用于高效率且高通量产生转基因事件的改进的分割种子大豆转化的制作方法_3

文档序号:9509760阅读:来源:国知局
植物的应用可W包含在转化载体或构建体中。可选择标志物的实例包括可赋 予针对抗代谢物如除草剂或抗生素的抗性的那些,例如二氨叶酸还原酶,其赋予对甲氨 蝶岭的抗性(Reiss,PlantPhysiol.(LifeSci.Adv. ) 13:143-149, 1994;另见Herrera Estrella等,化 1:ure303:209-213, 1983 ;Meije;r等,PlantMol.Biol. 16:807-820, 1991); 新霉素憐酸转移酶,其赋予对氨基糖巧类新霉素、卡那霉素和嚷岭霉素的抗性 (Herrera-Estrella,EMB0J. 2:987-995, 1983 和FYaley等.Proc.化tl.Acad.Sci USA80:4803 (1983));和潮霉素憐酸转移酶,其赋予对潮霉素的抗性(Marsh,Gene 32:481-485, 1984 ;另见Wal化on等,PlantMol.Biol. 5:103-108, 1985;Zhijian等,Plant Sciencel08:219-227, 1995);付pB,其允许细胞利用吗I噪代替色氨酸;hisD,其允许细 胞利用组氨醇代替组氨酸(Hartman,Proc.化tl.Acad.Sci.,USA85:8047, 1988);甘露 糖-6-憐酸异构酶,其允许细胞利用甘露糖(WO94/20627);鸟氨酸脱簇酶,其赋予对鸟氨 酸脱簇酶抑制剂2-(二氣甲基)-Dk鸟氨酸值FM0 ;McConlogue, 1987,收录于(Current CommunicationsinMolecularBioloRv.ColdSpringHarborLaboratoryed.)的抗 性;和来自±曲霉的脱氨酶,其赋予对杀稻攝菌素S的抗性(Tamura,Biosci.Biotechnol. Biochem. 59:2336-2338, 1995) 〇
[0086] 其他的可选择标志物包括,例如,突变的乙酷乳酸合酶,其赋予咪挫嘟酬或 横酷脈抗性化ee等.,EMB0J. 7:1241-1248, 1988),突变的psbA,其赋予对阿特拉津 (atrazine)的抗性(Smeda等.,PlantF*hysiol. 103:911-917, 1993),或突变的原化 嘟原氧化酶(参见美国专利No. 5, 767, 373),或其它可赋予对除草剂如草锭麟抗性的 标记。合适的可选择标志物基因的实例包括,但不仅限于,编码对下述化合物的抗性 的基因:氯霉素化erreraEstrella等.,EMB0J. 2:987-992, 1983);链霉素(Jones 等.,Mol.Gen.Genet. 210:86-91, 1987);壮观霉素度reta即e-Sa即ard等.,Transgenic Res. 5:131-137, 1996);博莱霉素化ille等.,PlantMol.Biol. 7:171-176, 1990);横 胺(Guerineau等,PlantMol.Biol. 15:127-136, 1990);漠苯腊(Sta化er等.,Science 242:419-423,1988);草甘麟(Shaw等.,Science233:478-481,1986);麟丝菌素值eBlock 等.,ΕΜΒΟJ. 6:2513-2518, 1987),等等。
