[go: up one dir, main page]

RU2351121C1 - Method of obtaining transgenic monocotyledon plants - Google Patents

Method of obtaining transgenic monocotyledon plants Download PDF

Info

Publication number
RU2351121C1
RU2351121C1 RU2007134283/13A RU2007134283A RU2351121C1 RU 2351121 C1 RU2351121 C1 RU 2351121C1 RU 2007134283/13 A RU2007134283/13 A RU 2007134283/13A RU 2007134283 A RU2007134283 A RU 2007134283A RU 2351121 C1 RU2351121 C1 RU 2351121C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
plants
pollen
suspension
cells
flowers
Prior art date
Application number
RU2007134283/13A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Михаил Иосифович Чумаков (RU)
Михаил Иосифович Чумаков
Original Assignee
Институт биохимии и физиологии растений и микроорганизмов Российской Академии наук
Федеральное агентство по науке и инновациям
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Институт биохимии и физиологии растений и микроорганизмов Российской Академии наук, Федеральное агентство по науке и инновациям filed Critical Институт биохимии и физиологии растений и микроорганизмов Российской Академии наук
Priority to RU2007134283/13A priority Critical patent/RU2351121C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2351121C1 publication Critical patent/RU2351121C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Breeding Of Plants And Reproduction By Means Of Culturing (AREA)

Abstract

FIELD: genetic engineering.
SUBSTANCE: invention can be used in monocotyledon plants selection for creation of novel sorts and hybrids by means of genetic engineering, in works insertional mutagenesis, separating and cloning of plant genes. In order to obtain transgenic monocotyledon plants in period of their active blooming flowers lacking own fertile pollen are selected. As object of genetic transformation, blooming female gametophyte is used, which is processed with suspension of strain Agrobacterium tumefaciens with activated vir-genes, pistil filaments being processed directly. After that said flowers are pollinated with pollen of fertile plants. For processing cells with strain Agrobacterium pistil filament sections, located near flower ovary, are used.
EFFECT: said operations allow to create transgenic monocotyledon plants preserving high frequency of their obtaining under conditions, that correspond to natural temperatures of blooming, and to simplify technology of obtaining transgenic plants.
4 cl, 1 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к сельскому хозяйству и биотехнологии и может быть использовано в селекции однодольных растений при создании новых сортов и гибридов с помощью генной инженерии, в работах по инсерционному мутагенезу, выделению и клонированию генов растений.The invention relates to agriculture and biotechnology and can be used in the selection of monocotyledonous plants when creating new varieties and hybrids using genetic engineering, in the work of insertional mutagenesis, isolation and cloning of plant genes.

