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JP2020018310A - USE OF AT(n) INSERTIONS IN PROMOTER ELEMENTS FOR CONTROLLING EXPRESSION LEVELS OF CODING SEQUENCES IN PLANTS - Google Patents

USE OF AT(n) INSERTIONS IN PROMOTER ELEMENTS FOR CONTROLLING EXPRESSION LEVELS OF CODING SEQUENCES IN PLANTS Download PDF

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JP2020018310A
JP2020018310A JP2019173423A JP2019173423A JP2020018310A JP 2020018310 A JP2020018310 A JP 2020018310A JP 2019173423 A JP2019173423 A JP 2019173423A JP 2019173423 A JP2019173423 A JP 2019173423A JP 2020018310 A JP2020018310 A JP 2020018310A
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JP2019173423A
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フガンティ,レナータ
Fuganti Renata
リマ ネポムセーノ,アレクサンドレ
Lima Nepomuceno Alexandre
リマ ネポムセーノ,アレクサンドレ
コレア マルセリーノ,フランシスマール
Correa Marcelino Francismar
コレア マルセリーノ,フランシスマール
フラビオ ベロッソ シルバ,ジョアン
Flavio Veloso Silva Joao
フラビオ ベロッソ シルバ,ジョアン
レジーナ ロシェンバーシュ マリン,シルバナ
Regina Rochenbach Marin Silvana
レジーナ ロシェンバーシュ マリン,シルバナ
アウグスト シルベイラ,セサル
Augusto Silveira Cesar
アウグスト シルベイラ,セサル
ビネック,エリゼウ
Binneck Eliseu
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Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuaria EMBRAPA
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Abstract

To provide: methods for controlling the expression levels of coding sequences in plants; gene expression cassettes containing promoter regions of a gene having different numbers of AT insertions fused to the GUS protein; and methods for obtaining genetically modified plants comprising AT-insertions.SOLUTION: The present invention relates to the use of ATinsertions in promoter elements for controlling the expression levels of coding sequences in plants. The invention also relates to gene expression cassettes containing promoter regions of a gene having different numbers of AT insertions fused to the GUS protein.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、ある種の制限内にあって、人工的に上方制御(上流)又は下方制御(下流)され得る、植物におけるコード配列の発現レベルを調節するために、プロモーター領域配列における特定点におけるAT(n)挿入物の使用に関する。 The present invention provides a method for controlling the level of expression of a coding sequence in a plant, which may be artificially up-regulated (upstream) or down-regulated (downstream) within certain limitations, at a specific point in the promoter region sequence. The use of AT (n) inserts.

遺伝子のプロモーター領域は、一般には、遺伝子転写開始部位から上流に1〜100及び200塩基対を有するDNA配列に含まれ、典型的には、1以上の転写因子結合部位を含み、及び/又はそれに隣接している。全ての遺伝子は、転写開始部位の上流(上側)及び下流(下側)に転写調節を有する。転写因子は、これらの調節配列を認識及び結合し、転写されたメッセンジャーRNAの合成を制御する。これらの配列には、プロモーター、エンハンサー及び調節配列が含まれる。プロモーターは、遺伝子構築物において使用され、構成様式において、遺伝子を過剰発現させ、阻害し、若しくはその発現を調節するために、遺伝子工学の手段によって操作され、ある種の環境によって誘導され得る。   The promoter region of a gene is generally contained in a DNA sequence having 1 to 100 and 200 base pairs upstream from the gene transcription start site, and typically contains one or more transcription factor binding sites, and / or Adjacent. All genes have transcriptional regulation upstream (upper) and downstream (lower) of the transcription start site. Transcription factors recognize and bind these regulatory sequences and control the synthesis of transcribed messenger RNA. These sequences include promoters, enhancers and regulatory sequences. Promoters are used in genetic constructs and can be manipulated by genetic engineering means and induced by certain circumstances to overexpress, inhibit, or regulate the expression of a gene in a constitutive manner.

遺伝子を過剰発現させるための種々の技術は、現在、バイオテクノロジーの分野において利用可能であり、そのうち、主な技術は、カリフラワー・モザイク・ウイルス(CaMV)から単離された、構成的プロモーター35Sを含む発現カセットの構築物を含む。しかしながら、遺伝子構築物におけるこのプロモーターの使用にはいくつかの例外がある。短鎖ウイスルDNA、及び植物ゲノムへのその挿入物の使用により、植物に感染しているウイルスゲノム間、又はより正確には、メッセンジャーRNA転写物間に、遺伝子組換えの潜在的なリスクの存在が実験的に明らかになった。このリスクは、新規なウイルス株、できればより悪性のタイプの創生に至る。   Various techniques for overexpressing a gene are currently available in the field of biotechnology, the main one being to use the constitutive promoter 35S, isolated from cauliflower mosaic virus (CaMV). Expression cassette constructs. However, there are some exceptions to the use of this promoter in genetic constructs. Due to the use of short virus DNA and its insertion into the plant genome, there is a potential risk of genetic modification between the viral genomes infecting the plant or, more precisely, between the messenger RNA transcripts Was experimentally revealed. This risk leads to the creation of new virus strains, preferably of a more aggressive type.

プロモーター35S CaMVは、偶然的であると考えられ、全ての植物において、及び緑藻類、酵母、大腸菌において効果的に機能する。それは、他の植物及び動物ウイルスのプロモーターと共通して、相互交換できる対を有するモジュラー構造を有する。また、それは組換えホットスポットを有し、他の組換えホットスポットに類似した組換えプロセスに関与する複数の誘因物によって位置づけられ、トランスジェニック植物においてしばしば用いられる、アグロバクテリウム(Agrobacterium)種のT−DNAベクターの境界が含まれる。このホットスポットは、分割し、他のDNAに結合する傾向にあり、それにより、遺伝子の水平移動及び組換えプロセスの可能性を増加させる。したがって、侵襲的な外来性DNAのゲノムへの挿入、野生型ウイルスと比較して、いくつかの選択的利点を貢献する場合に安定であるだけである、休眠ウイルスの再活性化及び新規ウイルスの発生に起因して、潜在的なリスクは突然変異生成及び発癌である。   The promoter 35S CaMV is thought to be accidental and functions effectively in all plants and in green algae, yeast, E. coli. It has a modular structure with interchangeable pairs in common with other plant and animal virus promoters. It also has recombination hotspots, is located by multiple triggers involved in the recombination process similar to other recombination hotspots, and is frequently used in transgenic plants, of the Agrobacterium (Agrobacterium) species. Includes T-DNA vector boundaries. This hot spot tends to split and bind to other DNA, thereby increasing the likelihood of horizontal gene transfer and recombination processes. Thus, insertion of invasive foreign DNA into the genome, reactivation of dormant virus and renewal of new virus, which are only stable when contributing some selective advantages compared to wild-type virus Due to the occurrence, potential risks are mutagenesis and carcinogenesis.

内因性ホモロガスの発現の部分的若しくは完全転写イベント及び/又は阻害は、プロモーター35S CaMVを用いて観察された(Napoli et al(1990)The Plant Cell 2:279−289;Van der Krol et al(1990)Plant Cell 2 291−299)。この不活性化は、メチル化及びエピジェネティックな変化を伴う複雑な機構に起因して起こる(Renckens et al(1992)Mol.Gen.Genet.233:53−64;Neuhuber et al(1994)Mol.Gen.Genet.244:230−241;Meyer & Heidmann(1994)Mol.Gen.Genet.243:390−399;Thierry & Vaucheret(1996)Plant Mol.Biol.32:1075−1083)。メチルトランスフェラーゼ又はエピジェネティックな変化に関与する他の酵素にある種の配列を指示する現実の機構は未知のままであるが、DNA−DNA、DNA−RNA及びRNA−RNA間の依存したホモロガスの相互作用の関与を示唆するという仮説がある(Grierson et al.(1991)Trends in Biotechnology 9:122−123);Matzke & Matzke(1995)Plant Physiology 107:679−685)。   Partial or complete transcriptional events and / or inhibition of endogenous homologous expression were observed using the promoter 35S CaMV (Napoli et al (1990) The Plant Cell 2: 279-289; Van der Kroll et al (1990). ) Plant Cell 2 291-299). This inactivation occurs due to a complex mechanism involving methylation and epigenetic changes (Renckens et al (1992) Mol. Gen. Genet. 233: 53-64; Neuhuber et al (1994) Mol. Gen. Genet. 244: 230-241; Meyer & Heidmann (1994) Mol. Gen. Genet. 243: 390-399; Thierry & Vaucheret (1996) Plant Mol. Biol. 32: 1075-1083). The actual mechanism that directs certain sequences to methyltransferases or other enzymes involved in epigenetic changes remains unknown, but depends on the homologous interaction between DNA-DNA, DNA-RNA and RNA-RNA. There is a hypothesis suggesting an involvement of action (Grierson et al. (1991) Trends in Biotechnology 9: 122-123); Matzke & Matzke (1995) Plant Physiology 107: 679-685.

文献では、CaMV遺伝子が、感染ウイルスのゲノムで組換えられたキャノーラ(canola)染色体に組み込まれ、新規な複数の悪性ウイルスを生じさせたことを証明するデータがある。CaMVウイルス間のこれらの組換えはプロモーター領域を含み(Vaden & Melcher(1992)Virology 177:111)、DNAとDNAとの間、又はRNAとRNAとの間で起こる場合があり、しばしば、親の対応物よりも重度である感染を生じさせる(Mol.Plant−Microbe Interactions 5:48,1992)。   There is data in the literature demonstrating that the CaMV gene was integrated into the canola chromosome recombined in the genome of the infecting virus, giving rise to a number of new malignant viruses. These recombination between CaMV viruses involves the promoter region (Vaden & Melcher (1992) Virology 177: 111) and can occur between DNA and DNA or between RNA and RNA, often with the parental It causes infections that are more severe than their counterparts (Mol. Plant-Microbe Interactions 5:48, 1992).

さらに、プロモーター35S CaMVの使用は、通常、全タンパク質の1%より低い比率で内因性遺伝子の生成物の発現をもたらす。このプロモーターにおけるいくつかの改善、例えば、ある配列の重複やエンハンサーの追加は、その発現を増加させたが、いくつかの用途については、内因性遺伝子生成物の発現レベルはさらに増加させる必要がある。   In addition, the use of the promoter 35S CaMV usually results in the expression of the product of the endogenous gene at less than 1% of total protein. Some improvements in this promoter, such as duplication of certain sequences or the addition of enhancers, increased its expression, but for some applications the expression level of the endogenous gene product needs to be further increased .

一般に、生物的ストレス及び非生物的ストレスへの耐性の特徴に関して、遺伝子操作された植物を得るために、構成的プロモーター35S CaMVを用いて行われた実験では、この耐性はいくつかのケースでは増加するが、このプロモーターの使用から導かれる望ましくない効果の1つは、植物の大きさの減少であり、植物の成長及び発育が通常影響され、形質転換された植物種とは無関係に小植物に至る(Kasuga et al.(1999)Nature America Inc.287−291)。   In general, experiments performed with the constitutive promoter 35S CaMV to obtain genetically engineered plants with respect to the characteristics of resistance to biological and abiotic stress show that in some cases this resistance is increased. However, one of the undesired effects derived from the use of this promoter is a reduction in plant size, where plant growth and development are usually affected and affect plantlets independently of the transformed plant species. (Kasuga et al. (1999) Nature America Inc. 287-291).

したがって、植物成長における遅延などのある種の負の効果が起こる可能性があるが、遺伝子発現を調節するストレス誘導性プロモーターの使用のようなストラテジーはこのような効果を妨げるか又は軽減する場合がある。   Thus, while certain negative effects may occur, such as a delay in plant growth, strategies such as the use of stress-inducible promoters to regulate gene expression may prevent or reduce such effects. is there.

別の作業では、Gelvinら(Plant Molecular Biology Manual.Norwell,MA:Kluwer Acedemic Publishers,1995)は、細菌アグロバクテリウム・ツメファシエンス(Agrobacterium tumefaciens)の2つの遺伝子:オパインシンターゼ(ocs)及びマンノパインシンターゼ(mas)の配列を調節する種々の組み合わせを用いて構築された、いくつかのプロモーターによって検出されるGUSの発現を分析した。そして、種々の組み合わせのうち、mas活性化エレメントとmasプロモーター領域を用いて融合されたocs遺伝子活性化配列の3反復によって形成されたハイブリッドプロモーターは、「(Aocs)3AmasPmas」と呼ばれ、プロモーターCaMV 35Sを含む細胞と比較した場合、10倍大きいGUSマーカー遺伝子の、形質転換タバコ細胞の発現レベルにおいて提示された。この新規なプロモーターは、形質転換効率に影響を及ぼさなかったが、しかし、高レベルのマーカー遺伝子発現は、より大きな比率の形質転換細胞の同定を促進した。発現レベルは、葉、根、及び種々の細胞型において高かった。また、このプロモーターは、マニオク(manioc)及びエンドウ植物において非常に活性があり、2つの穀物はアグロバクテリウム種を用いて形質転換することが困難であった。このグループは、さらにこのプロモーター「(Aocs)3AmasPmas」を用いて、タバコ及びコーン植物に導入された(18時間後)遺伝子の迅速転写の研究における成功を記載し、プロモーターCaMV 35Sによって調節された発現とは異なり、その活性は弱く、この時期内での遺伝子発現のいずれの検出も可能にしない。   In another work, Gelvin et al. (Plant Molecular Biology Manual. Norwell, MA: Kluer Acedicmic Publishers, 1995) reported that the bacteria Agrobacterium tumefaciens (Agrobacterium tumefaciens) and the genes of the Agrobacterium tumefaciens (P. The expression of GUS detected by several promoters, constructed using various combinations that regulate the sequence of the synthase (mas), was analyzed. Among various combinations, the hybrid promoter formed by three repeats of the ocs gene activation sequence fused using the mas activation element and the mas promoter region is called “(Aocs) 3AmasPmas”, and the promoter CaMV A 10-fold greater GUS marker gene was displayed at the expression level of the transformed tobacco cells when compared to cells containing 35S. This new promoter did not affect transformation efficiency, but high levels of marker gene expression facilitated the identification of a larger proportion of transformed cells. Expression levels were high in leaves, roots, and various cell types. This promoter was also very active in manioc and pea plants, and two cereals were difficult to transform with Agrobacterium species. This group further described success in studying the rapid transcription of genes introduced (18 hours later) into tobacco and corn plants using this promoter "(Aocs) 3AmasPmas" and expression regulated by the promoter CaMV 35S. Unlike, its activity is weak and does not allow any detection of gene expression within this period.

遺伝子構築物における遺伝子の過剰発現に対してストレス誘導性プロモーターを用いるというさらなるオプションがあり、これに関して、アラビドプシス・タリアーナ(Arabdopsis thaliana)から単離されたプロモーターrd29は、非生物的ストレスに対して良好な耐性を有する植物のサーチに最も使用されている。概して、これらの遺伝子構築物は、通常、干ばつ、塩分、並びに低温及び高温などの環境ストレスに応答した遺伝子発現を調節するファミリーDREB(脱水応答エレメント結合)の遺伝子に融合される。異なる植物種を使用したいくつかの作業では、誘導されたストレスプロモーターを用いた遺伝子形質転換の結果として、非生物的ストレスにより耐性な植物が報告された(Oono et al.(2003)The Plant Journal,34:868−887;Kasuga et al.(2004)Plant Cell Physiol 45(3):346−350)。   There is a further option of using a stress-inducible promoter for overexpression of the gene in the gene construct, in which respect the promoter rd29 isolated from Arabidopsis thaliana is a good candidate for abiotic stress. Mostly used to search for plants that have tolerance. In general, these gene constructs are usually fused to genes of the family DREB (dehydration response element binding) that regulate gene expression in response to drought, salinity, and environmental stresses such as low and high temperatures. Some work with different plant species has reported plants that are more resistant to abiotic stress as a result of gene transformation using the induced stress promoter (Oono et al. (2003) The Plant Journal). Kasuga et al. (2004) Plant Cell Physiol 45 (3): 346-350).

Fugantiら(2004)は、シスト線虫に耐性であり、影響を受けやすい大豆遺伝子型を用いた。この文献には、シスト線虫に耐性な大豆遺伝子型の支援選択に使用された分子マーカーに関する初期データが含まれる。しかしながら、DNA配列のレベル又はこの遺伝子によってコードされたmRNAの発現に関して、試験された個体間の分子相違のいかなるタイプも検出されなかった。   (2004) used a soybean genotype that was resistant and susceptible to cyst nematodes. This document contains initial data on molecular markers used for assisted selection of soybean genotypes resistant to cyst nematodes. However, no type of molecular difference between the tested individuals was detected with respect to the level of the DNA sequence or the expression of the mRNA encoded by this gene.

Fuganti(Master’s Thesis,State University of Londrina[Universidade Estadual de Londrina],2004)は、耐性菌株の選択を示し、ここでは、対象遺伝子を含むゲノム領域の耐性遺伝子及び分子的特徴のある遺伝子と関連した分子マーカーを用いた。この研究では、遺伝子プロモーターにおけるAT(n)挿入物のサイズとそのmRNA又はタンパク質の発現の得られたレベルとの間の可能な相関を示す定性的及び定量的データが開示されていない。本発明は、ある種の数のAT(n)挿入物がプロモーター領域に挿入されているという条件で、いずれかの発現レベルと調節し、及び/又は上方制御若しくは下方制御する能力を提案する。このような提案はこの研究には示されておらず、試験されていない。 Fuganti (Master's Thesis, State University of Londona [Universidade Estadual de Londona], 2004) indicates the selection of resistant strains, wherein the resistance gene of the genomic region containing the gene of interest and the molecular features related to the resistant gene and molecular characteristics are shown. The used molecular markers were used. This study does not disclose qualitative and quantitative data showing a possible correlation between the size of the AT (n) insert at the gene promoter and the resulting level of expression of its mRNA or protein. The present invention proposes the ability to regulate and / or up-regulate or down-regulate any expression level provided that a certain number of AT (n) inserts have been inserted into the promoter region. Such proposals are not shown in this study and have not been tested.

Fuganti(PhD Thesis,State University of Maringa[Universidade Estadual de Maringa],2007)は、遺伝子Gmhsp17.6−Lのプロモーター領域内の異なるサイズのAT(n)挿入物と、種々の非生物的ストレス及び生物的ストレス(寒さ、暑さ、干ばつ、塩、線虫の幼虫による感染)に反応したその発現レベルとの間の可能な相関を示す定量的及び定性的データを示した。しかしながら、コード領域が、生物的ストレス及び非生物的ストレスの不存在及び/又は存在下、異なるAT(n)サイズを含むプロモーター領域に融合されてもよい、任意の遺伝子の発現レベルを上方制御又は下方制御する可能性は、示されず、及び検討されていない。 Fuganti (PhD Thesis, State University of Maringa [Universidade Estadual de Maringa], 2007) is a gene Gmhsp17.6-L with different sized AT (n) inserts within the promoter region of the promoter and various non-biological organisms. Quantitative and qualitative data showing a possible correlation between their expression levels in response to experimental stress (cold, heat, drought, salt, infection by nematode larvae) were presented. However, the coding region may be fused to promoter regions containing different AT (n) sizes in the absence and / or presence of biological and abiotic stresses to up-regulate or up-regulate the expression level of any gene. The possibility of down-regulation is not shown or discussed.

特許文献米国第2005059623号は、選択された細胞に発現される、熱ショックタンパク質(HSP)プロモーターに融合した、治療遺伝子の発現を調節するために、超音波の制御された応用を用いて、局所発熱を使用する方法を提供する。提案された発明は、遺伝子配列において、全ての形質転換された細胞において発現された種々のサイズのAT(n)挿入物を有する熱ショックタンパク質のプロモーター領域に融合した任意の遺伝子の発現レベルを調節し、及び上方制御又は下方制御することを目的とする。生物的ストレス又は非生物的ストレスは植物全体に適用されてもよい。同一物がそのプロモーター領域に挿入されることを条件として、遺伝子発現の調節におけるAT挿入物の役割、及び任意の遺伝子発現を制御するためのツールとしてその使用の可能についてのいずれの指示も開示されていない。 Patent document US2005059623 discloses the use of controlled application of ultrasound to regulate the expression of therapeutic genes fused to a heat shock protein (HSP) promoter, which is expressed in selected cells. Provide a way to use fever. The proposed invention regulates, in the gene sequence, the expression level of any gene fused to the promoter region of a heat shock protein with various sizes of AT (n) inserts expressed in all transformed cells. And up or down control. Biological or abiotic stress may be applied to the whole plant. Disclosed are any instructions as to the role of the AT insert in regulating gene expression, provided that the same is inserted into its promoter region, and its possible use as a tool to control any gene expression. Not.

特許文献米国第2003190706号は、遺伝子産物(タンパク質)の総量の増加を促進する、プロモーター活性を示すDNA配列に融合された内因性遺伝子に関する。プロモーター活性を有するこの領域は、窒素を化合した塩基の置換及び欠失を含む変異変更から生成させた。本発明は、mRNAの合成を誘導するために必要される全ての遺伝子エレメントを含む、完全な遺伝子プロモーターの使用を必要とする。遺伝子発現の調節は、遺伝子のプロモーター領域におけるランダム突然変異というよりはむしろ、AT(n)挿入物のサイズに従って分化されたレベルをもたらすことは、本発明において明らかである。 Patent document US2003190706 relates to an endogenous gene fused to a DNA sequence exhibiting promoter activity, which promotes an increase in the total amount of gene product (protein). This region with promoter activity was generated from mutational alterations including substitutions and deletions of nitrogen-combined bases. The present invention requires the use of a complete gene promoter, including all the genetic elements required to drive mRNA synthesis. It is evident in the present invention that regulation of gene expression results in differentiated levels according to the size of the AT (n) insert, rather than random mutations in the promoter region of the gene.

特許文献欧州第1930423号は、発現レベルが他の従来のプロモーターによって調節されない、異種タンパク質を生成するためのシステムにおいて使用される、異なる最終サイズに分けられた熱ショックタンパク質のプロモーター領域を開示する。発現を活性化するために、非生物的又は化学的な特定のストレスが使用される。本発明は、試験された遺伝子型において既存のバリエーション、文献EP1930423において使用された1000bpより小さい断片を用い、これは、遺伝子Gmhsp17.6−Lのプロモーター領域において検出される。このバリエーションは、プロモーターの特定領域における異なる数のAT(n)挿入物によって提供され、AT(n)挿入物に依存した312bp(AT9)と358bp(AT33)の間にサイズバリエーションをもたらす。 Patent document EP 1 930 423 discloses heat-shock protein promoter regions divided into different final sizes for use in systems for producing heterologous proteins whose expression levels are not regulated by other conventional promoters. Certain abiotic or chemical stresses are used to activate expression. The present invention uses a pre-existing variation in the tested genotypes, a fragment smaller than 1000 bp used in the document EP 193423, which is detected in the promoter region of the gene Gmhsp17.6-L. This variation is provided by a different number of AT (n) inserts in a particular region of the promoter, resulting in a size variation between 312 bp (AT 9 ) and 358 bp (AT 33 ) depending on the AT (n) insert.

特許文献米国第5929302号は、葉及び花托などの組織において、成熟時に遺伝子発現を制御する一過性の組織特異的なプロモーターを使用する。プロモーターは、キメラ遺伝子を発現するために、ラズベリーにおけるdru遺伝子自体から、又はそのホモログから単離された。このプロモーターと、特異的な遺伝子、例えば、色及び香りの変化を制御する遺伝子、植物細胞プロセスを修飾する酵素又は触媒産物の遺伝子、生成物がエチレン合成に影響を及ぼす遺伝子、代替の真菌調節遺伝子、並びにスクロース蓄積遺伝子との組み合わせを示唆している。本発明は、全ての細胞において、及び植物のライフサイクル全体を通じて、いずれかの遺伝子の発現を変更するために、その遺伝子のプロモーター領域における変更を有する。遺伝子産物の発現レベルのバリエーションは、プロモーターへの種々の数のAT(n)挿入物と相関し、結果として、異なるサイズのプロモーターと相関する。本発明は、これらの変更を含む任意の遺伝子発現を調節することを提案する。 US Pat. No. 5,929,302 uses a transient tissue-specific promoter that controls gene expression during maturation in tissues such as leaves and flower beds. The promoter was isolated from the dru gene itself in raspberry, or from its homolog, to express the chimeric gene. This promoter and specific genes, such as genes that control color and scent changes, genes of enzymes or catalyst products that modify plant cell processes, genes whose products affect ethylene synthesis, alternative fungal regulatory genes , As well as a combination with a sucrose storage gene. The present invention has alterations in the promoter region of any gene to alter the expression of any gene in all cells and throughout the life cycle of the plant. Variations in the expression levels of the gene products correlate with different numbers of AT (n) inserts into the promoter and consequently with promoters of different sizes. The present invention proposes to regulate any gene expression involving these alterations.

