RU2351120C1 - Method of obtaining transgenic corn plants - Google Patents

Method of obtaining transgenic corn plants Download PDF

Info

Publication number
RU2351120C1
RU2351120C1 RU2007134281/13A RU2007134281A RU2351120C1 RU 2351120 C1 RU2351120 C1 RU 2351120C1 RU 2007134281/13 A RU2007134281/13 A RU 2007134281/13A RU 2007134281 A RU2007134281 A RU 2007134281A RU 2351120 C1 RU2351120 C1 RU 2351120C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
suspension
cells
corn
strain
filaments
Prior art date
Application number
RU2007134281/13A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Михаил Иосифович Чумаков (RU)
Михаил Иосифович Чумаков
Ирина Васильевна Волохина (RU)
Ирина Васильевна Волохина
Владимир Александрович Великов (RU)
Владимир Александрович Великов
Валерий Степанович Тырнов (RU)
Валерий Степанович Тырнов
Original Assignee
Институт биохимии и физиологии растений и микроорганизмов Российской Академии наук
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Саратовский государственный университет имени Н.Г.Чернышевского"
Федеральное агентство по науке и инновациям
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Институт биохимии и физиологии растений и микроорганизмов Российской Академии наук, Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Саратовский государственный университет имени Н.Г.Чернышевского", Федеральное агентство по науке и инновациям filed Critical Институт биохимии и физиологии растений и микроорганизмов Российской Академии наук
Priority to RU2007134281/13A priority Critical patent/RU2351120C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2351120C1 publication Critical patent/RU2351120C1/en

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A40/00Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production
    • Y02A40/10Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production in agriculture
    • Y02A40/146Genetically Modified [GMO] plants, e.g. transgenic plants

Landscapes

  • Breeding Of Plants And Reproduction By Means Of Culturing (AREA)

Abstract

FIELD: genetic engineering.
SUBSTANCE: invention can be used in corn selection in creating new sorts and hybrids by means of genetic engendering, in works on insertional mutagenesis, separating and cloning of corn genes. Generative organs of corn are processed with suspension of cells of strain Agrobacterium tumefaciens with activated vir-genes. As generative organs, blooming female gametophyte is used. Before processing said suspension is mixed with substances inert with respect to strain cells and characterised by osmotic potential exceeding osmotic potential of suspension for obtaining isotonic solution. As such substances sucrose and/or glycerin are used. After procession with suspension generative organs are pollinated with pollen of fertile plants. In gametophyte pistil filaments are used, which are cut at height of 1-2 cm from corncob before processing with suspension. Processing is carried out by means of pipette into the depth of cut part of pistil filaments. Pollination is performed with pollen preliminary collected into packet, which is applied onto cut of pistil filaments with fingers or shaken onto it.
EFFECT: method allows to reduce term of obtaining transgenic corn plant and increase yield of final product, preserving high obtaining frequency.
5 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к сельскому хозяйству и биотехнологии и может быть использовано в селекции кукурузы при создании новых сортов и гибридов с помощью генной инженерии, в работах по инсерционному мутагенезу, выделению и клонированию генов кукурузы.The invention relates to agriculture and biotechnology and can be used in the selection of maize when creating new varieties and hybrids using genetic engineering, in insertion mutagenesis, isolation and cloning of maize genes.

Известен способ получения трансгенных растений кукурузы с использованием генетических маркеров, применяемый в генетической инженерии у высших растений для отбора трансгенных растений, при котором ген nptII, который кодирует фермент неомицин-фосфотрансферазу, обусловливающую устойчивость к канамицину. Для отбора трансгенных растений, несущих ген nptII, из семян, собранных с растений-трансформантов, извлекают зародыши и выращивают их на питательной среде с канамицином (Данилова С.А. Оптимизация агробактериального метода трансформации кукурузы. Автореф. Дисс. Канд. биол. наук. М., 2001). При этом проростки, несущие и экспрессирующие ген nptII, имеют зеленый фенотип, тогда как проростки, не несущие данный ген, становятся альбиносными и погибают.A known method of producing transgenic corn plants using genetic markers, used in genetic engineering in higher plants to select transgenic plants, in which the nptII gene, which encodes the neomycin-phosphotransferase enzyme, which determines resistance to kanamycin. To select transgenic plants carrying the nptII gene from the seeds collected from transforming plants, embryos are extracted and grown on a nutrient medium with kanamycin (Danilova S.A. Optimization of the agrobacterial method of transformation of corn. Abstract. Diss. Cand. Biol. Sciences. M., 2001). In this case, the seedlings carrying and expressing the nptII gene have a green phenotype, while the seedlings that do not carry this gene become albino and die.

