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JP2009278865A - Method for amplification of dna fragment - Google Patents

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JP2009278865A
JP2009278865A JP2006208422A JP2006208422A JP2009278865A JP 2009278865 A JP2009278865 A JP 2009278865A JP 2006208422 A JP2006208422 A JP 2006208422A JP 2006208422 A JP2006208422 A JP 2006208422A JP 2009278865 A JP2009278865 A JP 2009278865A
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Akira Horibata
章 堀端
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Kindai University
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Japan Science and Technology Agency
Kindai University
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Abstract

【課題】高等植物のトランスポゾンディスプレイ法のために、標識PCR産物だけを選択的に増幅でき、実験結果に個人差が少ないDNA断片の増幅方法を提供する。
【解決手段】DNA断片の増幅方法は、高等植物の細胞からゲノムDNAを抽出するDNA抽出工程と、ゲノムDNAを制限酵素によって部分消化してDNA断片とし、このDNA断片にアダプターを付加するアダプター付加工程と、アダプターがライゲーションされたDNA断片を鋳型とし、前記トランスポゾンに特異的なプライマーのみを使用する片側PCR法によって、DNA断片を増幅する第1のPCR工程と、第1のPCR工程によって増幅したDNA断片を鋳型とし、トランスポゾンに特異的な標識プライマー及びアダプターに相補的なプライマーを使用する両側PCR法によって、DNA断片を増幅する第2のPCR工程と、をこの順序で含んでいる。
【選択図】図1
Disclosed is a method for amplifying a DNA fragment that can selectively amplify only a labeled PCR product and has little individual difference in experimental results for the transposon display method of higher plants.
A method for amplifying a DNA fragment includes a DNA extraction step for extracting genomic DNA from cells of a higher plant, and an adapter addition for adding an adapter to the DNA fragment by partially digesting the genomic DNA with a restriction enzyme. Amplification was performed by the first PCR step and the first PCR step, which were performed by a one-side PCR method using a DNA fragment ligated with an adapter as a template and using only a primer specific for the transposon. A second PCR step for amplifying the DNA fragment by a double-sided PCR method using the DNA fragment as a template and a labeled primer specific to the transposon and a primer complementary to the adapter is included in this order.
[Selection] Figure 1

Description

この発明は、DNA断片の増幅方法に関するものであり、特に、形質とそれに関連する遺伝子とを迅速かつ客観的に関連づけるトランスポゾンディスプレイ法に使用するDNA断片の増幅方法に関するものである。   The present invention relates to a method for amplifying a DNA fragment, and more particularly, to a method for amplifying a DNA fragment used in a transposon display method for quickly and objectively associating a trait and a gene associated therewith.

分子生物学の進歩に伴って、人やマウスなどの動物に加えて、高等植物についてもその全ゲノムの塩基配列が解析されるようになってきている。例えば、イネについても、International Rice Genome Sequencing Project(IRGSP)によって、2002年にはそのドラフト配列の解読が終了している。   With the progress of molecular biology, in addition to animals such as humans and mice, the base sequences of the whole genome of higher plants have been analyzed. For example, the draft sequence of rice was also completed in 2002 by the International Rice Genome Sequencing Project (IRGSP).

ただ、遺伝子組み換えによって、例えば乾燥・寒冷などの環境ストレスに対する耐性を備えた植物や収穫量の多い植物を作り出すには、ゲノムDNAの全塩基配列を決定するだけではなく、ゲノムDNAに記載されている各遺伝子が植物の形質に与える影響、すなわち各遺伝子がもつ機能についても解析しなければならない。そして、遺伝子の機能を解析する方法の一つとして、以下に説明するトランスポゾンディスプレイ法が挙げられる。   However, in order to create plants with high tolerance to environmental stresses such as drought and cold, and plants with high yields by genetic recombination, not only the entire base sequence of genomic DNA is determined, but also the genomic DNA described in The influence of each gene on plant traits, that is, the function of each gene must also be analyzed. One method for analyzing the function of a gene is the transposon display method described below.

ここで、トランスポゾンとは、別名、転位性遺伝因子(transposable genetic element)又は可動性遺伝因子(mobile genetic element, movable genetic element)とも呼ばれ、染色体DNA上のある部位から他の部位へ、ランダムに転位する性質を有するDNA断片のことであり、転位先の遺伝子に挿入して遺伝子破壊等を起こすことが知られている。なお、イネで機能するトランスポゾンについては、Tos17、karma(特許文献1を参照。)、mPing(特許文献2及び非特許文献1を参照。)などがすでに報告されている。   Here, the transposon is also called a transposable genetic element or a mobile genetic element (mobile genetic element, movable genetic element), and is randomly transferred from one site on the chromosomal DNA to another site. It is a DNA fragment having the property of translocation, and is known to cause gene disruption by being inserted into the translocation destination gene. For transposons that function in rice, Tos17, karma (see Patent Document 1), mPing (see Patent Document 2 and Non-Patent Document 1), and the like have already been reported.

また、トランスポゾンディスプレイ法とは、トランスポゾンの前記のような性質を利用して遺伝子の機能を調べる方法であり、トランスポゾンによる遺伝子破壊とそれに伴う形質の変化から、ある形質に関連する遺伝子を特定する方法であり、具体的には次のようにして行なう(特許文献2を参照。)。   The transposon display method is a method for examining the function of a gene by utilizing the above-mentioned properties of the transposon, and a method for identifying a gene associated with a certain trait from the disruption of the gene caused by the transposon and the accompanying change in the trait. Specifically, this is performed as follows (see Patent Document 2).

まず、トランスポゾンの転位が原因で形質が変化した同系統の複数個体から、ゲノムDNAを抽出して、トランスポゾンの一部を含むDNA断片を増幅する。つぎに、増幅したDNA断片を電気泳動して各個体のごとの波形データを得て、個体ごとの波形データの違い、端的にはピークの有無の違い、を解析する。最後に、各個体のピークの有無の違いと形質の違いとを比較することにより、ある特定の形質と特定の遺伝子とを関連づける。   First, genomic DNA is extracted from a plurality of individuals of the same strain whose traits have changed due to transposon translocation, and a DNA fragment containing a part of the transposon is amplified. Next, the amplified DNA fragment is electrophoresed to obtain waveform data for each individual, and the difference in waveform data for each individual, that is, the difference in presence or absence of a peak, is analyzed. Finally, a specific trait is associated with a specific gene by comparing the difference in the presence or absence of the peak of each individual with the difference in trait.

ここで、トランスポゾンの一部を含むDNA断片の増幅は、(1)DNA抽出工程、(2)アダプター付加工程、(3)1回目のPCR工程(以下、第1のPCR工程)、(4)2回目のPCR工程(以下、第2のPCR工程)の各工程に大きく分けることができる。なお、その詳細については、例えば図7に模式的に示すことができる。   Here, amplification of a DNA fragment containing a part of the transposon includes (1) DNA extraction step, (2) adapter addition step, (3) first PCR step (hereinafter referred to as first PCR step), (4) It can be roughly divided into each step of the second PCR step (hereinafter referred to as the second PCR step). The details can be schematically shown in FIG. 7, for example.

(1)DNA抽出工程
形質が異なる同系統の各個体から、簡便法(非特許文献2を参照。)などによってゲノムDNAを抽出する工程であり、図7(a)はある個体から抽出したゲノムDNAを模式的に示している。なお、図中のTはトランスポゾン、IRは逆向き反復配列(Inverted Repeat)を意味している。
(1) DNA extraction step In this step, genomic DNA is extracted from each individual of the same strain with different traits by a simple method (see Non-Patent Document 2). FIG. 7 (a) shows a genome extracted from an individual. The DNA is schematically shown. In the figure, T means a transposon, and IR means an inverted repeat.

