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JP2021532744A - トウモロコシの遺伝子組み換え事象mon95379ならびにその検出及び使用方法 - Google Patents

トウモロコシの遺伝子組み換え事象mon95379ならびにその検出及び使用方法 Download PDF

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Abstract

本発明は、遺伝子組み換えトウモロコシ事象MON95379、事象MON95379を含む植物、植物細胞、種子、植物部分、後代植物、及び商品生産物を提供する。本発明はまた、事象MON95379に特異的なポリヌクレオチドならびに事象MON95379の使用及び検出方法ならびに事象MON95379を含む植物、植物細胞、種子、植物部分、後代植物、及び商品生産物を提供する。【選択図】なし

Description

関連出願の参照
本出願は、2018年7月30日に出願された米国仮出願第62/711,810号の利益を主張する。当該仮出願は、参照することにより全体として本明細書に組み込まれる。
配列表の組み込み
MONS463WO_ST25の名称のファイルに含まれる配列表は、75キロバイト(Microsoft Windows(登録商標)にて測定)であり、2019年7月26日に作成され、電子申請により本明細書とともに提出され、参照することにより組み込まれる。
本発明は、トウモロコシ事象MON95379に存在する及び/またはそれから単離される組み換えDNA分子に関する。本発明はまた、トウモロコシ事象MON95379を含む遺伝子組み換えトウモロコシ植物、植物部分、及び種子、細胞、及び農産物、ならびにそれらの使用方法ならびにトウモロコシ事象MON95379の存在の検出方法に関する。トウモロコシ事象MON95379DNAを含む遺伝子組み換えトウモロコシ植物、部分、種子及び細胞は、鱗翅目科の昆虫の寄生に対して抵抗性を示す。
トウモロコシ(zea mays)は重要な作物であり、世界の多くの地域の主な食糧源である。農業形質及び産物の品質の改善のため、バイオテクノロジー法がトウモロコシに適用されている。1つのかかる農業形質は、虫害抵抗性であり、これは、トウモロコシ植物のゲノムに挿入される異種昆虫毒素、別名導入遺伝子の発現を介して達成される。
遺伝子組み換え植物、植物部分、種子または細胞におけるかかる導入遺伝子の発現は、多くの様々な要因、すなわち、導入遺伝子発現を駆動するカセットに使用される要素及びカセット内のそれら要素の相互作用等によって影響され得る。これは、各発現カセットが別の形質を与える導入遺伝子を有する2つ以上の発現カセットを含む遺伝子組み換え挿入ではさらに複雑であり、多重遺伝子遺伝子組み換え事象としても知られる。商業的に有用な多重遺伝子遺伝子組み換え事象は、当該遺伝子組み換え挿入における導入遺伝子の各々が、各形質に必要な方法で発現することを必要とする。これを達成するために、個々の発現カセットを最初に設計して植物で試験し、発現に起因する負の表現型をもたらさずに最高の昆虫活性を示す発現カセットを各形質について選択する。次に、1つの形質に関して選択した発現カセットを、他の形質に関して選択した発現カセットと組み合わせて単一の構築物にする。複数の構築物を、異なる方向を使用して設計して最良の抵抗性を与え、かつ負の表現型または負の農学、例えば、収量の低下の発生を防止する。該構築物を試験し、すべての発現カセットが一緒に十分に機能し、各導入遺伝子が適切に発現されることを確認する。次に、該選択した組み合わせ及び発現カセットの方向を単一の遺伝子組み換え挿入物として使用して数百の遺伝子組み換え事象を生成する。各事象は、当該構築物を異なる遺伝子位置へランダムに挿入した結果である。
各遺伝子組み換え事象は、その分子プロファイル及び染色体への挿入点が固有である。事象の創出に関する変動性のため、各固有の事象は、商業用途用に優れた事象を選択するため、複数世代の植物にわたって分析する、すなわち、各ステップで、分子特性化、タンパク質発現の有効性、及び農学を評価する必要がある。遺伝子組み換え植物、植物部分、種子または細胞における事象の性能、ひいてはその有効性は、当該導入遺伝子挿入の遺伝子位置によって影響され得る。特に、該事象の有効性は、組み込み部位またはクロマチン構造に対するシス及び/またはトランス因子によって影響を受け得る。事象は、同じ遺伝子組み換え挿入を有することができるにもかかわらず、異なる導入遺伝子発現レベルならびに組織及び発達段階にわたる性能を様々な生殖質において、または特定の生育条件下で有する場合がある。また、いくつかの事象間に望ましくない表現型が存在する場合もあれば、農学的な違いがある場合もある。従って、所望の形質に対して優れた特性を有し、当該事象を商業目的に適したものにするのに必要とされる最適な表現型及び農業特性を有する事象を選択するため、個々の植物の形質転換事象の多数を生成及び分析する必要がある。さらに、商業用途用の多重遺伝子事象の創出には、厳密な分子特性化、温室試験、及び複数年にわたる圃場試験が複数の場所で、及び様々な条件下で必要なため、広範な農学、表現型、及び分子データが収集され得る。商業目的に有用な事象を選択するため、得られたデータをその後科学者や農学者が分析する必要がある。選択後、かかる事象は次に、植物育種法を用いて、複数の虫害抵抗形質を有する単一の遺伝子座として、特定の地域の生育条件に適切に適応する新たな生殖質に遺伝子移入され、本発明の事象によって付与される形質とは異なる形質を付与する他の異なる事象とともに繁殖させることによって、スタック/組み合わせられ得る。
本発明は、トウモロコシの鱗翅目害虫に対する殺虫制御をもたらす新規な遺伝子組み換えトウモロコシ事象であるMON95379を提供する。本発明はまた、MON95379を含む遺伝子組み換え植物、植物細胞、種子、植物部分、及び商品生産物を提供する。別の実施形態では、本発明は、事象MON95379に、ならびに事象MON95379を含む植物、植物細胞、種子、植物部分、後代植物、及び商品生産物に特異的なポリヌクレオチドを提供する。さらに別の実施形態では、事象MON95379に関連する方法を提供する。
従って、1つの態様では、本発明は、配列番号1、配列番号2、配列番号3、配列番号4、配列番号5、配列番号6、配列番号7、配列番号8、配列番号9、配列番号10、及びそれらの完全相補体からなる群から選択されるヌクレオチド配列を含む組み換えDNA分子を提供する。
1つの実施形態では、該組み換えDNA分子は、ATCCアクセッション番号PTA−125027として寄託されている当該事象を含む種子のサンプルのトウモロコシ事象MON95379に由来する。
本発明の別の態様は、ストリンジェントなハイブリダイゼーション条件下でサンプルのトウモロコシ事象MON95379DNAと特異的にハイブリダイズするDNAプローブとして機能するのに十分な長さのポリヌクレオチドセグメントを含むDNA分子を提供し、この場合、該ストリンジェントなハイブリダイゼーション条件下での該DNA分子のハイブリダイゼーションの検出は、該サンプル中のトウモロコシ事象MON95379DNAの存在を診断するものである。ある特定の実施形態では、該サンプルは、トウモロコシ植物、トウモロコシ植物細胞、トウモロコシ種子、トウモロコシ植物部分、トウモロコシ後代植物、加工トウモロコシ種子、トウモロコシを含む動物飼料、トウモロコシ油、コーンミール、コーンフラワー、コーンフレーク、トウモロコシふすま、トウモロコシ製のパスタ、トウモロコシバイオマス、ならびにトウモロコシ及びトウモロコシ部分を用いて製造される燃料製品を含む。
本発明のさらに別の態様は、第一のDNA分子及び該第一のDNA分子とは異なる第二のDNA分子を含むDNA分子の対を提供し、これは、当該サンプル中の当該トウモロコシ事象MON95379DNAの存在を診断するアンプリコンを生成する増幅反応において、トウモロコシ事象MON95379鋳型DNAを含むサンプルとともに用いられた場合にDNAプライマーとして機能し、この場合、該アンプリコンは、配列番号1、配列番号2、配列番号3、配列番号4、配列番号5、配列番号6、配列番号7、配列番号8、配列番号9、及び配列番号10からなる群から選択されるヌクレオチド配列を含む。
本発明の別の実施形態は、サンプル中のトウモロコシ事象MON95379DNAの診断となるDNAセグメントの存在を検出する方法であり、該方法は、a)プローブとして機能し、ストリンジェントな条件下でトウモロコシ事象MON95379と特異的にハイブリダイズするDNA分子に該サンプルを接触させること、b)該サンプル及び該DNA分子をストリンジェントなハイブリダイゼーション条件に供すること、ならびにc)該DNA分子の該サンプル中の該DNAへのハイブリダイゼーションを検出することを含み、該検出が、該サンプル中のトウモロコシ事象MON95379DNAの存在を診断するものである。
本発明のさらに別の実施形態は、サンプル中のトウモロコシ事象MON95379DNAの診断となるDNAセグメントの存在を検出する方法であり、該方法は、a)本発明のDNA分子の対に該サンプルを接触させること、b)DNAアンプリコンを生成するのに十分な増幅反応を行うこと、及びc)該反応物における該DNAアンプリコンの存在を検出することを含み、この場合、該DNAアンプリコンは、配列番号1、配列番号2、配列番号3、配列番号4、配列番号5、配列番号6、配列番号7、配列番号8、配列番号9、及び配列番号10からなる群から選択されるヌクレオチド配列を含む。
本発明の別の実施形態は、配列番号1、配列番号2、配列番号3、配列番号4、配列番号5、配列番号6、配列番号7、配列番号8、配列番号9、及び配列番号10からなる群から選択されるヌクレオチド配列を含む組み換えポリヌクレオチド分子を含むトウモロコシ植物、トウモロコシ植物部分、トウモロコシ細胞、またはその部分である。このトウモロコシ植物、トウモロコシ植物部分、トウモロコシ細胞、またはその部分は、鱗翅目害虫の食餌に提供した場合、殺虫性である。鱗翅目害虫には、ツマジロクサヨトウ(Spodoptera frugiperda)、夜蛾科のガの幼虫(Helicoverpa zea)、南西部のマツマダラメイガ(Diatraea grandiosella)、サトウキビ害虫(Diatraea saccharalis)、及びモロコシマダラメイガ(Elasmopalpus lignosellus)が含まれ得る。さらに、該トウモロコシ植物は、該トウモロコシ事象MON95379を含むトウモロコシ植物の任意の世代の後代としてさらに定義することができる。
本発明のさらに別の実施形態は、昆虫の寄生からトウモロコシ植物を保護する方法であり、該方法は、鱗翅目害虫の食餌に、トウモロコシ事象MON95379を含むトウモロコシ植物の細胞または組織の殺虫有効量を提供することを含む。この場合もやはり、企図される鱗翅目害虫には、ツマジロクサヨトウ(Spodoptera frugiperda)、夜蛾科のガの幼虫(Helicoverpa zea)、南西部のマツマダラメイガ(Diatraea grandiosella)、サトウキビ害虫(Diatraea saccharalis)、及びモロコシマダラメイガ(Elasmopalpus lignosellus)が含まれる。
本発明の別の実施形態は、以下を含む虫害抵抗性トウモロコシ植物を産生する方法である:a)当該2つの異なるトウモロコシ植物のうちの少なくとも一方が遺伝子組み換えトウモロコシ事象MON95379DNAを含む2つの異なるトウモロコシ植物を雌雄交配すること、b)ステップ(a)の後代から種子または組織をサンプリングすること、c)ステップ(b)からの該サンプル中でトウモロコシ事象MON95379DNAを含む後代を検出すること、及びd)トウモロコシ事象MON95379DNAを含む当該後代を選択すること。
本発明のさらなる実施形態は、配列番号1、配列番号2、配列番号3、配列番号4、配列番号5、配列番号6、配列番号7、配列番号8、配列番号9、及び配列番号10、またはそれらの完全相補体からなる群から選択されるヌクレオチド配列を検出可能な量含むトウモロコシ種子、無生物トウモロコシ植物材料、または微生物である。
本発明のさらに別の実施形態は、配列番号1、配列番号2、配列番号3、配列番号4、配列番号5、配列番号6、配列番号7、配列番号8、配列番号9、及び配列番号10、またはそれらの完全相補体からなる群から選択されるヌクレオチド配列を含む商品生産物である。企図される商品生産物としては、全粒または加工トウモロコシ種子、トウモロコシを含む動物飼料、トウモロコシ油、コーンミール、コーンフラワー、コーンフレーク、トウモロコシふすま、トウモロコシバイオマス、ならびにトウモロコシ及びトウモロコシ部分を用いて製造される燃料製品が挙げられる。
本発明の別の実施形態は、事象MON95379DNAの存在を診断するアンプリコンを生成するDNA増幅法で試験する場合に鋳型として機能するDNAを含むトウモロコシ植物、トウモロコシ植物部分、またはそのトウモロコシ種子である。
本発明のさらに別の実施形態は、事象MON95379を含むトウモロコシ植物またはトウモロコシ種子の接合性を特定する以下を含む方法である:a)トウモロコシDNAを含むサンプルを、Cry1B.868またはCry1Da_7をコードする毒素コード配列の1つのアンプリコンを生成することが可能なプライマー対と接触させること、b)トウモロコシDNAを含む該サンプルを、該トウモロコシ植物において単一配列及びホモ接合性であることが既知の内部標準のアンプリコンを生成することが可能なプライマー対と接触させること、c)該DNAサンプルを、Cry1B.868またはCry1Da_7をコードする毒素コード配列の1つに特異的にハイブリダイズする第一のプローブ、及び該トウモロコシ植物において単一配列及びホモ接合性であることが既知の内部標準ゲノムDNAに特異的にハイブリダイズする第二のプローブを少なくとも含むプローブセットと接触させること、d)リアルタイムPCRを使用してDNA増幅反応を行い、該毒素コード配列及び該単一配列ホモ接合性内部標準に対応するアンプリコンのサイクル閾値(Ct値)を特定すること、e)該単一配列ホモ接合性内部標準のアンプリコンのCt値と、該毒素コード配列のアンプリコンのCt値間の差(ΔCt)を計算すること、ならびにf)接合性を特定すること。この場合、ΔCt約ゼロ(0)は、挿入された事象MON95739のT−DNAのホモ接合性を示し、ΔCt約一(1)は、挿入された事象MON95379のT−DNAのヘテロ接合性を示す。本方法のある特定の実施形態では、該プライマー対は、配列番号18と配列番号19の組み合わせ、及び配列番号21と配列番号22の組み合わせからなる群から選択され、該プローブは、配列番号20及び配列番号23である。別の実施形態では、該プライマー対は、配列番号18と配列番号19の組み合わせ、及び配列番号24と配列番号25の組み合わせからなる群から選択され、該プローブは配列番号20及び配列番号26である。本発明のさらに別の実施形態では、挿入された事象MON95379のT−DNAのヘテロ接合性を示すΔCt約一(1)は、0.75〜1.25の範囲である。
本発明のさらなる実施形態は、事象MON95379を含むトウモロコシ植物またはトウモロコシ種子の接合性を特定する以下を含む方法である:a)トウモロコシDNAを含むサンプルを、事象MON95379の診断となる第一のアンプリコン及び事象MON95379を含まない天然トウモロコシゲノムDNAの診断となる第二のアンプリコンを生成することが可能な少なくとも2つの異なるプライマー対を含むプライマー対のセットと接触させること、i)核酸増幅反応を該サンプル及び該プライマー対のセットで行うこと、ii)該核酸増幅反応物において、事象MON95379の診断となる第一のアンプリコン、もしくは事象MON95379を含まない天然のトウモロコシゲノムDNAの診断となる第二のアンプリコンを検出すること、この場合、該第一のアンプリコンのみの存在は、事象MON95379に対してホモ接合性のトウモロコシ植物もしくはトウモロコシ種子の診断であり、該第一のアンプリコン及び該第二のアンプリコンの両方の存在は、事象MON95379に対してヘテロ接合性のトウモロコシ植物もしくはトウモロコシ種子の診断であること、またはb)トウモロコシDNAを含むサンプルを、事象MON95379DNAに特異的にハイブリダイズする少なくとも第一のプローブ及び事象MON95379のヘテロ接合性DNAの挿入によって中断されたトウモロコシゲノムDNAに特異的にハイブリダイズし、事象MON95379DNAにハイブリダイズしない少なくとも第二のプローブを含むプローブセットと接触させること、i)ストリンジェントなハイブリダイゼーション条件下で該プローブセットと該サンプルをハイブリダイズすること、この場合、該ハイブリダイゼーション条件下での該第一のプローブのみのハイブリダイゼーションの検出は、事象MON95379に対してホモ接合性のトウモロコシ植物もしくはトウモロコシ種子の診断であり、該ハイブリダイゼーション条件下での該第一のプローブ及び該第二のプローブの両方のハイブリダイゼーションの検出は、事象MON95379に対してヘテロ接合性のトウモロコシ植物もしくはトウモロコシ種子の診断である。本方法の1つの実施形態では、該プライマー対のセットは、配列番号15と配列番号16の組み合わせ、及び配列番号15と配列番号27の組み合わせを含む。本方法の別の実施形態では、該プローブセットは、配列番号17及び配列番号28を含む。
本発明の前述の及び他の態様は、以下の詳細な説明からより明らかになるであろう。
トウモロコシ事象MON95379の配列を表す。水平方向のライン及びボックスは、配列番号10([10])に対する配列番号1([1])、配列番号2([2])、配列番号3([3])、配列番号4([4])、配列番号5([5])、配列番号6([6])、配列番号7([7])、配列番号8([8])、配列番号9([9])、配列番号11([11])、及び配列番号12([12])の位置に対応する。SQ51219(配列番号15)([15])、SQ21524(配列番号16)([16])、SQ50998(配列番号21)([21])、SQ50997(配列番号22)([22])、SQ50485(配列番号24)([24])及びSQ50484(配列番号25)([25])にラベルを付ける水平方向の矢印は、トウモロコシ事象MON95379を検出するために使用することができるプライマーのサブセットのおおよその位置を表す。PB10269(配列番号17)([17])、PB50340(配列番号23)([23])、PB50138(配列番号26)([26])にラベルを付ける水平方向の矢印は、トウモロコシ事象MON95379の検出に使用することができるDNAプローブのおおよその位置を表す。「E」はエンハンサー要素を表し、「P」はプロモーター要素を表し、「L」はリーダー(5’UTR)要素を表し、「I」はイントロン要素を表し、「T」は3’UTRを表し、「Cry1B.868」はCry1B.868コード配列要素を表し、「Cry1Da_7」はCry1Da_7コード配列要素を表し、「LoxP」は、Creリコンビナーゼマーカー切除が生じる部位を表し、マーカー切除後に、後方に2つのLoxP部位の1つを残しており、「LB」はT−DNAの左縁を表す。 事象MON95379を形成するための組み込み前、組み込み後、及びCre切除後のT−DNAカセットの図表示である。上の水平方向のボックスは、事象MON95379を形質転換するために使用したプラスミドベクターにおけるT−DNAカセットを表し、配列番号13([13])(「組み込み前のT−DNA」)として示す。[13]の下の水平方向の矢印は、2つの導入遺伝子カセットに含まれる個々の遺伝要素を表す。「LB」はT−DNA左縁要素を表し、「E」はエンハンサー要素を表し、「P」はプロモーター要素を表し、「L」はリーダー(5’UTR)要素を表し、「I」はイントロン要素を表し、「T」は3’UTRを表し、「Cry1B.868」はCry1B.868コード配列要素を表し、「Cry1Da_7」はCry1Da_7コード配列要素を表し、「CP4」はCP4選択可能なマーカーを表し、「TS」は標的化配列を表し、「LoxP」は、Creリコンビナーゼマーカー切除が生じる部位を表し、「RB」はT−DNAの右縁要素を表す。中央の水平方向のボックス、「組み込み後の挿入T−DNA」は、形質転換後にトウモロコシゲノムに組み込まれたT−DNAカセットを表し、ここでは、組み込みの過程でT−DNAの右縁(RB)が失われた。下の水平方向のボックス、「Cre切除後の挿入T−DNA」は、CP4選択可能マーカーカセットが切除された後の組み込みT−DNAカセットを表し、後方に2つのLoxP部位の1つ及びLB領域を残している。 マーカーフリーのトウモロコシ事象MON95379を生成するための育種プロセスの図表示である。R世代の事象(「形質転換体」)は、トウモロコシ事象MON95379の生成に使用される二元形質転換ベクターによる最初の形質転換から得られるものである。その後の「R」世代(R、及びR)は、トウモロコシ事象MON95379をもたらした最初のR形質転換体に由来する植物の自家受粉を通して産生される後続世代を表す。T−DNA挿入に対してホモ接合性であるR形質転換体を、Creリコンビナーゼの発現のための導入遺伝子カセットを含むエリート遺伝子組み換えトウモロコシ系統と他家受粉してF1世代を得るが、該後代の多くはCreリコンビナーゼ切除によってCP4選択可能なマーカーカセットを失っている。半接合性のT−DNA陽性CP4陰性植物を選択して自家受粉し、F世代を得る。CP4マーカーを有さず、Creリコンビナーゼ導入遺伝子カセットを欠く挿入T−DNA対立遺伝子に対してホモ接合性のF植物を選択し、自家受粉させ、F世代を生じさせる。F世代植物を自家受粉させ、純粋系統のFゴールドスタンダード種子を生じさせる。
配列の簡単な説明