[0087] 使用可选择基因的一个选项是草锭麟抗性编码DM,在一个实施方案中,可W 是麟丝菌素乙酷转移酶(pat),受木馨脉花叶病毒启动子控制的玉米优化pat基因或 bar基因。运些基因赋予对双丙氨麟的抗性。参见(例如,Wohlleben等,(1988)Gene 70:25-37) ;Gordon-Kamm等.,PlantCell2:603 ;1990;Uchimiya等.,BioTechnology 11:835, 1993;White等.,Nucl.AcidsRes. 18:1062, 1990 ;Spence;r等.,Theor.Appl. Genet. 79:625-631,1990 ;和Anzai等.,Mol.Gen.Gen. 219:492, 1989)。pat基因的一个版 本是玉米优化的pat基因,在美国专利No. 6, 096, 947中有描述。另一种可在本公开的方法 中使用的可选择标志物基因是dgt-28,其赋予对草甘麟的抗性。在特定的实施方案中,可W 为双子叶植物中的表达优化dgt-28 (见例如US20130205440)。
[0088] 此外,可W使用有助于鉴定含有编码标记的多核巧酸的植物细胞的标志物。当序 列的存在产生可测量的产物、并且能够产生该产物而不破坏植物细胞时,可打分的或者可 筛选的标志物是有用的。实例包括β-葡糖醒酸酶或uidA基因(GU巧,其编码已知有各种 生色底物的酶(例如,美国专利5, 268, 463和5, 599, 670);氯霉素乙酷转移酶(Jefferson 等.TheEMB0Journal第6卷第13期3901-3907页);和碱性憐酸酶。在一个优选的实施方 案中,所用的标志物是β-胡萝l·素或原维生素A灯e等.,Science287:303-305-(2000))。 该基因已被用于提高稻米的营养,但在运种情况下,它被用来作为可筛选标志物,并且通过 提供金色来检测与感兴趣基因连锁的该基因的存在。与使用该基因对植物提供营养贡献的 情形不同,较少量的蛋白即足W实现标记的目的。其它可筛选的标志物一般包括花青素/ 黄酬基因(参见Ta^or和化iggs,ThePlantCell(1990)2:115-127的讨论),包括例如, R-基因座基因,其编码可调节植物组织中花青素色素(红色)的产生的产物值ellaporta 等,收录于ChromosomeStructureandFunction.KluwerAcademicPublishers,Appels 和Gustafson编辑,263-282页(1988));控制类黄酬色素生物合成的基因,例如玉 米C1 基因化ao等,PlantCell(1996)8:1171-1179 ;Scheffle;r等.Mol.Gen.Genet. (1994)242:40-48)和玉米C2 基因(Wienand等,Mol.Gen.Genet. (1986)203:202-207); B基因(Chandler等,PlantCell(1989) 1:1175-1183),pi基因(Grotewold等,P;roc. Natl.Acad.Sci.USA(1991)88:4587-4591;Grotewold等,Cell(1994)76:543-553 ; Sidorenko等,PlantMol.Biol. (1999)39:11-19);青铜色基因座基因(Ralston 等,Genetics(1988) 119:185-197 ;化sh等,PlantCell(1990) 2 (11) : 1039-1049),及其它。
[0089] 合适的标志物的进一步的实例包括青色巧光蛋白(CYP)基因度olte等.(2004) J.CellScience117:943-54 和Kato等,(2002)PlantI^ysiol.129:913-42),黄色巧光 蛋白基因(来自Evrogen的PHIYFP?;见Bolte等.(2004)J.CellScience117:943-54); lux基因,其编码蛋光素酶,其存在可w使用例如X-射线胶片、闪烁计数、巧光分光光度 法、低光摄像机、光子计数相机或多孔发光法进行检测灯eeri等.(1989化MBOJ. 8:343); 绿色巧光蛋白(GFP)基因(Sheen等.,PlantJ. (1995)8(5) :777-84);和DsRed2,其 中被标志物基因转化的植物细胞呈红色,因此可W目测选择值ietrich等.(2002) Biotechniques2 (2) :286-293)。另外的实例包括β-内酷胺酶基因(Sutcliffe,Proc. 