(2)アダプター付加工程
抽出したゲノムDNAを制限酵素により部分消化し、この制限酵素による認識部と結合可能なオリゴマーDNA(アダプター)を前記部分消化DNAにライゲーションする工程である。なお、図7(b)ライゲーション前の状態を示しており、図7(c)はライゲーション後の状態を示している。この図に示すように、ゲノムDNAの部分消化物はトランスポゾンTの一部を含む部分消化物1とこれを含まない部分消化物2の混合物であり、アダプターはその何れにもライゲーションするため、ライゲーション産物もトランスポゾンTの一部を含むもの3と含まないもの4の混合物である。
(2) Adapter addition step In this step, the extracted genomic DNA is partially digested with a restriction enzyme, and oligomer DNA (adapter) that can bind to the recognition site by this restriction enzyme is ligated to the partially digested DNA. FIG. 7 (b) shows a state before ligation, and FIG. 7 (c) shows a state after ligation. As shown in this figure, the partial digest of genomic DNA is a mixture of partial digest 1 containing part of transposon T and partial digest 2 not containing this, and the adapter is ligated to either of them. The product is also a mixture of 3 with and without 4 part of transposon T.

(3)1回目のPCR工程
1回目のPCR工程は、図7(c)に示すように、トランスポゾンTの塩基配列の一部に特異的なプライマー1及び前記アダプターに相補的なプライマー2の2つのプライマーを使用して両側PCR反応を行なう工程であって、図7(d)に示すようなPCR産物を得る工程である。ここで、ライゲーション産物3にはプライマー1及びプライマー2がアニーリングしてPCR産物5が生成する。これに対して、ライゲーション産物4にはプライマー1がアニーリングできないため、両端にプライマー2がアニーリングしてPCR産物6が生成する。
(3) First PCR step As shown in FIG. 7 (c), the first PCR step consists of primer 1 specific for a part of the base sequence of transposon T and primer 2 complementary to the adapter. This is a step of performing a two-sided PCR reaction using two primers, and obtaining a PCR product as shown in FIG. 7 (d). Here, primer 1 and primer 2 are annealed to ligation product 3, and PCR product 5 is generated. On the other hand, since primer 1 cannot be annealed to ligation product 4, primer 2 is annealed at both ends, and PCR product 6 is generated.

(4)2回目のPCR工程
2回目のPCR工程は、図7(d)に示すように、PCR産物5及び6を鋳型とし、トランスポゾンTの一部に特異的な標識プライマー3及び前記アダプターに相補的なプライマー2を使用してPCR反応を行なう工程である。なお、トランスポゾンの一部を含むPCR産物5には標識プライマー3とプライマー2とがアニーリングして標識PCR産物7が生成する。これに対して、PCR産物6にはプライマー3がアニーリングできないため、両端にプライマー2がアニーリングしてPCR産物8が生成する。
(4) Second PCR step As shown in FIG. 7 (d), the second PCR step uses PCR products 5 and 6 as a template, a labeled primer 3 specific for a part of transposon T and the adapter. This is a step of performing PCR reaction using complementary primer 2. In addition, the labeled primer 3 and the primer 2 are annealed to the PCR product 5 including a part of the transposon, and a labeled PCR product 7 is generated. On the other hand, since the primer 3 cannot be annealed to the PCR product 6, the primer 2 is annealed at both ends to generate the PCR product 8.

ここで図7(e)に示すように、増幅したDNA断片は標識PCR産物7と非標識PCR産物8の混合物である。また、ライゲーション産物3、4の何れも両端にアダプターを備えていること、第1のPCR工程、第2のPCR反応の何れの工程においてもこのアダプターに相補的なプライマーであるプライマー2を使用していることから、PCR産物中の標識PCR産物7と非標識PCR産物8との割合は、トランスポゾンTの一部を含むDNA断片1とこれを含まないDNA断片2の割合とほぼ同一である。   Here, as shown in FIG. 7 (e), the amplified DNA fragment is a mixture of labeled PCR product 7 and unlabeled PCR product 8. In addition, both ligation products 3 and 4 have adapters at both ends, and primer 2 which is a primer complementary to this adapter is used in both the first PCR step and the second PCR reaction. Therefore, the ratio of the labeled PCR product 7 to the unlabeled PCR product 8 in the PCR product is almost the same as the ratio of the DNA fragment 1 containing a part of transposon T and the DNA fragment 2 not containing this.

このようにして得られたDNA断片は、前記のように、電気泳動、波形データの解析、形質と遺伝子との関連づけに使用する。なお、電気泳動によって得られた波形データの解析は、従来、実験者の経験と勘に基づいて手作業で行われていた。そのため、多大な時間・労力を必要とし、解析結果には個人差があり客観的ではなかった。そこで、発明者らは、異なる電気泳動によって得られた波形データを容易かつ客観的に比較するために、「和歌山県地域結集型共同研究事業」によって「イネトランスポゾン解析支援システム」を作成し利用している(特許文献3を参照)。   As described above, the DNA fragment thus obtained is used for electrophoresis, analysis of waveform data, and association between traits and genes. In the past, analysis of waveform data obtained by electrophoresis has been performed manually based on the experience and intuition of the experimenter. Therefore, it requires a lot of time and labor, and the analysis results are not objective because there are individual differences. Therefore, the inventors created and used the “Rice Transposon Analysis Support System” by the “Wakayama Prefectural Regional Collaborative Research Project” in order to easily and objectively compare the waveform data obtained by different electrophoresis. (See Patent Document 3).

このシステムは、サイズマーカーとPCR産物とを混合して電気泳動することによって、波形データを構成する泳動時間を増幅産物の大きさ(塩基数)に変換し、波形データの蛍光強度を定量化することができる。そのため、異なる電気泳動基づく波形データをあたかも同じ電気泳動によって得られたように補正し、波形データの比較を容易かつ客観的に行なうことができる。   In this system, size markers and PCR products are mixed and electrophoresed to convert the migration time that makes up the waveform data into the size (number of bases) of the amplified product, and to quantify the fluorescence intensity of the waveform data. be able to. Therefore, waveform data based on different electrophoresis can be corrected as if it were obtained by the same electrophoresis, and comparison of waveform data can be performed easily and objectively.

以上のように、トランスポゾンディスプレイ法は、ある形質とそれに関連する遺伝子とを関連づける有用な方法であり、特に前記のシステムを使用することによりその有用性はより向上した。   As described above, the transposon display method is a useful method for associating a certain trait with its related gene, and its usefulness has been improved by using the above-mentioned system.

しかし、波形データを構成する各ピークの強度が弱くかつ減衰が激しいため、得られた波形データのうちの300bpより長い部分については、電気的ノイズと電気泳動によるピークとが区別できず、事実上解析に利用できないとの問題点があった。また、各ピークの強度が弱く検出が不安定であるために、実験者によって結果に差異を生じ、一定の結果を安定して出せるようになるまでにはかなりの習熟を要するとの問題点もあった。
特願第2002−369691号公報 米国特許第6,420,117号公報 特願2005−237438号 中崎ら(Nakazaki,T.), イネゲノム中でのトランスポゾンの移動(Mobilization of transposon in the rice genome),ネイチャー(Nature),421(2003),p.170-172 吉田晋弥、塩飽邦子、“米粒からの簡易DNA抽出法とRAPDによる酒米の品種判別”、[online]、中国農業試験場 平成10年度 研究成果情報、[2006年5月10日検索]、インターネット<URL:http://www.affrc.go.jp/seika/data_cgk/h10/seibutu/cgk98004.html>
However, since the intensity of each peak constituting the waveform data is weak and the attenuation is intense, the portion of the obtained waveform data longer than 300 bp cannot be distinguished from the electrical noise peak due to electrophoresis. There was a problem that it could not be used for analysis. In addition, since the intensity of each peak is weak and the detection is unstable, there is a problem that the experimenter makes a difference in the results, and a considerable amount of skill is required before stable results can be obtained. there were.
Japanese Patent Application No. 2002-369691 US Pat. No. 6,420,117 Japanese Patent Application No. 2005-237438 Nakazaki, T., Mobilization of transposon in the rice genome, Nature, 421 (2003), p.170-172 Saya Yoshida, Kuniko Shio, “Simple rice extraction method from rice grain and varieties discrimination of sake rice by RAPD”, [online], China Agricultural Experiment Station, 1998 research result information, [May 10, 2006 search], Internet < URL: http://www.affrc.go.jp/seika/data_cgk/h10/seibutu/cgk98004.html>