したがって、本発明は、遺伝子を過剰発現する科学論文において利用可能な現在既存の全ての方法とは異なるため、革新的である。そうするために、本発明は、多数及び少数の繰り返しを有するAT配列の挿入を用い、遺伝子発現のレベルの調節を可能にし、それを増加又は減少させることができる。   Thus, the present invention is innovative because it differs from all currently existing methods available in scientific papers overexpressing genes. To do so, the present invention uses the insertion of an AT sequence with a large and small number of repeats, allowing the modulation of the level of gene expression and increasing or decreasing it.

本発明は、植物におけるコード配列の発現レベルを調節するためのプロモーターエレメントにおけるAT(n)挿入物の使用に関する。また、本発明は、大豆胚を形質転換するために、GUSタンパク質に融合した、異なる数のAT挿入物を有する遺伝子のプロモーター領域を含む遺伝子発現カセットに関する。 The present invention relates to the use of an AT (n) insert in a promoter element to regulate the expression level of a coding sequence in a plant. The present invention also relates to a gene expression cassette comprising the promoter region of a gene having a different number of AT inserts fused to a GUS protein for transforming a soybean embryo.

本発明は、植物におけるコード配列の発現レベルを制御する方法を提供し、該方法は、
(i)対象遺伝子に操作可能に連結されたプロモーターエレメント内のAT(n)挿入物を担持する発現カセットを用いて植物細胞を安定に形質転換し;
(ii)植物細胞の増殖条件下で安定に形質転換された植物細胞を培養し;
(iii)(i)のカセットがそのゲノムに安定に組み込まれたトランスジェニック植物を再生する
ことを含み、ここで、該トランスジェニック植物は、対照植物と比較した場合に、異なるレベルの遺伝子発現を示す。
The present invention provides a method for controlling the expression level of a coding sequence in a plant, the method comprising:
(I) stably transforming plant cells with an expression cassette carrying an AT (n) insert in a promoter element operably linked to the gene of interest;
(Ii) culturing a plant cell that has been stably transformed under plant cell growth conditions;
(Iii) regenerating a transgenic plant in which the cassette of (i) is stably integrated into its genome, wherein the transgenic plant has a different level of gene expression when compared to a control plant. Show.

さらに、本発明は、Gmhsp17.6−L遺伝子のプロモーター領域に連結された異なる数のAT挿入物を有する2つのプロモーター領域を含む発現カセットを提供する。   Furthermore, the present invention provides an expression cassette comprising two promoter regions having different numbers of AT inserts linked to the promoter region of the Gmhsp17.6-L gene.

本発明の別の態様では、AT(n)−挿入物を含む遺伝子的に改変された植物を得るための方法が提供され、該方法は、
(i)対象遺伝子に操作可能に連結されたプロモーターエレメント内にAT(n)挿入物を担持する発現カセットを用いて植物細胞を安定に形質転換し;
(ii)植物細胞の増殖条件下で安定に形質転換された植物細胞を培養し;
(iii)安定に遺伝子的に改変された植物を再生する
ことを含む前記方法。
In another aspect of the invention, there is provided a method for obtaining a genetically modified plant comprising an AT (n) -insert, said method comprising:
(I) stably transforming a plant cell with an expression cassette carrying an AT (n) insert in a promoter element operably linked to the gene of interest;
(Ii) culturing a plant cell that has been stably transformed under plant cell growth conditions;
(Iii) The method comprising regenerating a stably genetically modified plant.

結果は、ある種の遺伝子の発現レベルが、遺伝子工学的ツールを介して、プロモーター領域内にAT(n)繰り返し塩基を挿入することによって、ある種の制限内で、人工的に上方制御(上流)又は下方制御(下流)され得る。 The result is that the expression level of certain genes can be artificially up-regulated (upstream) within certain limits by inserting AT (n) repeated bases in the promoter region through genetic engineering tools. ) Or down-regulation (downstream).

耐性親試料PI595099、感受性親試料BRS133、並びに耐性集団(試料01〜試料05)及び感受性試料(試料06〜試料10)の個体において、マイクロサテライトマーカーSOYHSP176の増幅を用いたアガロースゲルを示す。矢印は、感受性親におけるマーカー増幅によって生じたバントを示し、また感受性集団におも見られる。Agarose gel using amplification of microsatellite marker SOYHSP176 in individuals of resistant parent sample PI595099, sensitive parent sample BRS133, and resistant population (sample 01 to sample 05) and sensitive sample (sample 06 to sample 10). Arrows indicate the bunt generated by marker amplification in susceptible parents and are also found in susceptible populations. GenBank(受入番号:M11317)から利用可能である遺伝子Gmhsp17.6−Lの配列を示す。下線、プライマーpSoyHspPstI F及びpSoyHsp−BamHI Rは、プロモーター領域の増幅断片を規定する。点のボックスではAT(n)挿入物、灰色ボックスではコード配列の開始コドン(ATG)と停止コドン(TAA)である。The sequence of the gene Gmhsp17.6-L available from GenBank (accession number: M11317) is shown. Underline, primer pSoyHspPstI F and pSoyHsp-BamHI R defines the amplified fragment of the promoter region. The dot box is the AT (n) insert, the gray box is the start codon (ATG) and stop codon (TAA) of the coding sequence. 遺伝子Gmhsp17.6−L(GenBankの受入番号:M11317)の配列を示す。灰色ボックスではコード配列を規定する開始コドン(ATG)と停止コドン(TAA)、点ボックスではプロモーター領域中のAT(n)挿入物を強調し、下線は、遺伝子の完全な配列決定のために設計されたプライマーpSoyHspPstI FとSoyHSP Cl Rである。The sequence of the gene Gmhsp17.6-L (Accession number of GenBank: M11317) is shown. The gray box highlights the start codon (ATG) and stop codon (TAA) defining the coding sequence, the dot box highlights the AT (n) insert in the promoter region, and underlines are designed for complete gene sequencing. Primer pSoyHspPstI F and SoyHSP Cl R. GenBank(受入番号:M11317)から利用可能な遺伝子の完全配列に基づいて設計されたプライマーpSoyHsp AleI FとpSoyHsp NcoI Rを用いた遺伝子Gmhsp17.6−Lのプロモーター領域の増幅を示す。ラダーは100pbと500pbである。Primer pSoyHsp designed based on the complete sequence of the gene available from GenBank (Accession number: M11317) AleI F and pSoyHsp NcoI 3 shows amplification of the promoter region of the gene Gmhsp17.6-L using R. The ladders are 100pb and 500pb. GenBank(受入番号:M11317)から利用可能な遺伝子の完全配列に基づいて設計されたプライマーpSoyHSP PstI FとpSoyHSP Cl Rを用いて完全遺伝子Gmhsp17.6−Lの増幅を示す。ラダーは100pbと500bpである。FIG. 7 shows amplification of the complete gene Gmhsp17.6-L using primers pSoyHSP PstIF and pSoyHSP Cl R designed based on the complete sequence of the gene available from GenBank (Accession number: M11317). The ladders are 100 pb and 500 bp. プロモーター領域を規定するプライマーpSoyHSPPstI FとpSoyHSPBamHI Rのセットを用いた、耐性親個体PI595099、感受性親BRS133、感受性集団256−S、259−Sの個体、並びに耐性集団JF7002、JF7027及びJF7056の個体の増幅によって生じた遺伝子Gmhsp17.6−Lのプロモーター領域の配列のアラインメントを示す。プライマーは、遺伝子Gmhsp17.6−L(GenBankの受入番号:M11317)の完全配列に基づいて規定された。点のボックスではAT(n)挿入物である。ボックスではおそらくTATA−ボックスである。白字を有する黒いボックスは、コンセンサス配列5’AGGAAnnTTCT3’の熱ショックエレメント(HSE)の1つである。白字を有する灰色ボックスでは、コア5’CTnGAAnnTTCnAG3’を有する別のコンセンサス配列5’cTTCtaGAAgcTTCtaGAAg3’である。Primer pSoyHSPPstI defining promoter region F and pSoyHSPBamHI Using the set of R, the gene Gmhsp17.6-L generated by amplification of the resistant parent PI595099, the susceptible parent BRS133, the individuals of the susceptible population 256-S, 259-S, and the individuals of the resistant populations JF7002, JF7027 and JF7056. 2 shows an alignment of the sequence of the promoter region. Primers were defined based on the complete sequence of the gene Gmhsp17.6-L (GenBank accession number: M11317). In the dot box is the AT (n) insert. The box is probably a TATA-box. The black box with white letters is one of the heat shock elements (HSE) of the consensus sequence 5′AGGAAnnTTCT3 ′. In the gray box with white letters, another consensus sequence 5'cTTCtaGAAgcTTCtaGAAg3 'with a core 5'CTnGAAnnTTCnAG3'. GenBankで利用可能な遺伝子(受入番号:M11317)の配列と比較した、遺伝子Gmhsp17.6−Lのプロモーター領域とコード配列の開始の間に存在する遺伝子配列を示し、研究の材料は、感受性(BRS133)と耐性(PI595099)、感受性集団256−S、259−S及び266−Sの個体、並びに耐性集団JF7002、JF7027及びJF7056の個体である。灰色ボックスのヌクレオチドはコード領域の転写開始部位のコドンATGを強調する。The gene sequence present between the promoter region of the gene Gmhsp17.6-L and the start of the coding sequence compared to the sequence of the gene available in GenBank (accession number: M11317) is shown, and the material of the study was sensitive (BRS133 ) And resistant (PI595099), susceptible populations 256-S, 259-S and 266-S, and individuals from the resistant populations JF7002, JF7027 and JF7056. The nucleotides in the gray box highlight the codon ATG at the transcription start site of the coding region. GenBankで利用可能な遺伝子(受入番号:M11317)の配列と比較した、研究中の全ての材料の感受性親BRS133と耐性PI595099、感受性集団256−S、259−S及び266−Sの個体、並びに耐性集団JF7002、JF7027及びJF7056の個体由来の遺伝子Gmhsp17.6−Lのコード配列のアラインメントを示す。灰色ボックスのヌクレオチドはコード領域を規定するATG開始コドン及びTAA熱転写コドンを強調する。Sensitive parent BRS133 and resistant PI595099 of all materials under study, individuals of the susceptible populations 256-S, 259-S and 266-S, and resistance compared to the sequence of the gene available in GenBank (Accession number: M11317). Figure 2 shows an alignment of the coding sequence of the gene Gmhsp17.6-L from individuals in the populations JF7002, JF7027 and JF7056. The nucleotides in the gray boxes highlight the ATG start codon and the TAA thermal transcription codon that define the coding region. GenBankで利用可能な遺伝子(受入番号:M11317)の配列と比較した、研究中の全ての材料の感受性親BRS133と耐性PI595099、感受性集団256−S、259−S及び266−Sの個体、並びに耐性集団JF7002、JF7027及びJF7056の個体由来の遺伝子Gmhsp17.6−Lのコード配列のアラインメントを示す。灰色ボックスのヌクレオチドはコード領域を規定するATG開始コドン及びTAA熱転写コドンを強調する。Sensitive parent BRS133 and resistant PI595099 of all materials under study, individuals of the susceptible populations 256-S, 259-S and 266-S, and resistance compared to the sequence of the gene available in GenBank (Accession number: M11317). Figure 2 shows an alignment of the coding sequence of the gene Gmhsp17.6-L from individuals in the populations JF7002, JF7027 and JF7056. The nucleotides in the gray boxes highlight the ATG start codon and the TAA thermal transcription codon that define the coding region. GenBankで利用可能な遺伝子(受入番号:M11317)の配列と比較した、研究中の全ての材料の感受性親BRS133と耐性PI595099、感受性集団256−S、259−S及び266−Sの個体、並びに耐性集団JF7002、JF7027及びJF7056の個体由来の遺伝子Gmhsp17.6−Lのコード配列によってコードされたアミノ酸配列のアラインメントを示す。Sensitive parent BRS133 and resistant PI595099 of all materials under study, individuals of the susceptible populations 256-S, 259-S and 266-S, and resistance compared to the sequence of the gene available in GenBank (Accession number: M11317). 1 shows an alignment of the amino acid sequence encoded by the coding sequence of the gene Gmhsp17.6-L from individuals in the populations JF7002, JF7027 and JF7056. M.ジャワニカに耐性及び感受性試料を用いて、遺伝子Gmhsp17.6−L(GenBankの受入番号:M11317)の断片から構築したプローブ(326pb)を用いて行ったリボヌクレアーゼ保護を示す。上部の数は使用された試料に同等である:感受性親(BRS133)と耐性(PI595099)とM.ジャワニカの卵を用いて接種(2及び4)された処理、キットの陽性対照(5−矢印で指示)、RNase酵素の対照、設計されたプローブ(6)、並びにRNaseの未消化(7)である。M. FIG. 4 shows ribonuclease protection performed using a probe (326 pb) constructed from a fragment of the gene Gmhsp17.6-L (GenBank accession number: M11317) using samples resistant and sensitive to Javanica. The numbers at the top are equivalent to the samples used: susceptible parent (BRS133) and resistant (PI5955099) and M.p. Treatments inoculated with Javanica eggs (2 and 4), positive control of kit (indicated by 5-arrow), RNase enzyme control, designed probe (6), and undigested RNase (7) is there. シスト線虫M.ジャワニカの接種及び非接種の処理における耐性(PI595099)と感受性(BRS133)親における遺伝子Gmhsp17.6−Lの相対的定量化を示す。GenBankで利用可能な遺伝子(受入番号:M11317)の完全配列を用いて、プログラムPrimer Express(登録商標)ソフトウェアv20を用いて設計されたプライマーSOYHSP PSC FとSoyHSP PSC RによるリアルタイムPCRによってデータを得た。定量化は、2-ΔΔCt法を用いて行った。遺伝子rRNA 18Sは、ゲージとして規定及び非接種試料として使用された。試料は、SYBR法を用いた3つの独立した稼働において3点測定において増幅された。Cyst nematodes M. Figure 5 shows the relative quantification of the gene Gmhsp17.6-L in resistant (PI5955099) and susceptible (BRS133) parents in Javanica inoculated and uninoculated treatments. Using the complete sequence of the gene available in GenBank (accession number: M11317), data was obtained by real-time PCR with primers SOYHSP PSC F and SoyHSP PSC R designed using the program PrimerExpress® software v20. . Quantification was performed using the 2 -ΔΔCt method. Gene rRNA 18S was defined as a gauge and used as a non-inoculated sample. Samples were amplified in a three-point measurement in three independent runs using the SYBR method. シスト線虫M.ジャワニカの接種及び非接種の処理における感受性集団256−S、259−S及び266−Sの個体;並びに耐性集団JF7002、JF7027及びJF7056の個体における遺伝子Gmhsp17.6−Lの相対的定量化(x)を示す。GenBankで利用可能な遺伝子(受入番号:M11317)の完全配列を用いて、プログラムPrimer Express(登録商標)ソフトウェアv20を用いて設計されたプライマーSOYHSP PSC FとSoyHSP PSC RによるリアルタイムPCRによってデータを得た。定量化は、2-ΔΔCt法を用いて行った。遺伝子rRNA 18Sは、ゲージとして規定及び非接種試料256−Sとして使用された。試料は、SYBR法を用いた3つの独立した稼働において3点測定において増幅された。Cyst nematodes M. Relative quantification (x) of gene Gmhsp17.6-L in susceptible populations 256-S, 259-S and 266-S in treatments with and without inoculation of Javanese; and in individuals of resistant populations JF7002, JF7027 and JF7056 Is shown. Using the complete sequence of the gene available in GenBank (accession number: M11317), data was obtained by real-time PCR with primers SOYHSP PSC F and SoyHSP PSC R designed using the program PrimerExpress® software v20. . Quantification was performed using the 2 -ΔΔCt method. Gene rRNA 18S was defined as a gauge and used as uninoculated sample 256-S. Samples were amplified in a three-point measurement in three independent runs using the SYBR method. 酵素β−グルクロニダーゼをコードするGusレポーター遺伝子、遺伝子Ahas及びプロモーターact2を例示する、プラスミドpAG1の図式的モデルを示す。また、制限マップを示す。1 shows a schematic model of the plasmid pAG1, illustrating the Gus reporter gene encoding the enzyme β-glucuronidase, the gene Ahas and the promoter act2. Also, a restriction map is shown. 試験された材料:BRS133、PI595099、256−S、259−S及び266−S、JF7002、JF7027及びJF7056を用いて得られた発現カセットの全ての構築物の、遺伝子Gmhsp17.6−Lのプロモーター領域のPCRを介した増幅を示す。反応は、363pbの断片を増幅するプライマーpSoyHspPSTI FとpSoyHSPBamHI Rを用いて行われ、次にアガロースゲル(1.0%)の電気泳動によって分離した。試料BRS133とJF7056の増幅反応はPCR中に濃縮した。Materials tested: BRS133, PI5955099, 256-S, 259-S and 266-S, JF7002, JF7027 and JF7056 All constructs of expression cassettes obtained, of the promoter region of the gene Gmhsp17.6-L. Figure 3 shows amplification via PCR. The reaction was performed using the primer pSoyHspPSTI which amplifies a 363 pb fragment. F and pSoyHSPBamHI R and then separated by agarose gel (1.0%) electrophoresis. The amplification reaction of samples BRS133 and JF7056 was concentrated during PCR. 試験された材料:BRS133、PI595099、256−S、259−S及び266−S、JF7002、JF7027及びJF7056を用いて得られた発現カセットの全ての構築物の、プラスミドpAG1に存在する遺伝子Ahasの部分のPCRを介した増幅を示す。反応は、654pbの断片を増幅するプライマーAhas1 FとAhas2 Rを用いて行われ、次にアガロースゲル(1.0%)の電気泳動によって分離した。Material tested: BRS133, PI5955099, 256-S, 259-S and 266-S, JF7002, JF7027 and JF7056 All constructs of the expression cassette obtained using the part of the gene Ahas present in the plasmid pAG1. Figure 3 shows amplification via PCR. The reaction was performed using primer Ahas1 which amplifies a 654 bp fragment F and Ahas2 R and then separated by agarose gel (1.0%) electrophoresis. 試験された材料:BRS133、PI595099、256−S、259−S及び266−S、JF7002、JF7027及びJF7056を用いて得られた発現カセットの全ての構築物の、プラスミドpAG1に存在する末端領域NosのPCRを介した増幅を示す。反応は、200pbの断片を増幅するプライマーNos1 FとNos3 Rを用いて行われ、次にアガロースゲル(1.0%)の電気泳動によって分離した。Materials tested: PCR of the terminal region Nos present in plasmid pAG1 of all constructs of the expression cassettes obtained using BRS133, PI5955099, 256-S, 259-S and 266-S, JF7002, JF7027 and JF7056. FIG. The reaction was performed using primer Nos1 which amplifies a 200 bp fragment. F and Nos3 R and then separated by agarose gel (1.0%) electrophoresis. 非生物的ストレス及び生物的ストレスの試験プラークの構造を例示する図式的モデルを示し、それに、異なる発現カセットで形質転換された、シスト線虫、BRS133及びピンタド(Pintado)(斑点)に感受性である品種の大豆胚を与えた。CN−負の対照、形質転換されていない胚;CP−正の対照、プラスミドpAG1で形質転換された胚;S−感受性親起源のプロモーター領域を用いて構築された発現カセットで形質転換された胚、pAG1/プロモーターGmHSP BRS133;R−耐性集団の個体起源のプロモーター領域を用いて構築された発現カセットで形質転換された胚、pAG2/プロモーター領域GmHSP JF7027。Figure 2 shows a schematic model illustrating the structure of test plaques for abiotic and biological stress, and is susceptible to cyst nematodes, BRS133 and Pintado (spots) transformed with different expression cassettes. Varieties were given soybean embryos. CN—negative control, untransformed embryo; CP—positive control, embryo transformed with plasmid pAG1; embryo transformed with an expression cassette constructed using the promoter region of S-sensitive parental origin , PAG1 / promoter GmHSP BRS133; embryo transformed with an expression cassette constructed using a promoter region of an individual origin of the R-resistant population, pAG2 / promoter region GmHSP JF7027. シスト線虫ジャワニカに感受性であり、発現カセットpAG1/プロモーターGmHsp BRS133とpAG1/プロモーターGmhsp JF7027を用いてバイオバリティクス(biobalistics)によって形質転換され、2時間、4時間及び24時間、25℃の温度で熱ストレスに供された大豆の品種BRS133とピンタド(斑点)の胚で行った組織化学的試験を示す。青色ドットは陽性反応を指示する。CN−負の対照、形質転換されていない胚;CP−正の対照、プラスミドpAG1で形質転換された胚;S−発現カセットpAG1/プロモーターGmhsp BRS133で形質転換された感受性胚;R−発現カセットpAG1/プロモーターGmhsp JF7027で形質転換された耐性胚。Sensitive to the cyst nematode Javanica, the expression cassette pAG1 / promoter GmHsp BRS133 and pAG1 / promoter Gmhsp Tissues performed on soybean varieties BRS133 and pintado embryos transformed with bioballistics using JF7027 and subjected to heat stress at 25 ° C. for 2 hours, 4 hours and 24 hours 3 shows a chemical test. Blue dots indicate a positive reaction. CN-negative control, untransformed embryo; CP-positive control, embryo transformed with plasmid pAG1; S-expression cassette pAG1 / promoter Gmhsp Sensitive embryos transformed with BRS133; R-expression cassette pAG1 / promoter Gmhsp Resistant embryos transformed with JF7027. シスト線虫ジャワニカに感受性であり、発現カセットpAG1/プロモーターGmHsp BRS133とpAG1/プロモーターGmhsp JF7027を用いてバイオバリティクスによって形質転換され、2時間、4時間及び24時間、35℃の温度で熱ストレスに供された大豆の品種BRS133とピンタド(斑点)の胚で行った組織化学的試験を示す。青色ドットは陽性反応を指示する。CN−負の対照、形質転換されていない胚;CP−正の対照、プラスミドpAG1で形質転換された胚;S−発現カセットpAG1/プロモーターGmhsp BRS133で形質転換された感受性胚;R−発現カセットpAG1/プロモーターGmhsp JF7027で形質転換された耐性胚。Sensitive to the cyst nematode Javanica, the expression cassette pAG1 / promoter GmHsp BRS133 and pAG1 / promoter Gmhsp Histochemical studies performed on soybean varieties BRS133 and pintado embryos transformed by biovaritics using JF7027 and subjected to heat stress at 35 ° C. for 2 hours, 4 hours and 24 hours Is shown. Blue dots indicate a positive reaction. CN-negative control, untransformed embryo; CP-positive control, embryo transformed with plasmid pAG1; S-expression cassette pAG1 / promoter Gmhsp Sensitive embryos transformed with BRS133; R-expression cassette pAG1 / promoter Gmhsp Resistant embryos transformed with JF7027. シスト線虫ジャワニカに感受性であり、発現カセットpAG1/プロモーターGmHsp BRS133とpAG1/プロモーターGmhsp JF7027を用いてバイオバリティクスによって形質転換され、2時間、4時間及び24時間、45℃の温度で熱ストレスに供された大豆の品種BRS133とピンタド(斑点)の胚で行った組織化学的試験を示す。青色ドットは陽性反応を指示する。CN−負の対照、形質転換されていない胚;CP−正の対照、プラスミドpAG1で形質転換された胚;S−発現カセットpAG1/プロモーターGmhsp BRS133で形質転換された感受性胚;R−発現カセットpAG1/プロモーターGmhsp JF7027で形質転換された耐性胚。Sensitive to the cyst nematode Javanica, the expression cassette pAG1 / promoter GmHsp BRS133 and pAG1 / promoter Gmhsp Histochemical studies performed on soybean varieties BRS133 and pintado embryos transformed by biovaritics using JF7027 and subjected to heat stress at 45 ° C. for 2 hours, 4 hours and 24 hours Is shown. Blue dots indicate a positive reaction. CN-negative control, untransformed embryo; CP-positive control, embryo transformed with plasmid pAG1; S-expression cassette pAG1 / promoter Gmhsp Sensitive embryos transformed with BRS133; R-expression cassette pAG1 / promoter Gmhsp Resistant embryos transformed with JF7027. シスト線虫ジャワニカに感受性であり、発現カセットpAG1/プロモーターGmhsp BRS133とpAG1/プロモーターGmhsp JF7027を用いてバイオバリティクスによって形質転換され、2時間、4時間及び24時間、4℃の温度で熱ストレスに供された大豆の品種BRS133とピンタド(斑点)の胚で行った組織化学的試験を示す。青色ドットは陽性反応を指示する。CN−負の対照、形質転換されていない胚;CP−正の対照、プラスミドpAG1で形質転換された胚;S−発現カセットpAG1/プロモーターGmhsp BRS133で形質転換された感受性胚;R−発現カセットpAG1/プロモーターGmhsp JF7027で形質転換された耐性胚。Sensitive to the cyst nematode Javanica, the expression cassette pAG1 / promoter Gmhsp BRS133 and pAG1 / promoter Gmhsp Histochemical studies performed on embryos of soybean varieties BRS133 and pintado (spots) transformed by biovaritics using JF7027 and subjected to heat stress at 4 ° C for 2 hours, 4 hours and 24 hours Is shown. Blue dots indicate a positive reaction. CN-negative control, untransformed embryo; CP-positive control, embryo transformed with plasmid pAG1; S-expression cassette pAG1 / promoter Gmhsp Sensitive embryos transformed with BRS133; R-expression cassette pAG1 / promoter Gmhsp Resistant embryos transformed with JF7027. シスト線虫ジャワニカに感受性であり、発現カセットpAG1/プロモーターGmhsp BRS133とpAG1/プロモーターGmhsp JF7027を用いてバイオバリティクスによって形質転換され、2時間、4時間及び24時間、15℃の温度で熱ストレスに供された大豆の品種BRS133とピンタド(斑点)の胚で行った組織化学的試験を示す。青色ドットは陽性反応を指示する。CN−負の対照、形質転換されていない胚;CP−正の対照、プラスミドpAG1で形質転換された胚;S−発現カセットpAG1/プロモーターGmhsp BRS133で形質転換された感受性胚;R−発現カセットpAG1/プロモーターGmhsp JF7027で形質転換された耐性胚。Sensitive to the cyst nematode Javanica, the expression cassette pAG1 / promoter Gmhsp BRS133 and pAG1 / promoter Gmhsp Histochemical studies performed on soybean varieties BRS133 and pintado embryos transformed by biovaritics using JF7027 and subjected to heat stress at 15 ° C. for 2 hours, 4 hours and 24 hours Is shown. Blue dots indicate a positive reaction. CN-negative control, untransformed embryo; CP-positive control, embryo transformed with plasmid pAG1; S-expression cassette pAG1 / promoter Gmhsp Sensitive embryos transformed with BRS133; R-expression cassette pAG1 / promoter Gmhsp Resistant embryos transformed with JF7027. シスト線虫ジャワニカに感受性であり、発現カセットpAG1/プロモーターGmHsp BRS133とpAG1/プロモーターGmhsp JF7027を用いてバイオバリティクスによって形質転換され、24時間、200mM、400mM濃度のNaCl2の塩に供された大豆の品種BRS133とピンタド(斑点)の胚で行った組織化学的試験を示す。青色ドットは陽性反応を指示する。CN−負の対照、形質転換されていない胚;CP−正の対照、プラスミドpAG1で形質転換された胚;S−発現カセットpAG1/プロモーターGmhsp BRS133で形質転換された感受性胚;R−発現カセットpAG1/プロモーターGmhsp JF7027で形質転換された耐性胚。Sensitive to the cyst nematode Javanica, the expression cassette pAG1 / promoter GmHsp BRS133 and pAG1 / promoter Gmhsp JF7027 transformed by biotechnology burr probiotic using shows 24 hours, 200 mM, the histochemical tests carried out in embryos varieties BRS133 and Pintado soybeans were subjected to a salt of NaCl 2 of 400mM concentration (spots). Blue dots indicate a positive reaction. CN-negative control, untransformed embryo; CP-positive control, embryo transformed with plasmid pAG1; S-expression cassette pAG1 / promoter Gmhsp Sensitive embryos transformed with BRS133; R-expression cassette pAG1 / promoter Gmhsp Resistant embryos transformed with JF7027. シスト線虫ジャワニカに感受性であり、発現カセットpAG1/プロモーターGmHsp BRS133とpAG1/プロモーターGmhsp JF7027を用いてバイオバリティクスによって形質転換され、2時間、4時間及び6時間、温室中で37℃でペーパーフィルターに胚を維持しながら干ばつストレスに供された大豆の品種BRS133とピンタド(斑点)の胚で行った組織化学的試験を示す。青色ドットは陽性反応を指示する。CN−負の対照、形質転換されていない胚;CP−正の対照、プラスミドpAG1で形質転換された胚;S−発現カセットpAG1/プロモーターGmhsp BRS133で形質転換された感受性胚;R−発現カセットpAG1/プロモーターGmhsp JF7027で形質転換された耐性胚。Sensitive to the cyst nematode Javanica, the expression cassette pAG1 / promoter GmHsp BRS133 and pAG1 / promoter Gmhsp Soybean varieties BRS133 and pintado transformed by biovaritics using JF7027 and subjected to drought stress while maintaining embryos on paper filters at 37 ° C. in a greenhouse for 2, 4 and 6 hours 3 shows histochemical tests performed on embryos of the present invention. Blue dots indicate a positive reaction. CN-negative control, untransformed embryo; CP-positive control, embryo transformed with plasmid pAG1; S-expression cassette pAG1 / promoter Gmhsp Sensitive embryos transformed with BRS133; R-expression cassette pAG1 / promoter Gmhsp Resistant embryos transformed with JF7027. シスト線虫ジャワニカに感受性であり、発現カセットpAG1/プロモーターGmHsp BRS133とpAG1/プロモーターGmhsp JF7027を用いてバイオバリティクスによって形質転換され、2000〜3000J2/mLの接種のよる生物的ストレスに供された大豆の品種BRS133の胚で行った組織化学的試験を示す。試料は、24時間、48時間及び72時間、病原体と接触し続けた。青色ドットは陽性反応を指示する。CN−負の対照、形質転換されていない胚;CP−正の対照、プラスミドpAG1で形質転換された胚;S−発現カセットpAG1/プロモーターGmhsp BRS133で形質転換された感受性胚;R−発現カセットpAG1/プロモーターGmhsp JF7027で形質転換された耐性胚。Sensitive to the cyst nematode Javanica, the expression cassette pAG1 / promoter GmHsp BRS133 and pAG1 / promoter Gmhsp 2 shows histochemical studies performed on embryos of soybean variety BRS133, transformed by biovaritics with JF7027 and subjected to biological stress by inoculation of 2000-3000 J 2 / mL. The samples remained in contact with the pathogen for 24, 48 and 72 hours. Blue dots indicate a positive reaction. CN-negative control, untransformed embryo; CP-positive control, embryo transformed with plasmid pAG1; S-expression cassette pAG1 / promoter Gmhsp Sensitive embryos transformed with BRS133; R-expression cassette pAG1 / promoter Gmhsp Resistant embryos transformed with JF7027. シスト線虫ジャワニカに感受性であり、発現カセットpAG1/プロモーターGmHsp BRS133とpAG1/プロモーターGmhsp JF7027を用いてバイオバリティクスによって形質転換され、2000〜3000J2/mLの接種のよる生物的ストレスに供された大豆の品種ピンタド(斑点)の胚で行った組織化学的試験を示す。試料は、24時間、48時間及び72時間、病原体と接触し続けた。青色ドットは陽性反応を指示する。CN−負の対照、形質転換されていない胚;CP−正の対照、プラスミドpAG1で形質転換された胚;S−発現カセットpAG1/プロモーターGmhsp BRS133で形質転換された感受性胚;R−発現カセットpAG1/プロモーターGmhsp JF7027で形質転換された耐性胚。Sensitive to the cyst nematode Javanica, the expression cassette pAG1 / promoter GmHsp BRS133 and pAG1 / promoter Gmhsp JF7027 transformed by biotechnology burr probiotics with shows histochemical tests were carried out in embryos 2000~3000J 2 / mL varieties of soybeans that have been subjected to biotic stress by the inoculation Pintado (spots). The samples remained in contact with the pathogen for 24, 48 and 72 hours. Blue dots indicate a positive reaction. CN-negative control, untransformed embryo; CP-positive control, embryo transformed with plasmid pAG1; S-expression cassette pAG1 / promoter Gmhsp Sensitive embryos transformed with BRS133; R-expression cassette pAG1 / promoter Gmhsp Resistant embryos transformed with JF7027.

