【実施例】
【0243】
1.センチュウ抵抗性および除草剤耐性遺伝子でのダイズ(Glycine max)の形質転換
1.1.cry14Ab−1.bおよびhppdPf−4Paキメラ遺伝子を含む挿入T−DNAの説明
以下のhppdPf−4Paおよびcry14Ab−1.b発現カセットを含有するベクターpSZ8832を用いたアグロバクテリウム(Agrobacterium)媒介形質転換により、EE−GM5ダイズを開発した。
(i)HPPD−4タンパク質をコードする変異型hppdPf−4Pa遺伝子(そのアミノ酸配列は配列番号10に示される)。hppdPf−4Paコード配列は、位置335(ProによるGluの置換)、位置336(TrpによるGlyの置換)、位置339(AlaによるLysの置換)および位置340(GlnによるAlaの置換)に点変異をシュードモナス・フルオレッセンス(Pseudomonas fluorescens)株A32由来のHPPDタンパク質をコードするDNA中に導入することによって発現された。HPPD−4タンパク質の発現は、イソキサフルトール、トプラメゾンまたはメソトリオンなどのHPPD阻害除草剤に対する耐性を付与する。
(ii)cry14Ab−1.b遺伝子は、Cry14Ab−1タンパク質(そのアミノ酸配列は配列番号8に示される)をコードする。Cry14Ab−1タンパク質の発現は、ダイズシストセンチュウのヘテロデラ・グリシネス(Heterodera glycines)などのセンチュウに対する抵抗性を付与する。
【0244】
プラスミドpSZ8832は、右T−DNA境界(RB)と左T−DNA境界(LB)との間に位置するcry14Ab−1.bキメラ遺伝子およびhppdPf−4Paキメラ遺伝子を含有する植物形質転換ベクターである。右と左のT−DNA境界の間のT−DNAに含まれる遺伝要素の説明を以下の表1に示す。このプラスミドの(T−DNA境界間の)T−DNAの確認的配列決定により、配列番号11の配列が得られた。cry14Ab−1.bおよびhppdPf−4Paコード配列(コード鎖を示す)のヌクレオチド配列は、それぞれ配列番号7および9に表されている。
【0245】
【表3】
【0246】
【表4】
【0247】
1.2.イベントEE−GM5
T−DNAベクターpSZ8832をアグロバクテリウム・ツメフアシェンス(Agrobacterium tumefaciens)に導入し、形質転換ダイズ植物(変種Thorne)を当技術分野で公知の方法に従ってHPPD阻害剤耐性を用いて選択した。生存している植物を自家受粉させてT1種子を生成した。その後の世代は自家受粉によって、または他のダイズの生殖質への交雑によって産生された。
【0248】
1.2.1 エリートイベントEE−GM5の同定
エリートイベントEE−GM5は、広範な選択手順に基づき(温室および圃場における形質有効性、分子特性、および農業特性を含むがこれらに限定されないパラメータに基づき)、同じキメラ遺伝子を用いて得られた広範囲の異なる形質転換イベントから選択された。EE−GM5を含有するダイズ植物は、ダイズ植物ゲノム中の単一遺伝子座に導入遺伝子の挿入を有すること、形質転換に使用された親植物と同様の総合的農学を有すること、形質転換DNAの挿入による収量の不利益を引き起こさないこと(導入遺伝子が分離した形質転換植物から得られた「ヌル」植物系統などの、イベントを有しない対応する同質遺伝子系統と比較して)、標準的なSCN温室アッセイにおいて根を汚染する雌成虫の有意な減少をもたらすこと、およびEE−GM5を含有しない同遺伝子型ヌル系統と比較して、圃場におけるSCNセンチュウプレッシャー下で改善された収量を有することが見出された。さらに、HPPD阻害除草剤の施用に対する耐性が圃場試験で測定されたが、除草剤耐性はエリートイベント選択の選択基準ではなかった。
【0249】
1.2.1.1 イベントの分子分析
サザンブロットの結果は、EE−GM5が、cry14Ab−1.bキメラ遺伝子の単一コピーおよびhppdPf−4Paキメラ遺伝子の単一コピーを含有する、単一のトランスジェニック遺伝子座を含有することを示した。EE−GM5は、hppdPf−4Paキメラ遺伝子の35Sプロモーターの一部を欠いている(これは、形質転換中に配列番号11の全T−DNAがダイズゲノムに挿入されたわけではないことを示す)。T−DNAの左右の境界およびaadA配列に隣接するベクター骨格配列を標的とするプライマーを用いたPCR分析ではPCR断片は得られなかった。また、複数世代のEE−GM5における同一のEE−GM5組込み断片の存在は、イベントの構造的安定性を実証する。
【0250】
1.2.1.2 イベントの遺伝
PCR分析によりhppdPf−4Paおよびcry14Ab−1.b遺伝子の遺伝子型を試験することによる、後継世代における挿入T−DNA挿入物の遺伝は、EE−GM5挿入物内に含有されるhppdPf−4Paおよびcry14Ab−1.b遺伝子は、予測可能な方法で、かつ単一の挿入について予想されるように遺伝することを示す。これらのデータはメンデルの原理と一致しており、EE−GM5イベントがダイズ核ゲノム内の単一の染色体遺伝子座に組み込まれた単一の挿入物からなるという結論をサポートする。
【0251】
また、5つの優良ダイズ系統へのEE−GM5の遺伝子移入による後継世代におけるEE−GM5の分離パターンの分析により、正常なメンデル分離が確認された。表2は、異なる分離集団において観察されたEE−GM5の分離を示す。
【0252】
【表5】
【0253】
表2において、「HH」はホモ接合性植物を表し、「Hemi」はヘミ接合植物を表し、「null」はEE−GM5を失ったヌル分離体を表し、「ns」は統計的に有意でないことを意味する(正常な/予測される分離からの任意の変動について)。これらの試験において、親1は、Rhg1およびRhg4天然SCN抵抗性を有するMG VI系統であり、親2は、SCNに感受性のMG VI系統であり、親3は、SCNに感受性のMG IX系統であり、親4は、Rhg1天然SCN抵抗性を有するMG III系統であり、親5は、SCNに感受性のMG I系統であった。
【0254】
1.2.1.3 タンパク質発現の安定性
温室生育植物におけるHPPD−4およびCry14Ab−1タンパク質のタンパク質発現レベルは、EE−GM5ダイズの異なる世代(例えば、T4、T6およびBC2F3)から収集された葉、根および種子試料中のサンドイッチ酵素結合免疫測定法(ELISA)によって決定した。HPPD−4およびCry14Ab−1は、試験した全ての世代にわたって、葉、根および種子において同様の平均発現レベルを示す。Cry14Ab−1およびHPPD−4濃度において観察されたいかなる差異も、天然の植物間可変性に起因するものであった。
【0255】
1.2.1.4 農業成績およびHPPD阻害除草剤に対する耐性
農学的等価性試験において、本来の形質転換バックグラウンド(Thorne)中にEE−GM5を含む植物を、SCNの非存在下で生育した場合の分離ヌル(EE−GM5を欠く)および野生型Thorne植物と比較した。試験区はHPPD除草剤で処理されなかったが、従来の除草剤の使用および必要に応じて手作業での除草によって、雑草がないように維持された。異なる場所での比較試験において生育した場合、花の色、鞘の色、種子の色および柔毛などの定性的植物特性について、および収量、全高、倒伏、植分、成熟までの日数などの定量的特性について検査すると、イベント含有する植物と分離ヌル(EE−GM5を欠く)との間で生物学的に有意な方法で農業成績に影響する差異は観察されなかった。したがって、EE−GM5を含む植物は、対応する非トランスジェニック植物に匹敵する正常な農業特性を示した。
【0256】
本来のThorne形質転換バックグラウンドでEE−GM5を用いたさらなる試験が2017年に実施された。EE−GM5がエリートMG1およびMG3の遺伝的背景にある予備試験もまた、限られた数の場所で2017年に構築された。花の色、鞘の色、種子の色および柔毛などの定性的植物特性について、および収量、全高、倒伏、植分、試験重量、成熟までの日数などの定量的特性について検査すると、3つの遺伝的背景のいずれにおいても、EE−GM5イベントと分離ヌル(EE−GM5を欠く)との間に一貫した有意義な差異は検出されず、これにより、EE−GM5を含む植物が正常な農業特性を示すことが確認された。
【0257】
HPPD阻害除草剤に対するEE−GM5を含む植物の耐性は、2年間にわたって圃場の異なる場所で試験された。これらの試験では、発芽前に施用および発芽後に施用した場合、EE−GM5を有する植物はイソキサフルトール(IFT)に対して商業的に適切な耐性を有していたが、IFT発芽前施用の作物損害は少し高かったことが見出された。これらの試験はまた、発芽前に施用した場合または発芽後に施用した場合に、イベントEE−GM5を含有する植物がメソトリオン(MST)に対して商業的に適切な耐性を有することを示した。全ての発芽後処理は、除草剤活性を高めるためにアジュバント作物油濃縮物および硫酸アンモニウムと共に、V2−V3ステージで行われた。