配列番号1は、トウモロコシゲノムDNAの5’結合領域及び組み込まれた遺伝子組み換え発現カセットを表す50ヌクレオチドの配列である。配列番号1は、配列番号10内でヌクレオチド位置838〜887に見出される。
配列番号2は、組み込まれた遺伝子組み換え発現カセットの3’結合領域及びトウモロコシゲノムDNAを表す50ヌクレオチドの配列である。配列番号2は、配列番号10内でヌクレオチド位置14,156〜14,205に見出される。
配列番号3は、トウモロコシゲノムDNAの5’結合領域及び組み込まれた遺伝子組み換え発現カセットを表す100ヌクレオチドの配列である。配列番号3は、配列番号10内でヌクレオチド位置813〜912に見出される。
配列番号4は、組み込まれた遺伝子組み換え発現カセットの3’結合領域及びトウモロコシゲノムDNAを表す100ヌクレオチドの配列である。配列番号4は、配列番号10内でヌクレオチド位置14,131〜14,230に見出される。
配列番号5は、トウモロコシゲノムDNAの5’結合領域及び組み込まれた遺伝子組み換え発現カセットを表す200ヌクレオチドの配列である。配列番号5は、配列番号10内でヌクレオチド位置763〜962に見出される。
配列番号6は、組み込まれた遺伝子組み換え発現カセットの3’結合領域及びトウモロコシゲノムDNAを表す200ヌクレオチドの配列である。配列番号6は、配列番号10内でヌクレオチド位置14,081〜14,280に見出される。
配列番号7は、トウモロコシゲノムDNAの5’結合領域及び組み込まれた遺伝子組み換え発現カセットを表す1,160ヌクレオチドの配列である。配列番号7は、配列番号10内でヌクレオチド位置1〜1,160に見出される。
配列番号8は、組み込まれた遺伝子組み換え発現カセットの3’結合領域及びトウモロコシゲノムDNAを表す1,178ヌクレオチドの配列である。配列番号8は、配列番号10内でヌクレオチド位置14,039〜15,216に見出される。
配列番号9は、トウモロコシ事象MON95379の遺伝子組み換え挿入T−DNAに対応する13,318ヌクレオチドの配列である。
配列番号10は、15,216ヌクレオチドの配列であり、5’ゲノム隣接DNAヌクレオチド配列、事象MON95379における挿入T−DNAヌクレオチド配列、及び3’ゲノム隣接DNAヌクレオチド配列のコンティグヌクレオチド配列に対応し、配列番号11(ヌクレオチド1〜862)、配列番号9(ヌクレオチド863〜14,180)、及び配列番号12(ヌクレオチド14,181〜15,216)を含む。
配列番号11は、挿入T−DNAまでの5’隣接トウモロコシゲノムDNAを表す862ヌクレオチドの配列である。配列番号11は、配列番号10内でヌクレオチド位置1〜862に見出される。
配列番号12は、挿入T−DNA後の3’隣接トウモロコシゲノムDNAを表す1,036ヌクレオチドの配列である。配列番号12は、配列番号10内でヌクレオチド位置14,181〜15,216に見出される。
配列番号13は、18,376ヌクレオチドの配列であり、トウモロコシを形質転換してトウモロコシ事象MON95379を生成するのに使用される二元プラスミド形質転換ベクターに含まれる導入遺伝子カセットを表す。
配列番号14は、Creを介した切除及び組み換えに使用されるLoxP部位を表す35ヌクレオチドの配列である。マーカー切除後に残存するLoxP部位は、配列番号10内でヌクレオチド位置1,080〜1,114に見出すことができる。
配列番号15は、サンプル中のトウモロコシ事象MON95379DNAを特定するために使用されるSQ51219と呼ばれる熱増幅プライマーに対応する20ヌクレオチドの配列であり、配列番号10の位置833〜852に対応するヌクレオチド配列と同一である。
配列番号16は、サンプル中のトウモロコシ事象MON95379DNAを特定するために使用されるSQ21524と呼ばれる熱増幅プライマーに対応する30ヌクレオチドの配列であり、配列番号10の位置905〜934に対応するヌクレオチド配列の逆相補体と同一である。
配列番号17は、サンプル中のトウモロコシ事象MON95379DNAを特定するために使用されるPB10269と呼ばれるプローブに対応する16ヌクレオチドの配列であり、配列番号10の位置886〜901に対応するヌクレオチド配列の逆相補体と同一である。
配列番号18は、該事象及びMON95379の接合性アッセイの内部対象として使用されるSQ20222と呼ばれる熱増幅プライマーに対応する24ヌクレオチドの配列であり、トウモロコシゲノムの領域にハイブリダイズする。
配列番号19は、該事象及びMON95379の接合性アッセイの内部対照として使用されるSQ20221と呼ばれる熱増幅プライマーに対応する28ヌクレオチドの配列であり、トウモロコシゲノムの領域にハイブリダイズする。
配列番号20は、該事象及びMON95379の接合性アッセイの内部対象をとして使用されるPB50237と呼ばれるプローブに対応する29ヌクレオチドの配列であり、トウモロコシゲノムの領域にハイブリダイズする。
配列番号21は、事象MON95379の接合性アッセイに使用されるSQ50998と呼ばれる熱増幅プライマーに対応する20ヌクレオチドの配列であり、配列番号10内のCry1B.868のコード配列にハイブリダイズし、配列番号10の位置2,809〜2,828に対応するヌクレオチド配列と同一である。
配列番号22は、事象MON95379の接合性アッセイに使用されるSQ50997と呼ばれる熱増幅プライマーに対応する20ヌクレオチドの配列であり、配列番号10内のCry1B.868のコード配列にハイブリダイズし、配列番号10の位置2,852〜2,871に対応するヌクレオチド配列の逆相補体と同一である。
配列番号23は、事象MON95379の接合性アッセイに使用されるPB50340と呼ばれるプローブに対応する18ヌクレオチドの配列であり、配列番号10内のCry1B.868のコード配列にハイブリダイズし、配列番号10の位置2,833〜2,850に対応するヌクレオチド配列の逆相補体と同一である。
配列番号24は、事象MON95379の接合性アッセイに使用されるSQ50485と呼ばれる熱増幅プライマーに対応する19ヌクレオチドの配列であり、配列番号10内のCry1Da_7のコード配列にハイブリダイズし、配列番号10の位置12,820〜12,838に対応するヌクレオチド配列と同一である。
配列番号25は、事象MON95379の接合性アッセイに使用されるSQ50484と呼ばれる熱増幅プライマーに対応する18ヌクレオチドの配列であり、配列番号10内のCry1Da_7のコード配列にハイブリダイズし、配列番号10の位置12,855〜12,872に対応するヌクレオチド配列の逆相補体と同一である。
配列番号26は、事象MON95379の接合性アッセイに使用されるPB50138と呼ばれるプローブに対応する14ヌクレオチドの配列であり、配列番号10内のCry1Da_7のコード配列にハイブリダイズし、配列番号10の位置12,840〜12,853に対応するヌクレオチド配列の逆相補体と同一である。
配列番号27は、事象MON95379の接合性アッセイに使用されるPNEGDNAと呼ばれる熱増幅プライマーに対応する21ヌクレオチドの配列であり、事象MON95379を生成するために使用されたT−DNAがトウモロコシゲノムに挿入された際に削除されたトウモロコシゲノムDNAの領域にハイブリダイズする。プライマーSQ51219とPNEGDNAの組み合わせに由来するアンプリコンは、事象MON95379が挿入されたT−DNAを欠く野生型対立遺伝子の診断である。
配列番号28は、事象MON95379の接合性アッセイに使用されるPRBNEGDNAと呼ばれるプローブに対応する14ヌクレオチドの配列であり、事象MON95379を生成するために使用されたT−DNAがトウモロコシゲノムに挿入された際に削除されたトウモロコシゲノムDNAの領域にハイブリダイズする。
本発明は、Cry1B.868及びCry1Da_7の発現によるトウモロコシの鱗翅目害虫に対する殺虫制御をもたらす遺伝子組み換えトウモロコシ事象であるMON95379を提供する。具体的には、トウモロコシ事象MON95379におけるCry1B.868及びCry1Da_7の昆虫阻害タンパク質の発現は、鱗翅目害虫ツマジロクサヨトウ(Spodoptera frugiperda)、夜蛾科のガの幼虫(Helicoverpa zea)、南西部のマツマダラメイガ(Diatraea grandiosella)、サトウキビ害虫(Diatraea saccharalis)、及びモロコシマダラメイガ(Elasmopalpus lignosellus)に対する抵抗性を与える。事象MON95379は、化学殺虫剤が多くの場合これら昆虫の適切な防除をもたらさないことから、または生育期に複数回の散布を必要とし、環境への化学殺虫剤の投入を増加させ、トウモロコシ生産のコストを増大させることから、トウモロコシ市場におけるこれら昆虫の防除の大きなニーズを満たす。
事象MON 95379への言及は、事象MON95379への言及と同等であることを理解されたい。それらは同義であり、同じ遺伝子組み換えトウモロコシ事象を表す。
植物形質転換技術は、外来DNA(遺伝子組み換えDNAとしても知られる)を細胞のゲノムの染色体にランダムに挿入し、「遺伝子組み換え」または「組み換え」細胞とも呼ばれる遺伝子操作された細胞を生成するために使用される。この技術を使用して、多くの個々の細胞が形質転換され、各々が該外来DNAの該ゲノムへのランダムな挿入に起因する固有の「遺伝子組み換え事象」または「事象」を生じる。遺伝子組み換え植物はその後、個々の遺伝子組み換え細胞から再生される。これにより、そのゲノムの安定な部分として固有に挿入された遺伝子組み換え事象を含む遺伝子組み換え植物の全細胞が得られる。その後この遺伝子組み換え植物を使用して、各々が固有の遺伝子組み換え事象を含む後代植物を産生することができる。
トウモロコシ事象MON95379は、単一のT−DNA二元系でのトウモロコシ未熟胚のAgrobacterium媒介形質転換プロセスによって生成された。この系では、単一のT−DNAを備えた1つの二元プラスミドベクターを使用するAgrobacterium株が使用された。該T−DNA構築物は、Cry1B.868及びCry1Da_7をコードする昆虫毒素コード配列の発現用の2つの導入遺伝子カセット、ならびにグリホサート選択を用いた形質転換トウモロコシ細胞の選択に使用される導入遺伝子カセット(CP4)を含んでいた。該T−DNA構築物は配列番号13であり、図2(「組み込み前のT−DNA」)に示されている。組み込みの過程で、図2(「組み込み後の挿入T−DNA」)に示す通り、T−DNAの右縁が失われた。該グリホサート選択カセットは、両側に腸内細菌ファージP1に由来するCreリコンビナーゼによって認識されるLoxP認識部位が隣接していた(Larry Gilbertson(2003)Cre−lox recombination:Cre−active tools for plant biotechnology.TRENDS in Biotechnology,21:12,550−555)。
本明細書に具体的に記載するように、トウモロコシ事象MON95379は、以下の複雑な研究及び開発のプロセスによって生成された:(1)数百のプラスミドベクター構築物、すなわち、殺虫タンパク質のコード配列、転写調節要素のコード配列、ならびに該構築物内のカセットの数及び方向に関して異なる構築物を開発し、トウモロコシ細胞に形質転換して数千の事象を創出し、これらを試験及び分析し、事象MON95379を生成するために使用される構築物の選択を与え、(2)数百のトウモロコシ細胞を、事象MON95379を生成するために使用される構築物で形質転換し、各植物が固有の遺伝子組み換え事象を含む遺伝子組み換え植物の集団を創出し、該事象を再生及び試験し、(3)様々な遺伝的背景における分子特性、有効性、タンパク質発現、及び農学特性の試験及び分析を含め、厳密な複数年の事象選択プロセス後に、最終的な事象MON95379を選択し、(4)トウモロコシ事象MON95379内のグリホサート選択カセットを、インビボCre切除を介して除去し、「マーカーフリー」の最終的な事象MON95379を創出した。このようにして、トウモロコシ事象MON95379が生成され、広範な農学目的に有用な固有の優れた事象として選択された。
トウモロコシ事象MON95379のゲノムに挿入されたプラスミドDNAは、詳細な分子解析によって特徴づけられた。この分析には、挿入数(トウモロコシゲノム内の組み込み部位の数)、ゲノム挿入位置(挿入が生じたトウモロコシゲノムの特定の部位)、コピー数(1つの遺伝子座内のT−DNAのコピー数)、及び遺伝子組み換え挿入DNAの完全性が含まれていた。この詳細な分子解析により、組み込まれたCry1B.868及びCry1Da_7発現カセットを含むT−DNAは、グリホサート(CP4)選択カセットの組み込み及びCre切除後にインタクトのままであることが示された。本明細書で使用される、「発現カセット」または「カセット」は、形質転換細胞によって発現される異なる要素の組み合わせを含む組み換えDNA分子である。表1は、トウモロコシ事象MON95379に対応するDNA配列である配列番号10に含まれる要素のリストを示す。
表1.トウモロコシ事象MON95379の説明
Figure 2021532744
Figure 2021532744
トウモロコシ事象MON95379は、トウモロコシゲノムの単一の遺伝子座への挿入物として特徴づけられ、トウモロコシゲノムに天然に出現することも他の遺伝子組み換えトウモロコシ事象に出現することも知られていない、すなわち、事象MON95379に固有の挿入DNAの一部及びトウモロコシゲノムDNAにわたる2つの新たな遺伝子座または結合配列(例えば、配列番号1、配列番号2、配列番号3、配列番号4、配列番号5、配列番号6、配列番号7、及び配列番号8に記載の配列)をもたらす。これらの結合配列は、トウモロコシ細胞、トウモロコシ組織、トウモロコシ種子、及びトウモロコシ植物またはトウモロコシ植物製品、例えば、トウモロコシ商品生産物における事象MON95379の存在を検出するのに有用である。事象MON95379を含むトウモロコシ細胞、トウモロコシ種子、トウモロコシ植物部分、またはトウモロコシ植物組織を含む、または含むと疑われる生体サンプル中のこれらの様々な結合セグメントの存在の特定に使用するために開発されたDNA分子プローブ及びプライマー対を本明細書に記載する。
サンプルとは、実質的に純粋なトウモロコシDNAである組成物、またはトウモロコシDNAを含む組成物のいずれかを指すことを意図している。いずれの場合も、該サンプルは生体サンプルであり、すなわち、それは、トウモロコシ事象MON95379のゲノムから直接または間接的に得られるまたはそれに由来するDNAを含むがこれに限定されない生体材料を含む。「直接」とは、トウモロコシ細胞を破砕することによって(または破砕されたトウモロコシ細胞を含むトウモロコシのサンプルを得ることによって)及び検出の目的で該ゲノムDNAを曝露することによって、トウモロコシゲノムからDNAを直接得る当業者の能力を指す。「間接的に」とは、標的または特定の参照DNA、すなわち、特定のサンプル中の事象MON95379の存在を診断するものとして本明細書に記載する新規かつ固有の結合セグメントを、トウモロコシ細胞の破砕を介して直接入手すること、または破砕されたトウモロコシ細胞を含むトウモロコシサンプルを得ること以外の方法で得る当業者の能力を指す。かかる間接的手段としては、当該標的配列に特異的に結合するように設計された特定のプローブによって標的化されたDNA配列を含むDNAセグメントの増幅、あるいは測定すること及び特徴づけることができる、すなわち、いくつかの効率の良いマトリックス、例えば、アガロースもしくはアクリルアミドゲル等を介したDNAの他のセグメントからの分離によって測定すること、または当該アンプリコンの直接配列分析、もしくは該アンプリコンをベクターにクローニングし、かかるベクター内に存在する挿入アンプリコンの直接の配列決定によって特徴づけることができるDNAセグメントの増幅が挙げられるがこれらに限定されない。
詳細な分子解析により、事象MON95379は、Cry1B.868及びCry1Da_7発現カセットの各々の1つのコピーを備えた単一のT−DNA挿入物を含むことが実証された。事象MON95379において、該形質転換構築物からは、トウモロコシゲノムへの植物形質転換プラスミドからの遺伝子組み換えDNAトランスファーに使用されたAgrobacterium tumefaciensの左縁領域の部分以外のさらなる要素は特定されなかった。最後に、サンプル中の事象MON95379の存在を診断する特定のアンプリコンを生成する熱増幅及びDNA配列分析を行い、任意に割り当てられた5’及び3’の挿入物−植物ゲノム結合部を特定し、当該挿入物内の該要素の構成を確認し、挿入された遺伝子組み換えDNA(配列番号9)の完全DNA配列を決定した。配列番号11は、配列番号9として示される挿入T−DNA配列に隣接する八百六十二(862)塩基対(bp)の5’LH244トウモロコシゲノムDNA配列を表す配列である。配列番号12は、配列番号9として示される挿入T−DNA配列に隣接する千三十六(1,036)bpの3’LH244トウモロコシゲノムDNA配列を表す配列である。配列番号7は、配列番号9として示される挿入T−DNA配列の二百九十八(298)bpと結合した挿入T−DNAに隣接する八百六十二(862)塩基対(bp)の5’LH244トウモロコシゲノムDNA配列を表す配列である。配列番号8は、配列番号9として示される挿入T−DNA配列に隣接する千三十六(1,036)bpの3’LH244トウモロコシゲノムDNA配列を備えた挿入T−DNA配列の百四十二(142)bpを表す配列である。配列番号10はトウモロコシ事象MON95379に対応し、5’LH244隣接配列、事象MON95379の遺伝子組み換え挿入物、及び3’LH244隣接DNA配列を含む連続した配列(コンティグ)を含み、それ故、該挿入物−植物ゲノム結合部の配列を含む。
本明細書で特に断りのない限り、用語は、関連技術の当業者による従来の使用法に従って理解されるべきである。分子生物学における一般的な用語の定義は、当業者に既知の他の情報源とともに、Rieger et al.,Glossary of Genetics:Classical and Molecular,5th edition,Springer−Verlag:New York,1991、及びLewin,Genes V,Oxford University Press:New York,1994に見出され得る。本明細書で使用される、「トウモロコシ」という用語は、Zea属、好ましくは、Zea maysに属する種を意味し、事象MON95379を含むトウモロコシ植物と交配することができるすべての植物種を含み、野生トウモロコシ種及び種間の交配を許可するZea属に属する植物が含まれる。
本発明は、毒性量の殺虫タンパク質Cry1B.868及びCry1Da_7を発現する発現カセットを含むDNA構築物で形質転換された遺伝子組み換え植物を提供する。毒性量とは、有効量、殺虫量、殺虫有効量、標的昆虫抑制量、有効殺虫量、鱗翅類目昆虫の食餌における殺虫量、及び関連技術の当業者による従来の使用法に従って理解されるべき他の同様の用語を意味する。本明細書に開示する方法に従い当該DNA構築物を用いて形質転換されたトウモロコシ植物は、鱗翅目害虫に抵抗性がある。
遺伝子組み換え「植物」は、異種DNA、すなわち、目的のいくつかの有効な特徴を含むポリ核酸構築物による植物細胞の形質転換、該植物細胞のゲノムへの導入遺伝子の挿入から生じる植物の再生、ならびに特定のゲノム位置への挿入及び再生された遺伝子組み換え植物の有効な特徴の数によって特徴づけられる特定の植物の選択によって産生される。「事象」という用語は、挿入DNA、及び該挿入DNAに直接隣接する隣接ゲノム配列を含む元の形質転換体由来のDNAを指す。かかるDNAは固有のものであり、当該挿入DNA(例えば、元の形質転換体及び自殖に由来する後代)を含む親系統ならびに当該挿入DNAを含まない親系統の雌雄交配の結果として、目的の導入遺伝子を含む該挿入DNAを受ける後代に移行すると期待される。本発明はまた、元の形質転換体植物及び異種DNAを含む該形質転換体の後代を提供する。かかる後代は、該事象を含む植物及び別の植物間の雌雄異系交配によって産生される可能性があり、この場合、該後代は異種DNAを含む。反復親への戻し交配を繰り返した後でも、該事象は、該交配種の後代の同じ染色体位置に存在する。
本明細書で使用される、「組み換え」という用語は、通常は自然界には見られず、人間の介入によって創出された非天然DNA、タンパク質、または生物を指す。「組み換えDNA分子」は、天然には一緒に生じないDNA分子の組み合わせを含むDNA分子であり、人間の介入の結果である。例えば、互いに異種である少なくとも2つのDNA分子、例えば、導入遺伝子を含むDNA分子及び該導入遺伝子に隣接する植物ゲノムDNAの組み合わせからなるDNA分子は、組み換えDNA分子である。
本明細書で言及される「DNA」及び「DNA分子」という用語は、デオキシリボ核酸(DNA)分子を指す。DNA分子はゲノム起源であっても合成起源であってもよく、慣例により5’(上流)末端から3’(下流)末端である。本明細書で使用される、「DNA配列」という用語は、DNA分子のヌクレオチド配列を指す。慣例により、本発明のDNA配列及びその断片は、2本鎖相補的DNA配列鎖のうちの1本の鎖のみを参照して開示される。含意及び意図により、本明細書に提供する配列の相補的配列(相補鎖の配列)は、当技術分野では逆相補的配列とも呼ばれ、これらは本発明の範囲内であり、請求項に係る主題の範囲内にあることが明示的に意図される。