本発明は、植物におけるコード配列の発現レベルを調節するためのプロモーターエレメントにおけるAT(n)挿入物の使用に関する。集団における耐性及び感受性の個体のうちで、熱ショックタンパク質(Gmhsp17.6−L)の発現レベルについて比較し、定量的PCRあたりの最大発現レベルは、プロモーター領域における最大AT挿入物を含む個体に存在していた。大豆胚を形質転換するために、GUSタンパク質に融合した異なる数のAT挿入物をとともに、遺伝子のプロモーター領域を含む遺伝子発現カセットを構築した。本発明の実験結果により、ある種の遺伝子の発現レベルは、遺伝子工学的ツールを介して、プロモーター領域内にAT(n)繰り返し塩基を挿入することによって、ある種の制限内で人工的に情報制御(上流)又は下方制御(下流)され得たことが示唆される。したがって、本発明において開発された技術は、AT(n)繰り返し挿入物がプロモーター領域の配列内の特異的な点で挿入されるという条件で、遺伝子の発現レベルの調節を可能にする。 The present invention relates to the use of an AT (n) insert in a promoter element to regulate the expression level of a coding sequence in a plant. Among the resistant and susceptible individuals in the population, the expression levels of heat shock protein (Gmhsp17.6-L) were compared, and the maximum expression level per quantitative PCR was found in the individual containing the largest AT insert in the promoter region. Was. To transform soybean embryos, a gene expression cassette containing the promoter region of the gene was constructed, along with different numbers of AT inserts fused to the GUS protein. According to the experimental results of the present invention, the expression level of certain genes can be artificially controlled within certain limits by inserting AT (n) repeating bases into the promoter region through genetic engineering tools. It is suggested that control (upstream) or down-regulation (downstream) could have been performed. Thus, the technology developed in the present invention allows for the regulation of gene expression levels, provided that the AT (n) repeat insert is inserted at a specific point within the sequence of the promoter region.

線虫メロイドギネ・ジャワニカに耐性な大豆遺伝子型の支援された選択における使用のための分子マーカーを特定しようとする従来の研究に基づいて、F結合基のマイクロサテライトマーカーSOYHSP176は、試験された集団について高い有意性を示し、根におけるシストの特徴的数について説明し、表現型バリエーションは43%、記入尺度法でそのバリエーションの70%を示した。このマーカーによって増幅した断片は、感受性個体にのみ存在し、耐性個体では存在しないことを指摘するのは重要である。   Based on previous work trying to identify molecular markers for use in assisted selection of soybean genotypes resistant to the nematode meloidogine javanica, the F-linked microsatellite marker SOYHSP176 was identified for the population tested. It showed high significance and explained the characteristic number of cysts in the roots, with 43% phenotypic variation and 70% of the variation on entry scale. It is important to point out that fragments amplified by this marker are only present in susceptible individuals and not in resistant individuals.

このマーカーを配列決定し、その後、遺伝子バンクに寄託された核酸の他の配列との類似性について探索され、この配列は、低分子量の熱ショックタンパク質(Gmhsp17.6−L)のプロモーター領域と高い相同性を示し、大豆に見出され、GenBank(受入番号:M11317)で寄託された。GenBankで利用可能であるこの遺伝子の完全な配列を用いて、新しいプライマー対は、両方の遺伝子型における断片を増幅するために設計された。   This marker was sequenced and subsequently searched for similarities to other sequences of the nucleic acid deposited in the gene bank, which sequence is associated with the promoter region of the low molecular weight heat shock protein (Gmhsp17.6-L). It showed homology and was found in soybeans and was deposited at GenBank (accession number: M11317). Using the complete sequence of this gene available in GenBank, a new primer pair was designed to amplify fragments in both genotypes.

このストラテジーは成功し、断片は、感受性個体と耐性個体の両方で得られた。得られた断片の全てをクローニング及び配列決定し、また、遺伝子Gmhsp17.6−Lの同じプロモーター領域と相同性を示した。しかしながら、配列のアラインメントは、感受性植物と比較した場合、耐性植物は、AT(n)繰り返しによって特徴付けられる、マイクロサテライトのより大きな挿入物を遺伝子のプロモーター領域に有していた。このようにして、耐性親PI595099起源の断片は、GenBankで利用可能である遺伝子Gmhsp17.6−Lの配列と比較した場合に、15及び13のATのさらなる繰り返しを示した。他方、感受性親BRS133起源の断片は、GenBankで利用可能である配列よりも6回少ないAT繰り返しを有する。これらの結果は、配列決定もされたこの異種交配に起因した集団の耐性及び感受性の個体について繰り返された。 This strategy was successful and fragments were obtained in both susceptible and resistant individuals. All of the resulting fragments were cloned and sequenced and showed homology to the same promoter region of the gene Gmhsp17.6-L. However, alignment of the sequences showed that when compared to susceptible plants, resistant plants had larger inserts of microsatellite in the promoter region of the gene, characterized by AT (n) repeats. Thus, the fragment from the resistant parent PI595099 showed 15 and 13 additional AT repeats when compared to the sequence of the gene Gmhsp17.6-L available in GenBank. On the other hand, the fragment from the susceptible parent BRS133 has 6 AT repeats less than the sequence available in GenBank. These results were repeated for population resistant and susceptible individuals resulting from this intercross that had also been sequenced.

また、アラインメントは、増幅された断片の全ては、マイクロサテライトマーカーSOYHSP176のプライマーに相補的な配列を有することを示した。これを達成した場合、次に以下の疑問が生じる:マイクロサテライトプライマーのアニーリング領域が高い確立で存在するとしても、増幅が初期に耐性な植物に生じなかったのか?1つの可能性は、例えばヘアーピンなどのある種の三次構造の形成を与える、耐性個体においてより多数のAT繰り返しであり、その結果、DNAポリメラーゼを増幅プロセス中にプライマーがアニーリングすることを困難にし、結論として、これらの植物においてアンプリコンの形成を阻害したのであろう。   Alignment also indicated that all of the amplified fragments had a sequence complementary to the primer for microsatellite marker SOYHSP176. If this is achieved, the following question then arises: Did amplification not occur initially in resistant plants, even if the annealing region of the microsatellite primer was present at a high probability? One possibility is a higher number of AT repeats in resistant individuals, which gives rise to the formation of certain tertiary structures, such as hairpins, thus making it difficult for the DNA polymerase to anneal to the primers during the amplification process, In conclusion, it may have inhibited amplicon formation in these plants.

この遺伝子のプロモーター領域内のマイクロサテライトの挿入は、これらの個体においてのみマーカーSOYHSP176が増幅したことから、感受性植物においてそれを非活性化すると考えられた。しかしながら、研究は、全ての試料はマイクロサテライトの挿入を示したことを表し、おそらくは、それは線虫に対する大豆の応答において干渉している可能性があるプロモーター領域内にAT繰り返し数である。遺伝子のプロモーター領域への繰り返し配列のより多くの又はより少ない挿入の存在が、このプロモーターによって調節されるタンパク質を非活性化し、活性化し、又はその発現レベルを変更する場合がある。   Insertion of the microsatellite within the promoter region of this gene was considered to inactivate it in susceptible plants, since the marker SOYHSP176 was amplified only in these individuals. However, studies indicate that all samples showed microsatellite insertion, presumably at AT repeat numbers within the promoter region that may be interfering in the response of soybean to nematodes. The presence of more or less insertions of a repeat sequence in the promoter region of a gene may inactivate, activate, or alter the level of expression of a protein regulated by this promoter.

文献によると、熱ショックタンパク質の遺伝子発現の調節において繰り返しされるこれらのAT−エレメントの主な機能の1つは、転写開始部位へのRNAポリメラーゼのアクセスを促進することであり、さらに、転写の誘導に関与する、熱ショックタンパク質の結合を促進するためにヒストンを排除することである。文献によれば、熱ショックタンパク質は、細胞内で分子シェペロンとして作用し、新生ポリペプチド鎖を確立し、それらの正しいフォールディングを支援し、タンパク質及び/又は変性した膜を再確立し、さらにシグナル伝達において重要な役割を果たす。   According to the literature, one of the main functions of these AT-elements that is repeated in regulating the gene expression of heat shock proteins is to facilitate access of RNA polymerase to the transcription start site, Elimination of histones to promote binding of heat shock proteins involved in induction. According to the literature, heat shock proteins act as molecular sheperons in cells, establish nascent polypeptide chains, assist in their correct folding, re-establish protein and / or denatured membranes, and further signal transduction Plays an important role in

したがって、遺伝子Gmhsp17.6−Lのプロモーター領域への挿入の長さがM.ジャワニカによって影響される耐性及び感受性個体におけるタンパク質Gmhsp17.6−Lの発現レベルを変更するという仮説を調べるために、リボヌクレアーゼ保護アッセイを使用した。結果は、全ての個体は、耐性である又は感受性であるかに関係なく、そして、処置に関わらず、線虫を接種されるか又はされないかに関係なく、タンパク質を発現することを示した。遺伝子制御におけるAT配列の生物学的機能、及びプロモーター内の繰り返し数に関する個体間に存在する差異により、リボヌクレアーゼ保護アッセイは、異なる個体において遺伝子Gmhsp17.6−Lの発現鎖を示すと考えられたが、なお、その結果は、理論的には、線虫による感染に応答して、この遺伝子の発現に差異がないことを示し、少なくとも使用された技術によって検出可能なレベルではなかった。   Therefore, the length of insertion of the gene Gmhsp17.6-L into the promoter region was M. A ribonuclease protection assay was used to test the hypothesis of altering the expression level of the protein Gmhsp17.6-L in resistant and susceptible individuals affected by Javanica. The results showed that all individuals expressed the protein, whether resistant or susceptible, and regardless of treatment, whether or not inoculated with nematodes. Due to differences in the biological function of the AT sequence in gene regulation and the number of repeats within the promoter between individuals, the ribonuclease protection assay was thought to show an expressed strand of the gene Gmhsp17.6-L in different individuals. Still, the results indicate that, in theory, there was no difference in expression of this gene in response to infection by nematodes, at least not at levels detectable by the technique used.

これらの結果を確認する試みにおいて、新たな研究は、遺伝子発現レベルを定量するための正確かつ精密な技術であるリアルタイムPCR(RT−PCR)を用いて案出された。親BRS133(感受性)及びPI595099(耐性)、さらに、この異種交配に由来する感受性集団の個体(256−S、259−S及び266−S)並びに耐性集団の個体(JF7002、JF7027及びJF7056)に線虫を接種した。メロイドギネ・ジャワニカで接種された及び接種されていない処置の根は、RNAの抽出に回収され、全cDNA合成は、その後、相対的定量のためのRT−PCR反応に使用された。   In an attempt to confirm these results, a new study was devised using real-time PCR (RT-PCR), an accurate and precise technique for quantifying gene expression levels. Parental BRS133 (susceptible) and PI595099 (resistant), as well as lines from susceptible populations (256-S, 259-S and 266-S) and resistant populations (JF7002, JF7027 and JF7056) derived from this cross. Insects were inoculated. The roots of the treatments inoculated and uninoculated with Meloidogyne jawanica were recovered for RNA extraction and total cDNA synthesis was subsequently used in RT-PCR reactions for relative quantification.

結果は、全ての耐性の親個体PI595099、その集団のJF7002、JF7027及びJF7056は、シスト線虫で接種処理された遺伝子Gmhsp17.6−Lのより高い発現を提示することが示された。この集団のこれらの個体は、配列決定において、遺伝子のプロモーター領域内のより高いAT(n)繰り返しを示したのと同じである。我々の仮説は、線虫によって感染させた場合、細胞内のシャペロンの機能を有するその転写を活性化する、耐性植物の遺伝子Gmhsp17.6−LのプロモーターのATリッチ領域と相互作用するある種の因子を生成するということである。AT領域などの因子の相互作用に感受性のある植物において、それはこのような激しいやり方で生じなく、これは、タンパク質Gmhsp17.6−Lの発現レベルが線虫に感受性のある植物においてより低いことを意味する。 The results showed that all resistant parent individuals PI595099 and their populations JF7002, JF7027 and JF7056 exhibited higher expression of the gene Gmhsp17.6-L inoculated with cyst nematodes. These individuals in this population are identical in sequencing to the higher AT (n) repeats within the promoter region of the gene. Our hypothesis is that, when infected by a nematode, certain genes interacting with the AT-rich region of the promoter of the resistant plant gene Gmhsp17.6-L, which activates its transcription with the function of an intracellular chaperone. That is, to generate factors. In plants susceptible to the interaction of factors such as the AT region, it does not occur in such a vigorous manner, which indicates that the expression level of the protein Gmhsp17.6-L is lower in plants susceptible to nematodes. means.

本発明の技術を通じて、プロモーター領域の特定の点における異なるサイズのAT挿入物を含む、異なる遺伝子の発現レベルを制御することが可能となる。また、AT挿入のサイズに比例して、プロモーター領域に存在する、遺伝子を過剰発現又は低発現するGM植物を開発することが可能となる。   Through the techniques of the present invention, it is possible to control the expression levels of different genes, including different sized AT inserts at specific points in the promoter region. In addition, it becomes possible to develop a GM plant that overexpresses or underexpresses a gene present in the promoter region in proportion to the size of the AT insertion.

生物材料
構築物は、根こぶ(gall)線虫であるメロイドギネ・ジャワニカ(Meloidogyne javanica)にそれぞれ耐性であり、影響を受けやすい大豆遺伝子型の親PI595099及びBRS133を用いて生じさせた。この高配から、F4世代において、感受性集団の個体256−S、259−S及び266−S、並びに耐性集団である個体JF7002、JF7027及びJF7056を選択し、本試験に用いた。
Biomaterial constructs were generated using parental PI595099 and BRS133, soy genotypes, which are each resistant and susceptible to the root-knot nematode, Meloidogyne javanica. From this high distribution, in the F4 generation, individuals 256-S, 259-S and 266-S of the susceptible population and individuals JF7002, JF7027 and JF7056 which were the resistant population were selected and used in the present test.

また、線虫に感受性である品種ピンタド(Pintado)は、異なる試料から構築され、遺伝子Gmhsp17.6−L(GenBank受入番号:M11317)のプロモーター領域における異なるAT(n)を含む発現カセットを用いて大豆胚の形質転換工程において、粒子衝突を介して用いられた。 In addition, the cultivar Pintado susceptible to nematodes was constructed from different samples and using an expression cassette containing different AT (n) in the promoter region of the gene Gmhsp17.6-L (GenBank accession number: M11317). Used during particle transformation in soy embryo transformation.

実施例1:プロモーター及び完全遺伝子の単離及び特徴付け
マイクロサテライトマーカーSOYHSP176プライマーを用いて感受性材料の増幅断片の初期配列決定から得た遺伝子Gmhsp17.6−Lの完全配列を用いて、初期に、感受性遺伝子型だけがマイクロサテライトマーカーSOYHSP176を増幅したことを考慮して、分析中の全ての遺伝子型におけるバンドを得るために、新規なプライマーセットを設計した(図1)。
Example 1 Isolation and Characterization of Promoter and Complete Gene Using the complete sequence of the gene Gmhsp17.6-L obtained from the initial sequencing of amplified fragments of sensitive material using the microsatellite marker SOYHSP176 primer, Taking into account that only the susceptible genotype amplified the microsatellite marker SOYHSP176, a new primer set was designed to obtain bands for all genotypes under analysis (FIG. 1).

プライマー(pSoyHsp AleI F 5’CAC CGC GGT G GAA TTC TGA AAT TGG GTC TTT TTG3’;pSoyHsp NcoI R 5’CCA TGG AAT GGG GAC ACT CGA GGT ATT3’)は、遺伝子Gmhsp17.6−Lのプロモーター領域の開始において合成され、後のクローニング用に制限部位を付した。図2は、GenBankで利用可能である遺伝子Gmhsp17.6−Lの配列におけるプライマーアニーリング部位を示す。 Primer (pSoyHsp AleIF 5 'CAC CGC GGT G GAA TTC TGA AAT TGG GTC TTT TTG 3'; pSoyHsp NcoI R 5 ′ CCA TGG AAT GGG GAC ACT CGA GGT ATT3 ′) was synthesized at the start of the promoter region of the gene Gmhsp17.6-L, with a restriction site for subsequent cloning. FIG. 2 shows the primer annealing sites in the sequence of the gene Gmhsp17.6-L available in GenBank.