そこで、この発明は、トランスポゾンディスプレイ法に使用するDNA断片の増幅方法であって、DNA断片を電気泳動して得られる波形データのピークの強度が強くて減衰し難く、波形パターンのより長い部分についても解析に使用できるとともに、実験結果の個人差が少ないDNA断片の増幅方法を提供することを課題とする。   Therefore, the present invention relates to a method for amplifying a DNA fragment used in a transposon display method, wherein the peak of waveform data obtained by electrophoresis of the DNA fragment is strong and difficult to attenuate, and the longer part of the waveform pattern. It is an object of the present invention to provide a method for amplifying a DNA fragment that can be used for analysis and has little individual difference in experimental results.

発明者は、波形データを構成するピークの強度が弱くかつ減衰が激しい理由について検討した。その結果、発明者は、第1のPCR工程、第2のPCR工程において、標識PCR産物7だけなく、非標識PCR産物8も同じ割合で増幅していることから、PCR反応に利用するプライマーや核酸モノマー(dNTP)などが非標識PCR産物8の増幅に無駄に消費され、標識PCR産物7の増幅がサイクル数に見合った分だけ行なわれていないことが原因である、と考えた。   The inventor examined the reason why the intensity of the peaks constituting the waveform data is weak and the attenuation is severe. As a result, the inventor amplified not only the labeled PCR product 7 but also the unlabeled PCR product 8 at the same rate in the first PCR step and the second PCR step. It was thought that this was because nucleic acid monomers (dNTP) and the like were wasted in amplification of the unlabeled PCR product 8 and amplification of the labeled PCR product 7 was not performed corresponding to the number of cycles.

そこで、発明者は、標識PCR産物だけを増幅すること、すなわちPCR産物中の標識PCR産物7の割合(以下、S/N比)を向上することにより、前記問題点を解決することについて検討した。その結果、トランスポゾンディスプレイに使用するDNAを増幅する際に、2つのプライマーを使用する通常の両側PCR反応を2回行なうのではなく、1回目のPCR反応をトランスポゾンの塩基配列に特異的なプライマーだけを使用する片側PCR法に代えることにより、前記S/N比が大きく向上することに気づいた。   Therefore, the inventor studied to solve the above problem by amplifying only the labeled PCR product, that is, by improving the ratio of the labeled PCR product 7 in the PCR product (hereinafter, S / N ratio). . As a result, when amplifying the DNA used for transposon display, instead of performing the normal double-sided PCR reaction using two primers twice, the first PCR reaction is performed only with primers specific to the base sequence of the transposon. It was found that the S / N ratio was greatly improved by replacing the one-side PCR method using

すなわち、この発明のDNA断片の増幅方法は、(1)高等植物の細胞からゲノムDNAを抽出するDNA抽出工程と、(2)ゲノムDNAを制限酵素によって部分消化してDNA断片とし、このDNA断片に前記制限酵素の認識部位と結合可能なアダプターをライゲーションするアダプター付加工程と、(3)前記アダプターがライゲーションされDNA断片を鋳型とし、前記トランスポゾンに特異的なプライマーのみを使用する片側PCR法によって、DNA断片を増幅する第1のPCR工程と、(4)前記第1のPCR工程によって増幅したDNA断片を鋳型とし、前記トランスポゾンに特異的な標識プライマー及び前記アダプターに相補的なプライマーを使用する両側PCR法によって、DNA断片を増幅する第2のPCR工程と、をこの順序で含むものである。   That is, the DNA fragment amplification method of the present invention comprises (1) a DNA extraction step for extracting genomic DNA from cells of a higher plant, and (2) a DNA fragment obtained by partially digesting genomic DNA with a restriction enzyme. An adapter addition step of ligating an adapter capable of binding to the recognition site of the restriction enzyme, and (3) a one-sided PCR method in which the adapter is ligated and a DNA fragment is used as a template, and only a primer specific for the transposon is used. A first PCR step for amplifying a DNA fragment, and (4) both sides using a DNA fragment amplified by the first PCR step as a template and a labeled primer specific for the transposon and a primer complementary to the adapter. A second PCR step for amplifying a DNA fragment by the PCR method is included in this order.

この発明にかかるDNA断片の増幅方法によって、トランスポゾンディスプレイ法に使用するPCR産物のS/N比が向上し、波形データを構成するピークの強度が強くて減衰し難くなることにより、波形パターンのより長い部分についても解析に使用できるとともに、実験結果の個人差が少なくなった。そのため、形質とそれに関連する遺伝子とをより容易かつ客観的に関連づけることができるようになり、より優れた高等植物の育成に貢献することができるようになった。   By the method for amplifying a DNA fragment according to the present invention, the S / N ratio of a PCR product used in the transposon display method is improved, and the intensity of peaks constituting the waveform data is strong and difficult to attenuate. Longer parts can be used for analysis, and individual differences in experimental results have been reduced. For this reason, it has become possible to more easily and objectively associate traits and related genes, thereby contributing to the growth of better higher plants.

この発明にかかるDNA断片の増幅方法は、従来からあるDNA断片の増幅方法と同様、(1)DNA抽出工程、(2)アダプター付加工程、(3)第1のPCR工程、(4)第2のPCR工程の各工程をこの順番で含んでいる。そこで、各工程の詳細について、その概要を示す図である図1などに基づいて以下に説明する。   The method for amplifying a DNA fragment according to the present invention is similar to the conventional method for amplifying a DNA fragment, (1) DNA extraction step, (2) adapter addition step, (3) first PCR step, (4) second These steps are included in this order. Therefore, the details of each process will be described below based on FIG.

(1)DNA抽出工程
形質が異なる同系統の高等植物の各個体から、切断部位の少ない、すなわち充分に長いゲノムDNAを抽出する工程である。また、抽出方法としては、前記条件を満たせば特に限定することなく、公知の方法を使用することができる。具体的には、CTAB法や簡便法(非特許文献2を参照。)などを挙げることができる。なお、抽出したゲノムDNAを図1(a)に模式的に示す。
(1) DNA extraction step In this step, genomic DNA with a small number of cleavage sites, that is, a sufficiently long genomic DNA is extracted from each individual higher plant of the same line with different traits. Moreover, as an extraction method, if the said conditions are satisfy | filled, it will not specifically limit and a well-known method can be used. Specifically, a CTAB method, a simple method (see Non-Patent Document 2), and the like can be given. The extracted genomic DNA is schematically shown in FIG.

ここで、前記高等植物としては、従来からトランスポゾンディスプレイ法が適用できる程度に変異体が得られているものであれば、特に限定することなく使用できる。具体的には、学術的な観点から考えると、すでに遺伝子解析が進んでいるシロイヌナズナやアサガオが好ましく、経済的な観点から考えると、穀物類が好ましく、そのなかでも遺伝子解析が進んでいること、ゲノムサイズが少ないこと、繰り返し配列が少なくトランスポゾンディスプレイ法を適用しやすいことなどの利点を備えていることから、イネが好ましい。   Here, the higher plant can be used without particular limitation as long as the mutant has been obtained to such an extent that the transposon display method can be conventionally applied. Specifically, from an academic point of view, Arabidopsis thaliana and morning glory that have already undergone genetic analysis are preferred, and from an economic point of view, cereals are preferred, and among them, genetic analysis is proceeding. Rice is preferable because it has advantages such as a small genome size, a small number of repetitive sequences, and easy application of the transposon display method.