本明細書で使用される、「断片」という用語は、全体のより小さな部分を指す。例えば、配列番号10の断片は、完全な配列番号10の配列の少なくとも約12個の連続したヌクレオチド、少なくとも約13個の連続したヌクレオチド、少なくとも約14個の連続したヌクレオチド、少なくとも約15個の連続したヌクレオチド、少なくとも約16個の連続したヌクレオチド、少なくとも約17個の連続したヌクレオチド、少なくとも約18個の連続したヌクレオチド、少なくとも約19個の連続ヌクレオチド、少なくとも約20個の連続したヌクレオチド、少なくとも約25個の連続したヌクレオチド、少なくとも約30個の連続したヌクレオチド、少なくとも約35個の連続したヌクレオチド、少なくとも約40個の連続したヌクレオチド、少なくとも約45個の連続したヌクレオチド、少なくとも約50個の連続したヌクレオチド、少なくとも約60個の連続したヌクレオチド、少なくとも約70個の連続したヌクレオチド、少なくとも約80個の連続したヌクレオチド、少なくとも約90個の連続したヌクレオチド、または少なくとも約100個の連続したヌクレオチドである配列を含む。
本出願において「単離されたDNA分子」または同等の用語もしくは句への言及は、DNA分子が、単独で、または他の組成物と組み合わせて存在するが、その自然環境内には存在しないものであることを意味することを意図している。例えば、核酸要素、例えば、コード配列、イントロン配列、非翻訳リーダー配列、プロモーター配列、転写終結配列等、生物のゲノムのDNA内で天然に見られるものは、該要素が当該生物のゲノム内にあり、それが天然に見出されるゲノム内の位置にある限り、「単離された」とは見なされない。しかしながら、これら要素の各々、及びこれら要素の下位部分は、該要素が当該生物のゲノム内になく、それが天然に見出されるゲノム内の位置にない限り、本開示の範囲内で「単離された」になる。同様に、殺虫タンパク質またはそのタンパク質の任意の天然に存在する殺虫バリアントをコードするヌクレオチド配列は、該ヌクレオチド配列が、該タンパク質をコードする配列が天然に見出される細菌のDNA内にない限り、単離されたヌクレオチド配列である。天然に存在する殺虫タンパク質のアミノ酸配列をコードする合成ヌクレオチド配列は、本開示の目的のため、単離されたと見なされる。本開示の目的のため、任意の遺伝子組み換えヌクレオチド配列、すなわち、植物もしくは細菌の細胞のゲノムに挿入されたDNAの、または染色体外ベクターに存在するDNAのヌクレオチド配列は、それが該細胞を形質転換するのに使用されるプラスミドもしくは同様の構造内に存在するか、該植物もしくは細菌のゲノム内に存在するか、または該植物もしくは細菌に由来する組織、後代、生体サンプルもしくは商品生産物において検出可能な量存在するかどうかにかかわらず、単離されたヌクレオチド配列であると見なされる。いかなる場合でも、該単離されたDNA分子は、それが核酸、核酸配列、ポリヌクレオチド配列等と呼ばれるかどうかにかかわらず、化学分子である。これは、植物細胞内または植物ゲノム内に存在する場合、及び植物細胞外に存在する場合の両方で工業上の利用可能性を示し、ひいては該分子が位置する場所に関係なくかかる有用性を示す、及び示すことが意図される、新規な発明に関する分子である。
遺伝子組み換え挿入物の一端のホスホジエステル結合による隣接トウモロコシゲノムDNAへの結合にわたる領域のDNA配列は、「結合部」と呼ばれる。結合部は、当該遺伝子組み換え挿入物と隣接DNAの1つの連続した分子としての結合点である。1つの結合部は、当該遺伝子組み換え挿入物の5’末端に見出され、他方は該遺伝子組み換え挿入物の3’末端に見出され、本明細書では、それぞれ、5’及び3’結合部と呼ばれる。「結合部の配列」とは、事象の5’または3’結合部にわたる任意の長さのDNA配列を指す。トウモロコシ事象MON95379の結合部の配列は、配列番号10を使用する当業者には明らかである。事象MON95379の結合部の配列の例は、配列番号1〜8として提供されている。図1は、配列番号10に対する結合部の配列の5’から3’に配置された物理的配列を示している。事象MON95379の結合部の配列は、事象MON95379を含む植物、種子、または細胞のゲノムの一部として存在してもよい。植物、植物の部分、種子、または細胞由来のサンプル中の結合部の配列の任意の1つ以上の特定は、該DNAが事象MON95379を含むトウモロコシから得られたことを示し、事象MON95379の存在を診断するものである。
事象MON95379の結合部の配列は、配列番号1、配列番号2、配列番号3、配列番号4、配列番号5、配列番号6、配列番号7、配列番号8、及び配列番号10からなる群からの配列によって表され得る。例えば、該結合部の配列は、配列番号1及び配列番号2として提供されるヌクレオチド配列によって任意に表され得る。代替的に、該結合部の配列は、配列番号3及び配列番号4として提供されるヌクレオチド配列によって任意に表され得る。代替的に、該結合部の配列は、配列番号5及び配列番号6として提供されるヌクレオチド配列によって任意に表され得る。代替的に、該結合部の配列は、配列番号7及び配列番号8として提供されるヌクレオチド配列によって任意に表され得る。これらのヌクレオチドは、ホスホジエステル結合によって結合され、トウモロコシ事象MON95379においては、組み換え植物細胞ゲノムの一部として存在する。
トウモロコシ植物、トウモロコシ種子、またはトウモロコシ植物部分に由来するサンプル中の配列番号1、配列番号2、配列番号3、配列番号4、配列番号5、配列番号6、配列番号7、配列番号8、及び配列番号10の1つ以上の特定は、該DNAがトウモロコシ事象MON95379から得られたという診断である。本発明は、このように、配列番号1、配列番号2、配列番号3、配列番号4、配列番号5、配列番号6、配列番号7、配列番号8、配列番号9、及び配列番号10として提供されるヌクレオチド配列の少なくとも1つを含むDNA分子を提供する。配列番号1、配列番号2、配列番号3、配列番号4、配列番号5、配列番号6、配列番号7、配列番号8、配列番号9、及び配列番号10として提供される配列の少なくとも1つを含むのに十分な遺伝子組み換えトウモロコシ事象MON95379由来の任意のDNAのセグメントは、本発明の範囲内である。さらに、この段落に記載されている配列のいずれかに相補的な配列を含む任意のポリヌクレオチドは、本発明の範囲内である。
本発明は、サンプル中の事象MON95379DNAを含むトウモロコシ植物に由来するDNAの存在を検出するためのプライマーまたはプローブのいずれかとして使用することができる例示的なDNA分子を提供する。かかるプライマーまたはプローブは、標的核酸配列に特異的であり、それ故、本明細書に記載の本発明の方法によるトウモロコシ事象MON95379の核酸配列の特定に有用である。
「プローブ」は、標的核酸の鎖に相補的であり、ハイブリダイゼーション法において有用な核酸分子である。プローブは、従来の検出可能な標識またはレポーター分子、例えば、放射性同位体、リガンド、化学発光剤、または酵素を結合してもよい。かかるプローブは、標的核酸の鎖に相補的であり、本発明の場合、事象MON95379を含む植物由来であるか事象MON95379DNAを含むサンプル由来であるかにかかわらず、事象MON95379由来のDNA鎖に相補的である。本発明に従うプローブは、デオキシリボ核酸またはリボ核酸だけでなく、標的DNA配列に特異的に結合し、その標的DNA配列の存在を検出するために使用することができるポリアミド及び他のプローブ材料も含む。トウモロコシ事象MON95379を検出するためのプローブとして有用な例示的なDNA配列は、配列番号17(PB10269)、配列番号23(PB50340)、配列番号26(PB50138)として提供される。
「プライマー」は、通常、熱増幅を伴う特定のアニーリングまたはハイブリダイゼーション法で使用するために設計されるDNA分子である。プライマー対は、熱増幅(ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)等)で鋳型DNA(トウモロコシゲノムDNAのサンプル等)とともに使用してアンプリコンを生成することができ、かかる反応から生成されるアンプリコンは、該プライマーが該鋳型にハイブリダイズした2つの部位間に位置する該鋳型DNAの配列に対応するDNA配列を有する。
プライマーは通常、相補的な標的DNA鎖にハイブリダイズして、該プライマーと標的DNA鎖間にハイブリッドを形成するように設計されており、該プライマーの存在は、該標的DNA鎖を鋳型として使用して該プライマーの伸長(すなわち、伸長するヌクレオチド分子へのさらなるヌクレオチドの重合)を開始するためのポリメラーゼによる認識点である。プライマー対とは、通常は熱増幅反応または他の従来の核酸増幅法において、該プライマー対の個々のメンバーによる結合の標的となる位置間のポリヌクレオチドセグメントを直線的に増幅する目的で、二本鎖ヌクレオチドセグメントの逆鎖を結合する2つのプライマーの使用を指す。プライマーとして有用な例示的なDNA分子は、配列番号15、配列番号16、配列番号18、配列番号19、配列番号21、配列番号22、配列番号24、配列番号25及び配列番号27として提供される。
配列番号15と配列番号16のプライマー対は、第一のDNA分子及び該第一のDNA分子とは異なる第二のDNA分子として有用であり、両方とも、各々、サンプル中のトウモロコシ事象MON95379DNAを診断するアンプリコンを生成するため、トウモロコシ事象MON95379に由来する鋳型DNAとの熱増幅反応に一緒に使用した場合、DNAプライマーとして機能するのに十分な長さの配列番号10の連続したヌクレオチドである。配列番号21と配列番号22のプライマー対は、第一のDNA分子及び該第一のDNA分子とは異なる第二のDNA分子として有用であり、両方とも、各々、サンプル中のトウモロコシ事象MON95379DNAの接合性を診断するアンプリコンを生成するため、トウモロコシ事象MON95379に由来する鋳型DNAとの熱増幅反応に一緒に使用した場合、DNAプライマーとして機能するのに十分な長さの配列番号10の連続したヌクレオチドである。配列番号24と配列番号25のプライマー対は、第一のDNA分子及び該第一のDNA分子とは異なる第二のDNA分子として有用であり、両方とも、各々、サンプル中のトウモロコシ事象MON95379DNAの接合性を診断するアンプリコンを生成するため、トウモロコシ事象MON95379に由来する鋳型DNAとの熱増幅反応に一緒に使用した場合、DNAプライマーとして機能するのに十分な長さの配列番号10の連続したヌクレオチドである。配列番号18と配列番号19のプライマー対は、第一のDNA分子及び該第一のDNA分子とは異なる第二のDNA分子として有用であり、両方とも、各々、サンプル中のトウモロコシ事象MON95379の診断及びトウモロコシ事象MON95379DNAの接合性の両方に対する内部対照として機能するアンプリコンを生成するため、トウモロコシ事象MON95379に由来する鋳型DNAとの熱増幅反応に一緒に使用した場合、DNAプライマーとして機能するのに十分な長さのトウモロコシゲノム内の遺伝子座の連続したヌクレオチドである。
DNAプローブ及びDNAプライマーは、一般に、長さが十一(11)ポリヌクレオチド以上、多くの場合十八(18)ポリヌクレオチド以上、二十四(24)ポリヌクレオチド以上、または三十(30)ポリヌクレオチド以上である。かかるプローブ及びプライマーは、高ストリンジェンシーのハイブリダイゼーション条件下で、標的配列に特異的にハイブリダイズするのに十分な長さのものであるように選択される。好ましくは、本発明に従うプローブ及びプライマーは、該標的配列と完全な配列相同性を有するが、標的配列にハイブリダイズする能力を保持する該標的配列とは異なるプローブは、従来の方法によって設計され得る。
本発明の核酸プローブ及びプライマーは、ストリンジェントな条件下で標的DNA分子にハイブリダイズする。任意の従来の核酸ハイブリダイゼーションまたは増幅法を使用して、サンプル中の遺伝子組み換え植物由来のDNAの存在を特定することができる。核酸セグメントまたはその断片とも呼ばれるポリ核酸分子は、ある特定の状況下で他の核酸分子に特異的にハイブリダイズすることが可能である。
本明細書で使用される、2つのポリ核酸分子は、該2つの分子が逆平行の二本鎖核酸構造を形成することが可能な場合、互いに特異的にハイブリダイズすることが可能であると言われる。核酸分子は、それらが完全な相補性を示す場合、別の核酸分子の「相補体」であると言われる。本明細書で使用される分子は、該分子の1つのすべてのヌクレオチドが他の分子のヌクレオチドと相補的である場合、「完全な相補性」を示すと言われる。2つの分子は、それらが、少なくとも従来の「低ストリンジェンシー」条件下で互いにアニールされたままであるようにするのに十分な安定性で互いにハイブリダイズすることができる場合、「最小限に相補的」であると言われる。同様に、該分子は、それらが、従来の「高ストリンジェンシー」条件下で互いにアニールされたままであるようにするのに十分な安定性で互いにハイブリダイズすることができる場合、「相補的」であると言われる。従来のストリンジェンシー条件は、Sambrook et al.,1989により、及びHaymes et al.により、Nucleic Acid Hybridization,A Practical Approach,IRL Press,Washington,DC(1985)に記載されている。完全な相補性からの逸脱は従って、かかる逸脱が二本鎖構造を形成する当該分子の能力を完全に排除しない限り許容される。核酸分子がプライマーまたはプローブとして機能するためには、使用される特定の溶媒及び塩濃度下で安定な二本鎖構造を形成することができるのに十分に配列が相補的であることだけが必要とされる。
本明細書で使用される、実質的に相同な配列とは、高ストリンジェンシー条件下で比較されている核酸配列の相補体に特異的にハイブリダイズする核酸配列である。DNAハイブリダイゼーションを促進する適切なストリンジェンシー条件、例えば、約45℃での6.0×塩化ナトリウム/クエン酸ナトリウム(SSC)、それに続く50℃での2.0×SSCの洗浄は、当業者に既知であるか、または、Current Protocols in Molecular Biology,John Wiley&Sons,N.Y.(1989),6.3.1−6.3.6に見出すことができる。例えば、該洗浄ステップにおける該塩濃度は、50℃で約2.0×SSCの低ストリンジェンシーから50℃で約0.2×SSCの高ストリンジェンシーまで選択することができる。さらに、該洗浄ステップの温度は、室温での低ストリンジェンシー条件(約22℃)から約65℃での高ストリンジェンシー条件に上昇させることができる。温度と塩の両方を変化させる場合もあれば、温度または塩濃度のいずれかを一定に保ち、他の可変要素を変化させる場合もある。好ましい実施形態では、本発明のポリ核酸は、配列番号1、配列番号2、配列番号3、配列番号4、配列番号5、配列番号6、配列番号7、配列番号8、配列番号9、または配列番号10、またはその相補体またはその断片に記載される核酸分子の1つ以上に、中程度にストリンジェントな条件下、例えば、約2.0×SSC及び約65℃で特異的にハイブリダイズする。特に好ましい実施形態では、本発明の核酸は、配列番号1、配列番号2、配列番号3、配列番号4、配列番号5、配列番号6、配列番号7、配列番号8、配列番号9、または配列番号10、またはその相補体またはその断片に記載される核酸分子の1つ以上に、高ストリンジェンシー条件下で特異的にハイブリダイズする。本発明の1つの態様では、本発明の好ましいマーカー核酸分子は、配列番号1、または配列番号2、または配列番号3、または配列番号4、または配列番号5、または配列番号6、または配列番号7、または配列番号8、または配列番号9、または配列番号10、またはその相補体、またはその断片に記載される核酸配列を有する。該プローブの該標的DNAへのハイブリダイゼーションは、当業者に既知の様々な方法で検出することができる。これらとしては、蛍光タグ、放射性タグ、抗体ベースのタグ、及び化学発光タグを挙げることができるがこれらに限定されない。
特定の増幅プライマー対を使用する標的核酸配列の増幅(例えば、PCRによる)に関して、「ストリンジェントな条件」とは、該プライマー対が、DNA熱増幅反応において、対応する野生型配列(またはその相補体)を有するプライマーが結合する標的核酸配列にのみハイブリダイズし、好ましくは、固有の増幅産物、すなわち、アンプリコンを生成することを可能にする条件である。
「(標的配列)に特異的」という用語は、プローブまたはプライマーが、ストリンジェントなハイブリダイゼーション条件下で、標的配列を含むサンプル中の該標的配列にのみハイブリダイズすることを示す。
本明細書で使用される、「増幅DNA」または「アンプリコン」とは、ポリ核酸鋳型の一部である標的ポリ核酸分子を対象とするポリ核酸増幅法の産物を指す。例えば、雌雄交配から生じるトウモロコシ植物が、本発明の事象MON95379を含むトウモロコシ植物由来の遺伝子組み換え植物ゲノムDNAを含むかどうかを特定するため、トウモロコシ植物組織サンプルから抽出したDNAは、事象MON95379の異種挿入DNAに隣接する領域のゲノムDNA配列に由来する第一のプライマーを含むプライマー対を使用したポリ核酸増幅法に供されることがあり、該挿入DNAの5’から3’の方向にポリメラーゼによって伸長される。第二のプライマーは、該異種挿入DNA分子に由来し、該第一のプライマーが由来する隣接ゲノムDNAの5’から3’の方向にポリメラーゼによって伸長される。アンプリコンは、長さが該プライマー対プラス1ヌクレオチド塩基対、またはプラス約50ヌクレオチド塩基対、またはプラス約250ヌクレオチド塩基対、またはプラス約450ヌクレオチド塩基対以上の複合した長さの範囲であり得る。代替的に、プライマー対は、該挿入異種DNAの両側のゲノム配列に由来して、挿入ポリヌクレオチド配列全体を含むアンプリコンを生成することができる(例えば、事象MON95379ゲノムにおいて本明細書で特定された挿入DNA配列(配列番号9)を含むDNA分子を増幅する、配列番号10の5’末端のゲノム部分から単離されたフォワードプライマー及び配列番号10の3’末端のゲノム部分から単離されたリバースプライマー)。挿入された遺伝子組み換えDNAに隣接する植物ゲノム配列に由来するプライマーペアのメンバーは、該挿入DNA配列からある距離に置かれ、この距離は、1ヌクレオチド塩基対から約2万ヌクレオチド塩基対までの範囲であり得る。「アンプリコン」という用語の使用は、DNA熱増幅反応で形成され得るプライマーのダイマーを特異的に除外する。
実際上は、限られたサイズ範囲、例えば、100〜1000塩基のアンプリコンを生成するプライマーを設計する必要がある。より小さな(より短いポリヌクレオチド長)サイズのアンプリコンは、通常、熱増幅反応でより確実に生成され、サイクル時間を短くし、容易にアガロースゲルでの分離及び可視化をすることもできれば、エンドポイントTAQMAN(登録商標)様アッセイでの使用に適している場合もある。より小さなアンプリコンは、当技術分野で既知のDNAアンプリコン検出法によって生成及び検出することができる。さらに、該プライマー対を使用して生成されたアンプリコンは、ベクターにクローニングし、増殖させ、単離し、配列決定することもできれば、当技術分野で確立された方法で直接配列決定することもできる。事象MON95379またはその後代の診断となるアンプリコンを生成するDNA増幅法に有用な配列番号11と配列番号9の組み合わせ、または配列番号12と配列番号9の組み合わせに由来する任意のプライマー対は、本発明の態様である。事象MON95379またはその後代の診断となるアンプリコンを生成するDNA増幅法に有用な配列番号11、またはその相補体の少なくとも15個の連続したヌクレオチドを含む任意の単一の単離されたDNAポリヌクレオチドプライマー分子は、本発明の態様である。事象MON95379を含む植物またはその後代の診断となるアンプリコンを生成するDNA増幅法に有用な配列番号12、またはその相補体の少なくとも15個の連続したヌクレオチドを含む任意の単一の単離されたDNAポリヌクレオチドプライマー分子は、本発明の態様である。事象MON95379またはその後代の診断となるアンプリコンを生成するDNA増幅法に有用な配列番号9、またはその相補体の少なくとも15個の連続したヌクレオチドを含む任意の単一の単離されたDNAポリヌクレオチドプライマー分子は、本発明の態様である。
ポリ核酸増幅は、ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)を含めた当技術分野で既知の様々なポリ核酸増幅法のいずれかによって達成することができる。増幅法は当技術分野で既知であり、とりわけ、米国特許第4,683,195号及び第4,683,202号ならびにPCR Protocols:A Guide to Methods and Applications,ed.Innis et al.,Academic Press,San Diego,1990に記載されている。PCR増幅法は、最大22kb(キロベース)のゲノムDNA及び最大42kbのバクテリオファージDNAを増幅するために開発された(Cheng et al.,Proc.Natl.Acad.Sci.USA 91:5695−5699,1994)。これらの方法及び当技術分野で既知の他のDNA増幅法を本発明の実施において使用してもよい。トウモロコシ事象MON95379由来の異種DNA挿入物の配列または隣接ゲノムDNAの配列は、本明細書に提供する配列由来のプライマーを使用して、事象MON95379DNAを含むトウモロコシ種子またはアクセッション番号PTA−125027を有するATCCに寄託された事象MON95379DNAを含むトウモロコシ種子から成長したトウモロコシ植物由来のかかるDNA分子を増幅し、その後当該PCRアンプリコンまたはクローニングされたそのDNA断片の標準的なDNA配列決定により、検証(及び必要に応じて修正)することができる。