より新しいプライマーセット(pSoyHSP PstI F 5’GGG CTG CAG GAA TTC TGA AAT TGG GTC TTT TTG3’;SoyHSPCL R 5’CCC CCC GGG TTA ACC AGA GAT TTC TAT AGC CT3’)を設計し、これは、コード領域のプロモーターの開始から終止コドンまでの全遺伝子を増幅し、根こぶ線虫であるM.javanicaに感受性である遺伝子型と耐性である遺伝子型との間のプロモーター良識のAT(n)挿入物以外に、遺伝子配列における他の相違の存在を確認するためであった。図3は、完全な遺伝子を増幅し、配列決定するために設計された、GenBankで利用可能である、遺伝子Gmhsp17.6−Lの配列におけるプライマーアニーリング部位を示す。 Newer primer set (pSoyHSP PstI F 5′GGG CTG CAG GAA TTC TGA AAT TGG GTC TTT TTG3 ′; SoyHSPCL R 5 ′ CCC CCC GGG TTA ACC AGA GAT TTC TAT AGC CT 3 ′), which amplifies all genes from the start of the coding region promoter to the stop codon, and is a root-knot nematode, M. cerevisiae. This was to confirm the presence of other differences in the gene sequence besides the promoter's common sense AT (n) insert between the genotypes sensitive to and resistant to javanica. FIG. 3 shows the primer annealing sites in the sequence of the gene Gmhsp17.6-L, available in GenBank, designed to amplify and sequence the complete gene.

種子由来のゲノムDNAを全ての分析された試料から抽出した。各々の分析した試料からの約50mgの種子は、カミソリの刃で薄片にスライスし、1.5mLマイクロチューブに回収し、300μLの抽出緩衝液を添加した。材料を粉砕し、さらに700μLの抽出緩衝液を添加した。以下の表に示されたプロトコールに従って抽出緩衝液を調製した:
表1:ゲノムDNA抽出緩衝液の調製に使用された試薬:
Genomic DNA from seeds was extracted from all analyzed samples. Approximately 50 mg of seed from each analyzed sample was sliced into slices with a razor blade, collected in a 1.5 mL microtube, and added with 300 μL of extraction buffer. The material was ground and an additional 700 μL of extraction buffer was added. The extraction buffer was prepared according to the protocol shown in the table below:
Table 1: Reagents used to prepare genomic DNA extraction buffer:

30秒〜1分間、ボルテックスを用いて溶液をホモジナイズし、4分間、16,000×gで室温にて遠心分離した。懸濁液を新しい1.5mLチューブに移し、前回と同じ条件で新たに遠心分離工程に提供し、新しい1.5mLチューブに移した。   The solution was homogenized using a vortex for 30 seconds to 1 minute and centrifuged at 16,000 xg for 4 minutes at room temperature. The suspension was transferred to a new 1.5 mL tube, provided to a new centrifugation step under the same conditions as the previous time, and transferred to a new 1.5 mL tube.

タンパク質を排除するために、0.1mgのプロテイナーゼKと0.01mMのCaCl2を試料に添加し、水浴中で37℃にて90分間インキュベートした。900μLの冷イソプロパノールを添加し、2分間インキュベーション後、7分間、16,000×gで遠心分離を行った。上清を捨て、ペレットを90分間乾燥させた。40μg/μLのRNase Aを含む300μLのTE緩衝液(Tris−HCl 1M、pH8.0、EDTA 0.5M、pH8.0)にペレットを再懸濁させ、RNAを排除するために、もう一度、水浴中で37℃にて90分間、試料をインキュベートした。次に、新たに沈殿工程を行い、最終的に、DNAペレットを300μLのTE緩衝液に再懸濁させ、分光偏光計を用いて定量し、その質及び完全性を0.8%アガロースゲルにおいて確認した。 To exclude proteins, 0.1 mg of proteinase K and 0.01 mM CaCl 2 were added to the samples and incubated in a water bath at 37 ° C. for 90 minutes. 900 μL of cold isopropanol was added, incubated for 2 minutes, and centrifuged at 16,000 × g for 7 minutes. The supernatant was discarded and the pellet was dried for 90 minutes. The pellet was resuspended in 300 μL of TE buffer (Tris-HCl 1 M, pH 8.0, EDTA 0.5 M, pH 8.0) containing 40 μg / μL RNase A, and again in a water bath to eliminate RNA. The samples were incubated for 90 minutes at 37 ° C in water. Next, a fresh precipitation step was performed, and finally the DNA pellet was resuspended in 300 μL of TE buffer and quantified using a spectropolarimeter, and its quality and integrity were determined on a 0.8% agarose gel. confirmed.

全ての耐性試料及び感受性試料から、プロモーター領域と完全遺伝子配列を増幅するために、PCR反応をPerkin Elmer 9600サーモサイクラーを用いて行い、30ngの鋳型DNA、10×反応緩衝液(100mMのTris−HCl pH8.3、500mMのKCl、及び400μLの超純水)、1.5mMのMgCl2、1.3mMのdNTP、1UのTaq DNAポリメラーゼ、及び5μMの各FとRプライマーから構成され、超純水を用いて最終体積を10μLにして完了した。   To amplify the promoter region and complete gene sequence from all resistant and sensitive samples, a PCR reaction was performed using a Perkin Elmer 9600 thermocycler, 30 ng of template DNA, 10 × reaction buffer (100 mM Tris-HCl pH 8.3, 500 mM KCl, and 400 μL ultrapure water), 1.5 mM MgCl 2, 1.3 mM dNTP, 1 U Taq DNA polymerase, and 5 μM of each F and R primers. To a final volume of 10 μL to complete.

DNA試料を増幅するために使用した熱サイクルプログラムは、以下のように構成される:94℃で7分間の初期変性段階、続く、94℃で1分間の変性、60℃で1分間のアニーリング、及び72℃で2分間の伸長の30サイクル。72℃で7分間のサイクルを最終に行った。増幅生成物を1%アガロースゲルで分離し、1×TBE緩衝液(108g Tris塩基、55gボロン酸、40mLのEDTA 0.5M pH8.0、及び蒸留水、最終体積を1Lとして完了する)を用いて調製され、エチジウムブロマイド(10mg/mL)で染色した。Kodak Digital DC290システムを用いてイメージを得た。   The thermal cycling program used to amplify the DNA sample was configured as follows: an initial denaturation step at 94 ° C. for 7 minutes, followed by denaturation at 94 ° C. for 1 minute, annealing at 60 ° C. for 1 minute, And 30 cycles of extension at 72 ° C for 2 minutes. A 7 minute cycle at 72 ° C. was finally performed. The amplification products are separated on a 1% agarose gel and used with 1 × TBE buffer (108 g Tris base, 55 g boronic acid, 40 mL EDTA 0.5 M pH 8.0, and distilled water, complete to a final volume of 1 L). And stained with ethidium bromide (10 mg / mL). Images were obtained using a Kodak Digital DC290 system.

増幅した断片(図4及び5)は、PureLink(商標)Quick Gel Extraction(Invitrogen)キットを用いて、製造業者の使用説明書に従って抽出された。DNAを精製後、−20℃にて保存した。次に、DNAを定量し、断片とプラスミドベクターとの間の連結反応をTOPO(登録商標)TAクローニングキット(Invitrogen)を用いて行った。連結反応は以下の構成であった:2μL超純水;1μL塩溶液(7μLの塩溶液の希釈:21μLの超純水);1μLのTOPO(登録商標)ベクター及び2μL(約10ng)の精製バンド。試料を室温にて5分間インキュベートした。   The amplified fragments (FIGS. 4 and 5) were extracted using the PureLink ™ Quick Gel Extraction (Invitrogen) kit according to the manufacturer's instructions. After the DNA was purified, it was stored at -20 ° C. Next, the DNA was quantified, and a ligation reaction between the fragment and the plasmid vector was performed using a TOPO (registered trademark) TA cloning kit (Invitrogen). The ligation reaction consisted of the following: 2 μL ultrapure water; 1 μL salt solution (dilute 7 μL salt solution: 21 μL ultrapure water); 1 μL TOPO® vector and 2 μL (about 10 ng) purified band . The sample was incubated at room temperature for 5 minutes.

得られたベクターは、エレクトロポレーションを通じて、大腸菌(DH10B菌株)細胞形質転換のために使用された。エレクトロコンピテント細胞を調製し、グリセロールストックからプレートストリーキングを通じて単離されたコロニーを得た。次に、5個の単一コロニーは、一晩、10mLのLB培地−Luria Bertani(1Lの蒸留水に対して、トリプトファン、酵母エキス及びNaOHの20g混合物)中で37℃にて200rpmで培養された(プレ接種)5mLのプレ接種は、OD500が0.5〜0.7に到達するまで、37℃にて300rpm回転した500mLのLB培地に添加された。この期間後、氷上で20分間、細胞をインキュベートし、無菌状態で、氷で予め冷やした250mL遠沈管に移した。4,278×gで15分間、4℃での遠心分離工程を行い、上清を捨て、ペレットを冷却した10%グリセロールの500mL中に再懸濁させた。同じ条件下で新たに遠心分離を行い、上清を捨て、ペレットを冷却した10%グリセロールの250mLに再懸濁させた。もう一度、遠心分離工程を行い、ペレットを冷却した10%グリセロールの20mLに再懸濁させた。溶液を50mLの滅菌チューブに移し、3997×gで15分間、4℃にて遠心分離を行った。最終行程として、ペレットを冷却した10%グリセロールの1mL〜2mLに再懸濁させた。エレクトロコンピテント細胞を500μLのマイクロチューブに分注し、−80℃の冷凍庫で保存した。   The resulting vector was used for E. coli (DH10B strain) cell transformation via electroporation. Electrocompetent cells were prepared and colonies isolated from the glycerol stock through plate streaking were obtained. The five single colonies are then cultured overnight in 10 mL of LB medium-Luria Bertani (20 g mixture of tryptophan, yeast extract and NaOH for 1 L of distilled water) at 37 ° C. at 200 rpm. A 5 mL pre-inoculation was added to a 500 mL LB medium rotated at 300 rpm at 37 ° C. until the OD500 reached 0.5-0.7. After this period, the cells were incubated on ice for 20 minutes and transferred aseptically to a 250 mL centrifuge tube pre-cooled on ice. A centrifugation step was performed at 4,278 × g for 15 minutes at 4 ° C., the supernatant discarded and the pellet resuspended in 500 mL of cold 10% glycerol. A new centrifugation was performed under the same conditions, the supernatant was discarded, and the pellet was resuspended in 250 mL of cooled 10% glycerol. Another centrifugation step was performed and the pellet was resuspended in 20 mL of cold 10% glycerol. The solution was transferred to a 50 mL sterile tube, and centrifuged at 3997 × g for 15 minutes at 4 ° C. As a final step, the pellet was resuspended in 1-2 mL of chilled 10% glycerol. The electrocompetent cells were dispensed into 500 μL microtubes and stored in a −80 ° C. freezer.

2.5kV、25μFに設定したMicroPulser(BioRad)エレクトロポレーター、及び200又は400オームに設定したパルスコントローラーでエレクトロポレーションを行った。2μLの連結反応物及び100μLのエレクトロコンピテント細胞を用いた。細胞救出は、15mLの滅菌Falconチューブにおいて、1mLのSOC培地 (0.5g酵母エキス、2gトリプトファン、10mMのNaCl、2.5mMのKCl、10mMのMgCl2、10mMのMgSO4、20mMグルコース、及び96mMの蒸留水)中の細菌懸濁液を培養し、37℃にて1時間200rpmでインキュベートすることによって得られた。この期間後、300μLのエレクトロポレーションした細胞は、アンピシリン(100μg/30mL)を補足し、IPTG/X−Gal(50μlのIPTG−イソプロピル−β−チオガラクトピラノシド0.1M、及び10μLのX−Gal− −ブロモ−4−クロロ−3−インドリル−β−D−ガラクトシド(50mg/mL)/プレート)を含む固体LB培地に播種した。プレートを37℃にて、一晩、コロニー増殖のためにインキュベートした。組換えコロニーの選択はlacZシステムを用いて行い、組換えコロニーは、白いコロニーを示し、非組換えコロニーは青いコロニーを示す。これは、lacZ遺伝子産物と基質(X−Gal)との反応の得られる生産物に起因している。 Electroporation was performed with a MicroPulser (BioRad) electroporator set at 2.5 kV, 25 μF and a pulse controller set at 200 or 400 ohms. 2 μL of the ligation reaction and 100 μL of electrocompetent cells were used. Cell rescue was performed in a 15 mL sterile Falcon tube in 1 mL SOC medium (0.5 g yeast extract, 2 g tryptophan, 10 mM NaCl, 2.5 mM KCl, 10 mM MgCl 2 , 10 mM MgSO 4 , 20 mM glucose, and 96 mM Of distilled water) was obtained by culturing and incubating at 37 ° C. for 1 hour at 200 rpm. After this period, 300 μL of electroporated cells were supplemented with ampicillin (100 μg / 30 mL), IPTG / X-Gal (50 μL of IPTG-isopropyl-β-thiogalactopyranoside 0.1 M, and 10 μL of X -Gal- -bromo-4-chloro-3-indolyl-β-D-galactoside (50 mg / mL) / plate) was seeded on a solid LB medium. Plates were incubated at 37 ° C. overnight for colony growth. Selection of recombinant colonies was performed using the lacZ system, with recombinant colonies showing white colonies and non-recombinant colonies showing blue colonies. This is due to the resulting product of the reaction of the lacZ gene product with the substrate (X-Gal).

次に、断片のクローニング及びサイズを確認するために、プラスミドDNA抽出物は、1mLのCG培地−サイクルグロー(100mLの水に対して4gの市販混合物)及び100μL/mLのアンピシリン(50mLのCG培地に対して50μLのアンピシリン(100mg/mL))を含む、96ウェルマイクロプレート中に単一の白色コロニーの接種によって実施された。プレートを密封し、37℃にて320rpmで22時間、材料をインキュベートした。   Next, to confirm the cloning and size of the fragments, the plasmid DNA extract was combined with 1 mL of CG medium-cycle glow (4 g of a commercial mixture in 100 mL of water) and 100 μL / mL of ampicillin (50 mL of CG medium). Was performed by inoculation of a single white colony in a 96-well microplate containing 50 μL of ampicillin (100 mg / mL). The plate was sealed and the material was incubated at 37 ° C. at 320 rpm for 22 hours.

プラスミド抽出を進める前に、成長細菌の永続培養を得て、一晩増殖させたCG培地75mlと50%無菌グリセロールを滅菌プレートに含む。この培養物を−80℃で超冷凍庫にて保存し、ストックとした。   Before proceeding with plasmid extraction, a permanent culture of growing bacteria is obtained and 75 ml of overnight grown CG medium and 50% sterile glycerol are contained in a sterile plate. This culture was stored at -80 ° C in an ultra-freezer and used as a stock.

ミニプレップを続行し、細胞の堆積物を得るために、マイクロプレートを6分間、1,310×g、10℃で遠心分離した。上清を捨て、吸収ペーパー上にプレートを素早く逆さにした。次に、200μLのGET(20%グルコース、0.5M EDTA pH8.0、1M Tris−HCl pH7.4及び500mLに満たすための水)を各植えるに添加し、プレートを密封し、2分間、ボルテックスを用いて激しく振とうし、細胞を再懸濁させた。新たに9分間、1,310×g、10℃の遠心分離を行い、上清を捨て、吸収ペーパー上にプレートを素早く逆さにし、乾燥させた。   The micropreps were centrifuged at 1,310 × g, 10 ° C. for 6 minutes to continue the miniprep and obtain cell deposits. The supernatant was discarded and the plate was quickly inverted on absorbent paper. Next, 200 μL of GET (20% glucose, 0.5 M EDTA pH 8.0, 1 M Tris-HCl pH 7.4 and water to fill 500 mL) was added to each plant, the plate was sealed and vortexed for 2 minutes. Shake vigorously using to resuspend the cells. A new centrifugation at 1,310 × g and 10 ° C. was performed for 9 minutes, the supernatant was discarded, and the plate was quickly inverted on absorbent paper and dried.

RNase A(10mg/mL)を含む65μLのGETをマイクロプレートの各ウェルに添加した。全ての材料は、ボルテックスを用いて再懸濁させ、「U」底のプレートに移した。次に、各ウェルに65μLのNaOH 0.2N/SDS 1%(0.5mL NaOH 4M+1mL SDS 10%+超純水、10mLの体積になるようにする)を添加した。この溶液は、使用される工程の直前に調製された。プレートを密封し;材料を5〜10分間の反転により混合し、10分間室温にてインキュベートした。接着シールに溶液が残らなくなるまで、数秒の迅速遠心分離を行った。   65 μL of GET containing RNase A (10 mg / mL) was added to each well of the microplate. All material was resuspended using a vortex and transferred to a “U” bottom plate. Next, 65 μL of NaOH 0.2 N / SDS 1% (0.5 mL NaOH 4 M + 1 mL SDS 10% + ultra pure water to make a volume of 10 mL) was added to each well. This solution was prepared just before the steps used. The plate was sealed; the materials were mixed by inversion for 5-10 minutes and incubated for 10 minutes at room temperature. A few seconds of rapid centrifugation was performed until no solution remained on the adhesive seal.

各ウェルに、4℃で保存した3M酢酸カリウム(KOAc)60mLを添加し、プレートを密封し、材料を10回反転することによって混合し、10分間のインキュベートを氷上で行った。15分間、1,310×g、4℃の遠心分離工程を行い、80μLの上清をMillipore(登録商標)(MAGV N22)プレートに移し、250μLの「V」底ポリプロピレン製マイクロプレートの上部に予め固定した。プレートを5分間、1,310×g、4℃にて遠心分離し、又は全容積が底プレート(V底)に移されるまで行われた。Millipore(登録商標)プレートを取り出し、捨て、「V」底プレートに移されるろ過された溶液に80μLのイソプロパノールを添加した。   To each well, 60 mL of 3M potassium acetate (KOAc) stored at 4 ° C. was added, the plate was sealed, the material was mixed by inverting 10 times, and a 10 minute incubation was performed on ice. Perform a centrifugation step at 1,310 × g, 4 ° C. for 15 minutes, transfer 80 μL of the supernatant to a Millipore® (MAGV N22) plate, and place it on top of a 250 μL “V” bottom polypropylene microplate. Fixed. Plates were centrifuged for 5 minutes at 1,310 × g, 4 ° C., or performed until the entire volume was transferred to the bottom plate (V-bottom). The Millipore® plate was removed, discarded, and 80 μL of isopropanol was added to the filtered solution transferred to the “V” bottom plate.

「V」底プレートをアルコール耐性接着剤を用いて密封し、材料を反転して混合した。45分、1,310×g、4℃の遠心分離工程を行い、上清をプレートを反転することによって捨て、150μLの冷70%エタノールを各試料に添加した。プレートを再度、5分間、1,310×g、4℃にて遠心分離し、上清を捨てた後、吸収ペーパー上にプレートを反転させ、素早く82×g、4℃でスピンダウンした。プレートをペーパータオルで覆い、60分間室温にて乾燥させ、最終的には、DNAを30μLの超純水に再懸濁させた。プレートを密封し、プラスミドDNAの完全な溶出のために室温にて一晩インキュベートした。この期間の経過後、プラスミドDNAを含むプレートを−20℃の冷凍庫に保存した。   The "V" bottom plate was sealed with an alcohol resistant adhesive and the material was inverted and mixed. A centrifugation step at 1,310 × g, 4 ° C. was performed for 45 minutes, the supernatant was discarded by inverting the plate, and 150 μL of cold 70% ethanol was added to each sample. The plate was again centrifuged for 5 minutes at 1,310 × g at 4 ° C., and after discarding the supernatant, the plate was inverted on absorbent paper and quickly spun down at 82 × g at 4 ° C. The plate was covered with a paper towel, dried for 60 minutes at room temperature, and finally the DNA was resuspended in 30 μL of ultrapure water. Plates were sealed and incubated overnight at room temperature for complete elution of plasmid DNA. After this period, the plate containing the plasmid DNA was stored in a -20 ° C freezer.

試料は、配列決定のために調製される前に、挿入物の存在及びそのサイズを確認するために、制限酵素を用いて消化反応に供された。消化反応物は、1.5μLの試薬3酵素緩衝液;0.5μLのEcoRI(10U/μL);5μLのプラスミドDNA(約10ng)及び8μLの超純水から構成させ、37℃で2時間インキュベートした。この期間の経過後、反応物のアリコートを1%アガロースゲル電気泳動に供した。   Samples were subjected to a digestion reaction using restriction enzymes to confirm the presence of the insert and its size before being prepared for sequencing. The digestion reaction consisted of 1.5 μL of reagent 3 enzyme buffer; 0.5 μL of EcoRI (10 U / μL); 5 μL of plasmid DNA (about 10 ng) and 8 μL of ultrapure water and incubated at 37 ° C. for 2 hours did. After this period, an aliquot of the reaction was subjected to 1% agarose gel electrophoresis.

断片は、ABI Prism 3100(Appied Biosystems)キャピラリーシークエンサーによって配列決定され、この場合、DNA二本鎖の両配向に基づいて、ABI Prism BigDyeターミネーターサイクルシークエンシング(Applied Biosystem)キットを使用し、異なる反応物と異なる配列決定実験、M13R及びFプライマーを用いた。配列決定反応は、各試料から1.5μLのDNAをプレート上に置き、以下の表に記載のプロトコールに従って調製した反応混合物の8.5μLを用いた。   Fragments are sequenced on an ABI Prism 3100 (Applied Biosystems) capillary sequencer, where the ABI Prism BigDye Terminator Cycle Sequencing (Applied Biosystem) kit is used based on both orientations of the DNA duplex. A different sequencing experiment, M13R and F primers were used. The sequencing reaction used 1.5 μL of DNA from each sample on a plate and used 8.5 μL of a reaction mixture prepared according to the protocol described in the table below.

表2:配列決定反応のために使用した反応混合物の調製に用いた試薬 Table 2: Reagents used in preparing the reaction mixture used for the sequencing reaction

配列決定反応は、Applied Biosystemサーモサイクラーを以下の条件で行った:96℃で2分間;96℃で15秒間、50℃で15秒間、及び60℃で4分間の30サイクル。最終的に、DNA沈殿のための反応は、各試料に75%のイソプロパノールを80μL添加して行い、次に、15分間、室温にてインキュベートし、遮光し、45分間、1,310×gの遠心分離を行った。   The sequencing reactions were performed on an Applied Biosystem thermocycler under the following conditions: 96 ° C for 2 minutes; 30 cycles of 96 ° C for 15 seconds, 50 ° C for 15 seconds, and 60 ° C for 4 minutes. Finally, the reaction for DNA precipitation was performed by adding 80 μL of 75% isopropanol to each sample, then incubating for 15 minutes at room temperature, protected from light and 45 minutes at 1,310 × g Centrifugation was performed.

上清を捨て、100μLの70%エタノールを用いてペレットを洗浄し、次に、15分間、1,310×gの遠心分離工程を行った。上清を捨て、室温にて、遮光し、ペレットを乾燥させた。配列決定機械における試料適用について、10μLのhi−ホルムアミドにペレットを再懸濁させ、次に、DNA変性を引き起こすために、95℃、5分間、サーモサイクラーで使用をインキュベートした。DNAの再アニーリングを回避するために、プレートを即座に氷に移し、その後、配列決定機械に置いた。   The supernatant was discarded and the pellet was washed with 100 μL of 70% ethanol, followed by a centrifugation step at 1,310 × g for 15 minutes. The supernatant was discarded, light was shielded at room temperature, and the pellet was dried. For sample application on a sequencing machine, the pellet was resuspended in 10 μL hi-formamide and then incubated for 5 minutes at 95 ° C. in a thermocycler to cause DNA denaturation. The plate was immediately transferred to ice to avoid re-annealing of the DNA and then placed on a sequencing machine.