また、前記トランスポゾンとしては、その塩基配列が判明しており、自然栽培や組織培養などによって転位して遺伝子を破壊するものであれば原則的に利用することができる。具体的には、前記のTos17、karma、mPingが挙げられるが、なかでも、1個体内にある程度多くのコピー数を持ち(100から数100コピー程度)、自然栽培条件下でも適度な転位活性(一世代に数コピーから十数コピーの転位を起こす)を示すmPingの利用が好ましい。   The transposon has a known base sequence and can be used in principle as long as it transposes by natural cultivation or tissue culture to destroy the gene. Specific examples include Tos17, karma, and mPing described above. Among them, a relatively large number of copies in one individual (about 100 to several hundred copies), and an appropriate translocation activity even under natural cultivation conditions ( It is preferable to use mPing, which shows a dislocation of several to a dozen copies per generation).

(2)アダプターの付加
ゲノムDNAを制限酵素によって部分消化してDNA断片とし、このDNA断片に前記制限酵素の認識部位と結合可能なアダプターをライゲーションする工程である。
(2) Addition of adapter In this step, genomic DNA is partially digested with a restriction enzyme to form a DNA fragment, and an adapter capable of binding to the restriction enzyme recognition site is ligated to this DNA fragment.

まず、ゲノムDNAを制限酵素によってDNA断片に部分消化する。ここで、制限酵素としては、市販の制限酵素のうち、トランスポゾン中にその認識部位が存在するものであれば特に限定することなく使用できるが、確率的に認識部位が多く、主として600bp以下の小さな断片を生じる4塩基認識酵素(Csp6Iなど)の使用が好ましい。また、制限酵素反応は、使用する制限酵素の要求する緩衝液、温度などの反応条件に沿って行なえばよい。   First, genomic DNA is partially digested into DNA fragments using restriction enzymes. Here, the restriction enzyme can be used without particular limitation as long as the recognition site is present in the transposon among commercially available restriction enzymes, but it has a large number of recognition sites and is small, mainly 600 bp or less. The use of a 4-base recognition enzyme (such as Csp6I) that produces fragments is preferred. In addition, the restriction enzyme reaction may be performed according to reaction conditions such as a buffer solution and temperature required by the restriction enzyme to be used.

つぎに、部分消化したDNA断片とアダプターとを混合して、DNA断片の端部にライゲーションする。アダプターとしては、前記の制限酵素の認識部位に対応する配列を備えた10〜20塩基程度の二本鎖DNAであり、これは市販のDNA合成装置などにより合成したものである。また、ライゲーションは使用するライゲースが要求する反応条件に沿って行なえばよい。ちなみに、部分消化とライゲーションとは別々でなく、同時に行ってもよい。   Next, the partially digested DNA fragment and the adapter are mixed and ligated to the end of the DNA fragment. The adapter is a double-stranded DNA of about 10 to 20 bases having a sequence corresponding to the restriction enzyme recognition site, which is synthesized by a commercially available DNA synthesizer or the like. The ligation may be performed according to the reaction conditions required by the ligase used. Incidentally, partial digestion and ligation are not separate and may be performed simultaneously.

なお、図1(b)はライゲーション前の状態を示しており、図1(c)はライゲーション後の状態を示している。ここで、ゲノムDNAの部分消化物は、図1(b)に示すように、トランスポゾンTの一部を含むもの1と、含まないもの2との混合物である。また、アダプターはそのどちらにもライゲーションする。そのため、ライゲーション産物は、図1(c)に示すように、トランスポゾンTの一部を含むライゲーション産物3とこれを含まないライゲーション産物4の混合物となる。   FIG. 1 (b) shows a state before ligation, and FIG. 1 (c) shows a state after ligation. Here, the partial digest of genomic DNA is a mixture of one containing part of transposon T and one 2 not containing, as shown in FIG. The adapter also ligates to either. Therefore, the ligation product is a mixture of the ligation product 3 containing a part of transposon T and the ligation product 4 not containing this as shown in FIG. 1 (c).

(3)第1のPCR工程
ライゲーション産物3、4を鋳型に、トランスポゾンTに特異的にアニーリングするプライマー1だけを使用して、片側PCR反応を行なう工程である。
(3) First PCR step In this step, a one-sided PCR reaction is carried out using only the primer 1 that specifically anneals to transposon T using the ligation products 3 and 4 as templates.

図1(c)に示すように、ライゲーション産物3はトランスポゾンTに特異的にアニーリングする塩基配列を備えている。そのため、第1のPCR工程において、ライゲーション産物3を鋳型とし、プライマー1を起点とするPCR反応によって、PCR反応のサイクル数分だけライゲーション産物3が増幅し、PCR産物5が生成する。これに対して、ライゲーション産物4はトランスポゾンTに特異的にアニーリングする塩基配列を備えていないため、第1のPCR工程においては、プライマーがアニーリングできず、DNA断片4が増幅することはない。すなわち、第1のPCR工程によって、トランスポゾンTを含むPCR産物5と割合は大きく向上する。なお、DNA断片4とDNA断片6は同一のものであるが、図示する上での便宜上から別の番号を付した。   As shown in FIG. 1 (c), the ligation product 3 has a nucleotide sequence that specifically anneals to transposon T. Therefore, in the first PCR step, the ligation product 3 is amplified by the number of cycles of the PCR reaction by the PCR reaction using the ligation product 3 as a template and the primer 1 as a starting point, and the PCR product 5 is generated. On the other hand, since the ligation product 4 does not have a nucleotide sequence that specifically anneals to transposon T, the primer cannot be annealed in the first PCR step, and the DNA fragment 4 is not amplified. That is, the ratio of the PCR product 5 containing transposon T is greatly improved by the first PCR step. The DNA fragment 4 and the DNA fragment 6 are the same, but are given different numbers for convenience in illustration.

また、プライマーの長さ、塩基配列、PCR反応の条件、具体的には熱変性工程、アニーリング工程、伸張工程の温度や反応時間、反応サイクル数などについては、対象となる鋳型やプライマーに応じて実験結果を見ながら調整すればよい。ただ、反応サイクル数を多くすればするほど、PCR産物中のPCR産物5の割合は向上する。   In addition, primer length, nucleotide sequence, PCR reaction conditions, specifically heat denaturation step, annealing step, extension step temperature and reaction time, number of reaction cycles, etc., depend on the target template and primer. You can adjust it while looking at the experimental results. However, as the number of reaction cycles is increased, the ratio of the PCR product 5 in the PCR product is improved.

(4)第2のPCR工程
図1(d)に示すように、PCR産物5、6を鋳型にして、第1のPCR工程に使用したプライマーと同一又はその内側(トランスポゾンT側)に特異的な標識プライマー3と、アダプターに相補的なプライマー2とを使用して両側PCR反応を行なう工程である。
(4) Second PCR step As shown in FIG. 1 (d), using PCR products 5 and 6 as a template, the same primer as that used in the first PCR step or specific inside thereof (transposon T side) In this step, a double-sided PCR reaction is carried out using a simple labeled primer 3 and a primer 2 complementary to the adapter.

第2のPCR工程では、標識プライマー3及びプライマー2の両方を使用するため、図1(d)に示すように、PCR産物5には標識プライマー3とプライマー2とがアニーリングして両側PCR反応が行なわれ、標識PCR産物7が生成する。これに対して、DNA断片6に標識プライマー3はアニーリングできず、両端にプライマー2がアニーリングするので非PCR産物8が生成する。このように、第2のPCR工程では、PCR産物5、6何れもが増幅する。そのため、第1のPCR工程と第2のPCR工程との間で、トランスポゾンTの一部を含むDNA断片とこれを含まないDNA断片の割合はほぼ同一である。   Since both the labeled primer 3 and the primer 2 are used in the second PCR process, the labeled primer 3 and the primer 2 are annealed in the PCR product 5 as shown in FIG. Once done, a labeled PCR product 7 is generated. On the other hand, the labeled primer 3 cannot be annealed to the DNA fragment 6 and the primer 2 is annealed at both ends, so that a non-PCR product 8 is generated. Thus, in the second PCR step, both PCR products 5 and 6 are amplified. Therefore, between the first PCR step and the second PCR step, the ratio of the DNA fragment containing a part of transposon T and the DNA fragment not containing this is almost the same.