これらの方法によって生成された診断アンプリコンは、複数の技術によって検出され得る。1つのかかる方法は、遺伝的ビット分析であり(Nikiforov,et al.Nucleic Acid Res.22:4167−4175,1994)、ここでは、隣接する隣接ゲノムDNA配列及び挿入DNA配列の両方と重複するDNAオリゴヌクレオチドが設計される。該オリゴヌクレオチドは、マイクロタイタープレートのウェルに固定化される。目的の領域のPCR(挿入された配列中の1つのプライマー及び隣接する隣接ゲノム配列に1つを使用)に続いて、一本鎖PCR産物は、該固定化オリゴヌクレオチドにハイブリダイズすることができ、DNAポリメラーゼ及び予想される次の塩基に特異的な標識ジデオキシヌクレオチド三リン酸(ddNTP)を用いた一塩基伸長反応の鋳型として機能することができる。読み出しは、蛍光でもELISAベースでもよい。信号は、増幅、ハイブリダイゼーション、及び一塩基伸長の達成による当該導入遺伝子/ゲノム配列の存在を示す。
別の方法は、パイロシークエンシング技術であり、Winge(Innov.Pharma.Tech.00:18−24,2000)に記載されている。この方法では、隣接するゲノムDNA及び挿入DNA結合部と重複するオリゴヌクレオチドが設計される。該オリゴヌクレオチドは、目的の領域からの一本鎖PCR産物にハイブリダイズされ(1つのプライマーは挿入された配列中、1つは隣接ゲノム配列中)、DNAポリメラーゼ、ATP、スルフリラーゼ、ルシフェラーゼ、アピラーゼ、アデノシン5’ホスホ硫酸及びルシフェリンの存在下でインキュベートされる。DNTPは個別に追加され、その組み込みにより、光信号が生じ、これが測定される。光信号は、増幅、ハイブリダイゼーション、及び一塩基または多塩基伸長の達成による当該導入遺伝子/ゲノム配列の存在を示す。
Chen,et al.,(Genome Res.9:492−498,1999)により記載される蛍光偏光は、本発明のアンプリコンを検出するのに使用することができる方法である。この方法を使用して、ゲノム隣接及び挿入DNA結合部と重複するオリゴヌクレオチドが設計される。該オリゴヌクレオチドは、目的の領域からの一本鎖PCR産物にハイブリダイズされ(1つのプライマーは挿入DNA中、1つは隣接ゲノムDNA配列中)、DNAポリメラーゼ及び蛍光標識ddNTPの存在下でインキュベートされる。単一塩基伸長により、該ddNTPが組み込まれる。取り込みは、蛍光光度計を使用した偏光の変化として測定することができる。偏光の変化は、増幅、ハイブリダイゼーション、及び一塩基伸長の達成による当該導入遺伝子/ゲノム配列の存在を示す。
リアルタイムポリメラーゼ連鎖反応(PCR)では、PCRの進行状況を発生時に(すなわち、リアルタイムで)観察することができる。データは、PCRの最後ではなく、PCRプロセスを通して収集される。リアルタイムPCRでは、反応は、一定数のサイクル後に蓄積された標的の量ではなく、標的の増幅が最初に検出された際のサイクル中の時点によって特徴づけられる。リアルタイムPCRアッセイでは、蛍光信号の蓄積によって陽性反応が検出される。核酸標的の開始コピー数が多いほど、蛍光の有意な増加が早く観察される。サイクル閾値(Ct値)は、蛍光信号が閾値を超える(すなわち、バックグラウンドレベルを超える)のに必要なサイクル数として定義される。Ctレベルは、サンプル中の標的核酸の量に反比例する(すなわち、Ct値が低いほど、サンプル中の標的核酸の量は多い)。
Taqman(登録商標)(PE Applied Biosystems,Foster City,CA)は、リアルタイムPCRを使用してDNA配列の存在を検出及び定量化する方法とされており、製造業者が提供する使用説明書において十分に理解されている。簡潔には、ゲノム隣接及び挿入DNA結合部と重複するFRETオリゴヌクレオチドプローブが設計される。該FRETプローブ及びPCRプライマー(1つのプライマーは挿入DNA配列中、1つは隣接ゲノム配列中)は、熱安定性ポリメラーゼ及びdNTPの存在下でサイクルに供される。該FRETプローブのハイブリダイゼーションにより、該FRETプローブの消光部分から離れた蛍光部分の切断及び放出が生じる。蛍光信号は、増幅及びハイブリダイゼーションの達成による当該導入遺伝子/ゲノム配列の存在を示す。
分子標識は、配列検出における使用のために説明されており、Tyangi,et al.(Nature Biotech.14:303−308,1996)に記載されている。簡潔には、隣接ゲノム及び挿入DNA結合部と重複するFRETオリゴヌクレオチドプローブが設計される。該FRETプローブの固有の構造により、該蛍光部分と消光部分を近接近に維持する二次構造が含まれる。該FRETプローブ及びPCRプライマー(1つのプライマーは挿入DNA配列中、1つは隣接ゲノム配列中)は、熱安定性ポリメラーゼ及びdNTPの存在下でサイクルに供される。PCR増幅の達成に続いて、該FRETプローブの該標的配列へのハイブリダイゼーションにより、該プローブの二次構造の除去ならびに該蛍光及び消光部分の空間的隔離がもたらされる。蛍光信号が生じる。蛍光信号は、増幅及びハイブリダイゼーションの達成による当該隣接/導入遺伝子挿入配列の存在を示す。
DNA増幅法に基づくDNA検出キットは、標的DNAに特異的にハイブリダイズし、適切な反応条件下で診断アンプリコンを増幅するDNAプライマー分子を含む。該キットは、アガロースゲルに基づく検出法、または当技術分野で既知の診断アンプリコンを検出する様々な方法を提供し得る。DNA検出キットは、本明細書に開示する組成物を使用して開発することができ、サンプル中のトウモロコシ事象MON95379DNAの特定に有用であり、事象MON95379DNAを含むトウモロコシ植物を育種する方法に適用することができる。配列番号10に記載されるトウモロコシゲノム領域の任意の部分及び配列番号10に記載される挿入された遺伝子組み換えDNAの任意の部分と相同または相補的であるDNAプライマーを含むキットは、本発明の対象である。該DNA分子は、DNA増幅法(PCR)で、またはポリ核酸ハイブリダイゼーション法、すなわち、サザン解析、ノーザン解析のプローブとして使用することができる。本発明のキットは、任意に、本明細書に記載の検出または診断反応を行うための試薬または説明書も含み得る。
本発明に従うプローブ及びプライマーは、標的配列と完全な配列同一性を有し得るが、標的配列に選択的にハイブリダイズする能力を保持する標的配列とは異なるプライマー及びプローブは、従来の方法によって設計され得る。核酸分子がプライマーまたはプローブとして機能するためには、使用される特定の溶媒及び塩濃度下で安定な二本鎖構造を形成することが可能であるために十分に配列が相補的であることだけが必要とされる。任意の従来の核酸ハイブリダイゼーションまたは増幅法を使用して、サンプル中のトウモロコシ事象MON95379由来の遺伝子組み換えDNAの存在を特定することができる。プローブ及びプライマーは、一般に、少なくとも約11ヌクレオチド、少なくとも約18ヌクレオチド、少なくとも約24ヌクレオチド、または少なくとも約30ヌクレオチドまたはそれ以上の長さである。かかるプローブ及びプライマーは、ストリンジェントなハイブリダイゼーション条件下で、標的DNA配列に特異的にハイブリダイズする。従来のストリンジェンシー条件は、Sambrook et al.,1989により、及びHaymes et al.により、Nucleic Acid Hybridization,A Practical Approach,IRL Press,Washington,DC(1985)に記載されている。
熱増幅法を含めた当業者に周知の様々な方法を使用して、本発明に開示するDNA分子、またはその断片を単離及び操作することができる。DNA分子、またはその断片はまた、他の技術によって、例えば、自動オリゴヌクレオチド合成装置を使用して一般に実施されるように、化学的手段によって該断片を直接合成することによっても得ることができる。
本明細書に提供するDNA分子及び対応するヌクレオチド配列は従って、とりわけ、トウモロコシ事象MON95379の特定、サンプル中の遺伝子組み換えトウモロコシ事象MON95379由来のDNAの存在の検出、ならびにトウモロコシ事象MON95379の存在及び/または不在に関するサンプルの観察または事象MON95379を含むトウモロコシ植物由来の植物部分の観察に有用である。
本発明は、トウモロコシ植物、トウモロコシ植物細胞、トウモロコシ種子、トウモロコシ植物部分(例えば、花粉、胚珠、絹糸、穂、葯、穂軸、根組織、茎組織、葉組織)、トウモロコシ後代植物、及びトウモロコシ商品生産物を提供する。これらのトウモロコシ植物、トウモロコシ植物細胞、トウモロコシ種子、トウモロコシ植物部分、トウモロコシ後代植物、及びトウモロコシ商品生産物は、検出可能な量の本発明のポリヌクレオチド、例えば、配列番号1、配列番号2、配列番号3、配列番号4、配列番号5、配列番号6、配列番号7、配列番号8、配列番号9、及び配列番号10として提供される配列の少なくとも1つを有するポリヌクレオチドを含む。本発明のトウモロコシ植物、植物細胞、種子、植物部分、及び後代植物はまた、1つ以上のさらなる導入遺伝子を含み得る。かかるさらなる導入遺伝子は、虫害抵抗性の向上、水利用効率の向上、収量性の向上、耐乾燥性の向上、種子品質の向上、及び/または除草剤耐性の向上が挙げられるがこれらに限定されない所望の形質を付与するタンパク質またはRNA分子をコードする任意のヌクレオチド配列でよい。
本発明は、事象MON95379DNAを含む遺伝子組み換えトウモロコシ植物に由来するトウモロコシ植物、トウモロコシ植物細胞、トウモロコシ種子、トウモロコシ植物部分(例えば、花粉、胚珠、絹糸、穂、葯、穂軸、根組織、茎組織、葉組織)、トウモロコシ後代植物を提供する。事象MON95379DNAを含むトウモロコシ種子の代表的なサンプルは、アメリカン・タイプ・カルチャー・コレクション(ATCC(登録商標))とのブダペスト条約に従って寄託されている。ATCCリポジトリは、事象MON95379DNAを含む種子に対して、特許寄託指定PTA−125027を割り当てた。
本発明は、配列番号1、配列番号2、配列番号3、配列番号4、配列番号5、配列番号6、配列番号7、配列番号8、配列番号9、及び配列番号10から選択される少なくとも1つの配列を有するDNA分子をそのゲノムに含む微生物を提供する。かかる微生物の例は、遺伝子組み換え植物細胞である。微生物、例えば、本発明の植物細胞は、以下を含むがこれらに限定されない多くの工業用途において有用である:(i)科学研究または工業研究のための研究ツールとしての使用、(ii)内因性または組み換え炭水化物、脂質、核酸、もしくはタンパク質製品、またはその後の科学研究もしくは工業製品として使用され得る小分子を生産するための培養における使用、及び(iii)その後に農業研究または生産に使用され得る遺伝子組み換え植物または植物組織培養物を生産するための現代の植物組織培養技術との使用。微生物、例えば、遺伝子組み換え植物細胞の生産及び使用は、現代の微生物学的技術及び人間の介入を利用して、人工の固有の微生物を生産する。このプロセスでは、組み換えDNAが植物細胞のゲノムに挿入され、天然に存在する植物細胞とは別の固有の遺伝子組み換え植物細胞が創出される。この遺伝子組み換え植物細胞は次に、現代の微生物学技術を使用して細菌や酵母細胞によく似て培養することができ、未分化の単細胞状態で存在し得る。遺伝子組み換え植物細胞の新たな遺伝的構成及び表現型は、当該異種DNAを当該細胞のゲノムに組み込むことによって創出される技術的効果である。本発明の別の態様は、本発明の微生物の使用方法である。本発明の微生物、例えば、遺伝子組み換え植物細胞の使用方法としては、(i)当該細胞のゲノムに組み換えDNAを組み込むことで遺伝子組み換え細胞を生成し、その後この細胞を使用して同じ異種DNAを有するさらなる細胞を誘導する方法、(ii)組み換えDNAを含む細胞を現代の微生物学技術を用いて培養する方法、(iii)培養細胞から内因性または組み換え炭水化物、脂質、核酸、またはタンパク質産物を生成及び精製する方法、ならびに(iv)現代の植物組織培養技術を遺伝子組み換え植物細胞とともに使用して、遺伝子組み換え植物または遺伝子組み換え植物組織培養物を生産する方法が挙げられる。
本発明の植物は、トウモロコシ事象MON95379に挿入された導入遺伝子を含めた事象MON95379DNAを後代に伝え得る。本明細書で使用される、「後代」としては、祖先植物由来の事象MON95379DNAを含む、及び/または配列番号1、配列番号2、配列番号3、配列番号4、配列番号5、配列番号6、配列番号7、配列番号8、配列番号9、及び配列番号10から選択される少なくとも1つの配列を有するDNA分子を含む任意の植物、植物細胞、種子、及び/または再生可能な植物部分が挙げられる。植物、後代、及び種子は、事象MON95379の導入遺伝子に対してホモ接合性でもヘテロ接合性でもよい。後代は、トウモロコシ事象MON95379を含む植物によって産生された種子及び/またはトウモロコシ事象MON95379を含む植物の花粉を受粉した植物によって産生された種子から成長し得る。
後代植物を、自家受粉(「自殖」としても知られる)させ、純粋育種系統の植物、すなわち、当該導入遺伝子に対してホモ接合性の植物を生成してもよい。適切な後代の自殖で、追加された外因性遺伝子の両方にホモ接合性の植物を産生することができる。
代替的に、後代植物を、異種交配、例えば、別の無関係の植物と交配し、変種またはハイブリッド種子もしくは植物を産生してもよい。該他の無関係の植物は、遺伝子組み換えでも非遺伝子組み換えでもよい。本発明の変種またはハイブリッド種子もしくは植物を、従って、トウモロコシ事象MON95379の特異的かつ固有のDNAを欠く第一の親を、トウモロコシ事象MON95379を含む第二の親と雌雄交配することによって誘導し、トウモロコシ事象MON95379の特異的かつ固有のDNAを含むハイブリッドを得てもよい。各親は、該交配または育種によって本発明の植物または種子、すなわち、トウモロコシ事象MON95379のDNA及び/または配列番号1、配列番号2、配列番号3、配列番号4、配列番号5、配列番号6、配列番号7、配列番号8、配列番号9、及び配列番号10から選択される少なくとも1つの配列を有するDNA分子を含む少なくとも1つの対立遺伝子を有する種子が生じる限り、ハイブリッドでも近交系/変種でもよい。2つの異なる遺伝子組み換え植物を交配して、2つの独立して分離した、追加された外因性遺伝子を含むハイブリッド後代を産生してもよい。例えば、トウモロコシに虫害抵抗性を付与するCry1B.868及びCry1Da_7を含む事象MON95379を、他の遺伝子組み換えトウモロコシ植物と交配して、両方の遺伝子組み換え親の特徴を有する植物を産生することができる。この一例は、鱗翅目抵抗性をトウモロコシに付与するCry1B.868及びCry1Da_7を含む事象MON95379と、1つ以上のさらなる形質、例えば、除草剤耐性、虫害抵抗性、または耐乾燥性を有する植物との交配により、鱗翅目虫害抵抗性を有しかつ少なくとも1つまたはそれ以上のさらなる形質を有する後代植物または種子を得ることである。栄養繁殖と同様、親植物への戻し交配及び非遺伝子組み換え植物との異種交配もまた企図される。異なる形質及び作物に一般に使用される他の育種法の説明は、いくつかの参考文献の1つ、例えば、Fehr,in Breeding Methods for Cultivar Development,Wilcox J.ed.,American Society of Agronomy,Madison WI(1987)に見出すことができる。
本発明の植物、後代、種子、細胞及び植物部分はまた、1つ以上のさらなるトウモロコシ形質または遺伝子組み換え事象、特にトウモロコシ事象MON95379を含むトウモロコシ植物を該さらなる形質(複数可)または遺伝子組み換え事象を含む別のトウモロコシ植物と交配することによって導入されるものを含み得る。かかる形質(複数可)または遺伝子組み換え事象としては、虫害抵抗性の向上、除草剤耐性、水利用効率の向上、収量性の向上、耐乾燥性の向上、種子品質の向上、栄養価の向上、ハイブリッド種子の産生、または病害もしくは真菌耐性が挙げられるがこれらに限定されない。トウモロコシの遺伝子組み換え事象は当業者に既知である。例えば、かかる形質のリストは、米国農務省(USDA)の動植物検疫所(APHIS)によって提供されており、そのウェブサイト:www.aphis.usda.govで見出すことができる。2つ以上の遺伝子組み換え事象は、それ故、各々1つ以上の遺伝子組み換え事象を含む2つの親植物を交配し、後代種子を集め、該2つ以上の遺伝子組み換え事象を含む後代種子または植物を選択することにより後代種子または植物において組み合わせてもよい。これらのステップは、後代において所望の遺伝子組み換え事象の組み合わせが達成されるまで繰り返され得る。親植物への戻し交配及び非遺伝子組み換え植物との異種交配もまた企図され、栄養繁殖である。
本発明は、事象MON95379を含むトウモロコシ植物に由来する植物部分を提供する。本明細書で使用される、「植物部分」とは、事象MON95379を含むトウモロコシ植物に由来する材料から構成される植物の任意の部分を指す。植物部分としては、花粉、胚珠、絹糸、穂、葯、穂軸、根組織、茎組織、及び葉組織が挙げられるがこれらに限定されない。植物部分は、生存、非生存、再生可能、及び/または非再生可能であり得る。
本発明は、商品生産物を提供し、これは、事象MON95379を含むトウモロコシ植物に由来し、事象MON95379に特異的な核酸を検出可能な量含む。本明細書で使用される、「商品生産物」は、トウモロコシ事象MON95379DNAを含むトウモロコシ植物、全粒もしくは加工トウモロコシ種子、または1つ以上の植物細胞及び/または植物部分に由来する材料からなる任意の組成物または産物を指す。非生存商品生産物としては、非生存種子、全粒または加工種子、種子部分、及び植物部分、トウモロコシを含む動物飼料、トウモロコシ油、コーンミール、コーンフラワー、コーンフレーク、トウモロコシふすま、トウモロコシ製パスタ、トウモロコシバイオマス、ならびにトウモロコシ及びトウモロコシ部分を用いて製造される燃料製品が挙げられるがこれらに限定されない。生存商品生産物としては、種子、植物、及び植物細胞が含まれるがこれらに限定されない。事象MON95379を含むトウモロコシ植物は、従って、通常トウモロコシから得られる任意の商品生産物を製造するために使用することができる。事象MON95379を含むトウモロコシ植物に由来する任意のかかる商品生産物は、トウモロコシ事象MON95379に対応する少なくとも検出可能な量の特異的かつ固有のDNAを含んでもよく、具体的には、配列番号1、配列番号2、配列番号3、配列番号4、配列番号5、配列番号6、配列番号7、配列番号8、配列番号9、及び配列番号10から選択される少なくとも1つの配列を有するDNA分子を含むポリヌクレオチドを検出可能な量含み得る。本明細書に開示する検出方法を含め、ヌクレオチド分子の任意の標準的な検出方法が使用され得る。商品生産物は、配列番号1、配列番号2、配列番号3、配列番号4、配列番号5、配列番号6、配列番号7、配列番号8、配列番号9、及び配列番号10から選択される少なくとも1つの配列を有するDNA分子を該商品生産物に任意の検出可能な量含む場合、本発明の範囲内に含まれる。
本発明のトウモロコシ植物、トウモロコシ植物細胞、トウモロコシ種子、トウモロコシ植物部分(例えば、花粉、胚珠、絹糸、穂、葯、穂軸、根組織、茎組織、葉組織)、トウモロコシ後代植物、及び商品生産物は、それ故、とりわけ、農業目的のトウモロコシ事象MON95379を含む種子及び/または植物部分を生産する目的で植物を育てること、植物育種及び研究目的でトウモロコシ事象MON95379を含む後代を産生すること、工業用途及び研究用途のための微生物学的技術での使用、ならびに消費者への販売用として有用である。
本発明の事象MON95379に特異的かつ固有のDNA配列を含む虫害抵抗性トウモロコシ植物を産生する方法を提供する。これらの方法で使用される遺伝子組み換え植物は、当該導入遺伝子に対してホモ接合性でもヘテロ接合性でもよい。これらの方法で産生される後代植物は、変種でもハイブリッド植物でもよく、トウモロコシ事象MON95379を含む植物によって産生された種子及び/またはトウモロコシ事象MON95379を含む植物の花粉を受粉した植物によって産生された種子から成長してもよく、また、当該導入遺伝子に対してホモ接合性でもヘテロ接合性でもよい。後代植物を、その後自家受粉させ、純粋育種系統の植物、すなわち、当該導入遺伝子に対してホモ接合性の植物を生成してもよく、別の方法として、異種交配、例えば、別の無関係の植物と交配させ、変種もしくはハイブリッド種子または植物を産生してもよい。