化t' 1.Acad.Sci.U.S.A. (1978)75:3737),其编码已知有各种生色底物的酶(例 女日,PADAC,一种发色头抱菌素);巧化基因(Z址owsky等.,Proc.化t' 1.Acad.Sci. U.S.A. (1983)80:1101),其编码儿茶酪双加氧酶,其能够转化发色的儿茶酪;α-淀粉酶 基因(Ikuta等.,Biotech. (1990)8:241);酪氨酸酶基因化atz等.,J.Gen.Microbiol. (1983) 129:2703),其编码能够氧化酪氨酸为DOPA和多己酿的酶,其进一步缩合形成容易 检测的化合物黑色素。显然,许多运样的标志物是可W获得,并且是本领域技术人员已知 的。
[0090] 在某些实施方案中,核巧酸序列可W任选地与另一种感兴趣的核巧酸序列组合。 术语"感兴趣的核巧酸序列"是指运样的核酸分子(也可称为多核巧酸),其可W是转录的 RNA分子W及DNA分子,编码期望的多肤或蛋白,但也可W指不构成完整基因,并且不一定 编码多肤或蛋白质的核酸分子(例如,启动子)。例如,在某些实施方案中,核酸分子可W和 另一种核酸分子组合或"堆叠",所述另一种核酸分子可W提供针对草甘麟或另一除草剂的 额外抗性或耐受性,和/或提供对选择昆虫或疾病的抗性和/或增强营养,和/或改良的农 艺学特性,和/或在饲料、食品、工业、医药或其它用途上有用的蛋白质或其它产物。在植物 基因组中"堆叠"两种或多种感兴趣的核酸序列可W通过,例如,使用两个或多个事件的常 规植物育种,用含有感兴趣序列的构建体转化植物,再转化转基因植物,或通过同源重组介 导的祀向整合添加新的性状来实现。
[0091] 运样的感兴趣的核巧酸序列包括,但不仅限于,下面提供的运些实例:
[0092] 1.赋予对害虫或疾病抗性的基因或序列(例如iRNA)
[0093] (A)植物疾病抗性基因。植物防御常被植物中的疾病抗性基因(时的产物与病原 体中的相应无毒(Avr)基因的产物之间的特异性相互作用所激活。可W用克隆的抗性基因 转化植物品种,从而构建抗特定的病原体菌株的植物。运样的基因的实例包括提供抗黄枝 抱霉(Cladosporiumfulvum)抗性的番茄Cf-9 基因(Jones等.,1994Science266:789), 番茄Pto基因,其编码一种蛋白激酶,提供抗下香假单胞杆菌番茄致病变种(Pseudomonas syringaepv.tomato)的抗性(Martin等.,1993Science262:1432),和提供抗下香假单胞 菌抗性的拟南芥RSSP2 基因(Mimlrinos等.,1994Cell78:1089)。
[0094] 做苏云金芽抱杆菌蛋白、其衍生物或仿照其的合成多肤,例如化δ-内毒素基因 的核巧酸序列(Geiser等.,1986Gene48:109),和营养期杀虫(VI巧基因(见例如Estruch 等.(1996)口'〇。.化11.4。日(1.5(^.93:5389-94)。此外,编码5-内毒素基因的〇臟分子可^ 从美国典型培养物保藏中屯、(Rockville,Md.)购得,ATCC登记号为40098, 67136, 31995和 31998。
[00巧](C)凝集素,例如多种君子兰(Cliviaminiata)甘露糖结合凝集素基因的核巧酸 序列(VanDamme等.,1994PlantMolec.Biol. 24:825)。
[0096] (D)维生素结合蛋白,例如可W用作针对昆虫害虫的杀幼虫剂的抗生物素蛋白和 抗生物素蛋白同源物,见美国专利5, 659, 026。
[0097] 似酶抑制剂,例如蛋白酶抑制剂或淀粉酶抑制剂。运样的基因的实例包括稻半 脫氨酸蛋白酶抑制剂(Abe等.,1987J.Biol.化em. 262:16793),烟草蛋白酶抑制剂IOluub 等.,1993PlantMolec.Biol.21:985),和α-淀粉酶抑制剂(Sumitani等.,1993Biosci. Biotech.Biochem. 57:1243)。