なお、標識プライマー3は、蛍光物質などの標識物質によって標識しているプライマーであり、標識物質及び標識の方法は公知のものであれば特に限定することなく使用できる。また、プライマーの長さ、塩基配列、PCR反応の各種条件については、第1のPCR工程と同様に実験結果を見ながら調整すればよい。   The labeled primer 3 is a primer labeled with a labeling substance such as a fluorescent substance, and any labeling substance and labeling method can be used without particular limitation as long as they are known. Further, the primer length, base sequence, and various conditions for the PCR reaction may be adjusted while looking at the experimental results as in the first PCR step.

以上のように、この発明のDNA断片の増幅方法は、第1のPCR工程においてトランスポゾンTの一部を含むDNA断片のみを増幅するので、PCR産物中の標識PCR産物7の割合(S/N比)が向上し、波形データを構成するピークの強度が強くて減衰し難くなり、波形パターンのより長い部分についても解析に使用できるようになる。そのため、DNA断片の有無と形質の違いとの関連付け、すなわち、ある形質とそれに関連する遺伝子の関連づけを、従来法に比べてより容易、且つ客観的に行なうことができる。   As described above, since the DNA fragment amplification method of the present invention amplifies only a DNA fragment containing a part of transposon T in the first PCR step, the ratio of labeled PCR product 7 in the PCR product (S / N Ratio) is improved, the intensity of the peaks constituting the waveform data is strong and difficult to attenuate, and the longer part of the waveform pattern can be used for analysis. Therefore, the association between the presence / absence of a DNA fragment and the difference in trait, that is, the association between a certain trait and its related gene can be performed more easily and objectively than in the conventional method.

なお、この発明は前記実施の形態に限定されるわけではなく、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内でさまざまな変更を加えることができる。例えば、必要に応じて他の工程を加えてもよい。具体的には、標識プライマーを使用するPCR反応前に、片側PCR反応や、片側PCR反応と両側PCR反応からなるPCR反応セットを加えてもよい。このように片側PCR反応を複数回繰り返し行なうことによって、前記S/N比をより向上することができる。   In addition, this invention is not necessarily limited to the said embodiment, A various change can be added within the technical scope as described in a claim. For example, other steps may be added as necessary. Specifically, a PCR reaction set consisting of a one-sided PCR reaction or a one-sided PCR reaction and a two-sided PCR reaction may be added before the PCR reaction using the labeled primer. Thus, the S / N ratio can be further improved by repeating the one-side PCR reaction a plurality of times.

また、前記の各工程の間に、必要に応じてフェノール・クロロホルム抽出などにより、DNA断片やPCR産物と共在する制限酵素、ライゲース、DNAポリメラーゼなどの酵素を失活・除去する工程、エタノール沈殿などによりこれらDNAを精製する工程を含んでいてもよい。   In addition, a step of inactivating / removing enzymes such as restriction enzymes, ligases, and DNA polymerases coexisting with DNA fragments and PCR products by phenol / chloroform extraction or the like, if necessary, between the above steps, ethanol precipitation A step of purifying these DNAs may be included.

以下、この発明について実施例に基づいてより詳細に説明するが、この発明の特許請求の範囲は如何なる意味においても制限されるものではない。   Hereinafter, although this invention is demonstrated in detail based on an Example, the claim of this invention is not restrict | limited in any meaning.

トランスポゾンディスプレイ法において、片側PCR反応によるトランスポゾンTの一部を含むDNA断片の増幅効率の向上効果を調べた。具体的には、(a)第1のPCR工程のみを片側PCR反応とした場合、(b)第2のPCR工程のみ片側PCR反応とした場合、(c)片側PCR反応を1回だけ行なう場合について、(d)従来法による結果との比較を行なった。   In the transposon display method, the effect of improving the amplification efficiency of a DNA fragment containing a part of transposon T by one-sided PCR reaction was investigated. Specifically, (a) When only the first PCR step is a one-sided PCR reaction, (b) When only the second PCR step is a one-sided PCR reaction, (c) When one-sided PCR reaction is performed only once (D) Comparison with the result by the conventional method was performed.

(1)植物材料およびDNA抽出
2004年度に圃場に栽植したイネ細粒系統IM294の5個体の葉から、個体別に簡便法(非特許文献2を参照)によって抽出したDNAを試料として使用した。
(1) Plant material and DNA extraction
DNA extracted from 5 individual leaves of rice fine grain line IM294 planted in the field in 2004 by a simple method (see Non-Patent Document 2) was used as a sample.

(2)アダプター付加工程
まず、合成オリゴDNA、Csp6I-A1とCsp6I-A2を会合させてアダプターを作成した。
なお、Csp6I-A1とCsp6I-A2等のアダプターや後述するプライマーのオリゴDNAの塩基
配列を表1に示す。つぎに、各個体のゲノムDNA 10ngをエッペンドルフチューブに入れ、制限酵素Csp6Iにより部分消化するとともに、T4リガーゼ(Ligation high,TOYOBO)を
用いてアダプターの付加反応を行った。付加反応の完了後、Csp6IおよびT4リガーゼを失
活させ、エタノール沈殿により反応生成物を精製・濃縮して40μlのTE(pH8.0)緩衝液に溶解した。
(2) Adapter addition step First, an adapter was prepared by associating synthetic oligo DNAs, Csp6I-A1 and Csp6I-A2.
The base sequences of adapters such as Csp6I-A1 and Csp6I-A2 and the primer oligo DNAs described below are shown in Table 1. Next, 10 ng of genomic DNA of each individual was placed in an Eppendorf tube, partially digested with the restriction enzyme Csp6I, and an adapter addition reaction was performed using T4 ligase (Ligation high, TOYOBO). After completion of the addition reaction, Csp6I and T4 ligase were inactivated, and the reaction product was purified and concentrated by ethanol precipitation and dissolved in 40 μl of TE (pH 8.0) buffer.

Figure 2009278865
Figure 2009278865

(3)第1のPCR工程
個体ごとに反応産物の一部(1μl、DNA 250pg)を分取して、表2に示すプライマーの組み合わせ(濃度は25pmol/μl)で第1のPCR工程を行なった。なお、表2中のSrt-P1はmPing特異的プライマーであり、Srt-P3-D4は蛍光色素(D4、BECKMAN COULTER,USA)で標識し、かつmPingに特異的なプライマーであり、Csp6I-APはアダプ
ターに相補的なプライマーである。また、PCR反応を行った際の溶液組成を表3に示すとともに、PCR反応のPCRサイクルを表4に示す。
(3) First PCR step A part of the reaction product (1 µl, DNA 250 pg) is collected for each individual, and the first PCR step is performed with the primer combinations shown in Table 2 (concentration is 25 pmol / µl). It was. In Table 2, Srt-P1 is an mPing-specific primer, Srt-P3-D4 is labeled with a fluorescent dye (D4, BECKMAN COULTER, USA) and is a primer specific for mPing, and Csp6I-AP Is a primer complementary to the adapter. Moreover, while showing the solution composition at the time of performing PCR reaction, Table 4 shows the PCR cycle of PCR reaction.