Данный способ, позволяющий отбирать у некоторых видов двудольных и однодольных растений канамицин-устойчивые трансформанты с геном nptII, имеет, однако, два существенных недостатка: высокую трудоемкость, ограничивающую объем анализируемого материала, длительность контакта зародышей с канамицином в процессе их культивирования на канамицин-содержащей среде, в результате чего нарушается развитие даже канамицин-устойчивых трансформантов.This method, which allows one to select kanamycin-resistant transformants with the nptII gene from certain species of dicotyledonous and monocotyledonous plants, has, however, two significant drawbacks: the high complexity, limiting the volume of the analyzed material, the duration of contact of the embryos with kanamycin during cultivation on a kanamycin-containing medium As a result, the development of even kanamycin-resistant transformants is disrupted.

Наиболее близким к заявляемому является способ получения трансгенных растений кукурузы на основе агробактериальной трансформации незрелых зародышей кукурузы в культуре in vitro (Zhao Z.-Y., Cai Т., Tagliani L. et al. Agrobacterium-mediated sorghum transformation // Plant Mol. Biol., 2000, v.44, pp.789-798), в соответствии с которым незрелые зародыши кукурузы помещают на 5 мин в суспензию агробактериальных клеток (плотность 0.5-1.0×109 кл/мл) в среде для инокуляции, содержащей минеральные соли и витамины по MS, гидролизат казеина (1.0 г/л), 2,4-D (1.5 мг/л), глюкозу (36 г/л), сахарозу (68.5 г/л), ацетосирингон (100 µM), после чего их переносят на 3 дня на среду для сокультивирования, отличающуюся от исходной увеличенной до 2.0 мг/л концентрацией 2,4-D, сниженными до 20 и 10 г/л соответственно концентрациями сахарозы и глюкозы, добавкой L-пролина (0.7 г/л), аскорбиновой кислоты (10 мг/л), MES (0.5 г/л) и агара (8 г/л). Затем зародыши переносят на 4 дня на среду без ацетосирингона, но с добавкой антибиотика карбенициллина (100 мг/л) для подавления роста агробактерий. Затем для индукции эмбриогенного каллуса зародыши переносят на среду, отличающуюся от предыдущей отсутствием глюкозы и сниженной концентрацией 2,4-D (до 1.5 мг/л) и добавкой селективного агента фосфинотрицина (5 мг/л), ген устойчивости к которому (bar) присутствовал в Т-ДНК использованного агробактериального штамма, и культивируют в течение 2 недель. Переносят выживший (устойчивый) каллус на среду того же состава с повышенным уровнем фосфинотрицина (10 мг/л) и пересаживают каждые 2 недели. Для развития эмбриоидов каллус пересаживают на среду, отличающуюся от предыдущей добавкой кинетина (0.5 мг/л) и затем - на среду для побегообразования, отличающуюся от предыдущей отсутствием 2,4-D, увеличенной до 60 г/л концентрацией сахарозы, заменой кинетина на зеатин (0.5 мг/л), добавкой индолил, 3 уксусной кислоты (ИУК) (1 мг/л), абсцизовой кислоты (АБК) (0.1 µМ) и тидиазурона (0,1 мг/л). Побеги переносят на среду для укоренения - 1/2 Мурасиге-Скуга (MS), (нитрил, 3 уксусной кислоты (НУ К) (0.5 мг/л), индол 3 бензольная кислота (ИБК) (0.5 мг/л), сахароза (20 г/л), агар (7 г/л), а затем - на среду того же состава, но без НУК и ИБК. У полученных растений с помощью методов молекулярной генетики анализируют наличие в их геноме встройки фрагмента чужеродной ДНК (Т-ДНК агробактерий). Данный способ позволяет достигать частоты стабильной трансформации до 10.1% в расчете на количество инокулированных зародышей.Closest to the claimed is a method for producing transgenic corn plants based on agrobacterial transformation of immature maize embryos in an in vitro culture (Zhao Z.-Y., Cai T., Tagliani L. et al. Agrobacterium-mediated sorghum transformation // Plant Mol. Biol ., 2000, v.44, pp.789-798), according to which immature maize embryos are placed for 5 min in a suspension of agrobacterial cells (density 0.5-1.0 × 10 9 cells / ml) in an inoculation medium containing mineral salts and vitamins according to MS, casein hydrolyzate (1.0 g / l), 2,4-D (1.5 mg / l), glucose (36 g / l), sucrose (68.5 g / l), acetosyringone (100 µM), pic why they are transferred for 3 days to co-cultivation medium, which differs from the initial concentration of 2,4-D increased to 2.0 mg / l, reduced to 20 and 10 g / l, respectively, the concentrations of sucrose and glucose, the addition of L-proline (0.7 g / l), ascorbic acid (10 mg / l), MES (0.5 g / l) and agar (8 g / l). Then the embryos are transferred for 4 days to a medium without acetosyringone, but with the addition of the antibiotic carbenicillin (100 mg / l) to inhibit the growth of agrobacteria. Then, to induce embryogenic callus, the embryos are transferred to a medium that differs from the previous one by the absence of glucose and a reduced concentration of 2,4-D (up to 1.5 mg / L) and the addition of the selective agent phosphinotricin (5 mg / L), the resistance gene to which (bar) was present in the T-DNA of the used agrobacterial strain, and cultured for 2 weeks. The surviving (stable) callus is transferred to a medium of the same composition with an increased level of phosphinotricin (10 mg / l) and transplanted every 2 weeks. To develop embryoids, callus is transplanted onto a medium that differs from the previous kinetin addition (0.5 mg / L) and then onto a shoot formation medium that differs from the previous one by the absence of 2,4-D, sucrose concentration increased to 60 g / L, and kinetin replaced by zeatin (0.5 mg / l), with the addition of indolyl, 3 acetic acid (IAA) (1 mg / l), abscisic acid (ABA) (0.1 μM) and thidiazuron (0.1 mg / l). The shoots are transferred to the rooting medium - 1/2 Murashige-Skoog (MS), (nitrile, 3 acetic acid (NU K) (0.5 mg / l), indole 3 benzene acid (IBA) (0.5 mg / l), sucrose ( 20 g / l), agar (7 g / l), and then on a medium of the same composition, but without IAA and IBC.The plants using molecular genetics analyze the presence of an insert of a fragment of foreign DNA (T-DNA) in their genome agrobacteria). This method allows to achieve a stable transformation frequency of up to 10.1% based on the number of inoculated embryos.