[0098](巧昆虫特异性激素或信息素,如蚁皮激素和保幼激素或其变异体,基于其的 模拟物,或其括抗剂或激动剂,例如杆状病毒表达的克隆保幼激素醋酶、保幼激素灭活剂 化ammock等.,l99(Ma1:ure:344:458)。
[0099] (G)昆虫特异性肤或神经肤,其在表达时会破坏受影响的害虫的生理(J.Biol. 化em. 269:9)。运些基因的实例包括昆虫利尿激素受体巧egan,1994),在点刻甲赚 值iplopterapunctata)中鉴定的allostatin(Pratt, 1989),和昆虫特异性麻搏性神经毒 素(美国专利No. 5, 266, 361)。
[0100] 化)在自然界中由蛇、黄蜂等产生的昆虫特异性毒液,例如蜗子昆虫毒性 (insectotoxic)肤(Pang, 1992Gene116:165)。 阳101] (I)负责高积累单祗、倍半祗締、类固醇、径目亏酸、苯丙酸衍生物或其它具有杀虫活 性的非蛋白分子的酶。 阳1〇引α)参与生物活性分子的修饰(包括翻译后修饰)的酶;例如,糖酵解酶、蛋白水 解酶、脂肪分解酶、核酸酶、环化酶、转氨酶、醋酶、水解酶、憐酸酶、激酶、憐酸化酶、聚合酶、 弹性蛋白酶、几下质酶和葡聚糖酶,无论是天然的还是合成的。运些基因的实例包括马蹄莲 基因(PCT公开的申请W093/02197),几下质酶编码序列(其可W从例如ATCC获得,登记号 为 3999637 和 67152),烟草钩虫几下质酶(Kramer等.,1993InsectMolec.Biol. 23:691), 和欧芹ubi4-2 多聚泛素基因化awalleck等.,1993PlantMolec.Biol.21:673)。 阳10引 (K)刺激信号转导的分子。运样的分子的实例包括绿豆巧调蛋白cDNA克隆的核巧 酸序列度otella等.,1994PlantMolec.Biol. 24:757)和玉米巧调蛋白cDNA克隆的核巧 酸序列(Griess等.,1994PlantI^ysiol. 104:1467)。
[0104] (L)疏水矩肤化y化ophobicmomentpeptide)。参见美国专利No. 5, 659, 026 和 5, 607, 914;后者教导了赋予疾病抗性的合成抗微生物肤。
[01化](M)膜通透酶、通道形成剂或通道阻断剂。例如杀菌肤-β溶胞肤类似物 (Jaynes等.,1993PlantSci. 89:43),其使转基因烟草植物对青枯假单胞菌(Pseudomonas Sol曰η曰ce曰rum)有抗性。 阳106](脚病毒侵入蛋白或自其衍生的复合毒素。例如,病毒外壳蛋白在转化植物细胞中 的积累赋予对该外壳蛋白基因的来源病毒及相关病毒所致的病毒感染和/或发病的抗性。 已经对转化植物赋予了针对首猜花叶病毒、黄瓜花叶病毒、烟草线条病毒、马铃馨X病毒、 马铃馨Y病毒、烟草蚀刻病毒、烟草脆裂病毒和烟草花叶病毒的外壳蛋白介导的抗性。参见 例如Beachy等.(1990)Ann.Rev.F*h}ftopathol. 28:451。 阳107] (0)昆虫特异性抗体或自其衍生的免疫毒素。如此,祀向昆虫肠中的关键代谢功能 的抗体可W使受影响的酶失活,从而杀死昆虫。例如,Taylor等,摘要#497,SeventhInt' 1.SymposiumonMolecularPlant-MicrobeInteractions显示,在转基因烟草中通过产生单 链抗体片段导致酶失活。
[0108] (巧病毒特异性抗体。参见例如化vladoraki等.(1993)化化re266:469,其显示, 表达重组抗体基因的转基因植物受到保护免于病毒攻击。
[0109](曲在自然界中由病原体或寄生物产生的发育阻滞蛋白 (developmenta^L-arrestiveprotein)。例如,真菌内a-l,4-D多聚半乳糖醒酸酶通过 溶解植物细胞壁同-α-1,4-D-半乳糖醒酸
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