Figure 2009278865
Figure 2009278865

Figure 2009278865
Figure 2009278865

Figure 2009278865
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(4)第2のPCR工程
第1のPCR工程のPCR産物をTE(pH8.0)緩衝液で2.5培に希釈し、これを鋳型として表2に示すプライマーを用いて第2のPCR工程を行った。そして、PCR産物をエタノール沈殿法により精製した。なお、PCR反応を行なう際の溶液組成及び反応サイクルは第1のPCR工程と同じであった。
(4) Second PCR step The PCR product of the first PCR step is diluted to 2.5 with TE (pH 8.0) buffer, and the second PCR step is performed using the primers shown in Table 2 as a template. went. The PCR product was purified by ethanol precipitation. In addition, the solution composition and reaction cycle at the time of performing PCR reaction were the same as the 1st PCR process.

(5)電気泳動
このようにして得られたPCR産物を、サイズマーカー(CEQ DNA Size Standard Kit-600(BECKMAN COULTER,USA)、D1により標識済み。)0.375μlとサンプル溶解溶液(CEQ Sample Loading Solution(BECKMAN COULTER,USA)30μlとの混合液に溶解したのち、キャピラリー型DNAシーケンサー(CEQ 2000 Fragment Analysis System,BECKMAN COULTER,USA)のサンプルプレートにアプライして電気泳動した。電気泳動によって得た波形データは、DNAシーケンサー付属のコンピュータソフトによってテキストデータ形式に変換した。なお、ここでいう波形データとは特定の「泳動時間」での「蛍光強度」である。
(5) Electrophoresis The PCR product obtained in this way was 0.375 μl of size marker (CEQ DNA Size Standard Kit-600 (BECKMAN COULTER, USA), labeled with D1) and sample lysis solution (CEQ Sample Loading Solution). (BECKMAN COULTER, USA) Dissolved in 30 μl and applied to a sample plate of a capillary DNA sequencer (CEQ 2000 Fragment Analysis System, BECKMAN COULTER, USA). Was converted to text data format by computer software attached to the DNA sequencer, where the waveform data is the “fluorescence intensity” at a specific “migration time”.

(6)波形データ解析
このテキストデータを前記「イネトランスポゾン解析支援システム」に入力し、同システムの「変異比較」により(a)から(c)によって得られた各波形データと従来法によって得られた波形データとの比較を行った。その結果を図2の(a)から(c)に示す。なお、図中の実線は(a)から(c)、点線は(d)従来法による波形データを示している。
(6) Waveform data analysis This text data is input to the “Rice transposon analysis support system”, and each waveform data obtained from (a) to (c) by the “variation comparison” of the system and obtained by the conventional method. Comparison with the waveform data. The results are shown in (a) to (c) of FIG. In the figure, solid lines indicate waveform data from (a) to (c), and dotted lines indicate (d) waveform data according to the conventional method.

(7)実験結果
(a)第1のPCR工程のみを片側PCR法とした場合には、図2(a)に示すように、その蛍光強度の最大値は2万程度になり、80bpから600bpの広範囲に渡ってピークを観察することができた。また、従来法によるPCR産物と比べて蛍光強度の減衰は緩やかであり、より大きな増幅産物が得られる傾向にあった。なお、この方法は、従来法とは異なり実験者による成功率の差異が少なく、実験技術の習得も容易であった。具体的には、初心者でも数日で操作を完了し、5反復行なっても結果が安定していた。また、従来法の場合には8名が取り組んで、ある一定以上の結果が得られたのは1名だけであった。これに対して、この方法では7名が取り組んで7名とも満足のいく結果を得ることができた。
(7) Experimental results (a) When only the first PCR step is a one-sided PCR method, the maximum value of the fluorescence intensity is about 20,000, as shown in FIG. It was possible to observe a peak over a wide range. In addition, the fluorescence intensity decayed more slowly than the PCR product obtained by the conventional method, and a larger amplified product tended to be obtained. In this method, unlike the conventional method, the difference in success rate by the experimenter was small, and it was easy to learn the experimental technique. Specifically, even a beginner completed the operation within a few days, and the results were stable even after 5 iterations. In the case of the conventional method, eight people worked on, and only one person obtained a result above a certain level. On the other hand, with this method, 7 people worked on and 7 people got satisfactory results.

(b)第2のPCR工程のみを片側PCR法とした場合には、図2(b)に示すように、全範囲に渡って蛍光強度が減少し、特に200bp以上では著しく減少した。これは、第1のPCR工程を行なった際に、トランスポゾンを含まないDNA断片が多数増幅された結果、第2のPCR行程に際してプライマーおよびモノマーが著しく消費されるためであると考えられる。また、第1のPCR工程では図1(c)の目的の断片3と不要な断片4の比は変わらないため、第2のPCR工程において目的の断片3がPCR産物の指数関数的増幅に優先的に関わることもないと考えられる。   (B) When only the second PCR step was the one-sided PCR method, the fluorescence intensity decreased over the entire range as shown in FIG. 2 (b), particularly at 200 bp or more. This is considered to be because primers and monomers are significantly consumed during the second PCR process as a result of the amplification of a large number of DNA fragments not containing a transposon during the first PCR step. In the first PCR step, since the ratio of the target fragment 3 and the unnecessary fragment 4 in FIG. 1 (c) does not change, the target fragment 3 has priority over the exponential amplification of the PCR product in the second PCR step. It is thought that there is nothing to do with it.

(c)片側PCR反応を1回だけ行なった場合には、図2(c)に示すように、従来法によるPCR産物よりも一見減衰が少なかった。片側PCR反応が大きな断片を増幅するのに効果的であることを示している。しかしながら、この方法ではmPing特異的プライマーを1種類しか使用していないため、ターゲット配列の絞り込みが不十分になる可能性が考えられる。実際、(a)の増幅断片数よりも(c)の増幅断片数が多いのはこのためであると考えられる。   (C) When the one-side PCR reaction was performed only once, as shown in FIG. 2 (c), the apparent attenuation was less than that of the PCR product obtained by the conventional method. One-sided PCR reactions are shown to be effective in amplifying large fragments. However, since only one type of mPing-specific primer is used in this method, there is a possibility that the target sequence may not be sufficiently narrowed down. In fact, this is probably because the number of amplified fragments in (c) is larger than the number of amplified fragments in (a).

以上の結果から、(a)第1のPCR工程のみを片側PCRとした場合には、トランスポゾンTの一部を含むPCR産物を従来法よりも高い割合で得られることがわかった。そこで、この方法を利用したトランスポゾンディスプレイ法によって、経済形質に関連する遺伝子を含むDNA断片の特定を以下に試みた。   From the above results, it was found that (a) when only the first PCR step is unilateral PCR, a PCR product containing a part of transposon T can be obtained at a higher rate than the conventional method. Therefore, the following identification of DNA fragments containing genes related to economic traits was attempted by the transposon display method using this method.

(1)栽培試験とDNAの抽出
2004年に圃場に栽培したML細粒系統の中から、非細粒、かつgold-hullの形質を持った個体を得た。このような個体は細粒個体と正常粒個体との他殖では生じないことから、mPingの転移によって誘発された突然変異体であると推定することができる。
(1) Cultivation test and DNA extraction
Individuals with non-fine grains and gold-hull traits were obtained from the ML fine grain lines cultivated in the field in 2004. Since such individuals do not occur in the breeding of fine-grained individuals and normal-grained individuals, it can be presumed that they are mutants induced by mPing transfer.

これら個体の個体別次代系統(MLR系統、全9系統)を圃場に移植した。栽植した全個体について出穂日を調査し、出穂よりおよそ1週間後に稈長、穂長、穂数、葉毛の有無等を調査した。   The individual next generation lines (MLR line, all 9 lines) of these individuals were transplanted to the field. The heading date was investigated for all the plants planted, and after about one week after heading, the head length, head length, number of ears, presence of leaf hair, etc. were investigated.

すべての形質の調査後、個体ごとに止葉の一つ下の葉を手で採取し、個体別に実施例1に記載の簡便法によりゲノムDNAを抽出した。   After investigating all the traits, the leaves under one of the stationary leaves were collected by hand for each individual, and genomic DNA was extracted for each individual by the simple method described in Example 1.