Недостатками данного способа являются высокая трудоемкость и длительность процесса получения трансгенных растений. Кроме того, использование системы культуры in vitro, во-первых, может привести к получению сомаклональных вариантов среди растений-трансформантов, во-вторых, ограничивает применение данного метода, поскольку не все образцы кукурузы (селекционно-ценные линии и гибриды) дают хорошо растущий эмбриогенный каллус с высокой регенерационной способностью, либо же их экспланты, продуцирующие эмбриогенный каллус, некротизируют в результате сокультивирования с агробактериальными клетками.The disadvantages of this method are the high complexity and duration of the process of obtaining transgenic plants. In addition, the use of an in vitro culture system, firstly, can lead to somaclonal variants among transforming plants, and secondly, restricts the use of this method, since not all maize samples (breeding-value lines and hybrids) produce well-growing embryogenic callus with high regenerative ability, or their explants producing embryogenic callus, necrotic as a result of co-cultivation with agrobacterial cells.

Задачей изобретения является создание более быстрого и эффективного способа получения трансгенных растений кукурузы с высоким выходом конечного продукта при сохранении высокой частоты их получения.The objective of the invention is to provide a faster and more efficient method for producing transgenic corn plants with a high yield of the final product while maintaining a high frequency of their production.

Техническим результатом является сокращение срока получения трансгенного растения кукурузы, снижение частоты возникновении химерных растений, расширение круга сортов, линий кукурузы, которые на практике могут быть трансформируемы.The technical result is a reduction in the production time of a transgenic corn plant, a decrease in the frequency of occurrence of chimeric plants, an expansion of the variety of varieties, lines of corn, which in practice can be transformed.

Поставленная задача достигается тем, что в способе получения трансгенных растений кукурузы, включающем обработку генеративных органов кукурузы с помощью суспензией клеток штамма Agrobacterium tumefaciens с активированными vir-генами, согласно изобретению генеративные органы кукурузы после обработки суспензией клеток штамма Agrobacterium tumefaciens опыляют пыльцой фертильных растений, при этом в качестве генеративных органов кукурузы используют цветущий женский гаметофит кукурузы, а перед обработкой суспензию клеток штамма Agrobacterium tumefaciens с активированными vir-генами смешивают с веществами, являющимися инертными по отношению к клеткам штамма и характеризующимися осмотическим потенциалом, превышающим осмотический потенциал суспензии для получения изотонического раствора.The object is achieved in that in a method for producing transgenic corn plants, comprising treating the generative organs of corn with a suspension of Agrobacterium tumefaciens strain cells with activated vir genes, according to the invention, the generative organs of corn after polishing a suspension of Agrobacterium tumefaciens strain cells are pollinated with fertile plants, flowering female gametophyte of corn is used as the generative organs of corn, and before treatment, a suspension of cells of the Agrobacterium tumefaciens strain with activated vir genes are mixed with substances that are inert to the cells of the strain and characterized by an osmotic potential exceeding the osmotic potential of the suspension to produce an isotonic solution.

В качестве веществ, являющихся инертными по отношению к клеткам штамма и характеризующихся осмотическим потенциалом, превышающим осмотический потенциал суспензии, используют сахарозу и/или глицерин. При этом для получения изотонического раствора на суспензию клеток с концентрацией 1×106-1×108 кл/мл добавляют сахарозу или глицерин до конечной концентрации 0,5-1 М.As substances that are inert with respect to the cells of the strain and characterized by an osmotic potential exceeding the osmotic potential of the suspension, sucrose and / or glycerin is used. Moreover, to obtain an isotonic solution, sucrose or glycerol is added to a suspension of cells with a concentration of 1 × 10 6 -1 × 10 8 cells / ml to a final concentration of 0.5-1 M.