【0258】
図5は、非形質転換/従来のダイズ植物と比較した、イベントEE−GM5を含有するダイズ植物についての、2年間にわたるいくつかの圃場試験において除草剤処理について記録された最大植物毒性データ(植物損傷)の平均を示す。対照の非形質転換Thorne植物は、これらの同じ試験において約80〜90%の平均最大植物毒性値を示し、これは、これらのHPPD阻害除草剤が(非GM)ダイズによって耐容されないことを示している。本明細書で使用される「最大植物毒性」は、試験期間中の任意の観察(1試験あたり3〜4回の観察)において記録された最も高い植物毒性評価である。既存の雑草防除施用では、発芽前または発芽後施用におけるイソキサフルトール(IFT)および発芽後施用におけるMSTの通常(1x)用量は105gr/haであり、発芽前施用におけるメソトリオンの通常(1x)用量は210gr/haである。したがって、
図5で報告されたこれらの試験では、
図5において発芽前に用いられた施用(IFTにつき420gr/ha、メソトリオンにつき840gr/ha)は通常用量の4倍であり、発芽後(IFTおよびメソトリオンの各々について210gr/ha)では通常用量の2倍であった。
【0259】
第3年には、EE−GM5を有する植物(Thorneバックグラウンド)は、1つの圃場試験場所で発芽前にイソキサフルトール(IFT、410g/ha)で処理した場合、9%の最大植物毒性を有しており、4ヶ所で発芽後にイソキサフルトール(IFT)(V2−V3ステージ、210h/ha)で処理した場合、平均10.9%の最大植物毒性を有しており、これにより、前に観察された耐性が確認された。
【0260】
また、2年間にわたるいくつかの圃場試験で、イベントEE−GM5を有するダイズ植物は、それぞれ発芽前に400gr ai/haで、または発芽後に200gr ai/haで施用した場合、HPPD阻害剤試験化合物2−メチル−N−(5−メチル−1,3,4−オキサジアゾール−2−イル)−3−(メチルスルホニル)−4−(トリフルオロメチル)ベンズアミド(米国特許第9101141号明細書)に対して良好な耐性を有していた(各処理の平均最大植物毒性値は20%未満であった)。これらの試験では、イベントEE−GM5を有するダイズ植物もまた、発芽後に100〜150gr ai/haで施用した場合、HPPD阻害剤試験化合物2−クロロ−3−(メチルスルファニル)−N−(1−メチル−1H−テトラゾール−5−イル)−4−(トリフルオロメチル)ベンズアミド(米国特許第8481749号明細書)に対して良好な耐性(20%の平均最大植物毒性)を示した。全ての発芽後処理は、除草剤活性を高めるためにアジュバント作物油濃縮物および硫酸アンモニウムと共に、V2−V3ステージで行われた。第3年には、EE−GM5を有する植物(Thorneバックグラウンド)は、3つの圃場試験場所で発芽後に150g/haの2−クロロ−3−(メチルスルファニル)−N−(1−メチル−1H−テトラゾール−5−イル)−4−(トリフルオロメチル)ベンズアミド]で処理した場合、13.3%の平均最大植物毒性を有していた。
【0261】
除草剤耐性圃場試験の第3シーズンから得られたデータを追加し、EE−GM5に対し、前または後にイソキサフルトール除草剤を同じ投与量で、しかし別の地理的位置で、適用した場合、
図5に記載のものと同じまたは非常に類似した平均最大植物毒性評価がIFTについて得られた。
【0262】
また、米国での2つの圃場試験において36gのai/haでのトプラメゾン(+COCおよびAMS)で発芽後(V2−V3)処理した場合のEE−GM5を有する植物は、11%の平均最大植物毒性を与え、これは、EE−GM5がこのHPPD阻害剤に対しても優れた耐性を付与することを示す。
【0263】
1.2.1.5 センチュウ抵抗性
温室内で雌性指数を測定する標準的なSCNアッセイは、Thorne野生型ダイズ植物と比較した場合、EE−GM5を含有する植物の根のSCNシストの有意な減少を示した。さらに、温室内で雌性指数を測定する標準的なSCNアッセイでも、イベントEE−GM5および天然SCN抵抗性を含有するダイズ植物は、EE−GM5を含まないSCN抵抗性エリートダイズ系統と比較して、根におけるSCNシストの有意な減少を示すことが示された。EE−GM5を、PI88788ダイズ抵抗性を有するエリートダイズ系統(成熟度群3)またはPekingダイズ抵抗性を有するエリートダイズ系統(成熟度群6.2)に遺伝子移入した場合、根において、天然の抵抗性のみを有する根と比較して、一貫してSCNシスト数の減少が見られた。
【0264】
いくつかの場所での2年間にわたる圃場試験では、EE−GM5を含有するダイズ植物は、SCN汚染圃場において同質遺伝子ヌル分離体と比較して有意な収量増加を与えた。
図6は、2015年および2016年に、アイオワ州、イリノイ州、インディアナ州、ミズーリ州およびテネシー州を通した9つの異なる場所において、SCN汚染圃場(低SCNから高SCN汚染にわたる)で試験した、本来の形質転換体バックグラウンド(Thorne)中のEE−GM5の子実収量を示す。本来の形質転換体バックグラウンド(Thorne)でEE−GM5を用いた追加試験が2017年にSCNプレッシャーを変えて合計12ヶ所で実施された。これら12の試験の全てにわたって、EE−GM5を含有する植物は、EE−GM5を欠くヌル分離体よりも平均で10%高い収量を産生した(p=0.003)。
図7は、SCNに感受性のエリートMG I(成熟度グループI)系統に遺伝子移入(BC2F3)され、2016年にミネソタ州の1ヶ所およびノースダコタ州の1ヶ所(それぞれ高SCN汚染レベルを有する)で試験された場合のEE−GM5の子実収量を示す。同じMG I系統を、2017年に同じ2ヶ所(再度それぞれ高SCN汚染を有する)およびウィスコンシン州の追加施設(後者は中程度のSCNプレッシャーを有する)で試験し、EE−GM5を含有する植物の子実収量は、EE−GM5を欠いている、対応するヌル分離体よりも一貫して高かった。最後に、2017年の遅い時期に植えられた試験における中程度から高いSCNプレッシャーを有するブラジルの3ヶ所にわたる予備的研究は、分離ヌル(EE−GM5を欠く)と比較した場合、EE−GM5を有する植物のエリート感受性系統において31%の有意な平均増加を示した(p=0.01)。遅い時期に植えたことから、これらのブラジルの予備試験の全体収量は低くなる傾向にあり、1つの試験内の変動は比較的大きく、これは収量増加の規模に影響を及ぼした可能性があるが、明らかに有意かつ視覚的に観測可能な収量増加がEE−GM5を有する植物につき見出された。したがって、イベントEE−GM5は、SCN汚染圃場においてダイズ植物に有意な収量増加を与える。
【0265】
天然のSCN抵抗性と組み合わされた場合のイベントEE−GM5の収量に対する影響を評価するための研究において、一連のF3集団が、PI88788由来のrhg1抵抗性遺伝子を保有する従来のエリートMG III系統とのEE−GM5の単一交雑から開発された。F3集団では、イベントEE−GM5およびrhg1対立遺伝子の両方についてホモ接合性である1つの「スタック」集団が、rhg1対立遺伝子だけでホモ接合性である集団(EE−GM5を欠いている)と比較された。2016年には中から高レベルのSCNの汚染を有する3ヶ所で、2017年には低から高のSCNプレッシャーにわたる7ヶ所で、これらの集団を用いて収量試験が構築された。結果を
図8に示す。2017年の試験は全て、3つの異なる種子処理を含んでいた。有意な収量差または相互作用は、これらの種子処理単独のいずれについても観察されなかったので、ホモ接合性(HH)イベントとヌル分離体との間の収量差の最良の統計的推定を提供するために、データを種子処理にわたってプールした。
図8に示されるように、2016年の3ヶ所全てにわたって、「スタック」集団(EE−GM5イベントおよびrhg1対立遺伝子についてホモ接合性の植物)は、rhg1対立遺伝子のみを保有する集団よりも8%高い収率を産生し(p=0.08)、2017年の試験では、rhg1対立遺伝子のみを保有する集団と比較して、EE−GM5イベントおよびrhg1対立遺伝子についてホモ接合性の植物につき11%の平均収量増加を提供した(p=1.24−11)。参考として、2017年の試験にわたって基礎種子処理(Evergol(登録商標)Energy+Allegiance(登録商標)殺菌剤+Poncho(登録商標)殺虫剤)のみを使用した場合のEE−GM5を含有する系統の平均収量増加は0.27T/haであった(10.2%収量増加、p=0.0002)。2016年の試験全てにおいて使用された基礎種子処理は、Evergol(登録商標)Energy+Allegiance(登録商標)殺菌剤であった。
