resistant fertile transgenic corn plants |
US6329574B1 (en) | 1990-01-22 | 2001-12-11 | Dekalb Genetics Corporation | High lysine fertile transgenic corn plants |
US6777589B1 (en) | 1990-01-22 | 2004-08-17 | Dekalb Genetics Corporation | Methods and compositions for the production of stably transformed, fertile monocot plants and cells thereof |
US5484956A (en) * | 1990-01-22 | 1996-01-16 | Dekalb Genetics Corporation | Fertile transgenic Zea mays plant comprising heterologous DNA encoding Bacillus thuringiensis endotoxin |
US5508468A (en) * | 1990-01-22 | 1996-04-16 | Dekalb Genetics Corporation | Fertile transgenic corn plants |
USH2074H1 (en) | 1990-01-22 | 2003-07-01 | Dekalb Genetics Corporation | Fertile transgenic corn plants |
US5538880A (en) * | 1990-01-22 | 1996-07-23 | Dekalb Genetics Corporation | Method for preparing fertile transgenic corn plants |
US6025545A (en) | 1990-01-22 | 2000-02-15 | Dekalb Genetics Corporation | Methods and compositions for the production of stably transformed, fertile monocot plants and cells thereof |
US5554798A (en) * | 1990-01-22 | 1996-09-10 | Dekalb Genetics Corporation | Fertile glyphosate-resistant transgenic corn plants |
US6013863A (en) | 1990-01-22 | 2000-01-11 | Dekalb Genetics Corporation | Fertile transgenic corn plants |
US5990390A (en) | 1990-01-22 | 1999-11-23 | Dekalb Genetics Corporation | Methods and compositions for the production of stably transformed, fertile monocot plants and cells thereof |
US8440886B2 (en) | 1990-01-22 | 2013-05-14 | Monsanto Technology Llc | Fertile transgenic corn plants |
US5780708A (en) * | 1990-01-22 | 1998-07-14 | Dekalb Genetics Corporation | Fertile transgenic corn plants |
US5874265A (en) | 1990-04-17 | 1999-02-23 | Dekalb Genetics Corporation | Methods and compositions for the production of stably transformed fertile monocot plants and cells thereof |
US5550318A (en) * | 1990-04-17 | 1996-08-27 | Dekalb Genetics Corporation | Methods and compositions for the production of stably transformed, fertile monocot plants and cells thereof |
US7705215B1 (en) | 1990-04-17 | 2010-04-27 | Dekalb Genetics Corporation | Methods and compositions for the production of stably transformed, fertile monocot plants and cells thereof |
US5919675A (en) | 1990-04-17 | 1999-07-06 | Dekalb Genetics Corporation | Methods and compositions for the production of stably transformed, fertile monocot plants and cells thereof |
US5969213A (en) * | 1990-04-17 | 1999-10-19 | Dekalb Genetics Corporation | Methods and compositions for the production of stably transformed fertile monocot plants and cells thereof |
US6399861B1 (en) | 1990-04-17 | 2002-06-04 | Dekalb Genetics Corp. | Methods and compositions for the production of stably transformed, fertile monocot plants and cells thereof |
FR2661421A1 (en) * | 1990-04-25 | 1991-10-31 | Hoechst Ag | PROCESS FOR THE TRANSFORMATION OF SOMATIC EMBRYOS OF USEFUL PLANTS. |
EP0577598A1 (en) * | 1990-07-19 | 1994-01-12 | The Regents Of The University Of California | Biologically safe plant transformation system |
EP0577598A4 (en) * | 1990-07-19 | 1994-05-18 | Univ California | Biologically safe plant transformation system |
US5482852A (en) * | 1990-07-19 | 1996-01-09 | Regents Of The University Of California | Biologically safe plant transformation system |
US6395966B1 (en) | 1990-08-09 | 2002-05-28 | Dekalb Genetics Corp. | Fertile transgenic maize plants containing a gene encoding the pat protein |
WO1992006205A1 (en) * | 1990-09-27 | 1992-04-16 | Clovis Matton N.V. | A process for the gene manipulation of plant cells, recombinant plasmids, recombinant bacteria, plants |
US6002070A (en) * | 1990-11-23 | 1999-12-14 | Plant Genetic Systems, N.V. | Process for transforming monocotyledonous plants |
US5712135A (en) * | 1990-11-23 | 1998-01-27 | Plant Genetic Systems, N.V. | Process for transforming monocotyledonous plants |
US6074877A (en) * | 1990-11-23 | 2000-06-13 | Plant Genetic Systems, Nv | Process for transforming monocotyledonous plants |
US5641664A (en) * | 1990-11-23 | 1997-06-24 | Plant Genetic Systems, N.V. | Process for transforming monocotyledonous plants |
WO1992009696A1 (en) * | 1990-11-23 | 1992-06-11 | Plant Genetic Systems, N.V. | Process for transforming monocotyledonous plants |