Кроме того, у цветущего женского гаметофита кукурузы используют пестичные нити цветущего женского гаметофита, которые перед обработкой суспензией клеток штамма Agrobacterium tumefaciens срезают на высоте 1-2 см от початка, и обработку осуществляют с помощью пипетки в глубину срезанной части пестичных нитей на выходе из початка. Опыление производят пыльцой, предварительно собранной в пакет путем ее нанесения на срез пестичных нитей пальцами или путем натряхивания.In addition, in the flowering female gametophyte of the corn, the pistil threads of the flowering female gametophyte are used, which are cut at a height of 1-2 cm from the cob before treatment with a suspension of cells of the Agrobacterium tumefaciens strain, and the treatment is carried out using a pipette into the depth of the cut part of the pistillate threads at the exit of the cob. Pollination is carried out with pollen previously collected in a bag by applying it to a section of pistil filaments with your fingers or by shaking.

Изобретение поясняется чертежом, где на фотографии представлен ПЦР-анализ ДНК из проростков кукурузы, трансформированной in planta, где цифрами 1-8 обозначены дорожки: 1 - ДНК из нетрансформированного растения (отрицательный контроль); 2 - маркер молекулярного веса (Fermentas, Латвия), размер фрагментов, начиная сверху: 3000, 2000, 1500, 1200, 1031, 900, 800, 700, 600, 500 п.н.; 3-8 тестируемые проростки, зерна которых прорастали без задержки на канамицине.The invention is illustrated in the drawing, where the photo shows a PCR analysis of DNA from seedlings of corn transformed in planta, where the numbers 1-8 indicate the paths: 1 - DNA from an untransformed plant (negative control); 2 - molecular weight marker (Fermentas, Latvia), fragment size starting from the top: 3000, 2000, 1500, 1200, 1031, 900, 800, 700, 600, 500 bp; 3-8 test seedlings whose seeds germinated without delay on kanamycin.

Технических решений с выявленной совокупностью признаков не обнаружено из уровня техники. В частности, не известно решений, касающихся способов получения трансгенных растений кукурузы, в которых в качестве объекта генетической трансформации используют цветущий женский гаметофит однодольного растения, который сначала обрабатывают суспензией клеток штамма Agrobacterium tumefaciens с активированными vir-генами, а затем опыляют пыльцой фертильных растений. Также неизвестно применение опыления цветущего женского гаметофита пыльцой фертильных растений, которое осуществляют сразу после их обработки суспензией клеток Agrobacterium tumefaciens, находящихся в специальном растворе, обработку суспензией клеток штамма Agrobacterium tumefaciens осуществляют непосредственно пестичных нитей цветущего женского гаметофита путем нанесения пипеткой внутрь срезанных на 1-2 см от початка пестичных нитей.Technical solutions with the identified set of features are not found in the prior art. In particular, no solutions are known regarding methods for producing transgenic maize plants, in which a flowering female gametophyte of a monocotyledonous plant is used as an object of genetic transformation, which is first treated with a suspension of Agrobacterium tumefaciens strain cells with activated vir genes and then pollinated with pollen from fertile plants. It is also unknown to use the pollination of flowering female gametophyte with pollen of fertile plants, which is carried out immediately after they are treated with a suspension of Agrobacterium tumefaciens cells in a special solution, the suspension of cells of the strain Agrobacterium tumefaciens is treated directly with pistil filaments of a flowering female gametophyte by pipetting inside a cut 1-2 pipette from the cob of pistil filaments.

Предлагаемый способ осуществляют следующим образом: с помощью пергаментного пакета изолируют цветущий женский гаметофит у кукурузы и пестичные нити цветущего женского гаметофита перед обработкой суспензией клеток штамма Agrobacterium tumefaciens срезают на высоте 1-2 см от початка, а обработку суспензией клеток Agrobacterium tumefaciens осуществляют с помощью пипетки в глубину срезанной части пестичных нитей. Опыление производят пыльцой, предварительно собранной в пакет, путем ее нанесения на срез пестичных нитей пальцами или путем натряхивания.The proposed method is carried out as follows: a parchment package isolates the flowering female gametophyte in corn and the pistil filament of the flowering female gametophyte before treatment with a suspension of cells of the strain Agrobacterium tumefaciens is cut at a height of 1-2 cm from the cob, and treatment with a suspension of cells of Agrobacterium tumefaciens is carried out using depth of cut part of pistil filaments. Pollination is carried out with pollen previously collected in a bag by applying it to the cut of pistil filaments with your fingers or by shaking.