(2)トランスポゾンディスプレイ及び波形データ解析
得られた各個体のゲノムDNAを使用して、実施例1と同様にしてトランスポゾンディスプレイ法及び波形データの解析を行なった。なお、PCR反応のPCRサイクルのみ表5に示すものに変更した。そして、発見した変異とmPing挿入多型との間の関連を検定し、突然変異を起こした形質に関連するmPingコピーを検出した。
(2) Transposon Display and Waveform Data Analysis Using the obtained genomic DNA of each individual, the transposon display method and waveform data were analyzed in the same manner as in Example 1. Only the PCR cycle of the PCR reaction was changed to that shown in Table 5. The association between the found mutation and the mPing insertion polymorphism was then tested to detect mPing copies associated with the mutated trait.

Figure 2009278865
Figure 2009278865

(3)栽培試験の結果
まず、全9系統のMLR系統において全個体の形質を調査したところ、全系統において出穂期や稈長などの形質に変異が認められた。例えば、MLR系統に属するMLR4及びMLR8の出穂日、稈長、穂長、穂数における変異を図3から図5に示す。図3はこれら2系統の出穂日及び稈長を比較した図であり、この図に示すように、出穂日においては30日以上、稈長においては30cm以上の変異が認められた。図4、図5は、それぞれ穂長、穂数の分布を示す図であるが、これらの図に示すように、穂長には8から22cmの変異が認められ、穂数には1から16本の変異が認められた。以上の結果から、これら2系統においては、遺伝的変異が存在することが明らかになった。
(3) Results of cultivation test First, when the traits of all individuals were investigated in all 9 MLR lines, mutations were observed in traits such as heading time and culm length in all lines. For example, FIG. 3 to FIG. 5 show variations in heading date, culm length, head length, and number of heads of MLR4 and MLR8 belonging to the MLR line. FIG. 3 is a diagram comparing the heading date and culm length of these two lines. As shown in this figure, mutations of 30 days or more were observed on the heading date, and 30 cm or more were observed in the culm length. 4 and 5 are diagrams showing the distribution of the ear length and the number of ears, respectively. As shown in these figures, a variation of 8 to 22 cm is observed in the ear length, and the number of ears is 1 to 16. Book mutations were noted. From the above results, it was clarified that genetic variation exists in these two strains.

(4)トランスポゾンディスプレイ法の結果
全ての個体においてPCR産物の増幅を示すピークが確認でき、同系統に属する各個体から生じたピークの違いも確認することができた。例えば、MLR8の場合には得られた全79個体、MLR4の場合には不正交雑の指標であるgold-hull形質が欠落していた8個体及びデータが得られなかった4個体を除く70個体を使用することにより、何れの系統においても80bpから600bpまでの範囲にPCR産物の増幅を示すピークが確認でき、各個体間のピークの違いも確認できた。
(4) Results of transposon display method It was possible to confirm a peak indicating amplification of the PCR product in all individuals, and also confirm a difference in peaks generated from each individual belonging to the same strain. For example, in the case of MLR8, all 79 individuals obtained, in the case of MLR4, 70 individuals excluding 8 individuals that lacked the gold-hull trait that is an indicator of illegal crossing and 4 individuals for which data was not obtained By using it, a peak indicating amplification of the PCR product was confirmed in the range from 80 bp to 600 bp in any strain, and the difference in peak between each individual was also confirmed.

図6は、同系統に属する個体同士のピークの違いを比較した図の一例である。具体的には、MLR4系統において基準個体としたMLR4-2個体(点線で示す。)とそれとは異なるMLR4-79個体(以下、比較個体、実線で示す。)とのデータ(一部分)を比較した結果である。なお、この図において、縦軸はDNA断片の量に比例する蛍光強度(相対値)を示し、横軸はDNA断片の大きさ(bp)を示している。また、この図においては、基準個体であるMLR4-2にはピークがあり比較個体であるMLR4-79にピークがない箇所は(−)で示しており、基準個体にピークがなく比較個体にピークがある箇所を(+)で示している。   FIG. 6 is an example of a diagram comparing the differences in peaks between individuals belonging to the same strain. Specifically, the data (partial) of MLR4-2 individuals (indicated by dotted lines) as the reference individuals in the MLR4 strain and MLR4-79 individuals (hereinafter referred to as comparative individuals, indicated by solid lines) different from that were compared. It is a result. In this figure, the vertical axis indicates the fluorescence intensity (relative value) proportional to the amount of the DNA fragment, and the horizontal axis indicates the size (bp) of the DNA fragment. In this figure, the reference individual MLR4-2 has a peak and the comparison individual MLR4-79 does not have a peak, (-), and the reference individual has no peak and the comparison individual has a peak. The location where there is is indicated by (+).

言換えると、(−)は、基準個体においてmPingが挿入されPCR産物が増幅したか、又は比較個体においてmPingが切り出されてPCR産物が増幅しなかったことを示している。反対に、(+)は、基準個体においてmPingが切り出されてPCR産物が増幅しなかったか、又は比較個体においてmPingが挿入されPCR産物が増幅したことを示している。すなわち、(−)および(+)は基準個体と比較個体との間におけるmPingの挿入多型を示している。   In other words, (−) indicates that mPing was inserted in the reference individual and the PCR product was amplified, or mPing was cut out in the comparative individual and the PCR product was not amplified. On the other hand, (+) indicates that mPing was cut out in the reference individual and the PCR product was not amplified, or mPing was inserted in the comparative individual and the PCR product was amplified. That is, (−) and (+) indicate mPing insertion polymorphism between the reference individual and the comparative individual.

このように、トランスポゾンディスプレイを行なった結果、基準個体と比較個体とのピークの増減、すなわちmPingの挿入多型について一覧表にまとめることができた。MLR4についてまとめたものの一部を表6に示す。なお、基準個体にはMLR4-2を使用した。   As described above, as a result of transposon display, the peak increase / decrease between the reference individual and the comparative individual, that is, the insertion polymorphism of mPing could be summarized in a list. Table 6 shows a part of the summary of MLR4. In addition, MLR4-2 was used as a reference individual.

Figure 2009278865
Figure 2009278865

(5)形質データと挿入多型との統合
圃場調査から得られた形質データとmPingの挿入多型とを比較し、変異形質と共分離するmPingの挿入多型を調べた。その結果、(5a)葉毛の有無、(5b)穂数、(5c)穂長、(5d)稈長の4形質について、変異の有無と5%水準で有意な相関をもつmPingの挿入多型を発見した。
(5) Integration of trait data and insertion polymorphism The trait data obtained from the field survey was compared with the insertion polymorphism of mPing, and the insertion polymorphism of mPing co-segregating with the mutant trait was examined. As a result, mPing insertion polymorphism significantly correlated with the presence or absence of mutation at 5% level for 4 traits (5a) presence or absence of leaf hair, (5b) number of spikes, (5c) spike length, and (5d) culm length. I found

(5a)葉毛の有無
葉毛の有無に関連するDNA断片を、そのDNA断片の有無が葉毛の有無に有意差を与えるか否かに基づいて、探した。具体的には、葉毛の有無とある特定のDNA断片との間には関連がないとの帰無仮説を立て、有意確率pを計算し、有意確率が有意水準5%以下の場合には前記帰無仮説を棄却する(両者の間には関係がある。)と判断するχ2検定により関連の有無を判断した。その結果、関連があると認められたものを表7に示す。なお、この表のp値は前記有意確率pを意味している。
(5a) Presence / absence of leaf hair DNA fragments related to the presence / absence of leaf hair were searched based on whether the presence / absence of the DNA fragment had a significant difference in the presence / absence of leaf hair. Specifically, a null hypothesis is established that there is no association between the presence or absence of leaf hair and a specific DNA fragment, the significance probability p is calculated, and if the significance probability is 5% or less Whether or not there is a relationship was determined by a χ 2 test that rejects the null hypothesis (there is a relationship between the two). Table 7 shows the results that were recognized as related. The p value in this table means the significance probability p.