WO1993006221A1 (en) * | 1991-09-25 | 1993-04-01 | Stichting Phytogenetics | Method for providing a deletion or inversion mutation in a plant genome; recombinant dna usable therefor; mutated plant |
US6118047A (en) | 1993-08-25 | 2000-09-12 | Dekalb Genetic Corporation | Anthranilate synthase gene and method of use thereof for conferring tryptophan overproduction |
US5780709A (en) * | 1993-08-25 | 1998-07-14 | Dekalb Genetics Corporation | Transgenic maize with increased mannitol content |
US6326527B1 (en) | 1993-08-25 | 2001-12-04 | Dekalb Genetics Corporation | Method for altering the nutritional content of plant seed |
US6281411B1 (en) | 1993-08-25 | 2001-08-28 | Dekalb Genetics Corporation | Transgenic monocots plants with increased glycine-betaine content |
US6271016B1 (en) | 1993-08-25 | 2001-08-07 | Dekalb Genetics Corporation | Anthranilate synthase gene and method of use thereof for conferring tryptophan overproduction |
US6316694B1 (en) | 1995-03-17 | 2001-11-13 | Agrevo Canada, Inc. | Transformed embryogenic microspores for the generation of fertile homozygous plants |
EP0737748A1 (en) * | 1995-03-17 | 1996-10-16 | Hoechst NOR-AM AgrEvo Inc. | Efficient production of transgenic fertile homozygous plants from fresh microspores |
WO1997008331A1 (en) * | 1995-08-30 | 1997-03-06 | MAX-PLANCK-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V. | Stimulation of homologous recombination in eukaryotic organisms or cells by recombination promoting enzymes |
WO2000022149A1 (en) * | 1998-10-15 | 2000-04-20 | Protein Research Trust | Transformation process |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
NL8801444A (en) | Genetic transformation of eukaryotic cells - esp. plant cells, by treating dried cells with DNA soln. | |
JP6990653B2 (en) | Methods and compositions for rapid plant transformation | |
Sharma et al. | An efficient method for the production of transgenic plants of peanut (Arachis hypogaea L.) through Agrobacterium tumefaciens-mediated genetic transformation | |
JP2555280B2 (en) | Expression of plant genes | |
US7186889B2 (en) | Method for genetic transformation of woody trees | |
Dutt et al. | Effects of antioxidants on Agrobacterium-mediated transformation and accelerated production of transgenic plants of Mexican lime (Citrus aurantifolia Swingle) | |
US8962328B2 (en) | Cultivation medium for Agrobacterium-mediated transformation of dicot plants | |
AU2001279510A1 (en) | Method for genetic transformation of woody trees | |
CA2352488A1 (en) | Plant transformation process | |
EP1171618A2 (en) | Plant transformation process | |
CN110592137B (en) | Application of arabidopsis AT5G10290 gene and mutant thereof in improving drought tolerance of plants | |
Zhou et al. | High rooting frequency and functional analysis of GUS and GFP expression in transgenic Medicago truncatula A17 | |
EA001039B1 (en) | Method for integrating of exzogenous dna into genome of a plant cell and method for producing fertile transgenic plant integrated into the genome of the exzogenous dna | |
TW319679B (en) | ||
CN100587071C (en) | Plant flower organ specificity promoter and its application | |
Sankararao et al. | Gene transfer into Indian cultivars of safflower (Carthamus tinctorius L.) using Agrobacterium tumefaciens | |
US20060294619A1 (en) | Method for plant transformation based on thje pollination-fecundation pathway and the products thereof | |
Okeyo-Ikawa et al. | In planta seed transformation of Kenyan cowpeas (Vigna unguiculata) with P5CS gene via Agrobacterium tumefaciens. | |
KR100850525B1 (en) | Method for transforming cactus | |
US11499158B2 (en) | Method for modifying plant | |
JPH0339091A (en) | Method for making transgenic plant | |
Viswakarma et al. | Insect resistance of transgenic broccoli (‘Pusa Broccoli KTS-1’) expressing a synthetic cryIA (b) gene | |
JP3234534B2 (en) | Transformed homonomies | |
Ilori et al. | Transgene expression in cowpea (Vigna unguiculata (L.) Walp.) through Agrobacterium transformation of pollen in flower buds | |
JPH03187381A (en) | Genetic control of soybean plant regarding resistance to glutamine synthetase inhibitor |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A1B | A search report has been drawn up | ||
BV | The patent application has lapsed |