Для выявления трансгенных растений семена, собранные с початков, обработанных агробактериальной суспензией, и необработанных (контрольных) початков растений исходной линии, стерилизовали 5%-ным раствором хлорамина (15 мин), интенсивно промывали в проточной воде, замачивали в дистиллированной воде (24 час), повторно стерилизовали в ламинар-боксе 5%-ным раствором хлорамина и без промывки раскладывали на агаризованную среду, содержащую канамицин (200 мг/л), и после появления корней через 2-5 дней переносили в почву в сосуды, где проращивали в течение 2-3 недель.To identify transgenic plants, seeds collected from cobs treated with an agrobacterial suspension and untreated (control) cobs of the initial line plants were sterilized with a 5% chloramine solution (15 min), intensively washed in running water, soaked in distilled water (24 hours) , re-sterilized in a laminar box with a 5% solution of chloramine and without washing was laid out on an agar medium containing kanamycin (200 mg / l), and after the appearance of roots, it was transferred to the soil after 2-5 days into vessels, where it was germinated for e 2-3 weeks.

Женские цветки (в составе одно- или двудомных, раздельнополых) растений изолируют пергаментными изоляторами до начала цветения. Для обработки цветков используют суспензию клеток Agrobacterium tumefaciens с плотностью клеток 1×107 кл/мл, в которую добавляют ацетосирингон. Женские цветки растения после обработки агробактериальной суспензией путем распыления из пульверизатора опыляют пыльцой кукурузы путем натряхивания из природных пыльников и снова изолируют или оставляют открытыми до созревания, если нет требования по устранению перекрестного опыления. С обработанных растений собирают семена, проращивают их и отбирают на среде с канамицином проростки, несущие маркерный ген. С этой целью семена стерилизовали 5%-ным раствором хлорамина (15 мин), интенсивно промывали в проточной воде, замачивали в дистиллированной воде (24 час), повторно стерилизовали в ламинар-боксе 5%-ным раствором хлорамина и без промывки раскладывали на агаризованную среду, содержащую нистатин, и после набухания и проклевывания зародыша и появления корней переносили в высокие стеклянные сосуды с агаризованной (0,4% агара) средой, содержащей канамицин 200 мкг/мл, где проращивали под ватными пробками в течение 2-3 недель, затем проростки брали на анализ на наличие встройки Т-ДНК.Female flowers (as part of monoecious or dioecious, dioecious) plants are isolated with parchment insulators before flowering. To process the flowers, a suspension of Agrobacterium tumefaciens cells with a cell density of 1 × 10 7 cells / ml, to which acetosyringon is added, is used. Female flowers of a plant after treatment with an agrobacterial suspension by spraying from a spray gun pollinate corn pollen by shaking from natural anthers and again isolate or leave open until ripening, if there is no requirement to eliminate cross-pollination. Seeds are collected from treated plants, germinated and seedlings carrying the marker gene are selected on kanamycin medium. For this purpose, the seeds were sterilized with a 5% solution of chloramine (15 min), intensively washed in running water, soaked in distilled water (24 hours), re-sterilized in a laminar box with a 5% solution of chloramine and laid out on an agar medium without washing containing nystatin, and after swelling and nibbling of the embryo and the appearance of roots, were transferred to high glass vessels with an agarized (0.4% agar) medium containing kanamycin 200 μg / ml, where they were germinated under cotton plugs for 2-3 weeks, then seedlings taken for analysis the presence of T-DNA insertions.

У проростков, устойчивых к канамицину (зеленые проростки) брали фрагмент (1-2 см, 100 мг) ткани верхней части листа и с помощью метода ПЦР (полимеразной цепной реакции) проверяют наличие последовательности ДНК переносимого гена, используя необработанные и поверхностно-стерилизованные растения. Отбирают проростки, несущие фрагмент ДНК маркерного гена («ПЦР+» проростки), которые являются трансгенными растениями.Kanamycin-resistant seedlings (green seedlings) took a fragment (1-2 cm, 100 mg) of the tissue of the upper part of the leaf and using the PCR (polymerase chain reaction) method, the presence of the DNA sequence of the transferred gene was checked using untreated and surface-sterilized plants. Seedlings carrying the marker gene DNA fragment ("PCR +" seedlings), which are transgenic plants, are selected.