図8に示すように、収量応答とSCNプレッシャーとの間には、両方の年における10つ全ての試験にわたって、密接な関係が見られ、高SCNプレッシャーを有する場所(
図8の上に向かって)においてより多い収量が観察された。これらの結果は、従来のSCN抵抗性を有するダイズ品種にEE−GM5イベントを追加することが、SCNに汚染された圃場において有意な収量増加をもたらすことができることを示している。
【0266】
中等度から高度のSCN汚染下で収量試験を実施することは、結果に影響を与える多くの要因のために困難である。圃場内のSCN集団密度は本質的に変動し得るため、収量に対するSCNの全体的な影響も1つの試験区から隣の試験区で異なり得る(例えば、www.plantmanagementnetwork.org/pub/php/review/2009/sce08/を参照)。好ましい土壌タイプ、良好な肥沃度、および十分な降雨量は、ダイズ植物に対するSCN汚染の影響を軽減することができ、高SCN集団の下であっても収量への影響を最小限にすることができる。非常に高いSCN集団を有する多くの圃場は、不良な土壌を有する傾向にあり、その結果としてより低い収量可能性を有する傾向にあり、これにより収量に対する統計的に有意な影響を判別することが困難となっている。したがって、SCN圃場試験の収量データは非常に変動しやすい可能性があり、高SCN集団の全ての試験で収量の有意な改善が見られるとは予測されないであろう。試験間の全体的な傾向は、イベントの性能を判断するための最も関連性のある基準である。
【0267】
EE−GM5を含有する植物を用いて行われたSCN圃場試験は、天然のSCN汚染を有する野外で構築された。実験単位は、0.76m間隔で3.8〜9.1mの範囲の2〜4列を含有する圃場試験区からなっていた。試験区あたりの列数と試験区の長さは、圃場サイズと装置構成に基づいて場所によって異なる。試験区は1メートル当たり種子26個で播種されたので、各実験単位は200〜960個の種子を含有していた。スプリット・プロットまたはスプリット・スプリット・プロットデザインを使用して、プロットをフィールド内でランダム化した。スプリット・プロットデザインは、土壌の種類またはSCN汚染圃場で一般的なSCN集団の変動が大きいことによる影響を最小限に抑えるのを助けるのによく適している。SCN圃場試験では、EE−GM5を含む植物を、分離したヌル植物(EE−GM5なし)を含有する、付随するサブプロットの隣の、または非常に近いサブプロットに植えた。2つのプロットが近接していると、イベントEE−GM5を有するまたは有しない植物間の差の推定値に対する(SCN)圃場変動の影響を最小限に抑えるのに役立つ。ほとんどの試験は4回繰り返されたが、少数は3回繰り返され、少数5回または6回繰り返された。
【0268】
2016年には2ヶ所(インディアナ州およびアイオワ州)で突然死症候群の中等度から重度の汚染が観察された。これら2つの場所でのプロットは、SDS症状の発生率および重症度について評価され、SDS病害指数(DX)は、「SDSスコアリングのSIUC法」(www.scnresearch.info/462.pdf)を用いて計算された。EE−GM5についてホモ接合性の植物のDX評価は、感受性ヌル分離系(EE−GM5を欠く)よりも、インディアナ州では61%低く、アイオワ州では55%低く、イベントがSDS感染に対する防御を提供していたことを示している。SDSとSCNはしばしば圃場で密接に関連しており、植物においていくつかの相互作用を示すだろう(例えば、www.soybeanresearchinfo.com/pdf_docs/sdsupdate.pdf、およびwww.apsnet.org/edcenter/intropp/lessons/fungi/ascomycetes/pages/suddendeath.aspxを参照)。
【0269】
2017年に、鉄欠乏性クロロシス(IDC)症状が観察された米国の1つの試験場所(高SCN汚染を有する)で、EE−GM5(およびそれらのヌル分離体)を有する植物についてIDCスコアが収集された。試験は、3つの異なるバックグラウンドにおけるイベントの影響を検討するスプリット・プロットデザインであった。IDC評価は、Cianzio et al.(1979)Crop Science 19:644−646によって記述されたように行われた。
図11は、3つの遺伝的背景(1つのSCN抵抗性(PI88788抵抗性)、1つのSCN感受性、およびSCN感受性Thorneバックグラウンド)にわたるイベントEE−GM5を有する植物のIDCスコア、および対応するヌル分離体(EE−GM5を欠く)のIDCスコアの平均を示す。それらのヌル分離体と比較して、有意に低いIDCスコアが、EE−GM5を含有する植物について見出された。したがって、ダイズ植物がSCNおよびIDCの両方に曝露された圃場試験において、EE−GM5はIDCの葉の重症度を有意に減少させた。この減少は3つのダイズ系統にわたって発生し、そのうちの1つはPI 88788型天然SCN抵抗性を含んでいた。
【0270】
また、非形質転換ThorneおよびEE−GM5種子を発芽させ、温室内に植え、病害センチュウのパイナップルネグサレセンチュウ(Pratylenchus brachyurus)の防除を調べた。2週齢のときに、パイナップルネグサレセンチュウ(Pratylenchus brachyurus)(1500匹/植物、異なる生育ステージ)を植物に施用した。施用の30日後に、ネグサレセンチュウ(Pratylenchus)を根から抽出し、計数した。EE−GM5を含有する植物の根に見出されるセンチュウの平均数を、野生型Thorne植物の根に見られるネグサレセンチュウ(Pratylenchus)の平均数と比較した。Thorne対照根と比較して、平均約80〜90%少ないネグサレセンチュウ(Pratylenchus)がEE−GM5を含有する植物の根で見出され、これは、ダイズイベントEE−GM5による病害センチュウの有意な防除を示している。
【0271】
図9は、5つのエリートダイズ系統におけるEE−GM5を有するエリート系統をSCN感受性およびSCN抵抗性の米国ダイズ系統と比較した、米国におけるパイナップルネグサレセンチュウ(Pratylenchus brachyurus)温室アッセイの結果を示す(1つのSCN感受性(MG 1)、1つのSCN抵抗性(PI88788、MG 3)、1つのSCN感受性(MG 6.2)、1つのSCN抵抗性(Peking、MG 6.2)、および1つのSCN感受性(MG 9))。ダイズ植物を小さな円錐形の鉢で栽培し、25〜32℃の間で変動する温度で温室内に保った。サウスカロライナ州の圃場から得られ、温室内で増加したパイナップルネグサレセンチュウ(Pratylenchus brachyurus)を、V2−V3生育ステージで植物に接種するために使用した。植物あたり約1500個の卵+成体を接種し、各エントリーは5つの植物を有していた。汚染の30日後、センチュウおよび卵を根から抽出し、計数した。各エントリーは2つの独立した実験で実行された。SCN感受性およびSCN抵抗性の米国ダイズ系統はネグサレセンチュウ(Pratylenchus)の防除を示さなかったが、EE−GM5を有する植物は、ネグサレセンチュウ(Pratylenchus)の約90%の防除を示した。
【0272】
図10は、ブラジルにおけるパイナップルネグサレセンチュウ(Pratylenchus brachyurus)温室アッセイの結果を示し、EE−GM5を有するダイズ植物と、抵抗性を有しないブラジルダイズ系統および1つの低Rf系統、ならびにSCN感受性およびSCN抵抗性植物とを比較している。ダイズ系統を小さな円錐形の鉢で栽培し、25〜32℃の間で変動する温度で温室内に保った。ブラジルの圃場から得られ、温室内で増加したパイナップルネグサレセンチュウ(Pratylenchus brachyurus)を、V2−V3生育ステージで植物に接種するために使用した。植物あたり約1000個の卵+成体を接種し、各エントリーは5つの植物を有していた。汚染の30日後、センチュウおよび卵を根から抽出し、計数した。示された結果は単一の実験からのものである。ネグサレセンチュウ(Pratylenchus)の低生殖因子を有すると分類された1つのブラジルダイズ系統(BRS 7380)は、ネグサレセンチュウ(Pratylenchus)の約89%の減少を示した。EE−GM5を有する植物は、ネグサレセンチュウ(Pratylenchus)を約99%防除した。SCN(rhg1+rhg4)に対する天然の抵抗性を保有するダイズ系統は、パイナップルネグサレセンチュウ(Pratylenchus brachyurus)を防除しない。
【0273】
また、EE−GM5を含有する植物は、サツマイモネコブセンチュウ(Meloidogyne incognita)などのネコブセンチュウ(RKN)を防除するために使用することができる。サツマイモネコブセンチュウ(Meloidogyne incognita)の集団がThorne野生型ダイズをあまりよく汚染しないにもかかわらず、EE−GM5を有するThorne植物は、非形質転換Thorne植物と比較して、平均でRKN卵数/根量の更なる減少を示す。