サンプル中のトウモロコシ事象MON95379を含むトウモロコシ細胞、トウモロコシ組織、トウモロコシ種子、またはトウモロコシ植物に由来するDNAの存在を検出する方法を提供する。1つの方法は、(i)少なくとも1つのトウモロコシ細胞、トウモロコシ組織、トウモロコシ種子、またはトウモロコシ植物からDNAサンプルを抽出すること、(ii)DNA配列決定に適切な条件下で、事象MON95379DNAに特異的なDNA配列を生成することが可能な少なくとも1つのプライマーに該DNAサンプルを接触させること、(iii)DNAシーケンシング反応を行うこと、及びその後(iv)当該ヌクレオチド配列が、それに含まれる構築物の事象MON95379に特異的なヌクレオチド配列、例えば、配列番号1、配列番号2、配列番号3、配列番号4、配列番号5、配列番号6、配列番号7、配列番号8、配列番号9、及び配列番号10からなる群から選択されるものを含むことを確認することからなる。別の方法は、(i)少なくとも1つのトウモロコシ細胞、トウモロコシ組織、トウモロコシ種子、またはトウモロコシ植物からDNAサンプルを抽出すること、(ii)DNA増幅に適切な条件下で、事象MON95379DNAからアンプリコンを生成することが可能なプライマー対に該DNAサンプルを接触させること、(iii)DNA増幅反応を行うこと、及びその後(iv)当該アンプリコン分子を検出すること及び/または当該アンプリコンのヌクレオチド配列が、事象MON95379に特異的なヌクレオチド配列、例えば、配列番号1、配列番号2、配列番号3、配列番号4、配列番号5、配列番号6、配列番号7、配列番号8、配列番号9、及び配列番号10からなる群から選択されるものを含むことを確認することからなる。該アンプリコンは、事象MON95379に特異的であるものであるべきであり、例えば、配列番号1、または配列番号2、または配列番号3、または配列番号4、または配列番号5、または配列番号6、または配列番号7、または配列番号8、または配列番号9、または配列番号10を含むアンプリコンであるべきである。該アンプリコン内の事象MON95379に特異的なヌクレオチド配列の検出は、当該サンプル中のトウモロコシ事象MON95379特異的DNAの存在を決定及び/または診断する。DNA増幅に適切な条件下で事象MON95379DNAからアンプリコンを生成することが可能なプライマー対の例は、配列番号15及び配列番号16として提供される。他のプライマー対は、当業者によって容易に設計される場合があり、配列番号1、または配列番号2、または配列番号3、または配列番号4、または配列番号5、または配列番号6、または配列番号7、または配列番号8を含むアンプリコンを生成し、この場合、かかるプライマー対は、当該挿入物に隣接するゲノム領域内に少なくとも1つのプライマー及び当該挿入物内に第二のプライマーを含む。サンプル中のトウモロコシ事象MON95379を含むトウモロコシ細胞、トウモロコシ組織、トウモロコシ種子、またはトウモロコシ植物由来のDNAの存在を検出する別の方法は、(i)少なくとも1つのトウモロコシ細胞、トウモロコシ組織、トウモロコシ種子、またはトウモロコシ植物からDNAサンプルを抽出すること、(ii)事象MON95379DNAに特異的なDNAプローブに該DNAサンプルを接触させること、(iii)該プローブと該DNAサンプルをストリンジェントなハイブリダイゼーション条件下でハイブリダイズさせること、及びその後(iv)該プローブと該標的DNAサンプル間のハイブリダイゼーションを検出することからなる。事象MON95379に特異的なDNAプローブの配列の例は、配列番号17として提供される。他のプローブは、当業者によって容易に設計される場合があり、当該挿入物に隣接するゲノムDNAの少なくとも1つの断片ならびに挿入DNAの少なくとも1つの断片、例えば、配列番号1、配列番号2、配列番号3、配列番号4、配列番号5、配列番号6、配列番号7、配列番号8、及び配列番号10に提供される配列を含む。該DNAサンプルへのプローブのハイブリダイゼーションの検出は、当該サンプル中のトウモロコシ事象MON95379特異的DNAの存在を診断するものである。ハイブリダイゼーションの欠如は、代替的に、当該サンプル中のトウモロコシ事象MON95379特異的DNAがないことを診断するものである。
サンプル中のトウモロコシ事象MON95379DNAの特定に有用であり、適切な事象のDNAを含むトウモロコシ植物を育種する方法にも適用することができるDNA検出キットを提供する。かかるキットは、配列番号1、配列番号2、配列番号3、配列番号4、配列番号5、配列番号6、配列番号7、配列番号8、配列番号9、及び配列番号10の断片を含むDNAプライマー及び/またはプローブを含む。かかるキットの一例は、サンプル中に事象MON95379を含む遺伝子組み換えトウモロコシ植物由来のDNAの存在及び/または不在を検出するのに有用なDNAプローブとして機能するのに十分な長さの配列番号10の連続ヌクレオチドの少なくとも1つのDNA分子を含む。事象MON95379を含む遺伝子組み換えトウモロコシ植物由来のDNAは、配列番号1、配列番号2、配列番号3、配列番号4、配列番号5、配列番号6、配列番号7、配列番号8、配列番号9、及び配列番号10から選択される少なくとも1つの配列を有するDNA分子を含む。サンプル中のトウモロコシ事象MON95379DNAの存在及び/または非存在を決定、検出、または診断するのに有用な、DNAプローブとして使用するのに十分なDNA分子は、配列番号17として提供される。他のプローブは、当業者によって容易に設計される場合があり、配列番号10の少なくとも15、少なくとも16、少なくとも17、少なくとも18、少なくとも19、少なくとも20、少なくとも21、少なくとも22、少なくとも23、少なくとも24、少なくとも25、少なくとも26、少なくとも27、少なくとも28、少なくとも29、少なくとも30、少なくとも31、少なくとも32、少なくとも33、少なくとも34、少なくとも35、少なくとも36、少なくとも37、少なくとも38、少なくとも39、または少なくとも40個の連続したヌクレオチドを含むべきであり、該事象由来のDNAを特定するために、トウモロコシ事象MON95379DNAに十分に固有であるべきである。
別のタイプのキットは、サンプル中の遺伝子組み換えトウモロコシ事象MON95379に由来するDNAの存在及び/または不在を検出するのに有用なアンプリコンを生成するのに有用なプライマー対を含む。かかるキットは、標的DNAサンプルを本明細書に記載のプライマー対と接触させ、その後、配列番号1、配列番号2、配列番号3、配列番号4、配列番号5、配列番号6、配列番号7、配列番号8、配列番号9、及び配列番号10から選択される少なくとも1つの配列を有するDNA分子を含むアンプリコンを生成するのに十分な核酸増幅反応を行い、次に該アンプリコンの存在及び/または不在を検出することを含む方法を採用する。かかる方法はまた、アンプリコンまたはその断片を配列決定することを含んでもよく、これは、当該標的DNAサンプル中のトウモロコシ事象MON95379特異的DNAの存在を決定、すなわち、診断するものである。他のプライマー対は、当業者によって容易に設計される場合があり、配列番号1、配列番号2、配列番号3、配列番号4、配列番号5、配列番号6、配列番号7、配列番号8、配列番号9、及び配列番号10に提供されるがこれらに限定されない配列の少なくとも15、少なくとも16、少なくとも17、少なくとも18、少なくとも19、少なくとも20、少なくとも21、少なくとも22、少なくとも23、少なくとも24、少なくとも25、少なくとも26、少なくとも27、少なくとも28、少なくとも29、または少なくとも30個の連続したヌクレオチドを含むべきであり、該事象由来のDNAを特定するために、トウモロコシ事象MON95379DNAに十分に固有であるべきである。
本発明のキット及び検出方法は、とりわけ、トウモロコシ事象MON95379の特定、トウモロコシ事象MON95379を含む植物の変種またはハイブリッドを選択すること、サンプル中の事象MON95379を含む遺伝子組み換えトウモロコシ植物由来のDNAの存在の検出、ならびに事象MON95379を含むトウモロコシ植物の存在及び/または不在に関するサンプルの観察、または事象MON95379を含むトウモロコシ植物由来の植物部分の観察に有用である。
トウモロコシ事象MON95379由来の異種DNA挿入物の配列、結合部の配列、または隣接配列は、本明細書に提供する配列由来のプライマーを使用して、該事象由来のかかる配列を増幅し、その後該アンプリコンまたはクローニングされたDNAの標準的なDNA配列決定により、検証(及び必要に応じて修正)することができる。
サンプル中のトウモロコシ事象MON95379を含むトウモロコシ細胞、トウモロコシ組織、トウモロコシ種子、またはトウモロコシ植物に由来するDNAの導入遺伝子の対立遺伝子の接合性を検出する方法を提供する。1つの方法は、(i)少なくとも1つのトウモロコシ細胞、トウモロコシ組織、トウモロコシ種子、またはトウモロコシ植物からDNAサンプルを抽出すること、(ii)事象MON95379の診断となる第一のアンプリコンを生成することが可能なプライマー対に該DNAサンプルを接触させること、(iii)事象MON95379を含まない天然のトウモロコシゲノムDNAの診断となる第二のアンプリコンを生成することが可能なプライマー対に該DNAサンプルを接触させること、(iv)DNA増幅反応を行うこと、及びその後(v)当該アンプリコンを検出することからなり、この場合、該第一のアンプリコンのみの存在は、当該サンプル中のホモ接合性の事象MON95379DNAの診断であり、該第一のアンプリコン及び該第二のアンプリコンの両方の存在は、事象MON95379対立遺伝子に対するトウモロコシ植物のヘテロ接合性の診断である。例示的なプライマー対のセットは、事象MON95379の診断となるアンプリコンを生成する配列番号15及び配列番号16、ならびに事象MON95379を含まない非挿入野生型トウモロコシゲノムDNAの診断となるアンプリコンを生成する配列番号15及び配列番号27として提示される。プローブのセットはまた、上記のプライマー対のセットを使用したリアルタイムPCRフォーマットで使用されるかかる増幅法に組み込むこともできる。例示的なプローブのセットは、配列番号17(事象MON95379のアンプリコンの診断)及び配列番号28(事象MON95379を含まない野生型トウモロコシゲノムDNAのアンプリコンの診断)として提示される。
接合性を特定するための別の方法は、(i)少なくとも1つのトウモロコシ細胞、トウモロコシ組織、トウモロコシ種子、またはトウモロコシ植物からDNAサンプルを抽出すること、(ii)事象MON95379DNAに特異的にハイブリダイズする少なくとも第一のプローブ及び、事象MON95379のヘテロ接合性DNAの挿入によって中断されたトウモロコシゲノムDNAに特異的にハイブリダイズし、事象MON95379DNAにハイブリダイズしない少なくとの第二のプローブを含むプローブのセットに該DNAサンプルを接触させること、(iii)ストリンジェントなハイブリダイゼーション条件下で該プローブのセットと該サンプルをハイブリダイズすることからなり、この場合、該ハイブリダイゼーション条件下での該第一のプローブのみのハイブリダイゼーションの検出は、当該サンプル中の事象MON95379DNAのホモ接合性対立遺伝子の診断であり、該ハイブリダイゼーション条件下での該第一のプローブ及び該第二のプローブの両方のハイブリダイゼーションの検出は、DNAサンプル中の事象MON95379のヘテロ接合性対立遺伝子の診断である。
接合性を特定するためのさらに別の方法は、(i)少なくとも1つのトウモロコシ細胞、トウモロコシ組織、トウモロコシ種子、またはトウモロコシ植物からDNAサンプルを抽出すること、(ii)該DNAサンプルを、Cry1B.868またはCry1Da_7をコードする毒素コード配列の1つのアンプリコンを生成することが可能なプライマー対と接触させること、(iii)該DNAサンプルを、該トウモロコシ植物において単一配列及びホモ接合性であることが既知の内部標準のアンプリコンを生成することが可能なプライマー対と接触させること、(iv)該DNAサンプルを、Cry1B.868またはCry1Da_7をコードする毒素コード配列の1つに特異的にハイブリダイズする少なくとも第一のプローブ、及び該トウモロコシ植物において単一配列及びホモ接合性であることが既知の内部標準ゲノムDNAに特異的にハイブリダイズする少なくとも第二のプローブを含むプローブセットと接触させること、(v)リアルタイムPCRを使用してDNA増幅反応を行い、該毒素コード配列及び該単一配列ホモ接合性内部標準に対応するアンプリコンのサイクル閾値(Ct値)を特定すること、(vi)該単一配列ホモ接合性内部標準のアンプリコンのCt値と、該毒素コード配列のアンプリコンのCt値間の差(ΔCt)を計算すること、ならびに(vii)接合性を特定することからなり、この場合、ΔCt約ゼロ(0)は、挿入T−DNAのホモ接合性を示し、ΔCt約一(1)は、挿入T−DNAのヘテロ接合性を示す。ヘテロ接合性及びホモ接合性事象は、ΔCt値単位約一(1)で識別される。複数の要因、例えば、増幅効率及び理想的なアニーリング温度によりリアルタイムPCRで観察される通常の変動を考慮すると、「約一(1)」の範囲は、ΔCt0.75〜1.25として定義される。接合性を特定するための上記方法のプライマー対及びプローブは、Cry1B.868コード配列及び内部標準からアンプリコンを増幅及び検出してもよいし、Cry1Da_7コード配列及び内部標準からアンプリコンを増幅及び検出してもよい。Cry1B.868コード配列及び内部標準に対応するアンプリコンを検出するための例示的なプライマー対は、配列番号18と配列番号19の組み合わせ(内部標準)及び配列番号21と配列番号22の組み合わせ(Cry1B.868)として提示される。付随する例示的なプローブは、配列番号20(内部標準)及び配列番号23(Cry1B.868)として提示される。Cry1Da_7コード配列及び内部標準に対応するアンプリコンを検出するための例示的なプライマー対は、配列番号18と配列番号19の組み合わせ(内部標準)及び配列番号24と配列番号25の組み合わせ(Cry1Da_7)として提示される。付随する例示的なプローブは、配列番号20(内部標準)及び配列番号26(Cry1Da_7)として提示される。
寄託情報
事象MON95379を含むトウモロコシ種子の代表的なサンプルの寄託は、米国バージニア州マナッサスユニバーシティブルバード10801、郵便番号20110に住所を有するアメリカン・タイプ・カルチャー・コレクション(ATCC)とのブダペスト条約に従って、2018年4月20日になされ、ATCCアクセッション番号PTA−125027を割り当てられた。該寄託へのアクセスは、特許商標局長官及び長官が請求に応じて権利を有すると決定した者への出願の係属中利用可能である。当該特許が発行されると、一般の人々に対する利用可能性のすべての制限が取り消し不能の形で解除される。該寄託は、三十(30)年、または最後の請求から五(5)年、もしくは当該特許の有効期間のいずれか長い方の期間、寄託機関に保持され、その間に必要に応じて交換される。
以下、実施例を挙げ、本発明をさらに詳しく説明する。要約すると、百二十五(125)個の構築物の構造及び試験、約一万七百八十五(10,785)個の事象(概念実証及び商用の両方)、ならびにトウモロコシ事象MON95379の創出及び選択に必要な、厳密な分子、農学、及び圃場試験を通した数十万の個々の植物の六(6)年にわたる分析である。
これらの実施例は、本発明のある特定の好ましい実施形態を実証する。当業者には、この後の実施例に開示する技術が、本発明の実施において、本発明者らが発見したアプローチが十分に機能することを表し、ひいてはその実施に関する好ましい方法の例を構成すると見なされ得ることを理解されたい。しかしながら、当業者には、本開示に照らして、本発明の主旨及び範囲から逸脱することなく、開示される特定の実施形態において多くの変更がなされ得るが、それでもなお同様なまたは類似する結果を得ることができることを理解されたい。
実施例1
発現カセット試験、構築物の設計、植物試験及び構築物の選択
植物における導入遺伝子の発現は、多くの異なる要因の影響を受ける。表現型の異常をもたらさない一方、殺虫タンパク質と植物での発現を駆動する異なる発現要素の適切な組み合わせを見つける必要がある。さらに、該発現要素自体及びカセット内のそれらの組み合わせ及び方向の他に、植物中での導入遺伝子の発現は、おそらくはクロマチン構造(例えば、ヘテロクロマチン)または組み込み部位への転写調節要素(例えば、エンハンサー)の近接近に起因して、染色体挿入位置によって影響されることが知られている(Kurt Weising et al.,(1988)Foreign genes in plants:transfer,structure,expression and applications.Annu.Rev.Genet.22:421−77)。例えば、植物及び他の生物では、染色体挿入位置が異なる事象間で、同じ構築物から導入された遺伝子の発現レベルに大きなばらつきがある可能性があることが観察されている。異なる染色体挿入位置はまた、発現の空間的または時間的パターンの違いを生み出す可能性があり、これは、導入された遺伝子構築物に存在する転写調節要素から予想されるパターンに対応しない可能性がある。
これらの理由から、多くの場合、多数の構築物及び形質転換事象を創出及びスクリーニングして構築物を識別し、その後、農学または表現型の異常型を産生もしない一方で導入された目的の遺伝子の最適な発現を実証する事象を識別することが必要とされる。
これらの理由から、鱗翅目に対して活性であり、農学、収量、またはスタックの生存率に悪影響を及ぼさない殺虫タンパク質を含む遺伝子組み換えトウモロコシ植物の開発には、広範な研究、開発、及び分析が必要であった。具体的には、六(6)年間で、百二十五(125)個の異なるプラスミドベクター構築物由来の約一万七百八十五(10,785)個の概念実証及び商用遺伝子組み換え事象が開発され、試験され、分析された。
本実施例は、事象の創出に好ましい構築物を識別するため、百二十五(125)個の異なる構築物のトウモロコシ植物における設計及び試験を記載する。各構築物は、殺虫タンパク質及び転写調節要素のコード配列に関して異なっていた。植物における殺虫タンパク質の発現に使用するのに最適な構築物を選択するための試験を行った。各構築物は、発現カセットの組成(殺虫タンパク質及び発現要素の両方)、方向、及びタンパク質が葉緑体を標的とするかどうかによって異なる固有の構造を有していた。
最初の概念実証及び発達段階では、二十六(26)個の異なるプロモーター、二十六(26)個の異なるイントロン、及び十(10)個の異なる昆虫毒素コード配列の異なる組み合わせを含む百十七(117)個の構築物を使用して約六千(6,000)個の形質転換事象を生成した。導入遺伝子(複数可)の存在についての最初の分子特性化の後、五千五十二(5,052)個の単一及び二重配列形質転換トウモロコシ事象を、さらなる特性化及び有効性試験に選択した。これらの事象を、表現型または農学の異常型、昆虫毒素タンパク質の発現のレベル、及び選択された鱗翅目害虫種に対する有効性について評価した。得られた有効性及びタンパク質発現データを、表現型及び農学の異常型に関する任意の情報とともに使用して、効果のないタンパク質、発現要素及び組み合わせを排除したとともに、次の開発段階に使用される二元商用形質転換プラスミド構築物をより少数設計した。
次の開発段階では、八(8)個の新たな構築物を創出した。これらの構築物は、異なる方向(収束または発散)の二(2)〜四(4)個の昆虫毒素導入遺伝子発現カセットの組み合わせを含んでいた。これらの八(8)個の構築物を使用して、合計五千七百三十三(5,733)個の形質転換事象(「形質転換体」とも呼ばれる)を生成した。培養でのシュート形成後、視覚的特徴及び早期分子解析を基に、形質転換事象のサブセットを選択した。合計八百二十三(823)個の形質転換事象を選択し、ポットに移植し、さらなる試験のために成長させた。
得られたR世代の形質転換事象を、選択された鱗翅目種に対する有効性、毒素タンパク質の発現、植物の健康状態、種子リターン、ならびに表現型及び農学の異常型について分析した。このR世代の事象を分子的にも特性化し、カセットの完全性及びトウモロコシゲノムへの適切な挿入を確実にした。多くの事象は、農学分析及び分子特性試験に合格しなかったため、試験から除外された。さらに、八(8)個の構築物中一(1)個は、表現型が異常型の事象を生成したため、このR段階でさらなる試験から除外された。これらの農学的問題に加えて、後に実施された作用機序(「MOA」)試験により、この構築物に含まれる昆虫毒素タンパク質が、市販のタンパク質と重複するMOAを示すことが実証された。
作用機序試験は、八(8)個の構築物中四(4)個に共通する昆虫タンパク質の1つで行った。これらの試験により、この昆虫タンパク質が、市販のタンパク質と重複するMOAを有することが実証された。現在利用されている商用殺虫タンパク質と類似または重複するMOAを示すタンパク質は、類似のMOAを有するタンパク質を昆虫集団に対して無効にし得る耐性発現のために望ましくない。従って、これらの四(4)個の構築物、及びそれらから生じる事象を除外した。前に述べた通り、四(4)個の除外された構築物中一(1)個は同様に、R段階で表現型が異常型の事象を生成した。
次の開発段階では、残りの四(4)個の構築物由来の百五十(150)個の事象をさらに、F(ヘテロ接合ハイブリッド)/R(ホモ接合近交系)及びR世代で、有効性、種子リターン及び分離、表現型及び農学の異常型、ならびにさらなる分子特性化に関して評価した。残りの四(4)個の構築物から二(2)個の構築物をこの段階で、育成に関する基準の1つ以上を満たさなかったためにさらなる試験から除外し、(2)個の構築物由来の事象をさらなる評価に残した。
七十七(77)個の事象、事象MON95379を生成するために使用した構築物(「構築物MON95」)由来の41(41)個及び他の構築物(「構築物1」)由来の36(36)個の事象を、R近交系及びFハイブリッドとして、有効性、種子リターン及び分離、表現型及び農学の異常型ならびにさらなる分子特性化に関して評価した。これらの評価の結果を基に、構築物1に関連する事象の優先順位を下げ、棚上げし、保存した。
従って、様々な構築物の多数回の試験及び比較により、配列番号13、構築物MON95として提供される導入遺伝子カセットが、最良の分子特性化及び農業生産力を備えた、鱗翅目害虫種であるツマジロクサヨトウ(FAW、Spodoptera frugiperda)、夜蛾科のガの幼虫(CEW、Helicoverpa zea)、南西部のマツマダラメイガ(SWCB、Diatraea grandiosella)、サトウキビ害虫(SCB、Diatraea saccharalis)、及びモロコシマダラメイガ(LSCB、Elasmopalpus lignosellus)に対する有効性に関して最良の選択肢であることが分かった。