Заявляемый способ был реализован на растениях линии кукурузы АТ-3. В качестве доноров пыльцы служили растения этой же линии. Трансгеноз осуществляли с помощью Agrobacterium tumefaciens, при этом использовали штамм GV3101, с плазмидой pTd33, в которой присутствовал селективный маркерный ген nptII, обусловливавший устойчивость к канамицину. Суспензию клеток данных агробактериальных штаммов выращивали на качалке на питательной среде CIB (Fullner K.J., Stephenens K.M., Nester E.W. An essential virulence protein of Agrobacterium tumefaciens, VirB4, requires an intact mononucleotide binding domain to function in transfer of T-DNA. // Mol.Gen.Genet. 1994. V. 245. P. 704-715) до плотности 1×107 кл/мл при комнатной температуре. По достижении необходимой плотности в суспензию добавляли ацетосирингон (200 аМ), и либо непосредственно использовали в опыте по трансгенозу, либо помещали в холодильник (t°=4-7°C) для использования в течение последующих 2-3 суток.The inventive method was implemented on plants of the corn line AT-3. Plants of the same line served as pollen donors. Transgenosis was performed using Agrobacterium tumefaciens, using strain GV3101, with plasmid pTd33, in which there was a selective marker gene nptII, which determined resistance to kanamycin. A cell suspension of these agrobacterial strains was grown on a rocking chair on CIB nutrient medium (Fullner KJ, Stephenens KM, Nester EW An essential virulence protein of Agrobacterium tumefaciens, VirB4, requires an intact mononucleotide binding domain to function in transfer of T-DNA. // Mol. Gen. Genet. 1994. V. 245. P. 704-715) to a density of 1 × 10 7 cells / ml at room temperature. Upon reaching the required density, acetosyringone (200 aM) was added to the suspension, and either directly used in the transgenosis experiment or placed in a refrigerator (t ° = 4-7 ° C) for use over the next 2-3 days.

До начала цветения початки изолировали пергаментными изоляторами. В качестве объекта генетической трансформации использовали цветущий женский гаметофит однодольного растения, пестичные нити которого, расположенные на выходе нитей из початка, отрезали на высоту 1-2 см от початка и обрабатывали суспензией клеток штамма Agrobacterium tumefaciens с активированными vir-генами в растворе сахарозы или глицерина путем внесения 0,1-1, 0 мл суспензии с помощью пипетки или шприца в глубину срезанной части пестичных нитей, а затем в течение часа опыляли предварительно собранной в пакет пыльцой фертильных растений путем натряхивания из пакета или пальцем на срез пыльцевых трубок. Для выявления трансгенных растений семена, собранные с початков, обработанных агробактериальной суспензией, и необработанных (контрольных) початков растений исходной линии, стерилизовали 5%-ным раствором хлорамина (15 мин), интенсивно промывали в проточной воде, замачивали в дистиллированной воде (24 час), повторно стерилизовали в ламинар-боксе 5%-ным раствором хлорамина и без промывки сажали на агаровую среду (1/2 MS), содержащую канамицин (200 мг/л), и выращивали в течение 2-3 недель.Before flowering, the cobs were isolated with parchment insulators. As an object of genetic transformation, a flowering female gametophyte of a monocotyledonous plant was used, the pistillate strands of which were located at the exit of the cob threads, were cut 1-2 cm from the cob and treated with a suspension of Agrobacterium tumefaciens strain cells with activated vir genes in a solution of sucrose or glycerol by introducing 0.1-1, 0 ml of the suspension with a pipette or syringe into the depth of the cut part of the pistillate filaments, and then pollen fertile plants previously collected in a bag by shaking for an hour Nia from the package or on a finger cut pollen tubes. To identify transgenic plants, seeds collected from cobs treated with an agrobacterial suspension and untreated (control) cobs of the initial line plants were sterilized with a 5% chloramine solution (15 min), intensively washed in running water, soaked in distilled water (24 hours) , re-sterilized in a laminar box with a 5% solution of chloramine and without washing was planted on agar medium (1/2 MS) containing kanamycin (200 mg / l) and grown for 2-3 weeks.

Подтверждение трансгенной природы полученных зеленых растений проводили с помощью метода ПЦР (см. чертеж). Из фрагментов листьев отобранных растений выделяли ДНК согласно общепринятым методам (Маниатис Т., Фриш., Сэмбрук Дж. Молекулярное клонирование. Лабораторное руководство. М.: Мир, 1984). Реакцию проводили с олигонуклеотидными праймерами, специфичными к фрагменту гена nptII размером 250 п.н.: ACAGACAATCGGCTGCTCTGATG и GGCAGGAGCAAGGTGAGATGACA. Продукты реакции разделяли электрофорезом в агарозном геле, в качестве маркера молекулярной массы использовали ДНК фага λ. В качестве положительного контроля использовали плазмиду pTd33.The transgenic nature of the obtained green plants was confirmed using the PCR method (see drawing). DNA was isolated from leaf fragments of selected plants according to generally accepted methods (Maniatis T., Frisch., Sambrook J. Molecular cloning. Laboratory manual. M .: Mir, 1984). The reaction was carried out with oligonucleotide primers specific for the 250 bp nptII gene fragment: ACAGACAATCGGCTGCTCTGATG and GGCAGGAGCAAGGTGAGATGACA. The reaction products were separated by agarose gel electrophoresis; phage λ DNA was used as a molecular weight marker. The plasmid pTd33 was used as a positive control.

При этом, чтобы избежать контаминации (загрязнения) растительных образцов от агробактерий фрагменты листьев раскладывали на поверхность агаризованной среды для агробактерий с канамицином 200 мкг/мл и инкубировали в термостате при 28°С 3-5 дней.Moreover, in order to avoid contamination (contamination) of plant samples from agrobacteria, leaf fragments were laid out on the surface of agar bacteria medium with kanamycin 200 μg / ml and incubated in an incubator at 28 ° C for 3-5 days.