プロモーター領域及び完全な遺伝子領域の配列決定後、生物学的配列の配列データベースサーチを行い、得られた断片と既知のDNA、及びタンパク質配列の間の類似性を検証した(図6)。これを達成するために、プログラムBLASTnとBLSATx(Altschul et al.(1997),Nucleic Acids Res.25:3389−3402)を用いた。ヌクレオチド配列(図7及び図8)並びにアミノ酸配列(図9)のアラインメントはまた、適切なソフトウェア、例えば、Vector NTI Advanced 10.0.1(Invitrogen Corp.),BioEdit Sequence Alignment Editor and Clustal Wを用いて行った。   After sequencing of the promoter region and the complete gene region, a sequence database search of biological sequences was performed to verify the similarity between the resulting fragments and known DNA and protein sequences (FIG. 6). To achieve this, the programs BLASTn and BLSATx (Altschul et al. (1997), Nucleic Acids Res. 25: 3389-3402) were used. Alignment of nucleotide sequences (FIGS. 7 and 8) and amino acid sequences (FIG. 9) can also be performed using appropriate software, such as Vector NTI Advanced 10.0.1 (Invitrogen Corp.), BioEdit Sequence Alignment Editor and ClusterW. I went.

実施例2:遺伝子発現の調節研究−RPA
親遺伝子型PI595099(耐性)及びBRS133(感受性)をRPA実験のために選択した。大豆に存在する熱ショックタンパク質Gmhsp17.6−L(GenBank受入番号:M11317)の完全配列から、プライマーセットをコード配列に対して設計した(RPA2 F 5’GAC ATC ATC AAA CAA GAG AA3’及びRPA2 R 5’TCT CTC CGC TAA TCT GAA3’)。
Example 2: Gene expression regulation study-RPA
Parental genotypes PI595099 (resistant) and BRS133 (sensitive) were selected for RPA experiments. From the complete sequence of the heat shock protein Gmhsp17.6-L (GenBank accession number: M11317) present in soybean, a primer set was designed for the coding sequence (RPA2 F 5 ′ GAC ATC ATC AAA CAA GAG AA3 ′ and RPA2 R 5 'TCT CTC CGC TAA TCT GAA 3').

分析した親試料由来の種子DNA抽出物、PCRを通じた断片の増幅、PCRにより生じた生成物のクローニング及び配列決定は、前述の項目において従前に詳述されたプロトコールに従って行われた。   Seed DNA extract from the parent sample analyzed, amplification of the fragment through PCR, cloning and sequencing of the product generated by PCR were performed according to the protocol detailed previously in the preceding section.

親PI595099(耐性)及びBRS133(感受性)由来の総RNAは、2つの異なる処置(M.ジャワニカ線虫卵の接種及び非接種)に供された大豆根から抽出された。トリゾール試薬(Life Technology)キットを用いて抽出を行った。すり鉢と乳棒を用いて液体窒素中で根を粉砕し、オートクレーブしたファルコンチューブに移し、ドラフトで保存し、これは20mLのトリゾールを含む。ホモジナイゼーション後、試料を5分間、室温(15〜30℃)にて試料をインキュベートした。1mLのトリゾールの各々に対して0.2mLのクロロホルムを添加し、15秒の激しい撹拌後、溶液を室温(15〜30℃)にてさらに3分間インキュベートした。次に、12.240×g、15分間、4℃の遠心分離工程を行った。RNAを含む液相を新しいファルコンチューブに移し、最初に使用したトリゾール1mLの各々に対して、0.5mLのイソプロパノールを用いて沈殿させた。溶液を室温(15〜30℃)で10分間インキュベートした。12.240×g、10分間、4℃の新たな遠心分離工程を行った。チューブの底に形成したペレットには沈殿したRNAが含まれる。全上清を取り除き、RNAペレットを75%エタノール(使用したトリゾール1mLの各々に対して1mLエタノール)を用いて洗浄した。溶液を4.285×g、5分間、4℃で遠心分離を行い、再度、全上清(エタノール)を除いた。ペレットを溶解するために、400μLのDEPC水を添加した(必要に応じて、ペレットを溶解するために温度を50〜60℃に上昇させた)。抽出後、総RNAを分光偏光計で定量した;その完全性を2%アガロースゲルで検証し、最後に、−80℃で超冷凍庫で保存した。   Total RNA from the parent PI595099 (resistant) and BRS133 (sensitive) was extracted from soybean roots that had been subjected to two different treatments (inoculation and non-inoculation of M. javanica nematode eggs). Extraction was performed using a Trizol reagent (Life Technology) kit. Grind the roots in liquid nitrogen using a mortar and pestle, transfer to an autoclaved Falcon tube and store in a fume hood, which contains 20 mL of Trizol. After homogenization, the samples were incubated for 5 minutes at room temperature (15-30 ° C). 0.2 mL of chloroform was added to each 1 mL of Trizol, and after 15 seconds of vigorous stirring, the solution was incubated for an additional 3 minutes at room temperature (15-30 ° C.). Next, a centrifugation step at 12.240 × g for 15 minutes at 4 ° C. was performed. The liquid phase containing the RNA was transferred to a new Falcon tube and precipitated with 0.5 mL of isopropanol for each 1 mL of Trizol used initially. The solution was incubated at room temperature (15-30 ° C) for 10 minutes. A new centrifugation step at 12.240 × g for 10 minutes at 4 ° C. was performed. The pellet formed at the bottom of the tube contains the precipitated RNA. All supernatant was removed and the RNA pellet was washed with 75% ethanol (1 mL ethanol for each 1 mL of Trizol used). The solution was centrifuged at 4.285 × g for 5 minutes at 4 ° C., and the entire supernatant (ethanol) was removed again. To dissolve the pellet, 400 μL of DEPC water was added (if necessary, the temperature was increased to 50-60 ° C. to dissolve the pellet). After extraction, total RNA was quantified on a spectropolarimeter; its integrity was verified on a 2% agarose gel and finally stored at -80 ° C in an ultrafreezer.

初期に、対象の断片を含むプラスミドを線状化した。30.6μLのDEPC水、4μLの緩衝液、1μgの精製プラスミド、0.4μLのBSA、及び1μLの制限酵素ApaIを含む反応物を37℃、2時間、サーモサイクラーでインキュベートした。この期間の経過後、プラスミドは、1体積のフェノールを用いて精製され、ボルテックスを用いて2分間混合され、11.750×g、10分間、4℃の遠心分離工程に供された。次に、水相を回収し、酢酸アンモニウム(NH4OAc)を添加して、最終濃度を0.5Mにした。3体積の冷95%エタノールを添加し、溶液を−20℃にて1時間インキュベートした。11.750×g、4℃、15分間の新たな遠心分離工程を行い、上清を注意深く捨てた。チューブを開け;ペレットを5分間乾燥させ、次に、30μLのDEPC水に再懸濁させ、−20℃にて冷凍庫で保存した。 Initially, the plasmid containing the fragment of interest was linearized. Reactions containing 30.6 μL DEPC water, 4 μL buffer, 1 μg purified plasmid, 0.4 μL BSA, and 1 μL restriction enzyme ApaI were incubated at 37 ° C. for 2 hours in a thermocycler. After this period, the plasmid was purified using one volume of phenol, mixed using a vortex for 2 minutes, and subjected to a centrifugation step at 11.750 × g for 10 minutes at 4 ° C. Next, the aqueous phase was collected and ammonium acetate (NH 4 OAc) was added to a final concentration of 0.5M. Three volumes of cold 95% ethanol were added and the solution was incubated at -20 C for 1 hour. A new centrifugation step at 11.750 × g, 4 ° C., 15 minutes was performed and the supernatant was carefully discarded. The tube was opened; the pellet was dried for 5 minutes, then resuspended in 30 μL of DEPC water and stored in a freezer at −20 ° C.

プローブを得ること
プローブを得るための転写反応は、MAXIScript(商標)インビトロ転写(Ambion Inc.)キットを用いて行った。RNAポリメラーゼT7とP32−標識したホスフェートジデオキシヌクレオチド(CTP)を用いた。最初に、全てのキット試薬を解凍し、氷上で維持した。ただし、室温に保存しなければならないTranscription緩衝液(登録商標)は除く。全最終体積20μLを用いた転写反応は、1.5mLマイクロチューブで、室温にて、以下の表に記載のプロトコールに従って行った。
Obtaining the Probe The transcription reaction for obtaining the probe was performed using MAXISScript ™ in vitro transcription (Ambion Inc.) kit. RNA polymerase T7 and P 32 - using labeled phosphate closed deoxynucleotides (CTP). First, all kit reagents were thawed and kept on ice. The exception is Transcription Buffer (registered trademark), which must be stored at room temperature. The transcription reaction using a total final volume of 20 μL was performed in a 1.5 mL microtube at room temperature according to the protocol described in the following table.

表3:放射活性プローブの転写反応に使用される試薬Table 3: Reagents used for the transcription reaction of radioactive probes

次に、全ての試薬をマイクロチューブ中で穏やかに混合し、反応物を37℃にて1移管、サーモサイクラーを用いてインキュベートした。2UのDNase I RNaseフリーを添加し、反応物を15分間、37℃にてインキュベートした。1体積のゲルローディング緩衝液(95%ホルムアミド、0.025%ブロモフェノールブルー、0.025%キシレンシアノール、0.5mM EDTA、0.025SDS)を反応物に添加し、チューブを3〜5分間、85〜95℃で加熱し、全試料を5%ポリアクリルアミドゲル、尿素8M、1×TBE緩衝液上に適用した。   Next, all reagents were mixed gently in a microtube and the reaction was transferred one at 37 ° C. and incubated using a thermocycler. 2 U of DNase I RNase free was added and the reaction was incubated for 15 minutes at 37 ° C. One volume of gel loading buffer (95% formamide, 0.025% bromophenol blue, 0.025% xylene cyanol, 0.5 mM EDTA, 0.025 SDS) is added to the reaction and the tube is left for 3-5 minutes , Heated at 85-95 ° C. and all samples were applied on a 5% polyacrylamide gel, 8M urea, 1 × TBE buffer.

12.01gの尿素、3.12mLの40%アクリルアミド:ビス−アクリルアミド(19:1)及び2.5mLの10×TBEを用いて、最終体積が25mLのゲルを調製した。ゲルの最終体積が超えるのを避けるために少量の水をさらに添加した。尿素を溶解するために、ヒーターを備えた磁気撹拌システム中で溶液を維持し、その後、冷却し;シリンダーに移し、最終体積のゲルをDEPC水で満たした。次に、12.5μLのTEMEDを添加し、最後に156.2μLの10%過硫酸アンモニウムを添加した。   A final volume of 25 mL was prepared using 12.01 g urea, 3.12 mL 40% acrylamide: bis-acrylamide (19: 1) and 2.5 mL 10 × TBE. A small amount of water was further added to avoid exceeding the final volume of the gel. The solution was maintained in a magnetic stirring system equipped with a heater to dissolve the urea, then cooled; transferred to a cylinder and the final volume of the gel was filled with DEPC water. Next, 12.5 μL of TEMED was added, and finally 156.2 μL of 10% ammonium persulfate was added.

この溶液を即座にガラスプレートに適用し、ウェルコム(well comb)を置き、プレートを動かすことなしに重合をさせた。ガラスプレート及び電気泳動チャンバーを洗浄し、RNase AWAY(登録商標)(Invitrogen−Life Technology)を用いて処理することからなる、これらの材料の前処理を施すことができる。より小さなプレート上で、1〜3mLのRepelをドラフト中で提供し、5〜10分間、プレートを乾燥させることができる。この処理は、電気泳動後のゲル除去を促進する。   This solution was immediately applied to a glass plate, the well comb was placed, and the polymerization was allowed to occur without moving the plate. The glass plate and the electrophoresis chamber can be washed and pretreated with RNase AWAY (registered trademark) (Invitrogen-Life Technology). On a smaller plate, 1-3 mL of Repel can be provided in the fume hood and the plate can be dried for 5-10 minutes. This treatment promotes gel removal after electrophoresis.

電気泳動を行う前に、プレートを洗浄し、過剰の尿素を排除し、ウェルコムの除去後、注射器の助けでランニング緩衝液を用いてウェルを洗浄した。チャンバーに対して所定電圧を用いたゲルの20〜30分の予備駆動を行い、その後、使用を適用した。プローブのサイズに従って、約2時間の電気泳動を200〜300ボルトで行った。   Prior to electrophoresis, the plates were washed to eliminate excess urea, and after removal of the well comb, the wells were washed with running buffer with the aid of a syringe. The gel was pre-driven for 20-30 minutes using a predetermined voltage to the chamber, after which use was applied. Electrophoresis for about 2 hours was performed at 200-300 volts, depending on the size of the probe.

全長プローブだけをゲル精製した。これを達成するために、電気泳動後、プレート開け、ゲルをプラスチックフィルムで覆い、バンド位置の同定をガイドするために記されたオートラジオグラフィーフィルムを約1時間晒した。次に、フィルムを5分間、暗室中で、現像液に浸して現像し、過剰分を除き、洗浄のために約3分間水に浸し、最後に固定溶液中に5分浸した。次に、フィルムを水に浸し、空気乾燥させた。フィルムとゲルを並べて、全長転写物の位置を特定した。ゲルの対象領域を取り出し、350mLの溶出緩衝液(0.5M酢酸アンモニウム、1mMのEDTA、2%SDS)を含むマイクロチューブに移した。プローブを含むチューブを4℃にて一晩インキュベートし、プローブ再生を最大にし、それをハイブリダイゼーションする時まで20℃で保存した。プローブを標識するためのキットは、その質をモニターするための正の対照を与えた。   Only the full length probe was gel purified. To accomplish this, after electrophoresis, plates were opened, the gel was covered with plastic film, and the autoradiographic film marked to guide band position identification was exposed for about 1 hour. The film was then developed by immersion in a developer for 5 minutes in a dark room, removing excess, immersing in water for about 3 minutes for washing, and finally immersing in fixative solution for 5 minutes. Next, the film was immersed in water and air-dried. The film and gel were aligned to locate the full-length transcript. The area of interest of the gel was removed and transferred to a microtube containing 350 mL of elution buffer (0.5 M ammonium acetate, 1 mM EDTA, 2% SDS). Tubes containing the probe were incubated at 4 ° C. overnight to maximize probe regeneration and stored at 20 ° C. until the time of hybridization. The kit for labeling the probe provided a positive control to monitor its quality.

250bpのラットβ−アクチン遺伝子の挿入物を含む対照DNA、直線化されたpTRIPLEscriptプラスミドからプローブを合成し、ラット肝臓総RNAにハイブリダイズした。それらもキットに与えられた。2つの対照チューブは、酵母総RNAのみを含み、RNase酵素の活性を検証するために使用された。このようにして、酵素陽性対照チューブはRNaseと緩衝液を含み、一方、陰性対照チューブは酵素を含まない緩衝液だけを含んだ。   Probes were synthesized from control DNA containing a 250 bp rat β-actin gene insert, the linearized pTRIPLEscript plasmid, and hybridized to rat liver total RNA. They were also given in the kit. Two control tubes contained only yeast total RNA and were used to verify the activity of the RNase enzyme. In this way, the enzyme positive control tube contained RNase and buffer, while the negative control tube contained only buffer without enzyme.

試料ハイブリダイゼーションと消化
HySpeed(商標)RPA−Hygh−スピードハイブリダイゼーション・リボヌクレアーゼ保護アッセイ(Ambion Inc.)キットを用いて、リボヌクレアーゼ保護アッセイは(RPA)を行った。各マイクロチューブに対して、標識プローブを総RNA(20mg)に(高い比活性を有する、約100〜800pgの250nt又は1〜10fmolの2〜8×104cpm)添加した。また、30mgの酵母総RNAを試料に添加し、最終50mg/試料を得た。10mLの酵母総RNA(50mg)を含む2つの他の酵素対照チューブを得て、1つは、プローブ陽性対照としてラット肝臓総RNAを含んだ。プローブ+試料を共沈させるために、0.5MのNH4OAcと3体積の冷95%エタノールを添加し、ホモジナイゼーション後、チューブを15分間−20℃でインキュベートした。最大速度(最小8.160×g)で5分間、4℃にて遠心分離工程を行った。上清を除去し、ペレットを乾燥させた。10mLのHySpeedハイブリダイゼーション緩衝液(登録商標)(予め95℃に加熱)を各試料に添加し、このチューブを即座に95℃(水浴又はサーモサイクラー)でインキュベートした。ペレットを溶解するために、試料を数秒間ボルテックスし、95℃に戻した。ペレットを完全に溶解後、チューブを95℃で3分間、68℃で10分間インキュベートした。温度を68℃に維持しなければならず、移動工程は30秒以下でなければならない。最初に、HySpeed RNase消化緩衝液(登録商標)を解凍し、RNase A/T1と緩衝液の混合物(1:100希釈−99mLの緩衝液中の1mL RNase)を各試料に対して、100mLの適切な体積で調製し、室温にて保存した。100mLの混合RNase A/T1+緩衝液を各試料、及び酵母総RNAだけを含む対照チューブに添加し、酵素を含まない100mLのHySpeed RNase消化(登録商標)緩衝液を1つのチューブに添加し、酵素を含む完全な混合物を他の対照チューブに添加した。試料をボルテックスし、37℃にて30分間、消化させるためにインキュベートした。150mLのHySpeedインキュベーション/沈殿緩衝液(登録商標)を試料に添加し、素早くボルテックスし、チューブを15分間、−20℃の冷凍庫でインキュベートした。消化後、試料を15分間、最大速度、4℃にて遠心分離し、上清を除去し、ゲルローディング緩衝液(通常9〜10mLの体積)中に再懸濁させた。ピペットによるホモジナイゼーション後、チューブを3〜4分間、90〜95℃に加熱し、再生を避けるために即座に氷に移した。5%ポリアクリルアミドゲル、8M尿素に試料を適用し、1×TBE緩衝液に希釈し、200〜300ボルトで約2時間の電気泳動を行い、保護された断片を分離した。電気泳動後、前述のプロトコールに詳述されたフィルム露光及び現像について標準的な手法を行った(図10)。
Sample Hybridization and Digestion The ribonuclease protection assay (RPA) was performed using the HySpeed ™ RPA-Hyg-Speed Hybridization Ribonuclease Protection Assay (Ambion Inc.) kit. For each microtube, a labeled probe was added to total RNA (20 mg) (about 100-800 pg of 250 nt or 1-10 fmol of 2-8 × 104 cpm with high specific activity). Also, 30 mg of yeast total RNA was added to the sample to obtain a final 50 mg / sample. Two other enzyme control tubes containing 10 mL of yeast total RNA (50 mg) were obtained, one containing rat liver total RNA as a probe positive control. For co-precipitation of the probe + sample, the addition of NH 4 OAc and three volumes of cold 95% ethanol 0.5M, after homogenization, was incubated tubes at 15 min -20 ° C.. The centrifugation step was performed at 4 ° C. for 5 minutes at maximum speed (minimum 8.160 × g). The supernatant was removed and the pellet was dried. 10 mL of HySpeed Hybridization Buffer® (preheated to 95 ° C.) was added to each sample and the tubes were immediately incubated at 95 ° C. (water bath or thermocycler). The sample was vortexed for several seconds and returned to 95 ° C. to dissolve the pellet. After complete dissolution of the pellet, the tubes were incubated at 95 ° C for 3 minutes and 68 ° C for 10 minutes. The temperature must be maintained at 68 ° C. and the transfer process must be less than 30 seconds. First, the HySpeed RNase Digestion Buffer® is thawed and a mixture of RNase A / T1 and buffer (1: 100 dilution-1 mL RNase in 99 mL buffer) is added to each sample for 100 mL of appropriate It was prepared in various volumes and stored at room temperature. 100 mL of mixed RNase A / T1 + buffer was added to each sample and to a control tube containing only yeast total RNA, and 100 mL of HySpeed RNase Digest® buffer without enzyme was added to one tube and the enzyme was added. The complete mixture containing was added to the other control tubes. Samples were vortexed and incubated at 37 ° C. for 30 minutes to digest. 150 mL of HySpeed Incubation / Precipitation Buffer® was added to the sample, vortexed quickly, and the tubes were incubated for 15 minutes in a -20 ° C freezer. After digestion, samples were centrifuged for 15 minutes at maximum speed at 4 ° C., the supernatant was removed and resuspended in gel loading buffer (usually 9-10 mL volume). After pipetting homogenization, the tubes were heated to 90-95 ° C. for 3-4 minutes and immediately transferred to ice to avoid regeneration. The sample was applied to a 5% polyacrylamide gel, 8M urea, diluted in 1 × TBE buffer, and subjected to electrophoresis at 200 to 300 volts for about 2 hours to separate protected fragments. After electrophoresis, standard procedures were followed for film exposure and development as detailed in the aforementioned protocol (FIG. 10).

実施例3:遺伝子発現−RT−qPCR−温室に設定された実験
遺伝子Gmhsp17.6−Lのプロモーターの発現試験については、RT−PCR技術を用いて、材料PI595099、BRS133、256−S、259−S、266−S、JF7002、JF7027及びJF7056は由来の種子は、成長チャンバーで発芽ペーパー上に播種され、8日後、苗をプラスチック容器に移した。温室で、これらの苗は、発生J2の感染段階で幼虫のメロイドギネ・ジャワニカで感染させた。使用された線虫集団は、品種Doko由来の大豆植物から得た。根からの線虫卵抽出物は、0.5%次亜塩素酸塩溶液中で30秒間、ブレンダーを用いて材料を挽くことによって得られた。根を水中で洗浄し、排除サイズ500を有するミニスクリーンを用いて卵を回収した。その後、遊離(free)卵懸濁液を26℃に設定した孵化チャンバーに移し、24時間ごとに、ジャワニカ(J2)を回収して、冷蔵室に保存した。ジャワニカJ2をPetersチャンバーで定量した。ピペットの助けを得て、664のJ2/ml(植物あたり)を接種し、接種の第1、3及び6日後に、試験中の8個の材料の各々の3つの大豆植物由来の根をバルクで回収し、ジャワニカで接種されたものと接種されていないもの(対照処理)について液体窒素に移した。RNA抽出実験の開始まで、根を超冷凍庫(−80℃)で保存した。
Example 3: Gene expression-RT-qPCR-Experiment set in greenhouse For the expression test of the promoter of the gene Gmhsp17.6-L, the materials PI5995099, BRS133, 256-S, 259- Seeds derived from S, 266-S, JF7002, JF7027 and JF7056 were sown on germination paper in a growth chamber, and after 8 days the seedlings were transferred to plastic containers. In the greenhouse, these seedlings were infected with the larva meloidogine jawanica at the infection stage of development J2. The nematode population used was obtained from soybean plants from the variety Doko. A nematode egg extract from the root was obtained by grinding the material with a blender in a 0.5% hypochlorite solution for 30 seconds. The roots were washed in water and eggs were collected using a miniscreen with an exclusion size of 500. Thereafter, the free egg suspension was transferred to a hatching chamber set at 26 ° C., and every 24 hours, Javanica (J2) was collected and stored in a refrigerator. Javanica J2 was quantified in a Peters chamber. With the help of a pipette, inoculate 664 J2 / ml (per plant), bulk the roots from three soybean plants of each of the eight materials under test on days 1, 3 and 6 after inoculation. And transferred to liquid nitrogen for those inoculated with Javanica and those not inoculated (control treatment). Roots were stored in an ultra-freezer (-80 ° C) until the start of the RNA extraction experiment.