表2は、得られた形質転換事象数(「プラグド」)、R0事象として成長用に選択された形質転換事象数(「移植」)、ならびに各構築物が、構築物MON95の選択につながった評価、研究及び開発プロセスで除外された時点を示す。
表2.事象構築物の選択。
Figure 2021532744
実施例2
圃場試験、分子検査及び事象の選択
本実施例は、構築物MON95によって創出された事象の複数年にわたる複数の場所での圃場試験における分子特性化、分析、及び試験を記載し、これが最終的な事象であるMON95379の選択につながる。
表3は、最終的な事象であるMON95379を選択するために使用したプロセスを示す。商用形質転換Rのスクリーニングの際、構築物MON95から二百十(210)個のR形質転換事象が誘導され、成長用に選択された。最初の二百十(210)個の選択されたR形質転換事象のうち、百四十七個の事象(147)を、有効性、タンパク質発現、種子リターン及び植物の健康状態、または分子特性化に関する懸念により除外した。これにより、次の開発段階、すなわち、Fスクリーニング及びR育種段階でのアッセイ及び試験用に六十三(63)個の事象が残された。この段階では、温室試験での有効性への懸念により、十一(11)個の事象が除外された。この育種からの種子のリターンが不十分であったこと及び/または得られた種子の分離分析から、さらなる三(3)個の事象が除外された。最後に、分子特性化で発見された問題のためにさらに五(5)個の事象が除外され、分子サザン分析で発見された問題のために三(3)個の事象が除外され、四十一(41)個の事象が次の世代のアッセイに残された。試験のR/F段階において、残りの四十一(41)個の事象のうちの二(2)個が、さらなる分子サザン特性化で発見された問題のために除外され、三十九(39)個の事象が残された。
残った三十九(39)個の事象を、以下の2つの異なる同時並行試験段階に進めた:1)さらなる圃場試験、及び2)選択カセットのCre切除及びゴールドスタンダード種子の産生。事象は、これらの同時並行試験段階の各々で除外された。
Cre切除の過程で、グリホサート選択カセットのcre切除後の分子特性化で発見された問題のため、十一(11)個の事象が除外された。さらに、別の六(6)個の事象が、ゴールドスタンダード種子産生の過程で分子特性化において発見された問題のために除外された。
同時圃場試験の過程で、2016年の米国での圃場試験から収集されたデータを基に、さらなる四(4)個の事象が有効性の懸念のために除外され、さらなる十二(12)個の事象が農学的な懸念のために除外された。その後、ブラジルでの圃場試験から収集されたデータを基に、有効性の懸念から別の事象が除外された。次に、2017年の米国での圃場試験の過程で実施されたバイオインフォマティクス解析により、さらなる三(3)個の事象がその後の試験から除外され、2つの事象、すなわち、事象1及びMON95379が残された。米国、ブラジル、アルゼンチン及びプエルトリコでの複数の圃場試験からの事象の農学のさらなる分析の後、各事象の分子特性化、タンパク質発現、有効性及び農学のすべての特徴を比較した場合に、事象MON95379は事象1より高位だったため、これが商業化のための事象として選択された。
表3.MON95379事象の選択。
Figure 2021532744
実施例3
トウモロコシ事象MON95379におけるグリホサート選択カセットのCre切除
本実施例は、インビボCre切除によるトウモロコシ事象MON95379からのグリホサート選択カセットの除去を記載する。このグリホサート選択カセットは、形質転換事象を選択するために使用した。この選択カセットを除去することにより、「マーカーフリー」の事象が創出され、殺虫タンパク質発現カセットのみが最終的な事象に残った。
図3は、マーカーフリーの事象MON95379トウモロコシ事象を生成するために使用される育種プロセスを示す。トウモロコシ品種LH244の未熟胚を、Agrobacterium媒介形質転換プロセスを用いて構築物MON95(配列番号13として提示され、図2に示される)で形質転換した。構築物MON95は、三(3)個の発現カセット、すなわち、殺虫タンパク質Cry1B.868及びCry1Da_7の発現用の二(2)個の発現カセット、ならびにグリホサート選択を用いる形質転換植物細胞の選択に使用される単一のカセットを含む。この選択カセットの両側には、LoxP Creリコンビナーゼ認識部位が隣接した。
形質転換後、R形質転換体を二(2)世代にわたって自家受粉させ、その間、様々なアッセイ、例えば、有効性、タンパク質発現、種子リターン及び植物の健康状態、及び分子特性化を基に多くの事象を除外した。R世代までに、最初の二百十(210)個の事象から三十九(39)個の事象が残った。この三十九(39)個のホモ接合R世代の事象を、腸内細菌ファージP1由来のCreリコンビナーゼ酵素を発現する形質転換トウモロコシ植物のエリート系統と交配した。
世代の事象を、Creリコンビナーゼを発現する植物と交配したこの段階は、「Cre交配」として識別される。具体的には、この段階で、雄花を取り除いた(雌)、配列番号13に対してホモ接合性のR世代の植物を、Creリコンビナーゼ酵素の発現に使用される導入遺伝子カセットに対してホモ接合性の遺伝子組み換えトウモロコシ植物(雄)と他家受粉させた。Creリコンビナーゼを発現する雄ドナーの花粉は、配列番号13を含む雌植物の絹糸の組織に落ちた後に発芽する。花粉管が胚嚢に入ると、花粉管が破裂し、Creリコンビナーゼを発現する雄ドナーの2つの精子が解放される。1つの精子の核が卵核と融合し、接合子を形成する。他方の精核は、2つの極核の1つと融合し、これが次に他方の極核と融合して、一次内乳核を確立する。
従って、Creリコンビナーゼ発現植物を雄花粉ドナーとして使用する場合、得られた交配種の胚と内乳の両方が、細胞が分裂して発達し、トウモロコシ穀粒(すなわち、種子)になるにつれてCreリコンビナーゼを発現する。Creリコンビナーゼは、LoxP部位の逆方向反復配列に結合し、発現カセットに隣接する2つのLoxP部位の8塩基対のスペーサ領域で交差を触媒し、組み換えによって組み込まれたT−DNAに1つのLoxP部位を残してマーカーのカセットを切除する(図2、「Cre切除後の挿入T−DNA」参照)。
Cre交配から得られたF後代は、CP4選択カセットが欠落しているものを選択し、自家受粉させた。このプロセスを通して、2つの対立遺伝子、すなわち、Creリコンビナーゼ対立遺伝子及び事象MON95379の生成に使用されるT−DNAの対立遺伝子が、得られるF集団で分離し、一方または両方の対立遺伝子に対してホモ接合性またはヘテロ接合性の後代が生じる。
Creリコンビナーゼ対立遺伝子の欠落及び配列番号9に対してホモ接合性を示したF後代、すなわち、Cre切除後の遺伝子組み換え挿入T−DNAを選択した。これらの選択されたF後代を自家受粉させ、配列番号9に対してホモ接合性のF世代を生じさせた。
さらなる自家受粉により、F後代の種子(F種子)を得、これらを純度についてアッセイし、「ゴールドスタンダード種子」と指定した。F4は、ゴールドスタンダード種子の第一世代であった。
このグリホサート選択マーカーカセットの切除は、Cry1B.868及びCry1Da_7の発現に影響を与えなかった。トウモロコシ事象MON95379からCre切除を介してグリホサート選択カセットを除去することにより、最終的な事象にグリホサートに対する耐性を追加することなく、鱗翅目害虫抵抗性の遺伝子組み換えトウモロコシ事象が提供された。この「マーカーフリー」事象は、他のトウモロコシ遺伝子組み換え事象とのトウモロコシ育種スタックを構築する際の柔軟性を確保し、事象MON95379を組み込む多様な製品を提供し、最終的な育種スタックにさらなる形質を与えるための複数の選択肢を可能にする。
実施例4
トウモロコシ事象MON95379は、鱗翅目害虫のツマジロクサヨトウ、夜蛾科のガの幼虫、南西部のマツマダラメイガ、サトウキビ害虫に抵抗性を示す
本実施例は、鱗翅目害虫に対するMON95379事象の活性を記載する。昆虫毒素タンパク質Cry1B.868及びCry1Da_7は、トウモロコシ事象MON95379で一緒に発現された場合、ツマジロクサヨトウ(Spodoptera frugiperda)、夜蛾科のガの幼虫(Helicoverpa zea)、南西部のマツマダラメイガ(Diatraea grandiosella)、及びサトウキビ害虫(Diatraea saccharalis)に対する抵抗性を与える。
構築物MON95の形質転換及び挿入後、四十一(41)個のR事象を葉のディスクを使用したバイオアッセイ用に選択した。植物の葉のディスクを使用したバイオアッセイは、米国特許第8,344,207号に記載されているものと同様に実施した。非形質転換LH244トウモロコシ植物を使用して、陰性対照として使用される組織を得た。各ウェルに、葉のディスクごとに1匹の昆虫を有するウェルを含むプレートを三(3)日間インキュベートした。三(3)日後、プレートを調べた。陰性対照の葉のディスクの少なくとも五十パーセント(50%)が摂取された場合に遺伝子組み換え事象の葉のディスクの測定を行った。陰性対照の葉のディスクの五十パーセント(50%)未満がまだ摂取されていなかった場合、五十パーセント(50%)の目標が達成されるまで、昆虫に摂食を続けさせた。葉の損傷(「葉の損傷等級」または「LDR」)及び死亡率の測定を各ウェルに関して行った。各測定値の平均を決定した。葉の損傷等級は一(1)から十一(11)の範囲であり、摂取された葉のディスクのパーセンテージを反映している。表4は、Rの葉のディスクのアッセイに使用した葉の損傷等級スケールを示す。この等級スケールでは、陰性対照は常に少なくとも10のLDRを有する。
表4.Rの葉のディスクのアッセイに関する葉の損傷等級(LDR)スケール。
Figure 2021532744
表5は、MON95379事象を含む構築物MON95によって形質転換された四十一(41)個の事象に関する葉の損傷等級の平均を示す。表5に見られるように、2つの殺虫タンパク質、Cry1B.868及びCry1Da_7の発現は、ツマジロクサヨトウ(FAW)、夜蛾科のガの幼虫(CEW)、及び南西部のマツマダラメイガ(SWCB)に対する抵抗性をもたらした。陰性対照のLDRは10〜11であった。FAW及びSWCBは、葉のディスクの少なくとも五十パーセント(50%)を摂取した陰性対照と比較して、事象MON95379の葉のディスクの約五パーセント(5%)しか摂取しなかった。CEWに関しては、葉のディスクの少なくとも五十パーセント(50%)を摂取した陰性対照と比較して、葉のディスクの約6.25%しか摂取されなかった。さらに、FAW及びCEWの百パーセント(100%)は、事象MON95379を含む葉のディスクの摂取後に死亡した。
表5.葉の損傷等級(LDR)の平均スコアならびにCry1B.868及びCry1Da_7を発現するR植物に対する平均死亡率。
Figure 2021532744
Figure 2021532744
これらの四十一(41)個の事象を非遺伝子組み換え93IDI3種植物と交配した。構築物MON95を含むFヘテロ接合性後代植物を選択した。各事象について約五(5)個のF植物に、温室にて各害虫種を人工的に寄生させた。FAWに関しては、約四十(40)匹の新生体を使用して、V6〜V8段階の輪生体の各F植物に寄生させた。SWCBに関しては、約三十(30)匹の新生体を使用して、V6〜V10段階の輪生体のF植物に寄生させた。FAW及びSWCBの葉の損傷の測定は、寄生後約十四(14)日で行った。表6及び7は、葉の損傷を評価するために使用した損傷等級スケールを示す。
表6.FAWが寄生したトウモロコシ植物に関する葉の損傷等級スケール。
Figure 2021532744
表7.SWCBが寄生したトウモロコシ植物に関する葉の損傷等級スケール。
Figure 2021532744
SWCB寄生F植物は、SWCBによって生じた茎の穴の長さについても評価した。茎の穴の長さを測定するために、トウモロコシ植物のトウモロコシの茎をほぼ目の高さで折り、その上部を使用して穴の損傷を調べた。ダブルハンドルナイフを使用して茎を分割し、SWCBによって開けられたトンネルの長さをセンチメートル(cm)単位で測定した。これらの実験では、トンネルの長さは十センチメートル(10cm)以内であった。
さらに、各事象について五(5)本のF植物にもCEWを寄生させ、CEWによってトウモロコシの穂に生じた損傷の量を測定した。約四十(40)匹のCEWの幼虫を各植物に寄生させるために用い、R段階の植物の緑絹糸上に置いた。寄生から二十一(21)日後、成長中の穂を調べ、損傷をcmの穂の損傷として記録した。
表8は、FAW及びSWCBが寄生したF事象に関する葉の損傷等級、SWCBによって生じた茎の穴の長さ、ならびにCEWによって生じた穂の損傷の平均を示しており、「NT」は試験されていないことを示す。
表8.FAW及びSWCBが寄生したF遺伝子組み換えトウモロコシ植物に関する葉の損傷等級、SWCBによって生じた茎の穴の長さ、ならびにCEWによって生じた穂の損傷の平均
Figure 2021532744
Figure 2021532744
表8に見られるように、トウモロコシ事象MON95379に対する葉の損傷は、陰性対照と比較すると、FAW及びSWCBの両方で最小限であった。基本的に、昆虫が事象MON95379のFの葉を摂食し始めると、事象MON95379を含むトウモロコシの葉でのCry1B.868及びCry1Da_7殺虫タンパク質の発現により、昆虫の葉の摂取が停止する。SWCBによるトンネルの掘削は、事象MON95379では観察されなかったが、陰性対照では広範囲のトンネルの掘削が見られた。CEWによる穂の損傷に関しては、穂の損傷は陰性対照と比較してはるかに少なく、いくつかの市販の遺伝子組み換えトウモロコシ事象で観察される穂の損傷に相当した。Fアッセイで使用した寄生の規模は、自然界で通常見られるものよりもはるかに大きかった。このFアッセイにより、トウモロコシ事象MON95379が、FAW、SWCB、及びCEWの優れた制御をもたらすことが実証された。
2016年の夏に、実施例2/表3に記載のR/F後に残った三十九(39)個の事象からのF後代を、FAW、CEW、及びSWCBに対する抵抗性について、人工的な寄生を使用した圃場試験でアッセイした。複数の場所を抵抗性のアッセイに使用した。
FAW抵抗性は、三(3)箇所、すなわち、イリノイ州ジャージービル、イリノイ州トーマスボロ、及びテネシー州ユニオンシティでアッセイした。各場所で、各事象は、三(3)つの圃場試験区にて、試験区当たり一(1)列及び1列当たり三十(30)個の種子を使用してアッセイした。四十(40)匹のFAW新生体を使用して、初期及び中期輪生体段階(V4及びV7成長期)で各植物に2度寄生させた。表6に示したスケールを使用して、葉の摂食による損傷等級を評価した。
SWCB抵抗性は、三(3)箇所、すなわち、アーカンソー州ジョーンズボロの一(1)箇所、及びテネシー州ユニオンシティの二(2)箇所でアッセイした。各場所で、各事象は、三(3)つの圃場試験区にて、試験区当たり一(1)列及び1列当たり三十(30)個の種子を使用してアッセイした。三十(30)匹のSWCB新生体を使用して、中期輪生体段階(V7〜V8)で各植物に寄生させた。花粉が五十パーセント(50%)落ちた時点で、これらの植物に、再度植物当たり三十(30)匹のSWCB新生体を寄生させた。茎のトンネル損傷を、前述の通りに評価した。
CEW抵抗性は、五(5)箇所、すなわち、イリノイ州ジャージービル、アーカンソー州ジョーンズボロ、イリノイ州モンマス、イリノイ州トーマスボロ、及びテネシー州ユニオンシティでアッセイした。各場所で、各事象は、三(3)つの圃場試験区にて、試験区当たり一(1)列及び1列当たり三十(30)個の種子を使用してアッセイした。絹糸が新鮮かつ緑色であり、いくつかの穂の形成が始まった時点(R1〜R3期)で植物に寄生させた。CEW卵のストリップを寄生に使用した。各ストリップは約四十(40)個の卵を含んでいた。一(1)片のストリップを、卵を穂に向け、絹糸に近づけて、各植物の穂と茎の間に置いた。穂の損傷の評価は、寄生の二十一(21)日〜二十八(28)日後に特定した。この時までに、昆虫は幼虫から蛹の段階に進んでいる。穂の損傷は前述の通りに測定した。
FAW及びSWCBについては、三(3)箇所すべてのデータを使用した。CEWについては、様々な圃場条件のため、アーカンソー州ジョーンズボロのデータのみを使用することができた。表9は、調べた各事象及び陰性対照のFAWによる葉の損傷等級、SWCBによるトンネル長さ、及びCEWによる穂の損傷の測定値の平均を示す。
表9.2016年の圃場有効性試験に関するFAWによる葉の損傷等級、SWCBによるトンネル長さ、及びCEWによる穂の損傷の平均
Figure 2021532744
Figure 2021532744
表9に示すように、トウモロコシ事象MON95379は、陰性対照と比較して、FAW、SWCB、及びCEWの優れた制御をもたらした。これらのアッセイにおける寄生のレベルは、自然条件下、圃場で通常遭遇するものよりもはるかに高く、高い昆虫圧力(insect pressure)下での事象MON95379の優れた性能を実証した。
同時圃場試験及び選択カセットのCre切除及びゴールドスタンダード種子の生産の過程で、これら事象のさらなる特性化を行った。広範な分子特性化、有効性、発現、及び農学試験の結果、二(2)個の事象、すなわち、事象1及びMON95379を残して事象が試験から除外された。農学試験で観察された収量障害(yield drag)を基に事象1の優先順位を下げ、事象MON95379を残して進めた。
アルゼンチンにおいて、2016年〜2017年の生育期に、事象MON95379を自然の寄生条件下、温帯及び亜熱帯で、FAW、CEW、及びSCBに対する抵抗性についてアッセイした。表6に示したスケールを使用して、アルゼンチンの亜熱帯で成長した事象MON95379のFAWによる葉の損傷等級を特定した。SCBによるトンネル掘削データは、アルゼンチンの温帯の二(2)箇所からの事象MON95379に関して得た。CEWによる穂の損傷データは、アルゼンチンの温帯の二(2)箇所及び亜熱帯の三(3)箇所からの事象MON95379に関して得た。表11は、2016〜2017年のアルゼンチンの生育期の事象MON95379及び陰性対照に関する自然の寄生条件下でのFAWによる葉の損傷等級、SCBによるトンネル長さ、及びCEWによる穂の損傷の平均を示す。
表10.2016〜2017年のアルゼンチン圃場有効性試験に関するFAWによる葉の損傷等級、SCBによるトンネル長さ、及びCEWによる穂の損傷の平均
Figure 2021532744
表10に見られるように、事象MON95379は、アルゼンチンにおける自然の寄生条件下、陰性対照と比較して、FAW、SCB、及びCEWに対する抵抗性をもたらした。
事象MON95379は、プエルトリコにおいて三(3)回の生育期(2016年1月、2016年7月、及び2017年1月)にわたり、市販のトウモロコシ事象(MON89034、これはCry1a.105及びCry2Ab2を発現する)に耐性のFAWに対する抵抗性に関しても評価した。表11は、表6に示したスケールに基づいて、事象MON89034及び陰性対照と比較した三(3)回の生育期の各々に関する葉の損傷等級の平均を示す。
表11.事象MON89034耐性FAWで自然に寄生された事象MON95379及び事象MON89034に関する葉の損傷等級の平均
Figure 2021532744
表11に見られるように、トウモロコシ事象MON95379は、陰性対照と比較して、高い自然圧力下で事象MON89034耐性FAWに対する抵抗性を実証した。
2017年の夏に、事象MON95379を、2016年の夏に関して記載したものと同様の方法を用い、米国にて、FAW、SWCB、及びCEWに対する抵抗性について評価した。FAW抵抗性は、三(3)箇所、すなわち、イリノイ州ジャージービル、イリノイ州トーマスボロ、及びイリノイ州モンマスにてアッセイした。各場所で、各事象は、三(3)つの圃場試験区にて、試験区当たり一(1)列及び1列当たり三十(30)個の種子を使用してアッセイした。四十(40)匹のFAW新生体を使用して、各植物に2度寄生させた。最初の寄生はV5期付近で行った。イリノイ州モンマス及びイリノイ州ジャージービルでの植物に対する二度目の寄生は、V8期付近で行った。低孵化率及び悪天候のため、イリノイ州トーマスボロでは二度目の寄生は不可能であった。表6に示したスケールを使用して、FAWによる葉の摂食損傷等級を評価した。
SWCB抵抗性は、三(3)箇所、すなわち、アーカンソー州ジョーンズボロの一(1)箇所、及びイリノイ州ユニオンシティの二(2)箇所でアッセイした。各場所で、各事象は、三(3)つの圃場試験区にて、試験区当たり一(1)列及び1列当たり三十(30)個の種子を使用してアッセイした。三十(30)匹のSWCB新生体を使用して、各植物に2度寄生させた。通常の条件下では、最初の寄生は中期輪生体段階(V7〜V8)で列の半分に行うが、寄生は約1週間遅れた。それにもかかわらず、高い昆虫圧力が確立された。花粉が五十パーセント(50%)落ちた時点で、植物の列の後半に、植物当たり三十(30)匹のSWCB新生体を寄生させた。茎のトンネル損傷を、前述の通りに評価した。