【0274】
1.2.2 エリートイベントEE−GM5の隣接領域および挿入T−DNAの同定
EE−GM5エリートイベントに含有される、挿入T−DNAおよびそれに隣接するT−DNAに隣接する領域の配列を、添付の配列表に示す。
【0275】
1.2.2.1 5’T−DNA隣接領域
EE−GM5の5’T−DNA隣接領域を含むと同定された断片を配列決定し、そのヌクレオチド配列を配列番号5、ヌクレオチド1〜166に表す。この5’−T−DNA隣接領域は、挿入前遺伝子座配列(配列番号5、ヌクレオチド1〜166)に対応するダイズゲノム配列で構成されている。挿入T−DNA配列の一部およびそれに隣接するT−DNA 5’隣接配列の一部を含む5’接合領域は、配列番号1および3に表される。
【0276】
1.2.2.2 3’T−DNA隣接領域
EE−GM5の3’T−DNA隣接領域を含むと同定された断片を配列決定し、そのヌクレオチド配列を配列番号6、ヌクレオチド359〜691に表す。この3’T−DNA隣接領域は、39ヌクレオチドのフィラーDNA配列(配列番号6の位置359から位置397まで)と、それに続く、挿入前遺伝子座配列に対応するダイズゲノム配列(配列番号6の位置398から位置691まで)とから構成される。挿入T−DNA配列の一部およびそれに隣接するT−DNA 3’隣接配列の一部を含む3’接合領域は、配列番号2および4に表される。
【0277】
1.2.2.3 EE−GM5の挿入T−DNA
上記の5’−T−DNA隣接配列に隣接する挿入T−DNAを配列決定し、そのヌクレオチド配列を配列番号5、ヌクレオチド167〜353に表す。また、上記の3’−T−DNA隣接配列に隣接する挿入T−DNAを配列決定し、そのヌクレオチド配列を配列番号6、ヌクレオチド1〜358に表す。形質転換の間に、63bpのゲノムDNAが挿入前遺伝子座配列において欠失され、これらは挿入DNA(T−DNAおよび少量の充填剤DNAから構成される)によって置換された。
【0278】
形質転換プラスミドpSZ8832中のT−DNA領域(T−DNA境界の間の部分)の配列決定により、配列番号11に報告された配列が得られた。キメラcry14Ab−1.b遺伝子配列(Ubi10プロモーターおよび35S 3’非翻訳領域を含む)は、ヌクレオチド131〜5276(反時計回り)の配列番号11に表されている。配列番号5の5’隣接領域における挿入T−DNA配列(ヌクレオチド167〜353)は、ヌクレオチド1からヌクレオチド187までの配列番号11のヌクレオチド配列と同一であり、配列番号6の3’隣接領域における挿入T−DNA配列(ヌクレオチド1〜358)は、ヌクレオチド7102からヌクレオチド7459までの配列番号11のヌクレオチド配列と同一である。したがって、EE−GM5中に挿入されたT−DNAの5’末端は、配列番号11の形質転換プラスミド配列中のヌクレオチド1に対応し、したがって、EE−GM5中に挿入されたT−DNAの3’末端は、配列番号11の形質転換プラスミド配列中のヌクレオチド7459に対応する。配列番号5の配列と配列番号6の配列との間のEE−GM5中に挿入されたT−DNAは、受託番号PTA−123625でATCCに寄託された種子に含有され、ヌクレオチド188からヌクレオチド7101までの配列番号11の配列と本質的に類似または同一の配列を有する。
【0279】
イベントEE−GM5の挿入遺伝子座は野生型ダイズ変種から決定することができる。当技術分野で公知の方法による、本明細書に提供される5’および3’T−DNA隣接配列(nt1からnt166までの配列番号5およびnt359からnt691までの配列番号6)に基づくThorne。ダイズゲノム中の挿入前遺伝子座配列は、以下の配列に順に対応する:配列番号5のヌクレオチド位置1からヌクレオチド位置166、63nt欠失、および配列番号6のヌクレオチド位置398からヌクレオチド位置691。完全な挿入前遺伝子座配列は、配列番号33に与えられており、ここで、nt1〜1000は5’隣接ゲノム配列、nt1001〜1063は標的部位欠失、1064〜2063は3’隣接ゲノム配列である。
【0280】
1.2.3 エリートイベントEE−GM5の隣接領域および挿入T−DNAの確認
挿入T−DNAの上流および下流の植物DNAならびにEE−GM5中の挿入T−DNAを標的とするプライマーを用いたPCR増幅は、EE−GM5の5’および3’隣接配列を確認および伸長した。
【0281】
1.2.3.1. 5’接合配列EE−GM5特異的反応
GLPA210およびGLPB167の2つのプライマーは、イベントEE−GM5のT−DNA挿入断片との5’T−DNA隣接配列の接合領域にわたるおよそ5118bpのアンプリコンを増幅するように設計された。プライマーGLPA210の配列はダイズ(Glycine max)Williams 82.a2.v1のダイズ参照配列に由来する。
【0282】
EE−GM5 T−DNA 5’隣接配列を標的とするフォワードプライマー:
GLPA210 5’−CTCTCACCCAgATTTCAC−3’(配列番号26)
【0283】
EE−GM5挿入T−DNA配列を標的とするリバースプライマー:
GLPB167 5’−TACAACgTgCTCgCTATTCC−3’(配列番号28)
【0284】
5’接合配列反応の反応混合物の組成:
5μl Expand(商標)緩衝液(Roche)
1μl dNTP(10mM)
2μl フォワードプライマー(10pmol/μl)
2μl リバースプライマー(10pmol/μl)
0.75μl Expand(商標)High Fidelity酵素ミックス(3.5U/μL;Roche)
50ng テンプレートDNA
50μlまで水
【0285】
5’接合配列反応のサーモサイクリング条件:
【0286】
【表6】
【0287】
配列番号5に示される挿入T−DNAの一部の上流に隣接する、得られた伸長T−DNA 5’隣接配列の配列を配列番号24に示す。
【0288】
1.2.3.2. 3’接合配列EE−GM5特異的反応
GLPB170およびGLPA212の2つのプライマーは、3’T−DNA隣接配列とのイベントEE−GM5のT−DNA挿入断片の接合領域にわたるおよそ4982bpのアンプリコンを増幅するように設計された。プライマーGLPA212の配列はダイズ(Glycine max)Williams 82.a2.v1の参照配列に由来する。
【0289】
EE−GM5挿入T−DNA配列を標的とするフォワードプライマー:
GLPB170 5’−TCTCggTATCAgCgTTCTTg−3’(配列番号29)
【0290】
EE−GM5 T−DNA 3’隣接配列を標的とするリバースプライマー:
GLPA212 5’−CCCATgCggTATTATgTg−3’(配列番号27)
【0291】
3’接合配列反応の反応混合物の組成:
5μl Expand(商標)緩衝液(Roche)
1μl dNTP(10mM)
2μl フォワードプライマー(10pmol/μl)
2μl リバースプライマー(10pmol/μl)
0.75μl Expand(商標)High Fidelity酵素ミックス(3.5U/μL;Roche)
50ng テンプレートDNA
50μlまで水
【0292】
3’接合配列反応のサーモサイクリング条件:
【0293】
【表7】
【0294】
配列番号6に示される挿入T−DNAの一部の下流に隣接する、得られた伸長T−DNA 3’隣接配列の配列を配列番号25に示す。
【0295】
上記2つの反応で得られたアンプリコンは重複していたため、これは、EE−GM5挿入T−DNAの配列および配列番号23に示される伸長された5’および3’隣接配列の再構築を可能にした。配列番号23の5’T−DNA隣接配列は、ヌクレオチド位置1からヌクレオチド位置1113までであり(挿入前遺伝子座ゲノム配列に対応する)、挿入T−DNA配列は、ヌクレオチド位置1114からヌクレオチド位置8572までであり、配列番号23の3’T−DNA隣接配列は、ヌクレオチド位置8573からヌクレオチド位置9663までである(39ntのフィラーDNA(配列番号23のnt8573〜8611)および挿入前遺伝子座ゲノム配列(配列番号23のnt8612〜9663)に対応する)。
【0296】
2.EE−GM5同定プロトコルの開発
2.1.EE−GM5同一性分析のためのエンドポイント法
この方法は、標準的なDNA抽出手順を用いて植物材料(例えば、葉または種子)などの生物学的試料から得られたDNA試料中のイベントEE−GM5特異的DNA配列の存在を分析するためのポリメラーゼ連鎖反応検出法を説明する。
【0297】