RT−qPCRプライマー設計
リアルタイムPCRに使用したプライマー(SoyHspPSC F 5’GCT GTG TGT CAT TGT CAT CGA A3’;SoyHspPSC R5’CAC GGT CTA TTT CTT GCC TAC ATC3’)は、Gmhsp17.6−L遺伝子(GenBank受入番号:M11317)の配列pos終止コドン(TAA−ヌクレオチド位置884)を用いて、Primer Express 2.0(Appied Biosystems)プログラムで設計された。これらのプライマーは、約80bpの断片を増幅するために使用された。プライマーを設計するためにPrimer Expressプログラムに適用された選択されたパラメータは、50bp〜150bp(120bpはRT−PCRに推奨される)のアンプリコン長、40%〜60%のCG含量、最大では一列に4個のG塩基、58℃〜60℃のプライマーTm(融解温度)、FとRプライマー間のTmの最大相違が1℃であり、一列に最大4個の同一塩基を避けるべきである。その後、プライマー二量体の形成を分析するために、プログラムOMIGAを使用し、3’末端の6遊離塩基の最小の存在を観察した。
RT-qPCR primer design Primers used for real-time PCR (SoyHspPSC F 5 'GCT GTG TGT CAT TGT CAT CGA A3'; SoyHspPSC R5 'CAC GGT CTA TTT CTT GCC TAC ATC 3') was constructed using the Primer Express 2.0 (Appied) using the sequence pos stop codon (TAA-nucleotide position 884) of the Gmhsp17.6-L gene (GenBank accession number: M11317). Biosystems) program. These primers were used to amplify an approximately 80 bp fragment. The selected parameters applied to the Primer Express program to design the primers were: amplicon length of 50 bp to 150 bp (120 bp is recommended for RT-PCR), CG content of 40% to 60%, max. There are four G bases, primer Tm (melting temperature) between 58 ° C and 60 ° C, the maximum difference in Tm between F and R primers is 1 ° C, and up to four identical bases in a row should be avoided. Thereafter, to analyze primer dimer formation, the program OMIGA was used to observe the minimal presence of 6 free bases at the 3 'end.

cDNA合成用の総RNA入手
リアルタイムPCR実験を行うために、総RNAをトリゾール試薬(Invitrogen−Life Technology)を用いて抽出した。最初に、1mLのトリゾール/試料をファルコンチューブに分注し、55℃に加熱した。試料の植物組織を液体窒素中でホモジナイズし、0.1gを窒素に維持されたチューブに分注された。その後、1mLの加熱したトリゾールを試料に添加し、1分間ボルテックスし、素早くスピンダウンし、2分間55℃にてインキュベートした。試料を4℃、20分間、16.000×gで遠心分離し、200μLのクロロホルムを含むチューブに上清を移し、残渣を捨てた。試料を振とうし、室温(22〜25℃にて)2分間インキュベートし、次に、16.000×g、30分間、4℃にて遠心分離した。上清を新しいチューブに移し、8MのLiClを1/3体積添加した。振とう後、チューブをフリーザー中で−80℃、1時間インキュベートした。溶液を解凍するために、チューブを40℃の水浴中に1〜3分維持し、16.000×g、4℃にて30分間遠心分離した。上清を除去し、捨て、RNAを含むペレットを妨げることを避ける各試料に400μLの75%エタノールを添加し、チューブを穏やかに反転した。4℃、5分間、16.000×gの遠心分離工程を行い、上清を除去し、完全に捨てた。100μLの超純水をペレットに添加し、チューブを穏やかに軽く叩いて、ペレットを溶解した(ペレットが迅速に溶解しない場合、さらに100μLの超純水を添加することができるが、次の工程で酢酸ナトリウムとイソプロパノールの体積を2倍にすべきである)。次に、10μLの酢酸ナトリウム(3M)と100μLのイソプロパノールを添加し、チューブを穏やかに反転した。試料を−80℃で30分間インキュベートし、水浴に37℃で1〜3分間移し、16.000×g、4℃にて15分間遠心分離した。上清を除去し、400μLの70%エタノールを添加し、もう一度、チューブを16.000×g、4℃にて15分間遠心分離した。上清を除去し、捨て、10分間、ペレットをベンチで乾燥させた。最後に、50μLの超純水(又はペレットがすぐに溶解しない場合には100μL)を添加し、ペレットと溶液を37℃にて10分間加熱し、ペレットの溶解を促進した。RNAを定量し、−80℃のフリーザー中に保存した。逆転写反応に関して、RNAを希釈し、cDNA合成は、逆転写酵素(モロニー(Moloney)マウス白血病ウイルス:M−MLV)を用いて行われた。このようにして、1.5mgの総RNAをマイクロチューブに分注し、DEPC水を最終体積9mLまで添加し、6mMのランダムプライマーを反応に添加し、次に80℃にて3分間インキュベーションした。この期間の経過後、チューブを氷上で冷却し、14mLの混合物を試料に添加した。この混合物は、以下の表に記載されたプロトコールに従って調製された。
Obtaining Total RNA for cDNA Synthesis To perform real-time PCR experiments, total RNA was extracted using Trizol reagent (Invitrogen-Life Technology). First, 1 mL of Trizol / sample was dispensed into a Falcon tube and heated to 55 ° C. Sample plant tissue was homogenized in liquid nitrogen and 0.1 g was dispensed into a tube maintained in nitrogen. Thereafter, 1 mL of heated Trizol was added to the sample, vortexed for 1 minute, spun down quickly, and incubated at 55 ° C. for 2 minutes. The sample was centrifuged at 16.000 × g at 4 ° C. for 20 minutes, the supernatant was transferred to a tube containing 200 μL of chloroform, and the residue was discarded. Samples were shaken and incubated at room temperature (at 22-25 ° C) for 2 minutes, then centrifuged at 16.000 xg for 30 minutes at 4 ° C. The supernatant was transferred to a new tube and 1/3 volume of 8M LiCl was added. After shaking, the tubes were incubated in a freezer at -80 ° C for 1 hour. To thaw the solution, the tubes were kept in a 40 ° C. water bath for 1-3 minutes and centrifuged at 16.000 × g at 4 ° C. for 30 minutes. The supernatant was removed, discarded, and 400 μL of 75% ethanol was added to each sample to avoid disturbing the pellet containing RNA, and the tubes gently inverted. A centrifugation step of 16.000 × g was performed at 4 ° C. for 5 minutes, and the supernatant was removed and completely discarded. Add 100 μL of ultrapure water to the pellet and gently tap the tube to dissolve the pellet (if the pellet does not dissolve quickly, another 100 μL of ultrapure water can be added, but in the next step The volume of sodium acetate and isopropanol should be doubled). Next, 10 μL of sodium acetate (3M) and 100 μL of isopropanol were added and the tube was gently inverted. The samples were incubated at -80 ° C for 30 minutes, transferred to a water bath at 37 ° C for 1-3 minutes, and centrifuged at 16.000 xg at 4 ° C for 15 minutes. The supernatant was removed, 400 μL of 70% ethanol was added, and the tube was again centrifuged at 16.000 × g at 4 ° C. for 15 minutes. The supernatant was removed, discarded and the pellet was dried on the bench for 10 minutes. Finally, 50 μL of ultrapure water (or 100 μL if the pellet does not dissolve immediately) was added and the pellet and solution were heated at 37 ° C. for 10 minutes to facilitate dissolution of the pellet. RNA was quantified and stored in a -80 ° C freezer. For the reverse transcription reaction, the RNA was diluted and cDNA synthesis was performed using reverse transcriptase (Moloney murine leukemia virus: M-MLV). In this way, 1.5 mg of total RNA was dispensed into microtubes, DEPC water was added to a final volume of 9 mL, 6 mM random primer was added to the reaction, and then incubated at 80 ° C. for 3 minutes. After this period, the tubes were cooled on ice and 14 mL of the mixture was added to the sample. This mixture was prepared according to the protocol described in the table below.

表4:cDNA合成用の混合物調製に使用された試薬
試薬 反応あたりの体積
5×第1鎖緩衝液6mL dNTP(2.5mM) 4mL
DTT(0.1M) 2mL
逆転写酵素 2mL
Table 4: Reagents used in the preparation of the mixture for cDNA synthesis Reagent Volume per reaction 5 x 6 mL of first strand buffer dNTP (2.5 mM) 4 mL
DTT (0.1M) 2mL
Reverse transcriptase 2mL

反応物をサーモサイクラーを用いて、37℃にて1時間インキュベートし、その後、10分、65℃の工程を行った。cDNAを−20℃にて保存した。   The reaction was incubated for 1 hour at 37 ° C. using a thermocycler, followed by a 10 minute step at 65 ° C. The cDNA was stored at -20C.

RT−qPCR
PCR反応は、サーモサイクラー7300リアルタイムシステム(Applied Biosystem)を使用し、製造業者の使用説明書に従って、Platinum(登録商標)SYBER(登録商標)グリーンqPCR SuperMix UDG(Invitrogen−Life Technology)キットを用いて行われた。Applied Biosystemによって推奨されるように、増幅効率曲線は、標的遺伝子Gmhsp17.6−Lと内因性対照遺伝子rRNA 18S(GenBank受入番号:X02623.1)(試料標準化のために使用される)について行われた。実験プレートは、両方の遺伝子について3点測定で試料を用いて設定された。曲線は傾きを与え、それは、プライマーの増幅効率を計算するために使用され、両遺伝子について類似し、100%(値1)に近くなければならない。相対的定量化のための増幅反応は、分析された試料の各々について回収の3日からcDNAのバルクを用いて行われた。別々の実験において、親使用について2つのリアルタイムPCR実験、及び集団試料について2つを行った。親菌株BRS133とPI595099、及び感受性集団由来の6個の得られた個体、259−S、259−S及び266−S、並びに耐性JF7002、JF7027及びJF7056は、線虫接種処理及び非接種処理について分析された。反応は3点測定で行い、8.0μLの超純水、0.5μLのROX、12.5μLのSYBER(登録商標)グリーンqPCR SuperMix UDG及び2μLのバルクDNA(約1.5μg)から成っていた。増幅反応のサイクリングパラメータは以下の通りであった:50℃にて2分間;95℃にて2分間;次に、95℃にて15秒、60℃にて30秒、及び72℃にて30秒の45サイクル。データを伸長工程(72℃)にて回収した。相対的定量化を結論付けた後、プライマー二量体の形成、非特異的(inespecific)増幅、可能なエラー及び汚染を検証するために、解離曲線を行った。RT−PCR−によって生じたデータの解釈は、SDS−配列検出システム(Applied Biosystem)ソフトウェアを用いて行われた。
RT-qPCR
The PCR reaction was performed using a Platinum® SYBER® Green qPCR SuperMix UDG (Invitrogen-Life Technology row) kit using the Thermocycler 7300 real-time system (Applied Biosystem) according to the manufacturer's instructions. Was done. As recommended by Applied Biosystem, amplification efficiency curves were performed for the target gene Gmhsp17.6-L and the endogenous control gene rRNA 18S (GenBank accession number: X02623.1) (used for sample normalization). Was. Experimental plates were set up with samples in triplicate measurements for both genes. The curve gives the slope, which is used to calculate the amplification efficiency of the primer and should be similar for both genes and close to 100% (value 1). Amplification reactions for relative quantification were performed using bulk cDNA from day 3 of collection for each of the samples analyzed. In separate experiments, two real-time PCR experiments for parental use and two for population samples were performed. Parental strains BRS133 and PI5955099, and the six resulting individuals from susceptible populations, 259-S, 259-S and 266-S, and resistant JF7002, JF7027 and JF7056 were analyzed for nematode and non-inoculation treatments. Was done. The reaction was performed in triplicate and consisted of 8.0 μL of ultrapure water, 0.5 μL of ROX, 12.5 μL of SYBER® Green qPCR SuperMix UDG, and 2 μL of bulk DNA (about 1.5 μg). . The cycling parameters for the amplification reaction were as follows: 50 ° C. for 2 minutes; 95 ° C. for 2 minutes; then 95 ° C. for 15 seconds, 60 ° C. for 30 seconds, and 72 ° C. for 30 minutes. 45 cycles of seconds. Data was collected in the extension step (72 ° C.). After concluding the relative quantification, dissociation curves were performed to verify primer dimer formation, inspecific amplification, possible errors and contamination. Interpretation of the data generated by RT-PCR- was performed using SDS-Sequence Detection System (Applied Biosystem) software.

これらの分析では、相対的遺伝子発現(RQ)の計算を個別に行い、較正(値1)として、非接種試料を用いて、線虫接種処理及び非接種処理について、別々に試料を比較した。RQ値はΔCt法を用いて計算した。このようにして、遺伝子発現のレベル(RQ)は、各処理の標的試料のCtを内因性対照Ctで差し引くことによって計算し、ΔCtを生じさせる。この値は、対照試料のΔCtから差し引かれ(較正−値1)、ΔΔCtの値を得る。RQは式2−ΔΔCtを通じて得られる。ここで、2は標的遺伝子効率(100%=1)の合計と、100%効率曲線で得られた内因性対照(100%=1)の合成に対応する(Livak and Schmittgen(2001),Methods 25:402−408)。標的遺伝子及び内因性遺伝子の効率は、100%に近くなければならないが、必ずしもそうでなくてもよいが、それらはより低くてもよく、しかしながら、それらは近くなければならない。そして、この場合、式2−ΔΔCtの値2は、標的遺伝子と内因性遺伝子の効率の合計によって置換される。根こぶ線虫M.ジャワニカによる接種及び非接種の治療における親菌株BRS133及びPI595099の分析について、非接種の試料PI595099を較正(値1X)として使用し、感受性群(256−S、259−S及び266−S)の分析及び耐性集団(JF7002、JF2027及びJF7056)について、非接種の感受性試料256−Sを較正試料として使用した。この材料は、Gmhsp17.6−L遺伝子のプロモーター領域の配列決定において、低数のAT(n)挿入物を示したという事実に起因して選ばれた。   In these analyses, the relative gene expression (RQ) calculations were performed separately and the samples were compared separately for the nematode inoculation and non-inoculation treatments using the uninoculated sample as the calibration (value 1). The RQ value was calculated using the ΔCt method. In this way, the level of gene expression (RQ) is calculated by subtracting the Ct of the target sample for each treatment by the endogenous control Ct, yielding ΔCt. This value is subtracted from the control sample's ΔCt (calibration-value 1) to give a value of ΔΔCt. RQ is obtained through Equation 2-ΔCt. Here, 2 corresponds to the sum of the target gene efficiency (100% = 1) and the synthesis of the endogenous control (100% = 1) obtained from the 100% efficiency curve (Livak and Schmittgen (2001), Methods 25). : 402-408). The efficiency of the target gene and the endogenous gene must be close to 100%, but not necessarily, they may be lower, however, they must be close. Then, in this case, the value 2 of Equation 2-ΔΔCt is replaced by the sum of the efficiencies of the target gene and the endogenous gene. Root-knot nematode M. For the analysis of parent strains BRS133 and PI5955099 in the treatment of inoculation and non-inoculation with Javanica, analysis of the susceptibility groups (256-S, 259-S and 266-S) using the uninoculated sample PI5955099 as a calibration (value 1X) For the resistant populations (JF7002, JF2027 and JF7056), the uninoculated susceptible sample 256-S was used as a calibration sample. This material was chosen due to the fact that sequencing of the promoter region of the Gmhsp17.6-L gene showed a low number of AT (n) inserts.

実施例4:Gmhsp17.6−L遺伝子のプロモーター領域における、異なるサイズのAT(n)挿入物を含む発現カセット構築物
耐性個体はGmhsp17.6−L遺伝子のプロモーター領域における高数のAT(n)挿入物を示し、これらの個体は、RT−PCRに供された場合、根こぶ線虫M.ジャワニカで接種されると、高レベルのこの遺伝子発現を示すことが確認されると、発現カセットをGmhsp17.6−L遺伝子のプロモーター領域における、異なる数のAT挿入物を含むように構築されるように決定された。これらの構築物の利用の目的は、これらのプロモーターは、AT(n)挿入物とともに、他の遺伝子の発現を誘導し、またそれらの遺伝子の応答、異なるストレスによるそれらの活性化若しくは非活性化を評価することができる。粒子衝突を用いて、線虫感受性品種BRS133とPintado由来の大豆胚を形質転換するためにカセットを使用した。得られた構築物において、Gmhsp17.6−L遺伝子のプロモーターは、異なるストレスへの胚の曝露後、組織化学的アッセイを介した発現を有するGus遺伝子前に位置している。
Example 4 Expression Cassette Constructs Containing Different Sizes of AT (n) Inserts in the Promoter Region of the Gmhsp17.6-L Gene Resistant individuals have a high number of AT (n) insertions in the promoter region of the Gmhsp17.6-L gene , And these individuals, when subjected to RT-PCR, had a clubroot nematode M. When confirmed to show high levels of expression of this gene when inoculated with Javanica, the expression cassette may be constructed to contain different numbers of AT inserts in the promoter region of the Gmhsp17.6-L gene. It was decided. The purpose of utilizing these constructs is that these promoters, along with the AT (n) insert, drive the expression of other genes and also respond to those genes, their activation or deactivation by different stresses. Can be evaluated. The cassette was used to transform soybean embryos from the nematode susceptible varieties BRS133 and Pintado using particle bombardment. In the resulting construct, the promoter of the Gmhsp17.6-L gene is located after the embryo's exposure to different stresses, before the Gus gene, which has expression via histochemical assays.