Результат анализа ДНК показал, что в ряде исследованных образцов тотально ДНК растения присутствует последовательность размером около 500 п.н., свойственная гену nptII. В расчете на число проросших зерновок частота полученных из них взрослых трансформированных растений составила более 40%.The result of DNA analysis showed that in a number of studied samples, the total DNA of the plant contains a sequence of about 500 bp, characteristic of the nptII gene. Based on the number of germinated grains, the frequency of adult transformed plants obtained from them was more than 40%.

Таким образом, приведенные данные показывают, что заявляемый способ позволяет с высокой частотой получать трансгенные растения со значительным уменьшением трудоемкости и с упрощением технологии получения трансгенных растений (процедур обработки, инкубирования, созревания, проверки на вставку Т-ДНК).Thus, the above data show that the inventive method allows to obtain transgenic plants with a high frequency with a significant decrease in the complexity and simplification of the technology for producing transgenic plants (processing, incubation, maturation, testing for insertion of T-DNA).

Предлагаемый способ позволяет: 1) получать трансгенные растения, минуя систему культуры in vitro, что ускоряет и упрощает процедуру получения трансгенных растений кукурузы, 2) избежать возникновения сомаклональной изменчивости; 3) избежать химерности трансформантов, проистекающей из-за развития их из многоклеточных меристем, содержащих как трансформированные, так и нетрансформированные клетки; 3) использовать для трансформации практически все известные сорта и линии кукурузы, т.к. отсутствуют ограничения по генотипам, способным к образованию хорошо растущего эмбриогенного каллуса.The proposed method allows: 1) to obtain transgenic plants, bypassing the in vitro culture system, which speeds up and simplifies the procedure for producing transgenic corn plants, 2) to avoid the occurrence of somaclonal variation; 3) to avoid the chimericity of transformants resulting from their development from multicellular meristems containing both transformed and non-transformed cells; 3) use for transformation almost all known varieties and lines of corn, because there are no restrictions on genotypes capable of forming a well-growing embryogenic callus.

Claims (5)

1. Способ получения трансгенных растений кукурузы, включающий обработку генеративных органов кукурузы с помощью суспензии клеток штамма Agrobacterium tumefaciens с активированными vir-генами, отличающийся тем, что генеративные органы кукурузы после обработки суспензией клеток штамма Agrobacterium tumefaciens опыляют пыльцой фертильных растений, при этом в качестве генеративных органов кукурузы используют цветущий женский гаметофит кукурузы, а перед обработкой суспензию клеток штамма Agrobacterium tumefaciens с активированными vir-генами смешивают с веществами, являющимися инертными по отношению к клеткам штамма и характеризующимися осмотическим потенциалом, превышающим осмотический потенциал суспензии для получения изотонического раствора.1. A method of producing transgenic corn plants, comprising treating the generative organs of corn with a suspension of Agrobacterium tumefaciens strain cells with activated vir genes, characterized in that the generative organs of corn after polishing with a suspension of cells of the Agrobacterium tumefaciens strain are pollinated with pollen from fertile plants, while organs of maize use flowering female gametophyte of maize, and before treatment, a suspension of cells of the Agrobacterium tumefaciens strain with activated vir genes is mixed with substances that are They are inert with respect to the cells of the strain and characterized by an osmotic potential that exceeds the osmotic potential of the suspension to produce an isotonic solution. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве веществ, являющихся инертными по отношению к клеткам штамма и характеризующихся осмотическим потенциалом, превышающим осмотический потенциал суспензии, используют сахарозу и/или глицерин.2. The method according to claim 1, characterized in that as substances that are inert with respect to the cells of the strain and characterized by an osmotic potential greater than the osmotic potential of the suspension, sucrose and / or glycerin is used. 3. Способ по п.2, отличающийся тем, что для получения изотонического раствора к суспензии клеток с концентрацией 10×106-10×108 кл/мл добавляют сахарозу или глицерин до конечной концентрации 0,5-1 М.3. The method according to claim 2, characterized in that to obtain an isotonic solution to the cell suspension with a concentration of 10 × 10 6 -10 × 10 8 cells / ml add sucrose or glycerin to a final concentration of 0.5-1 M. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что у цветущего женского гаметофита кукурузы используют пестичные нити цветущего женского гаметофита, которые перед обработкой суспензией клеток штамма Agrobacterium tumefaciens срезают на высоте 1-2 см от початка, и обработку осуществляют с помощью пипетки в глубину срезанной части пестичных нитей.4. The method according to claim 1, characterized in that the flowering female gametophyte of corn uses pestle filaments of a flowering female gametophyte, which are cut at a height of 1-2 cm from the cob before treatment with a suspension of cells of the strain Agrobacterium tumefaciens, and the treatment is carried out using a pipette in depth cut parts of pistil filaments. 5. Способ по п.4, отличающийся тем, что опыление производят пыльцой, предварительно собранной в пакет, путем ее нанесения на срез пестичных нитей пальцами или путем натряхивания. 5. The method according to claim 4, characterized in that the pollination is carried out with pollen previously collected in a bag by applying it to a section of pistil filaments with your fingers or by shaking.
RU2007134281/13A 2007-09-17 2007-09-17 Method of obtaining transgenic corn plants RU2351120C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007134281/13A RU2351120C1 (en) 2007-09-17 2007-09-17 Method of obtaining transgenic corn plants