方法の説明は、オリゴヌクレオチドプライマーおよびプローブ配列を含む方法設計、反応混合物の組成、反応を実施するのに必要とされるサーモサイクリング条件、ならびにアンプリコン検出に適切であると見出された蛍光リーダー設定を概説する。また、これは対照試料の性質および使用に関する一般的な推奨事項も提供する。さらに、防除物質の使用に関する推奨事項およびデータ分析のための指針を考慮した、方法の結果の例を含む、データ分析および解釈のための指針が提供される。
【0298】
2.1.1.方法設計
この方法は、Taqmanケミストリーを使用して2つの標的配列を増幅および検出する:EE−GM5特異的反応がイベントの存在を決定し、タクソン特異的反応がイベント特異的反応についての否定的な結果を検証する。
【0299】
2.1.1.1.EE−GM5特異的反応
PRIM1038およびPRIM1039の2つのプライマーは、イベントEE−GM5のT−DNA挿入断片との3’隣接配列の接合領域にわたる85bpのアンプリコンを増幅するように設計された。
【0300】
蛍光標識としてFAMを使用し、クエンチャーとしてBHQ1を使用したプローブ、TM1788は、増幅配列を検出するように設計された。
【0301】
EE−GM5 T−DNA配列を標的とするフォワードプライマー:
PRIM1038 5’−gAgCCACCTTCCTTTTCCACTA−3’(配列番号12)
【0302】
EE−GM5 T−DNA 3’隣接配列を標的とするリバースプライマー:
PRIM1039 5’−ATAgggTTACTgCTTCgTAAAATAAgCA−3’(配列番号13)
【0303】
EE−GM5 T−DNAとその3’隣接配列との接合部を標的としたプローブ:
TM1788 FAM 5’−CgCgTCCATgATgCTgCgACTATg−3’BHQ1(配列番号14)
【0304】
2.1.1.2.タクソン特異的反応
2つのプライマー、KVM164およびKVM165は、ダイズ内因性レクチン1遺伝子配列の102bpのアンプリコンを増幅するように設計された。
【0305】
蛍光標識としてJOEを使用し、BHQ1を使用したプローブ、TM1242は、増幅配列を検出するように設計された。
【0306】
内因性レクチン1遺伝子配列を標的とするフォワードプライマー:
KVM164 5’−CTTTCTCgCACCAATTgACA−3’(配列番号15)
【0307】
内因性レクチン1遺伝子配列を標的とするリバースプライマー:
KVM165 5’−TCAAACTCAACAgCgACgAC−3’(配列番号16)
【0308】
内因性レクチン1遺伝子配列を標的とするプローブ:
TM1242 JOE 5’−CCACAAACACATgCAggTTATCTTgg−3’BHQ1(配列番号17)
【0309】
2.1.2.反応混合物の組成
5.0μl 2x PerfeCta qPCR FastMix II,ROX
0.2μl PRIM1038[10pmol/μl]
0.2μl PRIM1039[10pmol/μl]
0.05μl KVM164[10pmol/μl]
0.05μl KVM165[10pmol/μl]
0.1μl TM1788[10pmol/μl]
0.1μl TM1242[10pmol/μl]
×μl テンプレートDNA(20ng*)
10μlまで水
注:
● 2x PerfeCta qPCR FastMix II,ROXは、Quanta Bioscienceによって供給された。他の酵素緩衝液を使用してもよいが、性能を検証すべきである
● プライマーおよび標識プローブはIntegrated DNA Technologiesで注文した
● *反応あたりのテンプレートDNAの量は異なり得るが、確認すべきである
【0310】
2.1.3.サーモサイクリング条件
【0311】
【表8】
【0312】
2.1.4.波長および帯域幅の設定
【0313】
【表9】
【0314】
2.1.5.対照試料
試験試料の結果を検証するために、以下の対照試料を実験に含めるべきである。
● 陽性対照:標的および内因性配列を含有するDNA試料
● 陰性対照:内因性配列のみを含有するDNA試料
● テンプレートなし対照:水試料(DNAなし)
【0315】
2.1.6.データ分析
● 全ての試料について、バックグラウンドに対する蛍光シグナルの比率(S/B)は、標的および内因性反応の両方に対して計算される。
● 対照試料は予測される結果を与えるべきであり、すなわち、
○ 陽性対照は「検出」と評価されるべきである
○ 陰性対照は「検出なし」と評価されるべきである
○ テンプレートなし対照は蛍光バックグラウンドレベルのみを示すべきである
● 試料は以下の通り評価される。
○ 検出:標的S/Bおよび内因性S/Bが許容される閾値比(例えば、2)を超える
○ 検出なし:標的S/Bが許容される閾値比(例えば、1)未満であり、さらに、内因性S/Bが許容される閾値比(例えば、2)を超える。
○ 不確定:標的および内因性S/Bが、許容される閾値(例えば、1)未満である
【0316】
図2は、EE−GM5を含有する一連のダイズ試料および従来のダイズ試料に対する方法の結果の例を示す。各試料について、EE−GM5特異的反応および内因性反応の両方についてS/B比が表示される。
【0317】
2.2.EE−GM5同一性および接合性分析のためのエンドポイント法
この方法は、標準的なDNA抽出手順を用いて植物材料(例えば、葉または種子)などの生物学的試料から得られたDNA試料中のイベントEE−GM5特異的DNA配列の存在および接合性状態を分析するためのポリメラーゼ連鎖反応検出法を説明する。
【0318】
方法の説明は、反応試薬、オリゴヌクレオチドプライマーおよびプローブ配列、反応を実施するのに必要とされるサーモサイクリング条件、ならびにアンプリコン検出に適切であると見出された蛍光リーダー設定を概説する。また、これは対照試料の性質および使用に関する一般的な推奨事項も提供する。さらに、防除物質の使用に関する推奨事項およびデータ分析のための指針を考慮した、方法の結果の例を含む、データ分析および解釈のための指針が提供される。
【0319】
接合性分析(下記のオプション1)の方法性能は、挿入前遺伝子座配列の性質のために様々に依存し得ることに留意されたい。そのため、イベントが遺伝子移入される品種ごとに性能の検証が必要である。性能が不十分な場合は、接合性につき代替的エンドポイント法設計を用いることができ(下記のオプション2のように)、またはセクション2.3に下記するものなどの、コピー数分析に基づく代替的リアルタイムPCR法を接合性決定に用いることができる。
【0320】
2.2.1.方法設計
この方法は、Taqmanケミストリーを使用して2つの標的配列を増幅および検出する:EE−GM5特異的反応がイベントの存在を決定し、挿入前遺伝子座特異的反応が、イベントの挿入前遺伝子座の存在を決定する。
【0321】
EE−GM5特異的配列のみの検出は、ホモ接合性状態におけるイベントEE−GM5の存在を示す。
【0322】
EE−GM5特異的および挿入前遺伝子座特異的配列の検出は、ヘミ接合性状態におけるイベントEE−GM5の存在を示す。
【0323】
挿入前遺伝子座特異的配列のみの検出は、イベントEE−GM5の不在を示す。
【0324】
2.2.1.1.EE−GM5特異的反応
A.オプション1
PRIM1040およびPRIM1041の2つのプライマーは、イベントEE−GM5のT−DNA挿入断片とのT−DNA 5’隣接配列の接合領域にわたる84bpのアンプリコンを増幅するように設計された。
【0325】
蛍光標識としてFAMを使用し、クエンチャーとしてBHQ1を使用したプローブ、TM1789は、増幅配列を検出するように設計された。
【0326】
EE−GM5 T−DNA配列を標的とするフォワードプライマー:
PRIM1041 5’−CATTgTgCTgAATAggTTTATAgCTATgAT−3’(配列番号18)
【0327】
EE−GM5 T−DNA 5’隣接配列を標的とするリバースプライマー:
PRIM1040 5’−TCAAATCAACATgggTgACTAgAAA−3’(配列番号19)
【0328】
EE−GM5 T−DNAとその5’隣接配列との接合部を標的としたプローブ:
TM1789 FAM 5’−CAgTACTgggCCCTTgTggCgCT−3’BHQ−1(配列番号20)
【0329】
B.オプション2
PRIM2123およびPRIM1041の2つのプライマーは、イベントEE−GM5のT−DNA挿入断片とのT−DNA 5’隣接配列の接合領域にわたる134bpのアンプリコンを増幅するように設計された。
【0330】
蛍光標識としてFAMを使用し、クエンチャーとしてBHQ1を使用したプローブ、TM1789は、増幅配列を検出するように設計された。
【0331】
EE−GM5 T−DNA配列を標的とするフォワードプライマー:
PRIM1041 5’−CATTgTgCTgAATAggTTTATAgCTATgAT−3’(配列番号18)
【0332】
EE−GM5 T−DNA 5’隣接配列を標的とするリバースプライマー:
PRIM2123 5’−gCACTgTTTAACTTTAAATAACTCATTTgAg−3’(配列番号30)
【0333】
EE−GM5 T−DNAとその5’隣接配列との接合部を標的としたプローブ:
TM1789 FAM 5’−CAgTACTgggCCCTTgTggCgCT−3’BHQ−1(配列番号20)
【0334】
2.2.1.1.挿入前遺伝子座特異的反応
A.オプション1
PRIM1629およびPRIM1040の2つのプライマーは、挿入前遺伝子座とEE−GM5挿入前遺伝子座の5’隣接配列との接合部にわたる72bpのアンプリコンを増幅するように設計されている。
【0335】
蛍光標識としてVICを使用し、クエンチャーとしてMGB−NFQを使用したMGBプローブ、TM2083は、増幅配列を検出するように設計される。
【0336】
EE−GM5挿入前遺伝子座配列を標的とするフォワードプライマー:
PRIM1629 5’−TTggTgAAAAACAATTTggTgTACA−3’(配列番号21)
【0337】
EE−GM5 T−DNA 5’隣接配列を標的とするリバースプライマー:
PRIM1040 5’−TCAAATCAACATgggTgACTAgAAA−3’(配列番号19)
【0338】
挿入前遺伝子座と5’隣接配列との接合部を標的とする野生型プローブ:
TM2083 VIC 5’−AATCAAATCgACATCAATgT−3’MGB−NFQ(配列番号22)
【0339】
B.オプション2
PRIM2122およびPRIM2123の2つのプライマーは、挿入前遺伝子座とEE−GM5挿入前遺伝子座の5’隣接配列との接合部にわたる193bpのアンプリコンを増幅するように設計されている。
【0340】
蛍光標識としてVICを使用し、クエンチャーとしてMGB−NFQを使用したMGBプローブ、TM2327は、増幅配列を検出するように設計される。
【0341】
EE−GM5挿入前遺伝子座配列を標的とするフォワードプライマー:
PRIM2122 5’CAAgCAAAATAAgCAACTAgATCTATTgg−3’(配列番号31)
【0342】
EE−GM5 T−DNA 5’隣接配列を標的とするリバースプライマー:
PRIM2123 5’−gCACTgTTTAACTTTAAATAACTCATTTgAg−3’(配列番号30)
【0343】
挿入前遺伝子座と5’隣接配列との接合部を標的とする野生型プローブ:
TM2327 VIC 5’−TTTggTgAAAAACAATTTggTgT−3’MGB−NFQ(配列番号32)
【0344】
2.2.2.反応混合物の組成
A.オプション1
5.0μl 2x PerfeCta qPCR FastMix II,ROX
0.4μl PRIM1040[10pmol/μl]
0.2μl PRIM1041[10pmol/μl]
0.2μl PRIM1629[10pmol/μl]
0.1μl TM1789[10pmol/μl]
0.1μl TM2083[10pmol/μl]
×μl テンプレートDNA(20ng*)
10μlまで水
【0345】
B.オプション2
5.0μl 2x PerfeCta qPCR FastMix II,ROX
0.2μl PRIM1041[10pmol/μl]
0.2μl PRIM2122[10pmol/μl]
0.2μl PRIM2123[10pmol/μl]
0.1μl TM1789[10pmol/μl]
0.1μl TM2327[10pmol/μl]
×μl テンプレートDNA(20ng*)
10μlまで水
注:
● 2x PerfeCta qPCR FastMix II,ROXは、Quanta Bioscienceによって供給された。他の酵素緩衝液を使用してもよいが、性能を検証すべきである
● プライマーおよび標識プローブはIntegrated DNA Technologiesで注文した
● *反応あたりのテンプレートDNAの量は異なり得るが、確認すべきである
【0346】
2.2.3.サーモサイクリング条件(オプション1および2で同じ)
【0347】
【表10】
【0348】
2.2.4.波長および帯域幅の設定(オプション1および2で同じ)
【0349】
【表11】
【0350】
2.2.5.対照試料(オプション1および2で同じ)
試験試料の結果を検証するために、以下の対照試料を実験に含めるべきである。
● ホモ接合対照:ホモ接合状態の標的配列を含有するDNA試料
● ヘミ接合対照:ヘミ接合状態の標的配列を含有するDNA試料
● 野生型対照:標的配列を含有しないDNA試料
● テンプレートなし対照:水試料
【0351】
2.2.6.データ分析(オプション1および2で同じ)
● 全ての試料について、バックグラウンドに対する蛍光シグナルの比率(S/B)は、標的および挿入前遺伝子座反応の両方に対して計算される。
● 対照試料は予測される結果を与えるべきであり、すなわち、
○ ホモ接合対照は「ホモ接合」と評価されるべきである
○ ヘミ接合対照は「ヘミ接合」と評価されるべきである
○ 野生型対照は「野生型」と評価されるべきである
○ テンプレートなし対照は蛍光バックグラウンドレベルのみを示すべきである
● 試料は以下の通り評価される。
○ ホモ接合:標的S/Bが許容される閾値比(例えば、2)を超え、挿入前遺伝子座S/Bが許容される閾値比(例えば、1)未満である。
○ ヘミ接合:標的および挿入前遺伝子座S/Bの両方が許容される閾値比(例えば、2)を超える
○ 野生型:標的S/Bが許容される閾値比(例えば、1)未満であり、挿入前遺伝子座S/Bが許容される閾値比(例えば、2)を超える。
○ 不確定:標的および挿入前遺伝子座S/Bが、許容される閾値(例えば、1)未満である
【0352】
図3は、一連のホモ接合状態のEE−GM5を含有するダイズ試料、ヘミ接合状態のEE−GM5を含有するダイズ試料および従来のダイズ試料に対する(上記のオプション1の)方法の結果の例を示す。
【0353】
2.3.EE−GM5同一性および接合性分析のためのリアルタイムPCR法
この方法は、標準的なDNA抽出手順を用いて植物材料(例えば、葉または種子)などの生物学的試料から得られたDNA試料中のイベントEE−GM5 DNA配列の接合性状態を分析するための定量的リアルタイムポリメラーゼ連鎖反応検出法を説明する。
【0354】
方法の説明は、反応試薬、オリゴヌクレオチドプライマーおよびプローブ配列、反応を実施するのに必要とされるサーモサイクリング条件を概説し、アンプリコン検出に適切であると見出された蛍光リーダー設定を含む。また、これは対照試料の性質および使用に関する一般的な推奨事項も提供する。さらに、データ分析および解釈のための指針が提供される。
【0355】
この方法は種類に依存するものではなく、上記セクション2.2で説明した方法の代わりの接合性分析方法として使用できる。
【0356】
2.3.1.方法設計
この方法は、TaqmanケミストリーおよびリアルタイムPCRの原理を用いて、EE−GM5特異的配列の相対コピー数を定量する。
【0357】
この方法は、EE−GM5コピー数を定量するためのEE−GM5特異的反応、およびEE−GM5コピー数の正規化のためのタクソン特異的反応を含む。
【0358】
ホモ接合状態のEE−GM5挿入配列を含有する試料は、ヘミ接合試料よりも2倍高い相対コピー数を有する。不対試料はEE−GM5配列を増幅しない。
【0359】
2.3.2.EE−GM5特異的反応
PRIM1038およびPRIM1039の2つのプライマーは、イベントEE−GM5のT−DNA挿入断片との3’隣接配列の接合領域にわたる85bpのアンプリコンを増幅するように設計された。
【0360】
蛍光標識としてFAMを使用し、クエンチャーとしてBHQ1を使用したプローブ、TM1788は、増幅配列を定量するように設計された。
【0361】
EE−GM5 T−DNA配列を標的とするフォワードプライマー:
PRIM1038 5’−gAgCCACCTTCCTTTTCCACTA −3’(配列番号12)
【0362】
EE−GM5 3’隣接配列を標的とするリバースプライマー:
PRIM1039 5’−ATAgggTTACTgCTTCgTAAAATAAgCA−3’(配列番号12)
【0363】
EE−GM5 T−DNAとその3’隣接配列との接合部を標的としたプローブ:
TM1788 FAM 5’−CgCgTCCATgATgCTgCgACTATg−3’BHQ−1(配列番号14)
【0364】
2.3.3.タクソン特異的反応
2つのプライマー、KVM164およびKVM165は、ダイズ内因性レクチン1遺伝子配列の102bpのアンプリコンを増幅するように設計された。
【0365】
蛍光標識としてJOEを使用し、クエンチャーとしてBHQ1を使用したプローブ、TM1242は、増幅配列を定量するように設計された。
【0366】
内因性レクチン1遺伝子配列を標的とするフォワードプライマー:
KVM164 5’−CTTTCTCgCACCAATTgACA−3’(配列番号15)