CEW抵抗性は、六(6)箇所、すなわち、イリノイ州ジャージービル、アーカンソー州ジョーンズボロ、アーカンソー州パラゴルド、イリノイ州モンマス、及びテネシー州ユニオンシティの二箇所でアッセイした。各場所で、各事象は、三(3)つの圃場試験区にて、試験区当たり一(1)列及び1列当たり三十(30)個の種子を使用してアッセイした。昆虫の不足のため、イリノイ州モンマス及びイリノイ州ジャージービルでの寄生は、絹糸が新鮮かつ緑色の時点よりも二(2)〜三(3)週間遅れて寄生させた。モンマスでは、約二十二(22)匹の新生体を使用して各植物に寄生させた。イリノイ州ジャージービルでは、二十三(23)〜二十四(24)匹の新生体を使用して、一部開いたトウモロコシの穂に寄生させた。アーカンソー州ジョーンズボロでは、三(3)列のうちの一(1)列には、植物当たり約三十(30)匹の新生体を与え、他の二(2)列には、植物当たり十六(16)〜(18)匹の新生体を与えた。アーカンソー州パラグールドでは、三(3)列すべてに植物当たり約三十(30)匹の新生体を与えた。テネシー州ユニオンシティの二箇所では、昆虫の入手可能性に起因して寄生が遅れた。両方の場所で、植物当たり十八(18)匹の新生体を与えた。穂の損傷の評価は、寄生の二十一(21)〜二十八(28)日後に特定した。穂の損傷は前述の通りに表した。人工的な寄生は、マーカー含有及びマーカーフリーの両事象MON95379植物で行った。さらに、マーカー含有事象MON95379植物用の場所で、自然の昆虫圧力を使用したアッセイも行った。表12及び13は、マーカー含有及びマーカーフリーの事象MON95379植物のFAWによる葉の損傷等級、SWCBによるトンネル長さ、及びCEWによる穂の損傷を示す。
表12.人工的及び自然の寄生条件下、選択マーカーのCre切除前の事象MON95379植物のFAWによる葉の損傷等級、SWCBによるトンネル長さ、及びCEWによる穂の損傷の平均。
Figure 2021532744
表13.人工寄生下、マーカーフリーの事象MON95379植物のFAWによる葉の損傷等級、SWCBによるトンネル長さ、及びCEWによる穂の損傷の平均。
Figure 2021532744
表12及び13に見られるように、事象MON95379は、人工(マーカー含有及びマーカーフリー)ならびに自然(マーカーフリー)の寄生条件下で、FAW、SWCB、及びCEWに対する抵抗性をもたらした。
2018年、ブラジルでの圃場試験において自然の寄生条件下、事象MON95379と事象MON89034のハイブリッド交配種を、FAWに対する抵抗性に関してアッセイした。圃場試験は、ゴイアス州サンタエレナデゴイアスで行った。この場所には、遺伝子組み換えトウモロコシ事象MON89034に耐性のあるFAW集団が存在する。事象MON95379×MON89034交配種に対応する遺伝子組み換えトウモロコシ植物、事象MON89034、及び従来のトウモロコシ植物(陰性対照)を植えた。V6期において、葉の損傷等級スコアを、事象MON95379×MON89034の交配種に対応する六十(60)本の植物、事象MON89034に対応する三十(30)本の植物、及び三十(30)本の陰性対照について、表6に示したスケールを用いて測定した。さらに、FAW新生体、二ミリメートル(2mm)を超え、1.5センチメートル以下の幼虫、及び1.5センチメートルを超える幼虫の数を各植物について記録した。表14は、事象MON95379×MON89034交配種、事象MON89034、及び陰性対照の葉の損傷等級の平均ならびにこれらトウモロコシ植物で観察された新生体及び幼虫の数を示す。
表14.事象MON95379×MON89034交配種、事象MON89034及び陰性対照に関するブラジルの2018年の圃場試験からのFAWによる葉の損傷等級の平均ならびに新生体及び幼虫の数
Figure 2021532744
表14に見られるように、事象MON95379×MON89034の交配種は、自然の寄生条件下、陰性対照と比較して、FAWに対する抵抗性をもたらした。事象MON95379×MON89034の交配種はまた、事象MON89034耐性FAWがFAWの集団内に存在する条件下で、事象MON89034より良い成績を収めた。新生体及び幼虫に関しては、事象MON95379×MON89034の交配種に対応する植物では観察されなかった。事象MON89034植物で二(2)ミリメートル〜一センチメートル半(1.5)の新生体及び幼虫が観察された。陰性対照植物は、事象MON89034植物よりもさらに多くの幼虫を有することが観察され、1.5センチメートルを超えて成長した幼虫を有していた。
実施例5
モロコシマダラメイガに対するトウモロコシ事象MON95379の活性のアッセイ
本実施例は、鱗翅目害虫であるモロコシマダラメイガ(LSCB、Elasmopalpus lignosellus)に対する組み換えトウモロコシ事象MON95379の活性のアッセイを記載する。
事象MON95379を、陰性対照植物とともに温室で栽培し、これらにLSCB新生体を寄生させた。十(10)本の事象MON95379植物及び九(9)本の陰性対照植物を個々のポットで栽培した。植え付けから九(9)日後、各植物に植物当たり十(10)匹のLSCB新生体を感染させた。寄生から二十二(22)日後、表15に示した0〜4の損傷等級スケールを使用して、これらの植物を調べ、損傷を等級に分けた。
表15.LSCBによる植物の損傷等級スケール。
Figure 2021532744
各植物に関して得られたLSCB損傷等級を表16に示す。
表16.各寄生植物に関するLSCBによる植物の損傷。
Figure 2021532744
表16に見られるように、LSCBは、陰性対照植物に広範囲の損傷を与え、そのうち四(4)本は「枯れ」として等級に分けられ、四(4)本は「重大な損傷」として等級に分けられ、一(1)本のみが「中程度の損傷」として等級に分けられた。対照的に、LSCBが寄生した事象MON95379植物は損傷を示さなかった。
遺伝子組み換えトウモロコシ事象MON95379は、モロコシマダラメイガ(LSCB、Elasmopalpus lignosellus)に対する抵抗性をもたらした。
実施例6
トウモロコシ事象MON95379は、非形質転換LH244トウモロコシ植物に一貫した収量及び同様の農学を提供する
本実施例は、遺伝子組み換えトウモロコシ事象MON95379が、非形質転換LH244トウモロコシ植物に対して圃場での一貫した収量及び同様の農学をもたらすことを実証する。
グリホサート選択カセットのCre切除前の事象MON95379に対応する植物を用いて圃場試験を実施し、対照植物と比較した収量及び農学の様々な態様を特定した。収量の測定値を計算し、1エーカー当たりのブッシェル(bu/エーカー)として表した。植物の高さと穂の高さをインチ(in)単位で測定した。五十パーセント(50%)の花粉の落下及び五十パーセント(50%)のシルキングを植え付け後の日数(DAP)で表した。穀物のかさ密度、すなわち、単位体積の重量の大きさである容積重を、ポンド・パー・ブッシェル(lb/bu)で表した。USDAは、水分含量15.5%を基に、1ブッシェルのトウモロコシの標準容積重を五十六ポンド・パー・ブッシェル(56lb/bu)と定めた。トウモロコシの穀粒の水分率は、湿重量ベースで表した。水分含量は種子中の水の量であり、通常はパーセンテージで表される。それは、湿重量ベース(種子の生体重のパーセンテージとして表される場合)または乾燥重量ベース(種子の乾燥重量のパーセンテージとして表される場合)のいずれかで表すことができる。水分率の特定は、種子を破壊する。水分率(湿潤ベース)は、以下の簡単な式で計算され得る:
wb=(W/W+W)×100
式中、Wは水の重量に等しく、Wは乾物重量に等しい。
米国での2016年の生育期に、グリホサートマーカーカセットのCre切除前の事象MON95379近交系及びハイブリッドの収量及び農学的測定値を特定した。表17及び18は、それぞれ、事象MON95379の近交系及びハイブリッドについて測定された収量及び農学特性を示す。近交系の比較用の陰性対照植物は、非形質転換品種LH244であった。事象MON95379を含むハイブリッドは、近交系事象MON95379をトウモロコシ品種93IDI3と他家受粉することによって創出し、非形質転換対照は、LH244×93IDI3交配種であった。
表17.非遺伝子組み換え対照と比較した事象MON95379近交系に関する収量及び農学。
Figure 2021532744
表18.非遺伝子組み換え対照と比較した事象MON95379ハイブリッドに関する収量及び農学。
Figure 2021532744
表17及び18に見られるように、2016年の米国の圃場試験での事象MON95379の収量及び他の農学的測定値は、対照と比較して、近交系及びハイブリッドの両方で相対的に同じであった。近交系及びハイブリッドならびにそれらのそれぞれの対照間の変動は、許容範囲内であり、これにより、事象MON95379のトウモロコシゲノムへのT−DNAの挿入によって、収量及び他の農学特性に悪影響がなかったことが実証された。
アルゼンチンでの2016〜2017年の生育期に、グリホサートマーカーカセットのCre切除前の事象MON95379近交系及びハイブリッドの収量及び農学も調べた。表19及び20は、事象MON95379近交系について測定された収量及び農学特性を示す。近交系の比較用の陰性対照植物は、非形質転換品種LH244であった。事象MON95379を含むハイブリッドは、事象MON89034×MON895379を他家受粉することによって創出した。遺伝子組み換え対照は、事象MON88017×事象MON89034であった。非遺伝子組み換え対照は、LH244×93IDI3交配種であった。表21は、事象MON95379ハイブリッドについて測定された収量及び農学特性を示しており、「NC」は計算されていないことを示す。
表19.非遺伝子組み換え対照と比較した事象MON95379近交系に関する収量及び農学。
Figure 2021532744
表20.非遺伝子組み換え対照と比較した事象MON95379近交系に関する収量及び農学。
Figure 2021532744
表21.遺伝子組み換え及び非遺伝子組み換え対照と比較した事象MON95379ハイブリッドに関する収量及び農学。
Figure 2021532744
表19〜21に見られるように、これらの収量及び他の農学特性の測定値は、対照と比較して、事象MON95379の近交系及びハイブリッドで相対的に同じであった。
2017年の米国での圃場試験において、グリホサートマーカーカセットのCre切除前の事象MON95379近交系及びハイブリッドの収量及び農学を再度測定した。近交系及びハイブリッドの対照は、2016年の米国での圃場試験で使用されたものと同様であった。表22は、非遺伝子組み換え対照と比較した事象MON95379近交系の収量及び農学特性を示し、表23及び24は、2017年の米国での圃場試験において事象MON95379ハイブリッドについて測定された収量及び農学特性を非遺伝子組み換え対照と比較して示す。
表22.非遺伝子組み換え対照と比較した事象MON95379近交系に関する収量及び農学。
Figure 2021532744
表23.非遺伝子組み換え対照と比較した事象MON95379ハイブリッドに関する収量及び農学。
Figure 2021532744
表24.非遺伝子組み換え対照と比較した事象MON95379ハイブリッドに関する収量及び農学。
Figure 2021532744
表22〜24に見られるように、事象MON95379が2017年の米国での圃場試験で実証された収量及び他の農学特性は、近交系及びハイブリッド系統の両方に対する非形質転換対照と同様であった。
アルゼンチンでの2018〜2019年の生育期に、グリホサートマーカーカセットのCre切除後の事象MON95379近交系及びハイブリッドの圃場試験での農学及び収量を測定した。近交系の対照は、2017年の米国での圃場試験で使用されたものと同様であった。これらのハイブリッドは、エリート品種80IDM2との交配によって産生された。表25及び26は、非遺伝子組み換え対照と比較した事象MON95379近交系の収量及び農学特性を示し、表27は、2018〜2019年のアルゼンチンでの圃場試験において事象MON95379ハイブリッドについて測定された収量及び農学特性を非遺伝子組み換え対照と比較して示す。
表25.非遺伝子組み換え対照と比較した事象MON95379近交系に関する収量及び農学。
Figure 2021532744
表26.非遺伝子組み換え対照と比較した事象MON95379近交系に関する収量及び農学。
Figure 2021532744
表27.非遺伝子組み換え対照と比較した事象MON95379ハイブリッドに関する収量及び農学。
Figure 2021532744
表25〜27に見られるように、事象MON95379が2017〜2018年のアルゼンチンでの圃場試験で実証された収量及び他の農学特性は、近交系及びハイブリッド系統の両方に対する非形質転換対照と同様であった。
従って、要するに、トウモロコシ事象MON95379は、米国及びアルゼンチンでの四(4)つの別々の生育期にわたって同様の収量及び他の農学特性を示した。事象MON95379は、非遺伝子組み換え及び遺伝子組み換え対照と比較して、収量に悪影響を与えることも、測定された他の農学特性に変化を引き起こすこともない。
実施例7
トウモロコシ事象MON95379事象特異的エンドポイントTAQMAN(登録商標)アッセイ
以下の実施例は、トウモロコシサンプル中の事象MON95379の存在を特定するのに有用な方法を記載する。PCRプライマー対及びプローブを、トウモロコシゲノムDNAと事象MON95379の挿入DNA間に形成された固有の結合部を事象特異的エンドポイントTAQMAN(登録商標)PCRで特定する目的で設計した。トウモロコシサンプル中の事象MON95379の存在を事象特異的エンドポイントTAQMAN(登録商標)PCRで特定するために使用した条件の例を表28及び表29に示す。
オリゴヌクレオチドフォワードプライマーSQ21529(配列番号15)の配列は、配列番号10の位置833〜852に対応するヌクレオチド配列と同一である。オリゴヌクレオチドリバースプライマーSQ21524(配列番号16)の配列は、配列番号10の位置905〜934に対応するヌクレオチド配列の逆相補体と同一である。オリゴヌクレオチドプローブPB10269(配列番号17)の配列は、配列番号10の位置886〜901に対応するヌクレオチド配列の逆相補体と同一である。プライマーSQ21529(配列番号15)及びSQ21524(配列番号16)とともに、蛍光標識(例えば、6−FAM(商標)蛍光標識)されてもよいプローブPB10269(配列番号17)をエンドポイントTAQMAN(登録商標)PCRアッセイに使用し、サンプル中の事象MON95379に由来するDNAの存在を特定することができる。
SQ21529(配列番号15)、SQ21524(配列番号16)、及びPB10269(配列番号17)に加えて、他のプライマー及び/またはプローブを、サンプル中の事象MON95379に由来するDNAの存在を検出するのに固有かつ有用な配列番号10内の配列を増幅またはこれにハイブリダイズするように設計することができることは、当業者には明らかであるはずである。
標準的な分子生物学試験実施基準に従って、サンプル中の事象MON95379を検出するための事象識別用のPCRアッセイを開発した。標準的なPCRアッセイまたはTAQMAN(登録商標)PCRアッセイのパラメータを、サンプル中の事象MON95379に由来するDNAの存在を検出するのに使用されるプライマー対とプローブ(例えば、蛍光タグ、例えば、6−FAM(商標)で標識されたプローブ)の各セットで最適化した。PCR反応の対照は、内部対照として使用されるトウモロコシゲノム内の領域に特異的な内部対照プライマー及び内部対照プローブ(例えば、VIC(登録商標)標識)を含み、プライマーSQ20222(配列番号18)、SQ20221(配列番号19)、及びVIC(登録商標)標識プローブPB50237(配列番号20)である。
概して、サンプル中の事象MON95379の検出用に最適化したパラメータは、プライマー及びプローブの濃度、鋳型DNAの量、ならびにPCR増幅サイクルのパラメータを含んでいた。この分析の対照は、事象MON95379を含むトウモロコシ由来の陽性対照、非遺伝子組み換えトウモロコシ由来の陰性対照、及び鋳型DNAを含まない陰性対照を含む。
表28.MON95379事象特異的エンドポイントTAQMAN(登録商標)PCR反応成分。
Figure 2021532744
表29.エンドポイントTAQMAN(登録商標)サーモサイクラー条件。
Figure 2021532744
実施例8
TAQMAN(登録商標)を使用した事象MON95379の接合性を特定するためのアッセイ及び昆虫毒素導入遺伝子の検出
以下の実施例は、トウモロコシサンプル中の事象MON95379における事象MON95379の接合性を特定するのに有用な方法及び昆虫毒素導入遺伝子の検出に有用な方法を記載する。PCRプライマー対及びプローブは、事象MON95379を引き起こしたT−DNA挿入に対して陽性及び陰性の対立遺伝子の特定の特性を特定する目的で設計される。
接合性アッセイは、事象を含む植物がその事象のDNAに対してホモ接合性である(すなわち、その染色体対の各染色体上の同じ位置に外因性DNAを含む)か、その事象のDNAに対してヘテロ接合性である(すなわち、その染色体対の一方の染色体にのみ外因性DNAを含む)か、または野生型である(すなわち、その事象のDNAに対してヌル)かどうかを特定するのに有用である。
エンドポイントTAQMAN(登録商標)熱増幅法を使用して、事象MON95379の接合性アッセイを開発した。このアッセイでは、プライマー対及びプローブを使用して、トウモロコシ事象MON95379の生成に使用されるT−DNA内に含まれるCry1B.868及びCry1Da_7をコードする2つの昆虫毒素コード配列の一方に対応するアンプリコンを検出する。さらに、プライマー対及びプローブを使用して、トウモロコシゲノム内に位置し、ホモ接合型対立遺伝子として存在することが既知の単一配列内部対照を検出する。
このアッセイでは、二(2)つのプライマー対と二(2)つのプローブをサンプルと混合した。Cry1B.868毒素コード配列の存在を検出する接合性アッセイで使用したDNAプライマーは、プライマーSQ50998(配列番号21)及びSQ50997(配列番号22)であった。Cry1B.868毒素コード配列の存在を検出する接合性アッセイで使用したVIC(登録商標)標識DNAプローブは、PB54340(配列番号23)であった。Cry1Da_7毒素コード配列の存在を検出する接合性アッセイで使用したDNAプライマーは、プライマーSQ50485(配列番号24)及びSQ50484(配列番号25)であった。Cry1Da_7毒素コード配列の存在を検出する接合性アッセイで使用したVIC(登録商標)標識DNAプローブは、PB50138(配列番号26)であった。両方の接合性検出アッセイは、同じ内部対照を使用する。内部対照用のプライマーは、SQ20222(配列番号18)及びSQ20221(配列番号19)であり、内部対照用の6FAM(商標)標識プローブは、PB50237(配列番号20)であった。表30及び31に示すように、Cry1B.868またはCry1Da_7のいずれかのDNAプライマー及びプローブを、内部対照用のプライマー及びプローブと混合した。
表30.Cry1B.868検出用のトウモロコシ事象MON95379接合性TAQMAN(登録商標)PCR。
Figure 2021532744
表31.Cry1Da_7検出用のトウモロコシ事象MON95379接合性TAQMAN(登録商標)PCR。
Figure 2021532744
接合性が不明な葉のサンプル由来のDNA、非形質転換トウモロコシ植物由来のDNAの陰性対照、DNAを欠く陰性対照、及びCry1B.868またはCry1Da_7に対してホモ接合性の遺伝子組み換え植物由来のDNAを使用した陽性対照を使用して、どの毒素コード配列が検出に使用されるかに応じて、別々の反応物を混合する。これらの反応物をその後表32に示した熱サイクルに供する。
表32.接合性TAQMAN(登録商標)サーモサイクラー条件。
Figure 2021532744
増幅後、毒素コード配列及び単一配列ホモ接合性内部標準に対応するアンプリコンのサイクル閾値(Ct値)を特定した。単一配列ホモ接合性内部標準アンプリコンのCt値と毒素コード配列アンプリコンのCt値の差(ΔCt)を特定した。接合性に関しては、ΔCt約ゼロ(0)は、挿入事象MON95379T−DNAのホモ接合性を示し、ΔCt約一(1)は、挿入事象MON95379T−DNAのヘテロ接合性を示した。昆虫毒素コード配列に対応するアンプリコンの欠如は、そのサンプルが挿入事象MON95379T−DNAに関してヌルであることを示した。TAQMAN(登録商標)熱増幅法のCt値は、複数の要因、例えば、増幅効率及び理想的なアニーリング温度により、ある程度の変動がある。従って、「約一(1)」の範囲は、ΔCt0.75〜1.25として定義される。
事象MON95379との交配から得られた各後代について、後代の接合性の特定における正確さを確保するために、両方の毒素コード配列のアッセイを実施した。
実施例9
TAQMAN(登録商標)を使用したトウモロコシ事象MON95379の接合性を特定するためのアッセイ
以下の実施例は、トウモロコシサンプル中の事象MON95379の接合性を特定するのに有用な方法を記載する。
PCRプライマー対及びプローブは、事象MON95379を引き起こしたT−DNA挿入に対して陽性及び陰性の対立遺伝子の特定の特性を特定する目的で設計される。事象特異的接合性TAQMAN(登録商標)PCRに使用され得る条件の例を表33及び34に示す。このアッセイでは、三つのプライマー及び二つのプローブをサンプルと混合した。接合性アッセイで使用したDNAプライマーは、プライマーSQ50219(配列番号15)、SQ21524(配列番号16)、及びPWTDNA(配列番号27)であった。接合性アッセイで使用したプローブは、6FAM(商標)標識プローブPB10269(配列番号17)及びVIC(登録商標)標識プローブPRWTDNA(配列番号28)であった。プライマーSQ50219(配列番号15)及びSQ21524(配列番号16)ならびに6FAM(商標)標識プローブPB10269(配列番号17)は、事象MON95379DNAの診断となる。SQ50219(配列番号15)及びPWTDNA(配列番号27)ならびにVIC(登録商標)標識プローブPRWTDNA(配列番号28)は、事象MON95379のコピーがない場合の診断、すなわち、それらが野生型対立遺伝子の診断になる。