Figure 2009278865
Figure 2009278865

この表から分かるように、葉毛の有無に関連があるDNA断片の候補が、MLR4で3つ、MLR8で3つ検出できた。これらの中でも120bpの断片は両系統において検出でき、p値もほぼ0%に低かった。このことから、mPingがこの遺伝子座から切り出されることにより無毛性が発現したと考えることができる。   As can be seen from the table, three candidate DNA fragments related to the presence or absence of leaf hair were detected with MLR4 and three with MLR8. Among these, a 120 bp fragment could be detected in both lines, and the p value was as low as almost 0%. From this, it can be considered that hairlessness is expressed by excising mPing from this locus.

(5b)穂数
穂数と関連のある特定のDNA断片を、そのDNA断片の有無が穂数に有意差を与えるか否かに基づいて、t検定により探した。具体的には、まず、穂数とある特定のDNA断片との間には関連がないとの帰無仮説を立て、特定のDNA断片を持つ組と持たない組について穂数の平均値、不偏分散をそれぞれ計算し、それらに基づいて指標tを計算した。つぎに、指標tと自由度から有意確率pを求め、有意確率が有意水準5%以下の場合には前記帰無仮説を棄却する(両者の間には関係がある。)と判断した。その結果、穂数の有無に関連があるDNA断片の候補が、表8に示すように、MLR4で4つ、MLR8で3つ検出された。なお、この表のp値は前記有意確率pを意味している。
(5b) Number of spikes Specific DNA fragments related to the number of spikes were searched for by t-test based on whether the presence or absence of the DNA fragment gives a significant difference in the number of spikes. Specifically, a null hypothesis is first established that there is no association between the number of spikes and a specific DNA fragment. The variances were calculated respectively, and the index t was calculated based on them. Next, the significance probability p was obtained from the index t and the degree of freedom, and when the significance probability was 5% or less, the null hypothesis was rejected (there is a relationship between the two). As a result, as shown in Table 8, 4 DNA fragment candidates and 3 MLR8 DNA fragment candidates related to the presence or absence of the number of spikes were detected. The p value in this table means the significance probability p.

Figure 2009278865
Figure 2009278865

(5c)穂長
穂長についても、(5b)と同様にt検定により関連のある特定のDNA断片を探した。その結果、穂長の変異に関連があるDNA断片の候補が、表9に示すように、MLR4に6つ、MLR8に3つ検出できた。
(5c) Ear length Regarding the head length, a specific DNA fragment related to the head length was searched for by t-test as in (5b). As a result, as shown in Table 9, 6 DNA fragment candidates and 3 MLR8 DNA fragment candidates related to the ear length mutation were detected.

Figure 2009278865
Figure 2009278865

(5d)稈長
稈長についても、(5b)と同様にt検定により関連のある特定のDNA断片を探した。その結果、穂長の変異に関連があるDNA断片の候補が、表10に示すように、MLR4に5つ、MLR8に4つ検出できた。
(5d) Saddle length For the heel length, similar DNA fragments were searched for by t-test as in (5b). As a result, as shown in Table 10, five candidate DNA fragments and four MLR8 DNA fragment candidates related to the ear length mutation were detected.

Figure 2009278865
Figure 2009278865

このように、この発明のDNA増幅方法によりPCR産物のS/N比が向上するため、波形パターンのより広い範囲を解析に使用できるようになった。また、実験者による実験結果のバラツキが減ったため、トランスポゾンディスプレイ法による形質と遺伝子との関連づけが、より容易かつ客観的にできるようになった。   Thus, since the S / N ratio of the PCR product is improved by the DNA amplification method of the present invention, a wider range of waveform patterns can be used for analysis. In addition, since the variation of the experiment results by the experimenter has decreased, the association between the trait and the gene by the transposon display method can be performed more easily and objectively.

この発明にかかるDNA断片の増幅方法の概要を示す概略図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is the schematic which shows the outline | summary of the amplification method of the DNA fragment concerning this invention. PCR法の構成の違いによる波形データの変化を比較した図である。It is the figure which compared the change of the waveform data by the difference in the structure of PCR method. MLR4及びMLR8系統の出穂期及び稈長を比較した図である。It is the figure which compared the heading time and culm length of MLR4 and MLR8 system | strain. MLR4及びMLR8系統の穂長の分布を示す図である。It is a figure which shows distribution of the panicle length of MLR4 and MLR8 system | strain. MLR4及びMLR8系統の穂数の分布を示す図である。It is a figure which shows distribution of the number of spikes of MLR4 and MLR8 system | strain. 同系統に属する個体同士のピークの違いを比較した図の一例である。It is an example of the figure which compared the difference in the peak of the individuals which belong to the same system | strain. 従来のDNA断片の増幅方法の概要を示す概略図である。It is the schematic which shows the outline | summary of the conventional amplification method of a DNA fragment.

Claims (3)

高等植物のトランスポゾンディスプレイ法に使用するDNA断片の増幅方法であって、
(1)高等植物の細胞からゲノムDNAを抽出するDNA抽出工程と、
(2)ゲノムDNAを制限酵素によって部分消化してDNA断片とし、このDNA断片に前記制限酵素の認識部位と結合可能なアダプターをライゲーションするアダプター付加工程と、
(3)前記アダプターがライゲーションされたDNA断片を鋳型とし、前記トランスポゾンに特異的なプライマーのみを使用する片側PCR法によって、DNA断片を増幅する第1のPCR工程と、
(4)前記第1のPCR工程によって増幅したDNA断片を鋳型とし、前記トランスポゾンに特異的な標識プライマー及び前記アダプターに相補的なプライマーを使用する両側PCR法によって、DNA断片を増幅する第2のPCR工程と、
をこの順序で含むDNA断片の増幅方法。
A method for amplifying a DNA fragment used in a transposon display method for higher plants,
(1) a DNA extraction process for extracting genomic DNA from cells of higher plants;
(2) an adapter addition step of partially digesting genomic DNA with a restriction enzyme to form a DNA fragment, and ligating an adapter capable of binding to the restriction enzyme recognition site to the DNA fragment;
(3) a first PCR step of amplifying the DNA fragment by a one-side PCR method using the DNA fragment to which the adapter is ligated as a template and using only a primer specific for the transposon;
(4) Second DNA amplification by a double-sided PCR method using the DNA fragment amplified in the first PCR step as a template and a labeled primer specific for the transposon and a primer complementary to the adapter PCR process;
A method for amplifying a DNA fragment comprising
高等植物がイネである請求項1に記載のDNA断片の増幅方法。   The method for amplifying a DNA fragment according to claim 1, wherein the higher plant is rice. 前記トランスポゾンがmPingである請求項1に記載のDNA断片の増幅方法。   The method for amplifying a DNA fragment according to claim 1, wherein the transposon is mPing.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010039991A2 (en) * 2008-10-02 2010-04-08 The Texas A&M University System Method of generating informative dna templates for high-throughput sequencing applications

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6420117B1 (en) * 1999-09-14 2002-07-16 The University Of Georgia Research Foundation, Inc. Miniature inverted repeat transposable elements and methods of use
AU2001274869A1 (en) * 2000-05-20 2001-12-03 The Regents Of The University Of Michigan Method of producing a dna library using positional amplification
WO2004065556A2 (en) * 2003-01-17 2004-08-05 E.I. Du Pont De Nemours And Company Pet family of efflux proteins
JP2007049936A (en) * 2005-08-18 2007-03-01 Wakayama Univ Mutation detection method, mutation detection program, and storage medium

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160056195A (en) 2014-11-11 2016-05-19 충북대학교 산학협력단 Amplification apparatus and method of Single Strand DNA using Microbeads

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