【0367】
内因性レクチン1遺伝子配列を標的とするリバースプライマー:
KVM165 5’−TCAAACTCAACAgCgACgAC−3’(配列番号16)
【0368】
内因性レクチン1遺伝子配列を標的とするプローブ:
TM1242 JOE 5’−CCACAAACACATgCAggTTATCTTgg−3’BHQ1(配列番号17)
【0369】
2.3.4.反応混合物の組成
5.0μl 2x PerfeCta qPCR FastMix II,Low ROX
0.2μl PRIM1038[10pmol/μl]
0.2μl PRIM1039[10pmol/μl]
0.2μl KVM164[10pmol/μl]
0.2μl KVM165[10pmol/μl]
0.05μl TM1788[10pmol/μl]
0.05μl TM1242[10pmol/μl]
× μl テンプレートDNA(20ng*)
10μlまで水
注:
● 2×PerfecCta qPCR FastMix II,LOW ROXは、Quanta Bioscienceによって供給された。他の酵素緩衝液を使用してもよいが、性能を検証すべきである
● プライマーおよび標識プローブはIntegrated DNA Technologiesで注文した
● *反応あたりのテンプレートDNAの量は異なり得るが、確認すべきである
【0370】
2.3.5.サーモサイクリング条件
【0371】
【表12】
【0372】
2.3.6.対照試料
試験試料の結果を検証するために、以下の対照試料を実験に含めるべきである。
● ホモ接合対照:ホモ接合状態の標的配列を含有するDNA試料
● ヘミ接合対照:ヘミ接合状態の標的配列を含有するDNA試料
● 野生型対照:標的配列を含有しないDNA試料
● テンプレートなし対照:水試料
【0373】
2.3.7.データ分析
● データ分析は、ddCt法を使用して実行される。この方法では、コピー数は、選択された参照試料に対して全ての試料について計算される。参照試料としてヘミ接合対照を使用することが推奨される。
● 対照試料は予測される結果を与えるべきであり、すなわち、
○ ホモ接合対照は「ホモ接合」と評価されるべきである
○ ヘミ接合対照は「ヘミ接合」と評価されるべきである
○ 野生型対照は「野生型」と評価されるべきである
○ テンプレートなし対照は蛍光バックグラウンドレベルのみを示すべきである
● 試料は以下の通り評価される。
○ ホモ接合:相対コピー数が、2+/−許容される閾値(例えば0.5)である
○ ヘミ接合:相対コピー数が、1+/−許容される閾値(例えば0.25)である
○ 野生型:相対コピー数が、0+許容される閾値(例えば、0.1)である
○ 不確定:相対コピー数が、ホモ接合型、ヘミ接合型および野生型試料の許容範囲外である
【0374】
2.4.EE−GM5低レベル存在分析のためのリアルタイムPCR法
この方法は、標準的なDNA抽出手順を使用して、バルク植物材料(例えば、葉または種子)または加工材料(例えば、加工ダイズ子実を含有する食品または飼料)から得られるイベントEE−GM5 DNA配列の低レベル存在を分析する検出方法を説明する。
【0375】
方法の説明は、反応試薬、オリゴヌクレオチドプライマーおよびプローブ配列、ならびに反応を実施するのに必要とされるサーモサイクリング条件を概説する。これは、データ分析および結果解釈をサポートするタクソン特異的方法の同時使用に関する一般的な推奨事項も提供する。さらに、対照試料の性質および使用に関する推奨事項も提供される。
【0376】
デジタルドロップレットPCR法を含むがこれに限定されない代替方法が、意図された目的のために利用可能であり得ることに留意されたい。デジタルドロップレットPCR法は、抽出されたDNA試料に対するサブサンプリングの原理と組み合わせて、セクション1.1に記載されているように、イベント同一性分析のためにエンドポイント法を使用する。この方法では、イベントの低レベルの存在は、イベント配列について陽性および陰性であると認められたDNAサブサンプルの比率に基づいて決定される。
【0377】
2.4.1 方法設計
この方法は、TaqmanケミストリーおよびリアルタイムPCRの原理を使用して、DNA試料中の低レベルのEE−GM5を検出または定量する。
【0378】
PRIM1040およびPRIM1041の2つのプライマーは、イベントEE−GM5のT−DNA挿入断片との5’隣接配列の接合領域にわたる84bpのアンプリコンを増幅するように設計されている。
【0379】
蛍光標識としてFAMを使用し、クエンチャーとしてBHQ1を使用したプローブ、TM1789は、増幅配列を定量するように設計される。
【0380】
EE−GM5 T−DNA配列を標的とするフォワードプライマー:
PRIM1041 5’−CATTgTgCTgAATAggTTTATAgCTATgAT−3’(配列番号18)
【0381】
EE−GM5 T−DNA 5’隣接配列を標的とするリバースプライマー:
PRIM1040 5’−TCAAATCAACATgggTgACTAgAAA−3’(配列番号19)
【0382】
EE−GM5 T−DNAとその5’隣接配列との接合部を標的としたプローブ:
TM1789 FAM 5’−CAgTACTgggCCCTTgTggCgCT−3’BHQ−1(配列番号20)
【0383】
2.4.2 反応混合物の組成
10.0μl 2x PerfeCta qPCR Fastmix II,Low ROX
0.5μl PRIM1040[10pmol/μl]
0.5μl PRIM1041[10pmol/μl]
0.5μl TM1789[10pmol/μl]
×μl テンプレートDNA(200ng*)
20μlまで水
注:
● 2×PerfeCta qPCR FastMix II,LOW ROXは、Quanta Bioscienceによって供給された。他の酵素緩衝液を使用してもよいが、性能を検証すべきである
● プライマーおよび標識プローブはIntegrated DNA Technologiesで注文した
● *反応あたりのテンプレートDNAの量は異なり得るが、確認すべきである
【0384】
2.4.3 サーモサイクリング条件
【0385】
【表13】
【0386】
2.4.4 タクソン特異的方法
内因性配列を標的とするリアルタイムPCR検出法は、標的特異的リアルタイムPCR法で使用されるのと同じ量のテンプレートDNAで同時に行われるべきである。タクソン特異的方法の結果は、データ分析および解釈をサポートするために、すなわち、入力DNAの量を正規化するため、および標的特異的反応についての任意の否定的な結果を検証するために、使用すべきである。
【0387】
2.4.5 試験試料、較正試料および対照試料
● 全ての試験試料を二重に分析することが推奨される。
● 標的およびタクソン特異的方法の両方について標準曲線を生成する較正試料のセットは実験に含まれる。
● さらに、以下の対照試料が含まれる。
○ 陽性対照:検出限界のレベルで標的配列を含有するDNA試料。
○ 陰性対照:内因性配列のみを含有するDNA試料
○ テンプレートなし対照:水試料
【0388】
2.4.6 データ分析
● 全ての試料について、閾値サイクル値(すなわち、Ct値)は、標的およびタクソン特異的方法の両方について決定される。閾値サイクルは、所与の試料の増幅プロットが定義されたシグナル閾値に達するサイクル数として定義される(
図4参照)。
● 較正試料のCt値およびゲノムコピー量を用いて、標的およびタクソン特異的方法の両方について標準曲線式が計算される。
● 標準曲線パラメータは、勾配および線形性(R
2)の許容基準、例えば、以下のものを満たすべきである。
○ −3.2<勾配<−3.6
○ R
2>0.98
● 全ての試料について、標的および内因性方法のゲノムコピー数は線形回帰分析を用いて計算される。
● タクソン特異的DNAの総量に対する低レベルの存在量は、標的およびタクソン特異的方法についてゲノムコピー数の%比を計算することによって決定される。
● 対照試料は予測される結果を与えるべきであり、すなわち、
○ 陽性対照は「検出」と評価されるべきである
○ 陰性対照は「検出なし」と評価されるべきである
○ テンプレートなし対照は蛍光バックグラウンドレベルのみを示すべきである
● 試料は以下の通り評価される。
○ 検出:方法の測定値の不確実性を考慮して、低レベルの存在が全ての反復測定の検出限界を超えている
○ 検出なし:方法の測定値の不確実性を考慮して、低レベルの存在が全ての反復測定の検出限界未満である
○ 不確定:複製された試料は一貫性のないスコアを与える
【0389】
図4は、較正試料に対して実施した方法の結果の例を示す。
【0390】
3.好ましい品種へのEE−GM5の遺伝子移入