8個の分析された試料であるBRS133、PI595099、256−S、266−S、JF7002、JF2027及びJF7056のプロモーター領域を含む発現カセットを得て、全体で96カセット(各材料について12個)であった。しかしながら、ただ2つの構築物をこの試験の次の工程に使用し、それは、AT(9)である、より少ない数の挿入物を有する感受性親BRS133由来の増幅されたプロモーター領域を含むカセットpAG1/プロモーターGmhsp BRS133と、AT(32)を有する耐性集団JF7027由来の個体からの増幅されたプロモーター領域を含むカセットpAG1/プロモーターGmhsp JF7027であった。プラスミドpAG1は発現カセットを構築するための鋳型として選ばれた。設計されたストラテジーは、プラスミドに存在するアクチン遺伝子由来のact2プロモーターの除去、及び感受性親菌株BRS133と、耐性集団JF7027の個体である、分析されるべき材料由来の増幅されたプロモーターの挿入であった。また、このプラスミドは、それらのカセットを用いた形質転換プロセスが上手くいく場合に、組織化学的アッセイを通じて、トランスジェニック胚における視覚化によって許可さえる、β−グルクロニダーゼ酵素をコードするレポーター遺伝子Gusを示す。また、プラスミドpAG1は、653位における突然変異により、除草剤Imazapyr(2−[4,5−ジヒドロ−4−メチル−4−(1−メチルエチル)−5−オキソ−1H−イミダゾール−2−イル]−3−ピリジンカルボン酸)(Tu et al.(2004),Weed control methods handbook;London:Academic)が属するクラスに含まれる除草剤イミダゾリノンに対する耐性を与えるシロイヌナズナ由来の酵素のアセト乳酸ピルビン酸リアーゼ(AHAS)−アセト乳酸シンターゼ(ALS)をコードするals/ahas遺伝子のプロモーター(ahas 5)、コード配列(ahas)及びターミネーター(ahas t)を含む。このようにして、この遺伝子は、形質転換後、除草剤含有培地において陽性植物の選択を可能にする。図13はプラスミドマップを示す。このストラテジーを発展させるために、Wizard Plus Maxipreps DNA精製システム(Promega)キットを用いてプラスミドDNA抽出を行った。このようにして、単一コロニーは、抗生物質アンピシリン(0.5mg)を含む2〜5mLのLB培地に植菌され、37℃にて8時間、200rpmで回転させながらインキュベートした(プレ接種物)。1mLのプレ接種物を500mLのLB/アンピシリン培地に移し、37℃にて12〜20時間、200rpmで回転させながらインキュベートした。250mLチューブに細胞を分注し、5.000×gで10分間、室温にて遠心分離し、上清を捨て、15mLの細胞再懸濁液(50mM Tris−HCl、pH7.5、19mMのEDTA、100μg/mLのRNase A)にペレットを完全に再懸濁させた。15mLの細胞溶解溶液(0.2M NaOH、1%SDS)を添加し、反転して混合し、溶液を20分間、室温でインキュベートした。次に、15mLの中和溶液(1.32M酢酸カリウム、pH4.8)を添加し、溶液を反転して混合し、白色フレークの形成をもたらし、溶解物は粘性が低かった。沈殿した材料は、ゲノムDNA、タンパク質、細胞残屑及びSDSを含む。14.000×g、15分間、室温での遠心分離工程を行い、上清は、Whatman 1フィルターペーパーを含むシリンダーでろ過された。体積を測定し、50mL遠沈管に移し、室温の0.5体積のイソプロパノールを添加し、反転して混合した。14.000×g、15分間、室温での新たな遠心分離工程を行い、上清を捨て、ペレットを2mLのTE緩衝液に再懸濁させた。このDNAを含む溶液に、10mLのWizard Maxipreps DNA精製レジン(登録商標)を添加し、レジン+DNAの混合物は、真空ポンプに連結されたMaxicolumnに移された。真空にし、25mLのカラム洗浄溶液(80mM酢酸カリウム、8.3mMのTris−HCl、pH7.5、40μMのEDTA、55%エタノール)を添加し、さらに真空にした。5mLの80%エタノールをMaxicolumnに適用し、真空にし、その後、全体咳のエタノールをカラムに通過させ、さらに1分間真空を維持した。次に、Maxicolumnを50mLファルコンチューブに移し、1.300×gで5分間遠心分離した。レジンを乾燥させるために、真空をさらに5分間行った。最後に、Maxicolumnをキットから与えられるチューブに移し、1.5mLの予熱した水(65℃〜70℃)をカラムに添加した。1分経過後、DNAを溶出するために、遠心分離工程(1.300×g、5分間、室温)を行った。抽出後、プラスミドDNAを定量し、1%アガロースゲルにおいてその完全性を検証した。act2プロモーター切り出し(−1000bp)について、制限酵素消化を行った。第1段階では、pAG1を酵素Pst1とNot1による二重消化に供した。この消化により、約5.500bp(als/ahas遺伝子のプロモーター−ahas 5、コード配列−ahas及びターミネーター−ahas tに対応する)と6.500pb(Gus遺伝子、act2プロモーター及びプラスミド骨格、Ori及びNosに対応する)の2つの断片を得た。消化反応物は、10μLのプラスミドDNA(約1.5μg)、2μLのReact 2緩衝液、5.0μLのPst1酵素(10U/μL)、及び3μLの超純水から構成された。チューブを37℃にて2時間、サーモサイクラーを用いてインキュベートした。この期間の経過後、さらに2μLのPst1酵素(10U/μL)を溶液に添加し、37℃にて2時間、サーモサイクラーを用いてインキュベートした。同じマイクロチューブで、Not1を用いた反応を行い、3.5μLのNot1酵素(10U/μL)、1.5μLのReat 2緩衝液及び2μLのNaCl(1M)を添加した。新たに2時間、37℃のインキュベートし、この期間の経過後、さらに2μLのNot1酵素を添加した。37℃のサーモサイクラーを用いて反応を一晩維持した。pAG1消化した断片を0.8%アガロースゲルにおいて分離し、前述のプロトコールに従って、PureLink(商標)Quick Gel Extraction(Invitrogen)キットを用いてゲルを抽出した。消化の第2工程では、より大きな断片(6.500pb)は、act2プロモーターの切り出しのために制限酵素BamHIで消化された。反応物は、0.5μLのBamHI酵素、15μLのReact 3緩衝液、12μLのDNA消化断片、及び1μLの超純水から構成された。サーモサイクラーを用いて、マイクロチューブを2時間、37℃にてインキュベートした。この期間の経過後、さらに0.5μLのBamHI酵素を添加し、反応物をさらに37℃にて一晩インキュベートした。断片を0.8%アガロースゲルにおいて分離し、より大きな断片(Gus遺伝子、プラスミドDNA、Ori及びNosに対応する)は、製造業者の使用説明書に従って、PureLink(商標)Quick Gel Extraction(Invitrogen)キットを用いてゲル精製した。親菌株BRS133と耐性個体JF7027から異なる増幅されたプロモーターを含む発現カセット構築物を得るために、連結反応は、11μLの超純水、それぞれ試験した試料からの2μL(約10ng)のAhas断片、1μL(約10ng)のGus断片、Gmhsp17.6−Lプロモーター由来の1μL(約10ng)の精製されたバンド、4μLのリガーゼ緩衝液及び1μLのT4リガーゼ酵素を混合して行った。反応を一晩、14℃にてインキュベートした。2つの選択した試料由来のプロモーター領域断片は、プライマーpSoyHspPstI F(5’GGG CTG CAG GAA TTC TGA AAT TGG GTC TTT TTG3’)及びpSoyHspBamHI R(5’CCC GGA TCC AAT GGG GAC ACT CGA GGT ATT3’)を用いて、ゲノムDNAから増幅された。プライマーにおいて設計及び合成された制限酵素部位により、act2プロモーターを従前に位置したのと同じ位置で正しい配向のGmhsp17.6−L遺伝子のプロモーターのクローニングが可能になった。前述のプロトコールに従って、E.coli細胞、DH10B菌株は、カセットの連結反応を用いてエレクトロポレートされ、LB培地中で一晩、37℃にて増殖させた。得られたコロニーから、特定のプライマーを用いた一連のPCR増幅、制限酵素を用いた消化反応は、構築物のクローニングが成功したことを検証するために行われた。発現カセットが得られたという成功を証明するこの工程後、Gmhsp17.6−L遺伝子のプロモーター領域に特異的なプライマー、pAG1プラスミドの、Ahas遺伝子(654bp)については(Ahas1 F5’ACT AGA GAT TCC AGC GTC AC3’;Ahas2 R5’GTG GCT ATA CAG ATA CCT GG3’)、及びNosターミネーターについては(Nos1 F5’GAA TCC TGT TGC CGG TCT TG3’; Nos3 R5’TTA TCC TAG TTT GCG CGC TA3’)を用いてPCR反応は、全ての得られた試料を用いて行われた。図14、15及び16は、それぞれ、得られた発現カセットの各々の12試料のGmhsp17.6−Lのプロモーター領域の増幅、Ahasの一部及びNos領域の一部を示す。 Expression cassettes containing the promoter regions of eight analyzed samples, BRS133, PI5955099, 256-S, 266-S, JF7002, JF2027 and JF7056, were obtained, for a total of 96 cassettes (12 for each material). Was. However, only two constructs were used in the next step of this test, which is AT (9), a cassette pAG1 / promoter containing an amplified promoter region from the susceptible parental BRS133 with fewer inserts. Gmhsp Cassette pAG1 / promoter Gmhsp containing BRS133 and amplified promoter region from individuals from resistant population JF7027 having AT (32) JF7027. Plasmid pAG1 was chosen as a template for constructing the expression cassette. The strategy designed was the removal of the act2 promoter from the actin gene present in the plasmid and the insertion of the amplified parental promoter BRS133 and the amplified promoter from the material to be analyzed, individuals of the resistant population JF7027. . This plasmid also shows the reporter gene Gus encoding the β-glucuronidase enzyme, which is permitted by visualization in transgenic embryos through histochemical assays if the transformation process with these cassettes is successful. Plasmid pAG1 also contains the herbicide Imazapyr (2- [4,5-dihydro-4-methyl-4- (1-methylethyl) -5-oxo-1H-imidazol-2-yl) due to the mutation at position 653. -3-Pyridinecarboxylic acid) (Tu et al. (2004), Weed control methods handbook; London: Academic) belongs to a class to which a herbicide imidazolinone, a herbicide imidazolinone, belongs. (AHAS) -Contains the promoter of the als / ahas gene encoding acetolactate synthase (ALS) (ahas 5), the coding sequence (ahas), and the terminator (ahast). In this way, this gene allows the selection of positive plants after transformation in a herbicide-containing medium. FIG. 13 shows a plasmid map. In order to develop this strategy, plasmid DNA extraction was performed using the Wizard Plus Maxipreps DNA Purification System (Promega) kit. In this way, a single colony was inoculated into 2-5 mL of LB medium containing the antibiotic ampicillin (0.5 mg) and incubated at 37 ° C. for 8 hours with rotation at 200 rpm (pre-inoculum). . One mL of the pre-inoculum was transferred to 500 mL of LB / ampicillin medium and incubated at 37 ° C. for 12-20 hours with rotation at 200 rpm. The cells are dispensed into a 250 mL tube, centrifuged at 5.000 × g for 10 minutes at room temperature, the supernatant is discarded, and a 15 mL cell resuspension (50 mM Tris-HCl, pH 7.5, 19 mM EDTA The pellet was completely resuspended in 100 μg / mL RNase A). 15 mL of cell lysis solution (0.2 M NaOH, 1% SDS) was added, mixed by inversion and the solution was incubated for 20 minutes at room temperature. Next, 15 mL of neutralization solution (1.32 M potassium acetate, pH 4.8) was added, the solution was inverted and mixed, resulting in the formation of white flakes, and the lysate was less viscous. The precipitated material contains genomic DNA, proteins, cell debris and SDS. A centrifugation step was performed at 14.000 × g for 15 minutes at room temperature, and the supernatant was filtered through a cylinder containing Whatman 1 filter paper. The volume was measured, transferred to a 50 mL centrifuge tube, 0.5 volume of isopropanol at room temperature was added, inverted and mixed. A new centrifugation step at 14.000 × g, 15 minutes at room temperature was performed, the supernatant discarded and the pellet resuspended in 2 mL of TE buffer. To the solution containing this DNA was added 10 mL of Wizard Maxipreps DNA Purification Resin®, and the resin + DNA mixture was transferred to Maxicolumn, which was connected to a vacuum pump. Vacuum was applied, 25 mL of column wash solution (80 mM potassium acetate, 8.3 mM Tris-HCl, pH 7.5, 40 μM EDTA, 55% ethanol) was added, and the vacuum was further applied. 5 mL of 80% ethanol was applied to the Maxicolumn and a vacuum was applied, after which the whole cough ethanol was passed through the column and the vacuum was maintained for another minute. Next, Maxicolumn was transferred to a 50 mL Falcon tube and centrifuged at 1.300 × g for 5 minutes. Vacuum was applied for an additional 5 minutes to dry the resin. Finally, the Maxicolum was transferred to the tube provided by the kit and 1.5 mL of preheated water (65-70 ° C.) was added to the column. After 1 minute, a centrifugation step (1.300 × g, 5 minutes, room temperature) was performed to elute the DNA. After extraction, plasmid DNA was quantified and its integrity was verified on a 1% agarose gel. The excision of the act2 promoter (-1000 bp) was digested with restriction enzymes. In the first step, pAG1 was subjected to double digestion with enzymes Pst1 and Not1. This digestion resulted in approximately 5.500 bp (corresponding to the promoter-ahas 5, coding sequence-ahas and terminator-ahast of the als / ahas gene) and 6.500 bp (Gus gene, act2 promoter and plasmid backbone, Ori and Nos). Corresponding) were obtained. The digestion reaction consisted of 10 μL of plasmid DNA (about 1.5 μg), 2 μL of React 2 buffer, 5.0 μL of Pst1 enzyme (10 U / μL), and 3 μL of ultrapure water. The tubes were incubated at 37 ° C for 2 hours using a thermocycler. After this period, another 2 μL of Pst1 enzyme (10 U / μL) was added to the solution and incubated at 37 ° C. for 2 hours using a thermocycler. In the same microtube, a reaction using Not1 was performed, and 3.5 μL of Not1 enzyme (10 U / μL), 1.5 μL of Reat 2 buffer, and 2 μL of NaCl (1 M) were added. After another 2 hour incubation at 37 ° C., after this period, an additional 2 μL Not1 enzyme was added. The reaction was maintained overnight using a thermocycler at 37 ° C. The pAG1-digested fragments were separated on a 0.8% agarose gel and the gel was extracted using the PureLink ™ Quick Gel Extraction (Invitrogen) kit according to the protocol described above. In the second step of the digestion, the larger fragment (6.500 pb) was digested with the restriction enzyme BamHI for excision of the act2 promoter. The reaction consisted of 0.5 μL BamHI enzyme, 15 μL React 3 buffer, 12 μL DNA digested fragment, and 1 μL ultrapure water. The microtubes were incubated for 2 hours at 37 ° C. using a thermocycler. After this period, an additional 0.5 μL of BamHI enzyme was added and the reaction was further incubated at 37 ° C. overnight. Fragments were separated on a 0.8% agarose gel and the larger fragments (corresponding to Gus gene, plasmid DNA, Ori and Nos) were purified according to the manufacturer's instructions PureLink ™ Quick Gel Extraction (Invitrogen) kit. The gel was purified using. To obtain an expression cassette construct containing a different amplified promoter from the parent strain BRS133 and the resistant individual JF7027, the ligation reaction was performed with 11 μL of ultrapure water, 2 μL (about 10 ng) of Ahas fragment from each tested sample, 1 μL ( About 10 ng) of the Gus fragment, 1 μL (about 10 ng) of the purified band derived from the Gmhsp17.6-L promoter, 4 μL of ligase buffer and 1 μL of T4 ligase enzyme were mixed. The reaction was incubated overnight at 14 ° C. The promoter region fragments from the two selected samples were prepared using the primers pSoyHspPstI F (5′GGG CTG CAG GAA TTC TGA AAT TGG GTC TTT TTG3 ′) and pSoyHspBamHI Amplified from genomic DNA using R (5 'CCC GGA TCC AAT GGG GAC ACT CGA GGT ATT3'). The restriction enzyme sites designed and synthesized in the primers allowed the cloning of the correct orientation of the promoter of the Gmhsp17.6-L gene at the same position where the act2 promoter was previously located. According to the protocol described above, E. coli. E. coli cells, strain DH10B, were electroporated using cassette ligation and grown overnight at 37 ° C. in LB medium. From the obtained colonies, a series of PCR amplification using specific primers and a digestion reaction using restriction enzymes were performed to verify that the cloning of the construct was successful. After this step, demonstrating the success of obtaining the expression cassette, a primer specific to the promoter region of the Gmhsp17.6-L gene, the Ahas gene (654 bp) of the pAG1 plasmid (Ahas1 Ahas2 F5'ACT AGA GAT TCC AGC GTC AC3 '; R5'GTG GCT ATA CAG ATA CCT GG3 ') and Nos terminator (Nos1 Nos3 F5′GAA TCC TGT TGC CGG TCT TG3 ′; PCR reactions using R5 'TTA TCC TAG TTT GCG CGC TA 3') were performed using all the obtained samples. FIGS. 14, 15 and 16 show the amplification of the promoter region of Gmhsp17.6-L, part of the Ahas and part of the Nos region, respectively, of 12 samples of each of the obtained expression cassettes.

実施例5:一時的発現又はGUS(β−グルクロニダーゼ)活性の研究
粒子衝突を介したトランスジェニック植物の取得
発現カセットpAG1/プロモーターGmHSP BRS133及びpAG1/プロモーターGmHSP JF7027を用いて形質転換されたトランスジェニック植物を得るために、最初に、プラスミドDNA抽出を前述のプロトコールに従って行った。この手法により、バイオバリティクス法、遺伝子銃法又は粒子衝突を介した形質転換手法に使用されるのに十分な多量のプラスミドDNAが得られた。この手法では、植物中の遺伝材料の導入は、微粒子を用いて行われ、通常、内因性DNAで被覆された、0.4〜0.2mmの直径を有する金又はタングステンでできている。粒子を対象のDNA分子で被覆し、高圧下でのヘリウムガス放電によって引き起こされる衝撃波により高速で加速し、発射する。標的細胞又は組織に衝突した場合、破壊することなしに細胞壁及び原形質膜を貫通し(Klein et al.(1987),Nature 327:70−73)、内因性DNAは、細胞液の作用によって微粒子から解離し、植物ゲノムに組み込まれなければならない。インビトロで培養され、再生された後、これらのトランスジェニック組織又は細胞は、遺伝子改変された植物を生じる(Brasileiro and Aragao(2001),Plant Biotechnol J.3(3):113−121;Rech et al.(2008),Nat Protoc 3:410−418)。
Example 5: Study of transient expression or GUS (β-glucuronidase) activity Acquisition of transgenic plants via particle bombardment Expression cassette pAG1 / promoter GmHSP BRS133 and pAG1 / promoter GmHSP To obtain transgenic plants transformed with JF7027, plasmid DNA extraction was first performed according to the protocol described above. This technique resulted in a large amount of plasmid DNA sufficient for use in biovaritics, gene gun or particle bombardment transformation techniques. In this approach, the introduction of genetic material into plants is performed using microparticles and is usually made of gold or tungsten with a diameter of 0.4-0.2 mm, coated with endogenous DNA. The particles are coated with the DNA molecule of interest and accelerated and fired at high speed by a shock wave caused by a helium gas discharge under high pressure. When colliding with a target cell or tissue, it penetrates the cell wall and plasma membrane without destruction (Klein et al. (1987), Nature 327: 70-73), and endogenous DNA is microparticled by the action of cell fluid. And must be integrated into the plant genome. After being cultured and regenerated in vitro, these transgenic tissues or cells give rise to genetically modified plants (Brasileiro and Aragao (2001), Plant Biotechnol J. 3 (3): 113-121; Rech et al. (2008), Nat Protocol 3: 410-418).

種子除染
根こぶ線虫にともに感受性である品種BRS133及びPintado由来の大豆種子を用いた。計量後、種子は、70%エタノールで10分間、その後、1%ナトリウム(V/V)で20分間の浸漬により除染された。層流フード中で、オートクレーブした蒸留水で種子を3回洗浄し、種子の2倍量の水に埋め込み、約16時間〜18時間、水和のために浸漬し続けた。
Seed decontamination Soybean seeds derived from varieties BRS133 and Pintado which are both susceptible to root-knot nematodes were used. After weighing, the seeds were decontaminated by immersion in 70% ethanol for 10 minutes followed by 1% sodium (V / V) for 20 minutes. The seeds were washed three times with autoclaved distilled water in a laminar flow hood, embedded in twice as much water as the seeds, and kept soaked for hydration for about 16-18 hours.

胚の単離及び衝突用の支持プレートの調製
除湿機及び低い部屋の湿度にするエアコンを用いて、水和された種子から胚を単離した。無菌した鉗子及び外科用ブレードの助けにより、種子を切開し、胚軸を除き、乾燥を避けるため、蒸留水を含むペトリディッシュに移した。次に、実体顕微鏡の助けにより、葉原基を切り出し、頂端分裂組織領域を露呈した。層流フード中のフィルターペーパーに胚を移し、過剰な水を取り除き、それは、屈折する粒子に対する障壁として振る舞う形質転換効率を低下させることができる。衝突について、16mm径の中心塩(デッドゾーン)は、無菌鉗子を用いて、MS培地(Murashige and Skoog Salt)、3%スクロース及び0.8%フィタゲル(pH5.7)を含む小さなペトリディッシュ中に設計された。実体顕微鏡の助けにより、プレート中の溝に胚を配置し、頂端分裂組織領域を上に向けた。担体メンブレン支持体及び支持シリンダーを火で滅菌し、4つの破壊メンブレンセットを別々にし、使用するまでイソプロパノール中に浸漬し続けた。担体メンブレンをそれらの支持体中に集めた。
Embryo Isolation and Preparation of Support Plates for Impact Embryos were isolated from hydrated seeds using a dehumidifier and an air conditioner with low room humidity. With the aid of sterile forceps and a surgical blade, the seeds were dissected, transferred to a Petri dish containing distilled water to remove the hypocotyl and avoid drying. Next, with the help of a stereomicroscope, the leaf primordium was excised, exposing the apical meristem area. Transfer the embryos to filter paper in a laminar flow hood to remove excess water, which can reduce the transformation efficiency, which acts as a barrier to refracting particles. For the collisions, the 16 mm diameter central salt (dead zone) was placed in a small petri dish containing MS medium (Murashige and Skoog Salt), 3% sucrose and 0.8% phytagel (pH 5.7) using sterile forceps. Designed. With the aid of a stereomicroscope, the embryo was placed in the groove in the plate, with the apical meristem area facing up. The carrier membrane support and support cylinder were sterilized by fire and the four fracture membrane sets were separated and kept immersed in isopropanol until use. Carrier membranes were collected in their supports.

タングステン微粒子の滅菌及び洗浄
遠沈管において、60mgのM10タングステン微粒子を計量し、それは、約100回の発射には十分な材料である。この遠沈管に、10mLの70%エタノールを添加した;溶液を激しくホモジナイズし、撹拌機上で、動きを維持するには十分な速度で15分間維持した。15.000gで5分の遠心分離工程を行い、微粒子沈下の阻害を避けるために、マイクロピペットの助けにより、上清を除去し、捨てた。1mLの滅菌蒸留水をこのチューブに添加し、混合物を撹拌機を用いて激しくホモジナイズし、もう一度15.000gで5分間遠心分離した。上清を捨て、洗浄工程を2回繰り返した。最終洗浄し、上清を捨てた後、微粒子を1mLの50%グリセロール(V/V)中に再懸濁した。
Sterilization and Washing of Tungsten Particles In a centrifuge tube, weigh out 60 mg of M10 tungsten particles, which is sufficient material for about 100 shots. To this centrifuge tube, 10 mL of 70% ethanol was added; the solution was homogenized vigorously and maintained on a stirrer for 15 minutes at a speed sufficient to maintain movement. A centrifugation step at 15.000 g for 5 minutes was performed and the supernatant was removed and discarded with the aid of a micropipette to avoid inhibition of microparticle sedimentation. 1 mL of sterile distilled water was added to the tube, the mixture was homogenized vigorously using a stirrer and centrifuged again at 15.000 g for 5 minutes. The supernatant was discarded and the washing step was repeated twice. After a final wash and discarding the supernatant, the microparticles were resuspended in 1 mL of 50% glycerol (V / V).

タングステン微粒子のDNAコーティング
1.5mLの遠沈管に、50μLの微粒子懸濁液を分注し、ホモジナイゼーションのために15分間ソニケーターに供し、このようにして、微粒子の凝集を避け、均一な沈殿を可能にした。最小6μgに同等なDNAを上清に添加し、マイクロピペットの助けにより、穏やかにホモジナイズした。50μLのCaCl2(2.5M)を溶液に添加し、穏やかにホモジナイズした後、20μLのスペルミジンを添加した。さらにホモジナイゼーション後、適合したチューブ撹拌機で、溶液を10分間、室温にて、穏やかに回転させながらインキュベートした。チューブを10秒間、最大速度で沈降させ、上清を注意深く除去し、捨て、微粒子の再懸濁液を避けた。150μLの100%エタノールを添加した;溶液を激しくホモジナイズし、10秒間、最大速度(スピン)でもう一度遠心分離した。上清を除去し、洗浄工程をもう一度繰り返した。上清を捨てた後、最終洗浄で、24μLの100%エタノールは、激しくホモジナイズされた試料に添加された。最後に、上清の3.2μLのアリコートは、メンブレン支持体上に予め配置された各担体メンブレンの中心領域に適用された。各沈殿は、DNAで被覆された微粒子を含む6個の担体メンブレンを調製するには十分である。微粒子の適用後、シリカゲルを含むプレート上でメンブレンを即座に保存し、解剖チャンバーに維持した。それは、50%を超える空気の相対湿度の状態へのDNA被覆された微粒子の曝露が凝集を可能するためであり、結果として、外来遺伝子発現の頻度を減少させる。
DNA coating of tungsten microparticles Dispense 50 μL of the microparticle suspension into a 1.5 mL centrifuge tube and subject it to a sonicator for homogenization for 15 minutes, thus avoiding microparticle aggregation and uniform precipitation. Enabled. DNA equivalent to a minimum of 6 μg was added to the supernatant and gently homogenized with the aid of a micropipette. 50 μL of CaCl 2 (2.5 M) was added to the solution and after gentle homogenization, 20 μL of spermidine was added. After further homogenization, the solution was incubated for 10 minutes at room temperature with gentle rotation on a suitable tube shaker. The tubes were spun down at maximum speed for 10 seconds and the supernatant was carefully removed and discarded to avoid resuspension of the microparticles. 150 μL of 100% ethanol was added; the solution was homogenized vigorously and centrifuged again at maximum speed (spin) for 10 seconds. The supernatant was removed and the washing step was repeated once more. After discarding the supernatant, in the final wash, 24 μL of 100% ethanol was added to the vigorously homogenized sample. Finally, a 3.2 μL aliquot of the supernatant was applied to the central region of each carrier membrane previously placed on the membrane support. Each precipitate is sufficient to prepare six carrier membranes containing microparticles coated with DNA. After application of the microparticles, the membrane was immediately stored on a plate containing silica gel and kept in a dissection chamber. That is because exposure of DNA-coated microparticles to conditions of air relative humidity above 50% allows aggregation, and consequently reduces the frequency of foreign gene expression.

遺伝子銃の使用及び衝突実験
いくつかの変更を加えたが、Aragaoら(Crop.Sci.42:1298−1302(2002))によって開発されたプロトコールに従って、根こぶ線虫に感受性である品種BRS133及びPintado由来の大豆種子胚の分裂組織部位を発射の標的とした。衝突前、層流フードを70%エタノールで清潔にし、UV照射(15分間)により滅菌した。保持スクリーン、胚を含むペトリディッシュ、4つセットであり、イソプロパノールに浸漬した破壊メンブレン、及び外来DNAを含む担体メンブレンをオペレーターの近くに維持した。ヘリウムガスシリンダーのバルブを開け、圧力を1.200psiに設定した。その後、破壊メンブレンセット(300psi/メンブレン)は、高圧ヘリウムガスチャンバーの遠端に配置し、密封スクリューをきつく閉め、高圧チャンバーを反転させ、真空チャンバーにフィットさせた。衝突されるべき材料を含むプレートを配置し、支持体シリンダー上に、DNA被覆された微粒子を含む、保持スクリーン及び担体メンブレン支持体も配置した。注意深く、支持体シリンダーを配置し、真空チャンバーを閉めた。圧力が27pol/Hgに到達するまで、チャンバー内で真空を可能にする値を緩やかに開け、このとき、このバルブを閉じた。高圧チャンバー内にヘリウムガスを押し込めるバルブを開き、破壊膜がヘリウムガスの存在により曲がりを示したとき、引き金を押すことによって発射した。発射後、バルブを閉じ、一方、高圧チャンバーからのヘリウムガスを放出するバルブを開いた。その後、真空を開放するバルブをゆっくり開け、衝突される胚を含むプレートを装置から取り出した。各衝突では、これらの工程を繰り返した。各衝突後、大部分の胚を異なるプレートに移し、非生物的及び生物的ストレスに供した。しかしながら、いくつかの胚は、BAP 5mg/mL(ベンジルアミノプリン)3%スクロース、0.6%寒天(pH)を添加したMS培地を含むプレートに移し、その中で、再生誘導のために、18時間維持され、28℃で光から保護された。
Gene Gun Use and Collision Experiments With some modifications, the varieties BRS133 and B. susceptible to clubroot nematodes, according to the protocol developed by Aragao et al. (Crop. Sci. 42: 1298-1302 (2002)). The meristem site of the soybean seed embryo from Pintado was targeted for firing. Prior to impact, the laminar flow hood was cleaned with 70% ethanol and sterilized by UV irradiation (15 minutes). A retaining screen, a petri dish containing embryos, a set of four, ruptured membranes immersed in isopropanol, and a carrier membrane containing foreign DNA were maintained near the operator. The valve on the helium gas cylinder was opened and the pressure was set at 1.200 psi. Thereafter, a rupture membrane set (300 psi / membrane) was placed at the far end of the high pressure helium gas chamber, the sealing screw was tightly closed, the high pressure chamber was inverted and fitted to the vacuum chamber. The plate containing the material to be bombarded was placed, as well as a holding screen and carrier membrane support containing DNA coated microparticles on the support cylinder. Carefully positioned the support cylinder and closed the vacuum chamber. The value allowing vacuum in the chamber was slowly opened until the pressure reached 27 pol / Hg, at which time the valve was closed. The valve for pushing helium gas into the high-pressure chamber was opened, and when the rupture film showed bending due to the presence of helium gas, it was fired by pushing the trigger. After firing, the valve was closed, while the valve for releasing helium gas from the high pressure chamber was opened. Thereafter, the valve for releasing the vacuum was slowly opened, and the plate containing the embryo to be bombarded was removed from the apparatus. At each collision, these steps were repeated. After each collision, most embryos were transferred to different plates and subjected to abiotic and biological stress. However, some embryos were transferred to plates containing MS medium supplemented with BAP 5 mg / mL (benzylaminopurine) 3% sucrose, 0.6% agar (pH), in which, for induction of regeneration, Maintained for 18 hours and protected from light at 28 ° C.