PCR反応でこれら3つのプライマーと2つのプローブを事象MON95379に対してヘテロ接合性の植物から抽出したDNAと混合した場合、6FAM(商標)標識プローブPB10269(配列番号17)及びVIC(登録商標)標識プローブPRWTDNA(配列番号28)の両方からの蛍光信号が存在し、これが、事象MON95379に対して植物がヘテロ接合性であることを示し、その診断となる。PCR反応でこれら3つのプライマーと2つのプローブを事象MON95379に対してホモ接合性の植物から抽出したDNAと混合した場合、6FAM(商標)標識プローブPB10269(配列番号17)のみからの蛍光信号が存在し、VIC(登録商標)標識プローブPRWTDNA(配列番号28)からの蛍光信号は存在しない。PCR反応でこれら3つのプライマーと2つのプローブを事象MON95379に対してヌルの植物(すなわち、野生型)から抽出したDNAと混合した場合、VIC(登録商標)標識プローブPRWTDNA(配列番号28)のみからの蛍光信号が存在する。この分析の鋳型DNAサンプル及び対照は、事象MON95379DNAを含むトウモロコシから(既知のホモ接合性及び既知のヘテロ接合性サンプルの両方から)の陽性対照、非遺伝子組み換えトウモロコシからの陰性対照ならびに鋳型DNAを含まない陰性対照であった。
表33.事象MON95379接合性TAQMAN(登録商標)PCR
Figure 2021532744
表34.接合性TAQMAN(登録商標)サーモサイクラー条件
Figure 2021532744
実施例10
任意のMON95379育種事象におけるトウモロコシ事象MON95379の識別
以下の実施例は、トウモロコシ事象MON95379を使用した任意の育種活動の後代内のMON95379事象を識別し得る方法を記載する。
DNAプライマー対を使用し、トウモロコシ事象MON95379の診断となるアンプリコンを生成する。事象MON95379の診断となるアンプリコンは、少なくとも1つの結合部の配列を含む。事象MON95379の結合部の配列は、配列番号1、配列番号2、配列番号3、配列番号4、配列番号5、配列番号6、配列番号7、及び配列番号8(それぞれ、図1の[1]、[2]、[3]、[4]、[5]、[6]、[7]、及び[8])である。配列番号1は、トウモロコシゲノムDNAの5’結合領域及び組み込まれた遺伝子組み換え発現カセットを表す五十(50)ヌクレオチドの配列である。配列番号1は、配列番号10のヌクレオチド位置838〜887に位置する。配列番号2は、トウモロコシゲノムDNAの3’結合領域及び組み込まれた遺伝子組み換え発現カセットを表す五十(50)ヌクレオチドの配列である。配列番号2は、配列番号10のヌクレオチド位置14156〜14205に位置する。配列番号3は、トウモロコシゲノムDNAの5’結合領域及び組み込まれた遺伝子組み換え発現カセットを表す百(100)ヌクレオチドの配列である。配列番号3は、配列番号10のヌクレオチド位置813〜912に位置する。配列番号4は、トウモロコシゲノムDNAの3’結合領域及び組み込まれた遺伝子組み換え発現カセットを表す百(100)ヌクレオチドの配列である。配列番号4は、配列番号10のヌクレオチド位置14,131〜14,230に位置する。配列番号5は、トウモロコシゲノムDNAの5’結合領域及び組み込まれた遺伝子組み換え発現カセットを表す二百(200)ヌクレオチドの配列である。配列番号5は、配列番号10のヌクレオチド位置763〜962に位置する。配列番号6は、トウモロコシゲノムDNAの3’結合領域及び組み込まれた遺伝子組み換え発現カセットを表す二百(200)ヌクレオチドの配列である。配列番号6は、配列番号10のヌクレオチド位置14,081〜14,280に位置する。配列番号7は、トウモロコシゲノムDNAの5’結合領域及び組み込まれた遺伝子組み換え発現カセットを表す千百六十(1,160)ヌクレオチドの配列である。配列番号7は、配列番号10のヌクレオチド位置1〜1,160に位置する。配列番号8は、組み込まれた遺伝子組み換え発現カセットの3’結合領域及びトウモロコシゲノムDNAを表す千百七十八(1,178)ヌクレオチドの配列である。配列番号8は、配列番号10のヌクレオチド位置14,039〜15,216に位置する。
事象MON95379の診断となるアンプリコンを生成するプライマー対は、隣接配列(配列番号11及び配列番号12)ならびに挿入T−DNA(配列番号9)に基づくプライマー対を含む。配列番号1、または配列番号3、または配列番号5、または配列番号7が見出される診断アンプリコンを得るため、5’隣接トウモロコシゲノムDNA(配列番号11、配列番号10の塩基1〜862)を基にしてフォワードプライマー分子を設計し、挿入T−DNA(配列番号9、配列番号10の位置863〜14,180)を基にしてリバースプライマー分子を設計する。この場合、これらプライマー分子は、配列番号11及び配列番号9に特異的にハイブリダイズするのに十分な長さの連続したヌクレオチドである。配列番号2、または配列番号4、または配列番号6、または配列番号8が見出される診断アンプリコンを得るため、挿入T−DNA(配列番号9、配列番号10の位置863〜14,180)を基にしてフォワードプライマー分子を設計し、3’隣接トウモロコシゲノムDNA(配列番号12、配列番号10の位置14,181〜15,216)を基にしてリバースプライマー分子を設計する。この場合、これらプライマー分子は、配列番号9及び配列番号12に特異的にハイブリダイズするのに十分な長さの連続したヌクレオチドである。
実際上は、限られたサイズ範囲、好ましくは、200〜1000塩基のアンプリコンを生成するプライマーを設計する必要がある。より小さなサイズのアンプリコンは、通常、PCR反応でより確実に生成され、サイクル時間を短くし、容易にアガロースゲルでの分離及び可視化をすることもできれば、エンドポイントTAQMAN(登録商標)様アッセイでの使用に適している場合もある。さらに、該プライマー対を使用して生成されたアンプリコンは、ベクターにクローニングし、増殖させ、単離し、配列決定することもできれば、当技術分野で確立された方法で直接配列決定することもできる。事象MON95379またはその後代の診断となるアンプリコンを生成するDNA増幅法に有用な配列番号11と配列番号9、または配列番号12と配列番号9の組み合わせに由来する任意のプライマー対は、本発明の態様である。事象MON95379またはその後代の診断となるアンプリコンを生成するDNA増幅法に有用な配列番号11、配列番号9または配列番号12またはそれらの相補体の少なくとも十一(11)個の連続したヌクレオチドを含む任意の単一の単離されたDNAポリヌクレオチドプライマー分子は、本発明の態様である。
この分析の増幅条件の例を表28及び29に示す。事象MON95379の診断となるアンプリコンを生成するこれらの方法の任意の修飾または配列番号11もしくは配列番号12に相同もしくは相補的なDNAプライマーの使用、または事象MON95379の導入遺伝子挿入物(配列番号9)に含まれる遺伝要素のDNA配列は、当技術分野の範囲内である。診断アンプリコンは、少なくとも1つの導入遺伝子/ゲノム結合DNAまたはその実質的な部分に相同または相補的なDNA分子を含む。
植物組織サンプルを含む事象MON95379の分析は、事象MON95379を含む植物由来の陽性組織対照、事象MON95379を含まないトウモロコシ植物由来の陰性対照(例えば、LH244)、及びトウモロコシのゲノムDNAを含まない陰性対照を含むべきである。プライマー対は、内因性のトウモロコシDNA分子を増幅し、DNA増幅条件の内部対照として機能する。さらなるプライマー配列は、DNA増幅法の技術に精通した業者によって、配列番号11、配列番号12、または配列番号9から選択することができる。表28及び表29に示した方法によるアンプリコンの生成用に選択される条件は異なる場合があるが、事象MON95379DNAの診断となるアンプリコンが生じる。表28及び表29の方法内の、またはそれらを修飾したDNAプライマー配列の使用は、本発明の範囲内である。事象MON95379の診断となる、配列番号11、配列番号12、または配列番号9に由来する少なくとも1つのDNAプライマー配列によって生成されるアンプリコンは、本発明の態様である。
DNA増幅法に使用した場合に事象MON95379またはその後代の診断アンプリコンを生成する配列番号11、配列番号12、または配列番号9に由来する十分な長さの連続したヌクレオチドの少なくとも1つのDNAプライマーを含むDNA検出キットは、本発明の態様である。DNA増幅法で試験した場合、そのゲノムが事象MON95379の診断となるアンプリコンを生成するトウモロコシ植物または種子は、本発明の態様である。事象MON95379のアンプリコンのアッセイは、表29に示す通り、Applied Biosystems GeneAmp(商標)PCR System 9700、Stratagene Robocycler(登録商標)、Eppendorf(登録商標)Mastercycler(登録商標)Gradientサーモサイクラーまたは事象MON95379の診断となるアンプリコンを生成するのに使用することができる任意の他の増幅システムを使用して行われ得る。
本明細書に引用され、本発明にとって重要であるすべての刊行物及び公開特許文書は、個々の刊行物または特許出願が、参照することにより組み込まれることが具体的かつ個別に示された場合と同程度に、参照することにより本明細書に組み込まれる。
本発明の原理を例示及び説明したため、当業者には、かかる原理から逸脱することなく、本発明が配置及び詳細において修飾され得ることが明らかであるはずである。本出願人らは、添付の特許請求の範囲の主旨及び範囲内にあるすべての修飾を主張する。

Claims (28)

  1. 配列番号1、配列番号2、配列番号3、配列番号4、配列番号5、配列番号6、配列番号7、配列番号8、配列番号9、配列番号10、及びそれらの完全相補体からなる群から選択されるヌクレオチド配列を含む組み換えDNA分子。
  2. 請求項1に記載の組み換えDNA分子であって、トウモロコシ事象MON95379、すなわち、当該事象を含む種子の代表的なサンプルである種子が、ATCCアクセッション番号PTA−125027として寄託されている前記事象に由来する、前記組み換えDNA分子。
  3. ストリンジェントなハイブリダイゼーション条件下でサンプルのトウモロコシ事象MON95379DNAと特異的にハイブリダイズするDNAプローブとして機能するのに十分な長さのポリヌクレオチドセグメントを含むDNA分子であって、前記ストリンジェントなハイブリダイゼーション条件下での前記DNA分子のハイブリダイゼーションの検出が、前記サンプル中のトウモロコシ事象MON95379DNAの存在を診断するものである、前記DNA分子。
  4. 前記サンプルが、トウモロコシ植物、トウモロコシ植物細胞、トウモロコシ種子、トウモロコシ植物部分、トウモロコシ後代植物、加工トウモロコシ種子、トウモロコシを含む動物飼料、トウモロコシ油、コーンミール、コーンフラワー、コーンフレーク、トウモロコシふすま、トウモロコシ製のパスタ、トウモロコシバイオマス、ならびにトウモロコシ及びトウモロコシ部分を用いて製造される燃料製品を含む、請求項3に記載のDNA分子。
  5. 第一のDNA分子及び前記第一のDNA分子とは異なる第二のDNA分子を含むDNA分子の対であって、サンプル中のトウモロコシ事象MON95379DNAの存在を診断するアンプリコンを生成する増幅反応において、前記トウモロコシ事象MON95379鋳型DNAを含む前記サンプルとともに用いられた場合にDNAプライマーとして機能する前記DNA分子の対であり、前記アンプリコンは、配列番号1、配列番号2、配列番号3、配列番号4、配列番号5、配列番号6、配列番号7、配列番号8、配列番号9、及び配列番号10からなる群から選択されるヌクレオチド配列を含む、前記DNA分子の対。
  6. サンプル中のトウモロコシ事象MON95379DNAの診断となるDNAセグメントの存在を検出する方法であって、
    a)前記サンプルを請求項3に記載のDNA分子と接触させること、
    b)前記サンプル及び前記DNA分子をストリンジェントなハイブリダイゼーション条件に供すること、ならびに
    c)前記サンプル中の前記DNAへの前記DNA分子のハイブリダイゼーションを検出することを含む前記方法であり、
    前記検出は、前記サンプル中の前記トウモロコシ事象MON95379DNAの存在を診断するものである、前記方法。
  7. サンプル中のトウモロコシ事象MON95379DNAの診断となるDNAセグメントの存在を検出する方法であって、
    a)前記サンプルを請求項5に記載のDNA分子の対と接触させること、
    b)DNAアンプリコンを生成するのに十分な増幅反応を行うこと、及び
    c)前記反応物における前記DNAアンプリコンの存在を検出することを含む前記方法であり、
    前記DNAアンプリコンは、配列番号1、配列番号2、配列番号3、配列番号4、配列番号5、配列番号6、配列番号7、配列番号8、配列番号9、及び配列番号10からなる群から選択されるヌクレオチド配列を含む、前記方法。
  8. 配列番号1、配列番号2、配列番号3、配列番号4、配列番号5、配列番号6、配列番号7、配列番号8、配列番号9、及び配列番号10からなる群から選択されるヌクレオチド配列を含む組み換えポリヌクレオチド分子を含むトウモロコシ植物、トウモロコシ植物部分、トウモロコシ細胞、またはその部分。
  9. 鱗翅目害虫の食餌に提供した場合、殺虫性である、請求項8に記載のトウモロコシ植物、トウモロコシ植物部分、トウモロコシ細胞、またはその部分。
  10. 前記鱗翅目害虫が、ツマジロクサヨトウ(Spodoptera frugiperda)、夜蛾科のガの幼虫(Helicoverpa zea)、南西部のマツマダラメイガ(Diatraea grandiosella)、サトウキビ害虫(Diatraea saccharalis)、及びモロコシマダラメイガ(Elasmopalpus lignosellus)からなる群から選択される、請求項9に記載のトウモロコシ植物、トウモロコシ植物部分、トウモロコシ細胞、またはその部分。
  11. 前記トウモロコシ植物が、前記トウモロコシ事象MON95379を含むトウモロコシ植物の任意の世代の後代としてさらに定義される、請求項8に記載のトウモロコシ植物、トウモロコシ植物部分、トウモロコシ細胞、またはその部分。
  12. 昆虫の寄生からトウモロコシ植物を保護する方法であって、鱗翅目害虫の食餌に、トウモロコシ事象MON95379を含むトウモロコシ植物の細胞または組織の殺虫有効量を提供することを含む、前記方法。
  13. 前記鱗翅目害虫が、ツマジロクサヨトウ(Spodoptera frugiperda)、夜蛾科のガの幼虫(Helicoverpa zea)、南西部のマツマダラメイガ(Diatraea grandiosella)、サトウキビ害虫(Diatraea saccharalis)、及びモロコシマダラメイガ(Elasmopalpus lignosellus)からなる群から選択される、請求項12に記載の方法。
  14. 虫害抵抗性トウモロコシ植物を産生する方法であって、
    a)2つの異なるトウモロコシ植物のうちの少なくとも一方が遺伝子組み換えトウモロコシ事象MON95379DNAを含む前記2つの異なるトウモロコシ植物を雌雄交配すること、
    b)前記交配の後代から種子または組織をサンプリングすること、
    c)ステップ(b)からの前記サンプル中でトウモロコシ事象MON95379DNAの診断となるDNAセグメントの存在を検出してトウモロコシ事象MON95379DNAを含む後代を特定すること、及び
    d)トウモロコシ事象MON95379DNAを含む前記後代を選択することを含む、前記方法。
  15. 配列番号1、配列番号2、配列番号3、配列番号4、配列番号5、配列番号6、配列番号7、配列番号8、配列番号9、及び配列番号10、またはそれらの完全相補体からなる群から選択されるヌクレオチド配列を検出可能な量含むトウモロコシ種子。
  16. 請求項1に記載の組み換えDNA分子を検出可能な量含む無生物トウモロコシ植物材料。
  17. 請求項1に記載の組み換えDNA分子を検出可能な量含む微生物。
  18. 植物細胞である、請求項17に記載の微生物。
  19. 請求項1に記載の組み換えDNA分子を含む商品生産物。
  20. さらに、全粒または加工トウモロコシ種子、トウモロコシを含む動物飼料、トウモロコシ油、コーンミール、コーンフラワー、コーンフレーク、トウモロコシふすま、トウモロコシバイオマス、ならびにトウモロコシ及びトウモロコシ部分を用いて製造される燃料製品からなる群から選択される、請求項19に記載の商品生産物。
  21. 事象MON95379DNAの存在を診断するアンプリコンを生成するDNA増幅法で試験する場合に鋳型として機能するDNAを含むトウモロコシ植物、トウモロコシ植物部分、またはそのトウモロコシ種子。
  22. 事象MON95379を含むトウモロコシ植物またはトウモロコシ種子の接合性を特定する方法であって、
    a)トウモロコシDNAを含むサンプルを、Cry1B.868またはCry1Da_7をコードする毒素コード配列の1つのアンプリコンを生成することが可能なプライマー対と接触させること、
    b)トウモロコシDNAを含む前記サンプルを、前記トウモロコシ植物において単一配列及びホモ接合性であることが既知の内部標準のアンプリコンを生成することが可能なプライマー対と接触させること、
    c)前記DNAサンプルを、Cry1B.868またはCry1Da_7をコードする前記毒素コード配列の1つに特異的にハイブリダイズする第一のプローブ、及び前記トウモロコシ植物において単一配列及びホモ接合性であることが既知の前記内部標準ゲノムDNAに特異的にハイブリダイズする第二のプローブを少なくとも含むプローブセットと接触させること、
    d)リアルタイムPCRを使用してDNA増幅反応を行い、前記毒素コード配列及び前記単一配列ホモ接合性内部標準に対応するアンプリコンのサイクル閾値(Ct値)を特定すること、
    e)前記単一配列ホモ接合性内部標準のアンプリコンのCt値と、前記毒素コード配列のアンプリコンのCt値間の差(ΔCt)を計算すること、ならびに
    f)接合性を特定することを含む前記方法であり、ΔCt約ゼロ(0)は、挿入された事象MON95739のT−DNAのホモ接合性を示し、ΔCt約一(1)は、挿入された事象MON95379のT−DNAのヘテロ接合性を示す、前記方法。
  23. 前記プライマー対が、配列番号18と配列番号19の組み合わせ、及び配列番号21と配列番号22の組み合わせからなる群から選択され、前記プローブが、配列番号20及び配列番号23である、請求項22に記載の方法。
  24. 前記プライマー対が、配列番号18と配列番号19の組み合わせ、及び配列番号24と配列番号25の組み合わせからなる群から選択され、前記プローブが、配列番号20及び配列番号26である、請求項22に記載の方法。
  25. 前記挿入された事象MON95379のT−DNAのヘテロ接合性を示すΔCt約一(1)が、0.75〜1.25の範囲である、請求項22に記載の方法。
  26. 事象MON95379を含むトウモロコシ植物またはトウモロコシ種子の接合性を特定する方法であって、
    a)トウモロコシDNAを含むサンプルを、事象MON95379の診断となる第一のアンプリコン及び事象MON95379を含まない天然トウモロコシゲノムDNAの診断となる第二のアンプリコンを生成することが可能な少なくとも2つの異なるプライマー対を含むプライマー対のセットと接触させること、
    b)核酸増幅反応を前記サンプル及び前記プライマー対のセットで行うこと、
    c)前記核酸増幅反応物において、事象MON95379の診断となる前記第一のアンプリコン、もしくは事象MON95379を含まない天然のトウモロコシゲノムDNAの診断となる前記第二のアンプリコンを検出すること、この場合、前記第一のアンプリコンのみの存在は、事象MON95379に対してホモ接合性のトウモロコシ植物もしくはトウモロコシ種子の診断であり、前記第一のアンプリコン及び前記第二のアンプリコンの両方の存在は、事象MON95379に対してヘテロ接合性のトウモロコシ植物もしくはトウモロコシ種子の診断であること、または
    i)トウモロコシDNAを含むサンプルを、事象MON95379DNAに特異的にハイブリダイズする少なくとも第一のプローブ及び事象MON95379のヘテロ接合性DNAの挿入によって中断されたトウモロコシゲノムDNAに特異的にハイブリダイズし、事象MON95379DNAにハイブリダイズしない少なくとも第二のプローブを含むプローブセットと接触させること、ならびに
    ii)ストリンジェントなハイブリダイゼーション条件下で前記プローブセットと前記サンプルをハイブリダイズすること、この場合、前記ハイブリダイゼーション条件下での前記第一のプローブのみのハイブリダイゼーションの検出は、事象MON95379に対してホモ接合性のトウモロコシ植物もしくはトウモロコシ種子の診断であり、前記ハイブリダイゼーション条件下での前記第一のプローブ及び前記第二のプローブの両方のハイブリダイゼーションの検出は、事象MON95379に対してヘテロ接合性のトウモロコシ植物もしくはトウモロコシ種子の診断であることを含む、前記方法。
  27. 前記プライマー対のセットが、配列番号15と配列番号16の組み合わせ、及び配列番号15と配列番号27の組み合わせを含む、請求項26に記載の方法。
  28. 前記プローブセットが、配列番号17及び配列番号28を含む、請求項26に記載の方法。
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