エリートイベントEE−GM5は、6つの異なるエリートダイズ系統への反復戻し交雑により導入された。系統は一定の範囲の成熟度を表すように選択された:MG Iから2系統、MG IIIから1系統、MG VIから2系統およびMG IXから1系統。MG I系統の1つおよびMG III系統は、PI88788由来のRhg1天然抵抗性対立遺伝子を含有し、MG VI系統の1つは、PI437654由来のRhg1およびRhg4天然抵抗性対立遺伝子を保有していた。他の3系統はSCNに感受性であった。
【0391】
また、初期試験では、いくつかの実験において、温室生育植物の葉で測定されたHPPD−4タンパク質発現レベルのCry14Ab−1について生物学的に有意な差は観察されず(ELISAまたはウエスタンブロットで測定した場合(通常のアッセイ変化のみが見られた))、イベントEE−GM5がThorneバックグラウンドから他のダイズ生殖質バックグラウンドに遺伝子移入された場合(異なる成熟度、異なる遺伝子移入ステージで)、ThorneバックグラウンドのEE−GM5につき見出されたものと比較して、標準的な温室SCNアッセイの結果に有意な差は見られなかった(Thorne対照に対するSCNシストの減少%を測定)。
【0392】
エリートイベントEE−GM5の他のダイズ品種への遺伝子移入は、これらの品種の望ましい表現型または農業特性のいずれにも有意な影響を与えず(リンケージドラッグがない)、一方で、導入遺伝子の発現は商業的に許容できるレベルを満たす。これは、イベントEE−GM5の状態がエリートイベントであることを確認するものである。
【0393】
さらに、エリートイベントEE−GM5は他のダイズエリート形質転換イベントと有利に組み合わされる。本発明による特に有用な植物は、イベントMON87751(国際公開第2014201235号パンフレットおよびUSDA−APHIS Petition 13−337−01pに記載)、イベントpDAB8264.42.32.1(国際公開第2013010094号パンフレットに記載)、イベントDAS−81419−2(別名Conkesta(商標)Soybean、国際公開第2013016527号パンフレットおよびUSDA−APHIS Petition 12−272−01pに記載)、イベントEE−GM3(別名FG−072、MST−FG072−3、国際公開第2011063411号パンフレット、USDA−APHIS Petition09−328−01pに記載)、イベントSYHT0H2(別名0H2、SYN−φφφH2−5、国際公開第2012/082548号パンフレットおよび12−215−01pに記載)、イベントDAS−68416−4(別名Enlist Soybean、国際公開第2011/066384号パンフレットおよび国際公開第2011/066360号パンフレット、USDA−APHIS Petition09−349−01pに記載)、イベントDAS−81615−9(国際公開第2014004458に記載)、イベントDAS−44406−6(別名、Enlist E3、DAS−444φ6−6、国際公開第2012/075426号パンフレットおよびUSDA−APHIS 11−234−01pに記載)、イベントMON87708(Xtend Soybeans、国際公開第2011/034704号パンフレットおよびUSDA−APHIS Petition 10−188−01pに記載)、イベントMON89788(別名Genuity Roundup Ready 2 Yield、国際公開第2006/130436号パンフレットおよびUSDA−APHIS Petition06−178−01pに記載)、イベントDAS−14536−7(国際公開第2012/075429号パンフレットに記載)、イベント40−3−2(別名RoundUp Ready、MON−φ4φ32−6、USDA−APHIS Petition93−258−01に記載)、イベントA2704−12(別名LL27、ACS−GMφφ5−3、国際公開第2006108674号パンフレットおよびUSDA−APHIS Petition96−068−01pに記載)、イベント127(別名BPS−CV127−9、国際公開第2010/080829号パンフレットに記載)、イベントA5547−127(別名LL55、ACS−GMφφ6−4、国際公開第2006108675号パンフレットおよびUSDA−APHIS Petition96−068−01pに記載)、イベントMON87754(別名Vistive III、MON−87754−1、国際公開第2010/024976号パンフレットに記載)、イベントHOS(別名DP−3φ5423−1、Plenish High Oleic Soybean、国際公開第2008054747号パンフレットに記載)、イベントMON87701(別名MON−877φ1−2、国際公開第2009064652号パンフレットおよびUSDA−APHIS Petition 09−082−01pに記載)、イベントMON 87705(別名MON−877φ5−6、国際公開第2010/037016号パンフレットおよびUSDA−APHIS Petition 09−201−01pに記載)、イベントMON87712(別名MON−87712−4、国際公開第2012/051199号パンフレットに記載)、イベントpDAB4472−1606(別名イベント1606、国際公開第2012/033794号パンフレットに記載)、イベント3560.4.3.5(別名DP−356043−5、国際公開第2008/002872号パンフレットに記載)、イベントMON87769(別名MON−87769−7、国際公開第2009102873号パンフレットおよびUSDA−APHIS Petition 09−183−01pに記載)を含むがこれらに限定されない、様々な国内または地域の規制当局のデータベースに挙げられているものなどの、別のダイズ形質転換イベントと組み合わせたEE−GM5、または2つ以上の他のダイズ形質転換イベントの組合せ、または以下の組合せ:イベントMON98788 x MON87708(別名Roundup Ready 2 Xtend Soybeans、MON−877φ8−9 x MON−89788−1)、イベントHOS x イベント40−3−2(別名Plenish High Oleic Soybeans x Roundup Ready Soybeans)、イベントEE−GM3 x EE−GM2(別名FG−072xLL55、国際公開第2011063413号パンフレットに記載)、イベントMON 87701 x MON 89788(別名Intacta RR2 Pro Soybean、MON−877φ1−2 × MON−89788−1)、DAS−81419−2 x DAS−44406−6(別名Conkest(商標)Enlist E3(商標)Soybean、DAS−81419−2 x DAS−444φ6−6)、イベントDAS−81419−2 x イベントDAS−68416−4(国際公開第2013016516号パンフレットに記載)、イベントDAS−68416−4 x イベントMON 89788(別名Enlist(商標)RoundUp Ready(登録商標)2 Soybean、DAS−68416−4 X MON−89788−1)、イベントMON−87769−7 × イベントMON−89788−1(別名Omega−3 X Genuity Roundup Ready 2 Yield Soybeans)、MON 87705 x MON 89788(別名Vistive Gold、MON−877φ5−6 x MON−89788−1)、もしくはMON87769 x MON89788(別名Omega−3 x Genuity Roundup Ready 2 Yield Soybeans、MON−87769−7 x MON−89788−1)のいずれか1つとのEE−GM5の組合せなどの、これらの他のトランスジェニックダイズイベントのいくつかとのEE−GM5の任意の組合せを含有する植物である。
【0394】
以下の特許請求の範囲で使用されるように、他に明確に示されない限り、用語「植物」は、任意の成熟の段階における、植物組織、および任意の種子、葉、茎、花、根、単一細胞、配偶子、細胞培養物、組織培養物、プロトプラストを含むがこれらに限定されない、任意のそのような植物から採取された、またはそれに由来する、任意の細胞、組織、または器官を包含することを意図している。
【0395】
2016年11月9日にエリートイベントEE−GM5を含む参照種子をATCC(10801 University Blvd.,Manassas,VA 20110−2209)にATCC受託番号PTA−123625で寄託し、その発芽力が確認された。EE−GM5の代替名称は、イベントGMB151またはBCS−GM151−6である。
【0396】
本発明の上記説明は例示的であることを意図しており、限定的なものではない。
【0397】
記載された実施形態における様々な変更または修正が当業者に想起されるであろう。これらは本発明の精神または範囲から逸脱することなく行うことができる。