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007134281/13A RU2351120C1 (en) 2007-09-17 2007-09-17 Method of obtaining transgenic corn plants

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2351120C1 true RU2351120C1 (en) 2009-04-10

Family

ID=41014634

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007134281/13A RU2351120C1 (en) 2007-09-17 2007-09-17 Method of obtaining transgenic corn plants

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2351120C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107475283A (en) * 2016-07-12 2017-12-15 山西省农业科学院玉米研究所 A kind of corn gene method of the agriculture bacillus mediated pollen of ultrasonic assistant
CN114621973A (en) * 2022-05-17 2022-06-14 北京市农林科学院 Method for preparing transgenic corn pollen and kit used by method
RU2815108C2 (en) * 2015-06-25 2024-03-11 Акселерейтед Эй Джи Текнолоджиз, Ллк Production of grain products

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2815108C2 (en) * 2015-06-25 2024-03-11 Акселерейтед Эй Джи Текнолоджиз, Ллк Production of grain products
CN107475283A (en) * 2016-07-12 2017-12-15 山西省农业科学院玉米研究所 A kind of corn gene method of the agriculture bacillus mediated pollen of ultrasonic assistant
CN107475283B (en) * 2016-07-12 2023-10-13 山西省农业科学院玉米研究所 Corn transgenic method for ultrasonic-assisted agrobacterium-mediated pollen
CN114621973A (en) * 2022-05-17 2022-06-14 北京市农林科学院 Method for preparing transgenic corn pollen and kit used by method
CN114621973B (en) * 2022-05-17 2022-07-19 北京市农林科学院 Method for preparing transgenic corn pollen and kit used by method
WO2023221402A1 (en) * 2022-05-17 2023-11-23 北京市农林科学院 Method for preparing transgenic maize pollen and kit used for same

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Sharma et al. An efficient method for the production of transgenic plants of peanut (Arachis hypogaea L.) through Agrobacterium tumefaciens-mediated genetic transformation
Petri et al. High transformation efficiency in plum (Prunus domestica L.): a new tool for functional genomics studies in Prunus spp.
US20130061349A1 (en) Transformation of Juvenile and Mature Citrus
Kiyokawa et al. Genetic transformation of Begonia tuberhybrida by Ri rol genes
WO2017127524A1 (en) Low inoculum, long co-culture agrobacterium-mediated transformation of plants
Mishiba et al. Production of dwarf potted gentian using wild-type Agrobacterium rhizogenes
CN113583099B (en) Method for cultivating alfalfa male sterile line and corresponding maintainer line and related biological material thereof
Fang et al. Successful floral‐dipping transformation of post‐anthesis lisianthus (Eustoma grandiflorum) flowers
US7994397B2 (en) Method to produce sterile male flowers and partenocarpic fruits by genetic silencing, associated sequences and vectors containing said sequences
Hewezi et al. Dehydrating immature embryo split apices and rehydrating with Agrobacterium tumefaciens: A new method for genetically transforming recalcitrant sunflower
US20100281565A1 (en) Transformation of Crambe Abyssinica
RU2351120C1 (en) Method of obtaining transgenic corn plants
Fraser et al. Transformation studies of Actinidia chinensis Planch.
CN114250233B (en) Application of arabidopsis calcium ion channel gene AtCNGC3 in sclerotinia sclerotiorum prevention and control
Wang et al. Improvement of Agrobacterium-mediated transformation and rooting of black cherry
Petri et al. Production of transgenic apricot plants from hypocotyl segments of mature seeds
RU2351121C1 (en) Method of obtaining transgenic monocotyledon plants
Wang et al. Can Prunus serotina be genetically engineered for reproductive sterility and insect pest resistance?
US8901377B2 (en) Method of sunflower regeneration and transformation using radicle free embryonic axis
Chen et al. In vitro transformation mediated by Ri plasmid of Agrobacterium rhizogenes and transgenic plant regeneration of longan
US6667428B1 (en) High efficiency plant transformation of brassica oleracea
KR102453800B1 (en) Method for producing SlMS10 gene knock-out tomato plant using CRISPR/Cas9 system and male-sterile tomato plant produced by the same method
Kojima et al. Development of in planta transformation methods using Agrobacterium tumefaciens
Chevreau Pear biotechnology: recent progresses and future breeding applications
Carimi et al. Somatic embryogenesis and Agrobacterium mediated genetic transformation in Vitis