トランスジェニック胚の選択
トランスジェニック細胞と非トランスジェニック細胞との識別は、個別に又は同じ形質転換ベクター中の対象遺伝子に連結して、酵素活性を有するタンパク質を発現する選択遺伝子を植物ゲノムに導入することにより行うことができる。作用様式に従って、マーカー遺伝子は、抗生物質への耐性を付与する遺伝子、除草剤への耐性を付与する遺伝子、及びポジティブ選択を有するマーカー遺伝子として分類される(Brasileiro and Dusi (1999),In:TORRES,A.C;CALDAS,L.S.;BUSO,J.A.Ed.Cultura de tecidos.and transformagao genetica de Plantas.Brasilia:Embrapa−SPI/Embrapa−CNPH,1999.p.679−735.v.2)。遺伝子ahasは、除草剤への耐性を付与する遺伝子に分類される。この遺伝子は、アセトヒドロキシル酸シンターゼ(AHAS)酵素の改変形態をコードし、アセト乳酸シンターゼ(ALS)としても知られている。この配列の653位への変異により、アスパラギンによるセリンの置換をもたらし、改変酵素を生じさせ、除草剤クラスのイミダゾリノンによって認識されない。この遺伝子で形質転換された分裂組織細胞は、選択分子の分裂組織部位への全体の転移及び内因性AHAS酵素の不活性化の基づくプロセスにおいて、除草剤Imazapyrの存在下で選択される。選択剤は頂端分裂組織に局在するため、非トランスジェニック細胞は死滅し、植物に生育するトランスジェニック細胞の生存が支持される(Aragao and Brasileiro(2002),J.P.Physio,14(I))。このようにして、再生後、いくつかの胚は、選択培地MS、3&スクロース、0.15μMのImazapyr除草剤、0.8%寒天及びB5ビタミン(pH5.7)を含むプラスチックカップに移され、約45日間、成長チャンバーで、28℃にて、16時間の光周期で生育された。光強度は50μmol m−2s−1であり、相対湿度は80%を超えた。次に、再生された植物は、オートクレーブされた砂:バーミキュライト(1:1)を含むプラスチックカップに移され、栄養溶液(pH6.6)で加筆された。後に、順化のために、カップをプラスチックバックで覆い、必要に応じて栄養溶液で散水し、さらに28〜30日間、成長チャンバーで生育した。順化のこの器官の経過後、プラスチックバッグを取り除き、特異的プライマーを用いたPCR技術を介して、分子分析及び陽性植物の特定のために試料回収が可能な限り、通常に発育させることができた。
Selection of Transgenic Embryos The distinction between transgenic cells and non-transgenic cells can be performed individually or linked to the gene of interest in the same transformation vector to introduce a selection gene that expresses a protein with enzymatic activity into the plant genome. It can be done by doing. According to the mode of action, marker genes are classified as genes that confer resistance to antibiotics, genes that confer resistance to herbicides, and marker genes with positive selection (Brasileiro and Dusi (1999), In: TORRES). Caldas, L.S .; BUSO, JA Ed. Cultura de tecidos. And transformamagao genetica de Plantas. Brasilia: Embrapa-SPI / Embrapa-CNPH. 2). The gene ahas is classified into genes that confer resistance to herbicides. This gene encodes a modified form of the acetohydroxylate synthase (AHAS) enzyme, also known as acetolactate synthase (ALS). Mutation of this sequence to position 653 results in replacement of serine by asparagine, resulting in a modified enzyme, which is not recognized by the herbicide class of imidazolinones. The meristem cells transformed with this gene are selected in the presence of the herbicide Imazapyr in a process based on total transfer of the selected molecule to the meristem site and inactivation of the endogenous AHAS enzyme. Since the selection agent is localized in the apical meristem, non-transgenic cells die and support the survival of transgenic cells growing in plants (Aragao and Brasileiro (2002), JP Physio, 14 (I). )). Thus, after regeneration, some embryos are transferred to plastic cups containing the selection medium MS, 3 & sucrose, 0.15 μM Imazapyr herbicide, 0.8% agar and B5 vitamins (pH 5.7), They were grown for about 45 days in a growth chamber at 28 ° C. with a 16 hour photoperiod. The light intensity was 50 μmol m−2s−1 and the relative humidity exceeded 80%. Next, the regenerated plants were transferred to plastic cups containing autoclaved sand: vermiculite (1: 1) and retouched with a nutrient solution (pH 6.6). Later, for acclimation, the cups were covered with plastic bags, sprinkled with nutrient solution as needed, and grown in growth chambers for an additional 28-30 days. After the passage of this organ of acclimation, the plastic bag can be removed and allowed to grow normally, via PCR technology with specific primers, as far as sample collection is possible for molecular analysis and identification of positive plants. Was.

種々のストレスに供されたトランスジェニック胚を用いた実験
根こぶ線虫に感受性であり、種々の発現カセット(親感受性株BRS133(S−pAG1/プロモーターGmHSP BRS133)及び耐性集団JF7027由来の個体(R−pAG1/プロモーターGmHSP JF7027)から増幅されたGmhsp17.6−L遺伝子のプロモーター領域を含む)で形質転換された大豆品種BRS133及びPintado由来の胚は、生物的ストレス、この場合は、M.ジャワニカのジャワニカJ2による接種、及び非生物的ストレス、例えば、熱、冷却、塩分及び脱水(干ばつ)に供された。非トランスジェニック胚(CN−負の対象)及びpAG1プラスミドのみで形質転換した胚(CP−正の対象)を同じ処置に供した。熱ストレスを適用し、胚を25℃(室温)、35℃及び45℃(温室中)にて維持した。4℃(冷蔵庫)及び15℃(温室)の処理は冷却ストレスに用いた。これらのストレスは、2時間、4時間、及び24時間の時点で溶液中で胚に適用された。脱水(干ばつ)は、温室にて37℃にて行い、フィルターペーパー上で2時間、4時間、及び6時間の時点で維持した。塩分ストレスについては、胚は、200mM及び400mMのNaCl濃度で24時間維持された。生物的ストレスは、24時間、48時間、及び72時間、J2発生段階(2.000〜3.000のJ2/mL)で線虫を含む溶液で胚を維持することによって行われた。図17は、ストレスをどのように適用したかを示す。
Experiments using transgenic embryos subjected to various stresses It is susceptible to clubroot nematodes and various expression cassettes (parent-sensitive strain BRS133 (S-pAG1 / promoter GmHSP) BRS133) and embryos derived from the soybean varieties BRS133 and Pintado transformed with the resistant population JF7027 (including the promoter region of the Gmhsp17.6-L gene amplified from the R-pAG1 / promoter GmHSP JF7027). Stress, in this case, M. Javanica was inoculated with Javanica J2 and subjected to abiotic stresses, such as heat, cooling, salinity and dehydration (drought). Non-transgenic embryos (CN-negative control) and embryos transformed with the pAG1 plasmid alone (CP-positive control) were subjected to the same treatment. Heat stress was applied and embryos were maintained at 25 ° C (room temperature), 35 ° C and 45 ° C (in a greenhouse). Treatments at 4 ° C. (refrigerator) and 15 ° C. (greenhouse) were used for cooling stress. These stresses were applied to the embryos in solution at 2, 4, and 24 hours. Dehydration (drought) was performed in a greenhouse at 37 ° C. and maintained on filter paper at 2, 4, and 6 hours. For salinity stress, embryos were maintained at 200 mM and 400 mM NaCl concentrations for 24 hours. Biological stress was performed by maintaining embryos in a solution containing nematodes at the J2 developmental stage (2.00 / 3000 J2 / mL) for 24, 48 and 72 hours. FIG. 17 shows how the stress was applied.

種々の発現カセットを用いて形質転換され、種々のストレスに供された胚における組織化学的アッセイ
Gus遺伝子の発現産物は、組織化学的アッセイを通じて、植物組織におけるその酵素的活性を検出することによって、選択のマーカーレポーターとして使用され得る。この定量的方法は、b−グルクロニダーゼ酵素によって、酸素の存在下で不溶性の青色沈澱物をもたらす二量体を生じさせる、5−ブロモ−4−クロロ−3−インドリル−b−D−グルクロニド(X−gluc)基質の開裂に基づいている。この方法論は、組織特異性、プロモーターの単離、トランスジェニック植物の同定、及び移動条件に関する遺伝子発現制御研究を補助する(Brasileiro(1998),In:Brasileiro,A.C.M.;Carneiro,V.T.C.(ed.).Manual de trans formacao genetica de plantas.Brasilia:Embrapa − SPI/Embrapa−Cenargen,1998,p.143−154;Aragao et al.(2000),Theor.Appl.Gen,101:1−6))。このようにして、種々のカセットで形質転換され、その後に種々のストレスに供された、2つの遺伝子型であるBRS133とPintadoの胚をプレートに移し、試料を覆うには十分な体積でX−Gluc反応緩衝液を添加した。この緩衝液は、85mLのジメチルホルムアミド中に8.5mgのX−Glucを希釈することによって調製された。リン酸緩衝液(NaH2PO4−50mM pH7.0)は、17mL、最後は17mLのTriton X−100の体積に添加された。この溶液を調製後、冷蔵庫で保存した。胚及び緩衝液を含むプレートを密封し、暗所中、温室にて37℃で約16時間インキュベートした。その後、緩衝液を取り除き、1mLの70%エタノールを添加して、反応を停止させた。試料を実体顕微鏡(SQZ−DS4−BI(Tecnival))下で分析し、画像を獲得して結果を書面にした。組織化学的アッセイは、ストレスに供した後、試薬X−Glucが実施さえると、品種BRS133はより強い応答を示すことが示され、これは、青色スポットが明確であり、形質転換された細胞を示す制限された領域において視認されるためである。この不溶性の青色沈澱物は、β−グルクロニダーゼをコードする構築カセットに存在するGus遺伝子反応産物であり、この酵素は、O2の存在下で沈殿する二量体を形成するX−Gluc基質と反応する。品種Pintadoからの胚アッセイ結果を分析する場合、ストレスの大部分において、正の青色スポットは検出されなかった。この品種では、内因性GUS発現がより高く、完全な青色胚をもたらし、その結果が分析と干渉する。大豆胚のバックグランド内因性GUS活性は以前の研究において報告されていた。Hu及び共同研究者(Plant Cell Reports,9:1−5,1990)は、53の種々の植物種を分析し、葉、果実部分、種子及び胚における固有のGUS活性を試験した。この研究では、大豆は、新鮮な果実由来の成熟胚と脱水された種子の成熟胚において、強力な正の染色を示し、内因性GUS活性の結果を示した。このようにして、熱ストレスは、温室中で2時間、4時間、及び24時間、25℃、35℃、及び45℃の温度にトランスジェニック胚を供することによって適用された。図18、19及び20は、それぞれ、試験された両品種に対するこれらの処置を示す。冷却ストレスは、冷蔵庫及び温室中で、2時間、4時間、及び24時間、4℃及び15℃の温度にトランスジェニック胚を供することによって適用された(図21及び22)。このストレスについて、組織化学的反応の陽性青色スポットに関する、品種間の相違は、Pintado胚においてより非常に顕著であり、それらは構造的に青色であり、内因性GUS活性に起因している。従前の文献(Hu et al.(1990),Plant Cell Reports,9:1−5)に記載されている。もう一度、品種BRS133由来の胚は、組織化学的アッセイに対してより良好な応答を示し、それは、この品種が選択されるものであり、この研究の次の工程で使用されなければならないことを示す。塩分ストレス実験は、対照としての水、200mM、400mMの濃度のNaCl濃度に24時間、トランスジェニック胚を維持することによって行われた。品種BRS133由来の胚は、このアッセイに正に応答し続け、制限された領域で青色スポットを示し、以前のストレスとは相違し、品種Pintadoは明らかでありかつ検出可能な応答を示さなかった。図23はそれらの結果を示す。干ばつストレスは、フィルターペーパー上に37℃で胚を配置し、温室中で2時間、4時間、及び6時間維持することによって適用された。もう一度、品種BRS133は、組織化学的アッセイに陽性応答を示し、一方、品種Pintadoは、再度、陰性応答を示した。後者は、図24に示される通り、内因性GUS発現の結果として、胚の非特異的な青色染色を示した。根こぶ線虫M.ジャワニカの感染段階であるジャワニカJ2を用いて、品種BRS133及びPintado由来の胚への感染は生物的ストレスを構築した。約2000〜3000のJ2/ mLをトランスジェニック試料とともにインキュベートし、24時間、48時間及び72時間維持した。結果は、品種BRS133(図25)は、組織化学的アッセイの陽性の青色スポットを示したことを表し、これは、カセット発現が満足いくように起きたことを示す。この時間を経過したとき、胚は、それらの局面が改変され、赤茶色を示し、対照試料を含むことを示している。この変化は、72時間後により視認され、感染時に、ホルモン及び物質を注射する染色の感染形態によって胚を攻撃することによって引き起こすことができ、それは、宿主植物の根において起こるのと同じように、細胞改変を可能にする。しかしながら、Rと命名された胚は、耐性カセットpAG1/プロモーターGmhsp JF7027で形質転換されたものであり、影響が少ないという局面を有し、72時間で接種された試料は、元の局面を維持し、白色であり、これは、どうも、より高い数のAT(n)繰り返しで、耐性集団JF7027からの個体由来のGmhsp17.β−L遺伝子のプロモーター領域を含むカセットが、おそらく、より高い発現レベルのシャペロンにより、病原体攻撃に対するより良好な応答を示すことを示唆している。Pintado由来の胚はまた、J2線虫の接種により生物的ストレスに供された場合、構成的に青色に染色される組織化学的アッセイに対して負の応答に加えて、色の変化の応答を示し、48時間から、特に72時間からより顕著であった。図26は結果を示す。
Histochemical assays in embryos transformed with various expression cassettes and subjected to various stresses The expression product of the Gus gene is detected by detecting its enzymatic activity in plant tissues through histochemical assays. Can be used as a marker reporter of choice. This quantitative method uses 5-bromo-4-chloro-3-indolyl-b-D-glucuronide (X), which produces a dimer by the b-glucuronidase enzyme in the presence of oxygen to give an insoluble blue precipitate. -Gluc) Based on cleavage of the substrate. This methodology assists in gene expression control studies on tissue specificity, promoter isolation, transgenic plant identification, and migration conditions (Brasileiro (1998), In: Brasileiro, ACM; Carneiro, V. T.C. (ed.) Manual de transforma genetica de plantas.Brasia: Embrapa-SPI / Embrapa-Cenargen, 1998, p.143-154; Aragao et al. (2000), Arago et al. (2000). 101: 1-6)). Thus, embryos of the two genotypes, BRS133 and Pintado, transformed with different cassettes and then subjected to different stresses, are transferred to a plate and X-expressed in sufficient volume to cover the sample. Gluc reaction buffer was added. This buffer was prepared by diluting 8.5 mg of X-Gluc in 85 mL of dimethylformamide. Phosphate buffer (NaH2PO4-50 mM pH 7.0) was added to a volume of 17 mL and finally 17 mL of Triton X-100. After preparing this solution, it was stored in a refrigerator. Plates containing embryos and buffer were sealed and incubated in the dark at 37 ° C. for about 16 hours in the dark. Thereafter, the buffer was removed and the reaction was stopped by adding 1 mL of 70% ethanol. Samples were analyzed under a stereomicroscope (SQZ-DS4-BI (Tecnival)), images were acquired and the results were written. Histochemical assays showed that cultivar BRS133 showed a stronger response when subjected to the stress and then the reagent X-Gluc, indicating that the blue spots were clear and that the transformed cells This is because it is visually recognized in the restricted area shown. This insoluble blue precipitate is the product of the Gus gene reaction present in the construction cassette encoding β-glucuronidase, which reacts with the X-Gluc substrate to form a dimer that precipitates in the presence of O2. . When analyzing embryo assay results from the cultivar Pintado, no positive blue spots were detected for most of the stress. In this breed, endogenous GUS expression is higher, resulting in intact blue embryos, the results of which interfere with the analysis. Background endogenous GUS activity in soybean embryos has been reported in previous studies. Hu and co-workers (Plant Cell Reports, 9: 1-5, 1990) analyzed 53 different plant species and tested for intrinsic GUS activity in leaves, fruit parts, seeds and embryos. In this study, soybeans showed strong positive staining in mature embryos from fresh fruits and mature embryos from dehydrated seeds, indicating the result of endogenous GUS activity. In this way, heat stress was applied by subjecting the transgenic embryos to temperatures of 25 ° C., 35 ° C., and 45 ° C. for 2 hours, 4 hours, and 24 hours in a greenhouse. Figures 18, 19 and 20 respectively show these treatments for both varieties tested. Cooling stress was applied by subjecting the transgenic embryos to temperatures of 4 ° C. and 15 ° C. for 2 hours, 4 hours, and 24 hours in a refrigerator and greenhouse (FIGS. 21 and 22). For this stress, the differences between the varieties with respect to the positive blue spots of histochemical reactions are much more pronounced in Pintado embryos, they are structurally blue and are due to endogenous GUS activity. This is described in a previous document (Hu et al. (1990), Plant Cell Reports, 9: 1-5). Once again, embryos from breed BRS133 show a better response to histochemical assays, indicating that this breed is the one that should be selected and must be used in the next step of this study . Salinity stress experiments were performed by maintaining transgenic embryos in water as a control, NaCl concentrations of 200 mM, 400 mM for 24 hours. Embryos from cultivar BRS133 continued to respond positively to this assay, showing a blue spot in a restricted area, unlike previous stress, cultivar Pintado showed no apparent and detectable response. FIG. 23 shows the results. Drought stress was applied by placing embryos at 37 ° C. on filter paper and maintaining in a greenhouse for 2, 4, and 6 hours. Once again, cultivar BRS133 showed a positive response in the histochemical assay, while cultivar Pintado again showed a negative response. The latter showed non-specific blue staining of the embryo as a result of endogenous GUS expression, as shown in FIG. Root-knot nematode M. Using Javanica J2, an infection stage of Javanica, infection of embryos from varieties BRS133 and Pintado built up biological stress. Approximately 2000-3000 J2 / mL were incubated with the transgenic samples and maintained for 24, 48 and 72 hours. The results show that cultivar BRS133 (FIG. 25) showed a positive blue spot in the histochemical assay, indicating that cassette expression occurred satisfactorily. At the end of this time, the embryos have been modified in their aspect, exhibiting a reddish brown color, indicating that they contain control samples. This change is more visible after 72 hours and can be caused by infection at the time of infection by attacking the embryo with an infectious form of staining that injects hormones and substances, just as occurs in the roots of the host plant, Enables cell modification. However, the embryo, designated R, has the resistance cassette pAG1 / promoter Gmhsp Samples that had been transformed with JF7027 and had a low-impact aspect, and were inoculated at 72 hours, retained the original aspect and were white, which apparently indicates a higher number of AT ( n) Repeatedly, Gmhsp17. from individuals from resistant population JF7027. Cassettes containing the promoter region of the β-L gene suggest a better response to pathogen challenge, probably due to higher expression levels of the chaperone. Pintado-derived embryos also show a constitutive blue staining histochemical assay, as well as a negative color response, when exposed to biological stress by inoculation of J2 nematodes. And was more pronounced from 48 hours, especially from 72 hours. FIG. 26 shows the results.

生物的ストレス及び非生物的ストレスに供された後、組織化学的アッセイはマーカー遺伝子Gusの存在を検出した、品種BRS133及びPintadoに対する示された結果から結論付けることがえきるが、しかし、高い内因性活性も、特に品種Pintadoにおいて観察され、異なる材料が形質転換プロセスへの明確な応答を示したことを示唆している。   After being subjected to biotic and abiotic stress, histochemical assays detected the presence of the marker gene Gus, which can be concluded from the results shown for varieties BRS133 and Pintado, but high endogenous. Sexual activity was also observed, especially in the cultivar Pintado, suggesting that the different materials showed a clear response to the transformation process.

Gus発現はまさに形質転換の証拠として考えられると言及するには価値があるが、植物ゲノムへのGus遺伝子の組込みの決定的証拠としては不十分である(Potrykus(1990),Physiologia Plantarum 79:129−134)。内因性DNA配列の組込みの決定的証拠は、分子生物学的技術を介して、特異的プローブを用いてゲノムDNAハイブリダイゼーションによって与えられる。   While it is worth mentioning that Gus expression is just considered to be evidence of transformation, it is insufficient as definitive evidence of Gus gene integration into the plant genome (Potrykus (1990), Physiological Plantarum 79: 129). -134). Definitive evidence of integration of the endogenous DNA sequence is provided by genomic DNA hybridization with specific probes via molecular biology techniques.

Claims (18)

植物におけるコード配列の発現レベルを制御する方法であって、
(i)対象遺伝子に操作可能に連結されたプロモーターエレメント内のAT(n)挿入物を担持する発現カセットを用いて植物細胞を安定に形質転換し;
(ii)植物細胞の増殖条件下で安定に形質転換された植物細胞を培養し;
(iii)(i)のカセットがそのゲノムに安定に組み込まれたトランスジェニック植物を再生する
ことを含み、ここで、前記トランスジェニック植物は、対照植物と比較した場合に、異なるレベルの遺伝子発現を示す前記方法。
A method for controlling the expression level of a coding sequence in a plant,
(I) stably transforming plant cells with an expression cassette carrying an AT (n) insert in a promoter element operably linked to the gene of interest;
(Ii) culturing a plant cell that has been stably transformed under plant cell growth conditions;
(Iii) regenerating a transgenic plant in which the cassette of (i) is stably integrated into its genome, wherein said transgenic plant has a different level of gene expression when compared to a control plant. The method shown.
前記AT挿入物が異なるサイズである、請求項1に記載の方法。   The method of claim 1, wherein the AT inserts are different sizes. 前記AT挿入物がプロモーター領域内の特定部位に局在化している、請求項1に記載の方法。   2. The method of claim 1, wherein the AT insert is localized at a specific site within a promoter region. 前記プロモーター領域がGmhsp17.6−L遺伝子に関連する、請求項1に記載の方法。   The method according to claim 1, wherein the promoter region is related to a Gmhsp17.6-L gene. 植物の線虫を駆除するために使用される、請求項1〜4のいずれか1項に記載の方法。   The method according to any one of claims 1 to 4, which is used for controlling plant nematodes. 前記線虫が、優先的に根こぶ(gall)線虫であるメロイドギネ・ジャワニカ(Meloidogyne javanica)である、請求項5に記載の方法。   6. The method of claim 5, wherein the nematode is Meloidogyne javanica, which is preferentially a gall nematode. Gmhsp17.6−L遺伝子のプロモーター領域に連結された異なる数のAT−挿入物を有する2つのプロモーター領域を含む発現カセット。   An expression cassette comprising two promoter regions with different numbers of AT-inserts linked to the promoter region of the Gmhsp17.6-L gene. 大豆胚を形質転換する能力を含む、請求項7に記載の発現カセット。   The expression cassette of claim 7, comprising the ability to transform soy embryos. 前記カセットが植物の線虫を駆除するために使用される、請求項7又は8に記載の発現カセット。   The expression cassette according to claim 7 or 8, wherein the cassette is used for controlling plant nematodes. 前記線虫が、優先的に根こぶ線虫であるメロイドギネ・ジャワニカである、請求項9に記載の発現カセット。   The expression cassette according to claim 9, wherein the nematode is preferentially a root-knot nematode, meloidogine javanica. AT(n)−挿入物を含む遺伝子的に改変された植物を得るための方法であって、
(i)対象遺伝子に操作可能に連結されたプロモーターエレメント内にAT(n)挿入物を担持する発現カセットを用いて植物細胞を安定に形質転換し;
(ii)植物細胞の増殖条件下で安定に形質転換された植物細胞を培養し;
(iii)安定に遺伝子的に改変された植物を再生する
ことを含む前記方法。
A method for obtaining a genetically modified plant comprising an AT (n) -insert, comprising:
(I) stably transforming a plant cell with an expression cassette carrying an AT (n) insert in a promoter element operably linked to the gene of interest;
(Ii) culturing a plant cell that has been stably transformed under plant cell growth conditions;
(Iii) The method comprising regenerating a stably genetically modified plant.
前記AT−挿入物が異なるサイズである、請求項11に記載の方法。   The method of claim 11, wherein the AT-inserts are different sizes. 前記AT−挿入物がプロモーター領域内の特定部位で生じる、請求項11に記載の方法。   12. The method of claim 11, wherein said AT-insert occurs at a specific site within a promoter region. 前記プロモーター領域がGmhsp17.6−L遺伝子に関連する、請求項13に記載の方法。   14. The method of claim 13, wherein said promoter region is associated with a Gmhsp17.6-L gene. 前記植物が、AT−挿入物の比率サイズで、プロモーター領域に存在し、過剰発現した遺伝子を有する、請求項11〜14のいずれか1項に記載の方法。   15. The method according to any one of claims 11 to 14, wherein the plant is present in the promoter region at the specific size of the AT-insert and has an overexpressed gene. 前記植物が、AT−挿入物の比率サイズで、プロモーター領域に存在し、低(under)発現した遺伝子を有する、請求項11〜14のいずれか1項に記載の方法。   15. The method of any one of claims 11 to 14, wherein the plant has an under-expressed gene present in the promoter region at the AT-insert specific size. 前記植物が線虫に耐性である、請求項11〜16のいずれか1項に記載の方法。   17. The method according to any one of claims 11 to 16, wherein the plant is resistant to nematodes. 前記線虫が、優先的に根こぶ線虫メロイドギネ・ジャワニカである、請求項17に記載の方法。   18. The method of claim 17, wherein the nematode is preferentially a root-knot nematode, meloidogine javanica.
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