Известен способ получения трансгенных растений кукурузы на основе агробактериальной трансформации незрелых зародышей кукурузы в культуре in vitro (Zhao Z.-Y., Cai Т., Tagliani L. et al. Agrobacterium-mediuted sorghum transformation // Plant Mol. Biol., 2000, v.44, pp.789-798), в соответствии с которым незрелые зародыши кукурузы помещают на 5 мин в суспензию агробактериальных клеток (плотность 0.5-1.0×109 кл/мл) в среде для инокуляции, содержащей минеральные соли и витамины по MS, гидролизат казеина (1.0 г/л), 2,4-D (1.5 мг/л), глюкозу (36 г/л), сахарозу (68.5 г/л), ацетосирингон (100 µМ), после чего их переносят на 3 дня на среду для сокультивирования, отличающуюся от исходной увеличенной до 2.0 мг/л концентрацией 2,4-D, сниженными до 20 и 10 г/л соответственно концентрациями сахарозы и глюкозы, добавкой L-пролина (0.7 г/л), аскорбиновой кислоты (10 мг/л), MES (0.5 г/л) и агара (8 г/л). Затем зародыши переносят на 4 дня на среду без ацетосирингона, но с добавкой антибиотика карбенициллина (100 мг/л) для подавления роста агробактерий. Затем для индукции эмбриогенного каллуса зародыши переносят на среду, отличающуюся от предыдущей отсутствием глюкозы и сниженной концентрацией 2,4-D (до 1.5 мг/л) и добавкой селективного агента фосфинотрицина (5 мг/л), ген устойчивости к которому (bar) присутствовал в Т-ДНК использованного агробактериального штамма, и культивируют в течение 2 недель. Переносят выживший (устойчивый) каллус на среду того же состава с повышенным уровнем фосфинотрицина (10 мг/л) и пересаживают каждые 2 недели. Для развития эмбриоидов каллус пересаживают на среду, отличающуюся от предыдущей добавкой кинетина (0.5 мг/л), и затем - на среду для побегообразования, отличающуюся от предыдущей отсутствием 2,4-D, увеличенной до 60 г/л концентрацией сахарозы, заменой кинетина на зеатин (0.5 мг/л), добавкой индолил-3-уксусной кислоты (ИУК) (1 мг/л), абсцизовой кислоты (АБК) (0.1 µM) и тадиазурона (0.1 мг/л). Побеги переносят на среду для укоренения - 1/2 Мурасиге-Скуга (MS), (нитрил-3-уксусной кислоты (НУК) (0.5 мг/л), индол-3-бензольная кислота (ИБК) (0.5 мг/л), сахароза (20 г/л), агар (7 г/л), а затем - на среду того же состава, но без НУК и ИБК. У полученных растений с помощью методов молекулярной генетики анализируют наличие в их геноме встройки фрагмента чужеродной ДНК (Т-ДНК агробактерий). Данный способ позволяет достигать частоты стабильной трансформации до 10.1% в расчете на количество инокулированных зародышей.A known method for producing transgenic corn plants based on the agrobacterial transformation of immature maize embryos in an in vitro culture (Zhao Z.-Y., T. Cai, Tagliani L. et al. Agrobacterium-mediated sorghum transformation // Plant Mol. Biol., 2000, v.44, pp.789-798), according to which immature maize embryos are placed for 5 min in a suspension of agrobacterial cells (density 0.5-1.0 × 10 9 cells / ml) in an inoculation medium containing mineral salts and vitamins according to MS , casein hydrolyzate (1.0 g / l), 2,4-D (1.5 mg / l), glucose (36 g / l), sucrose (68.5 g / l), acetosyringone (100 μM), after which they are transferred to 3 days on co-cultivation redundant, which differs from the initial 2,4-D concentration increased to 2.0 mg / L, sucrose and glucose concentrations reduced to 20 and 10 g / L, respectively, the addition of L-proline (0.7 g / L), ascorbic acid (10 mg / l), MES (0.5 g / l) and agar (8 g / l). Then the embryos are transferred for 4 days to a medium without acetosyringone, but with the addition of the antibiotic carbenicillin (100 mg / l) to inhibit the growth of agrobacteria. Then, to induce embryogenic callus, the embryos are transferred to a medium that differs from the previous one by the absence of glucose and a reduced concentration of 2,4-D (up to 1.5 mg / L) and the addition of the selective agent phosphinotricin (5 mg / L), the resistance gene to which (bar) was present in the T-DNA of the used agrobacterial strain, and cultured for 2 weeks. The surviving (stable) callus is transferred to a medium of the same composition with an increased level of phosphinotricin (10 mg / l) and transplanted every 2 weeks. To develop embryoids, callus is transplanted onto a medium that differs from the previous kinetin addition (0.5 mg / L), and then onto a shoot formation medium that differs from the previous one by the absence of 2,4-D, an sucrose concentration increased to 60 g / L, replacing kinetin with zeatin (0.5 mg / l), with the addition of indolyl-3-acetic acid (IAA) (1 mg / l), abscisic acid (ABA) (0.1 µM) and thadiazuron (0.1 mg / l). The shoots are transferred to the rooting medium - 1/2 Murashige-Skoog (MS), (nitrile-3-acetic acid (NAA) (0.5 mg / l), indole-3-benzene acid (IBA) (0.5 mg / l), sucrose (20 g / l), agar (7 g / l), and then on medium of the same composition, but without IAA and IBC. The plants obtained using molecular genetics methods analyze the presence of a fragment of foreign DNA in their genome (T -DNA of agrobacteria). This method allows to achieve a stable transformation frequency of up to 10.1% based on the number of inoculated embryos.

Недостатком данного способа является высокая трудоемкость и длительность процесса получения трансгенных растений. Кроме того, использование системы культуры in vitro, во-первых, может привести к получению сомаклональных вариантов среди растений-трансформантов, во-вторых, ограничивает применение данного метода, поскольку не все образцы кукурузы (селекционноценные линии и гибриды) дают хорошо растущий эмбриогенный каллус с высокой регенерационной способностью, либо же их экспланты, продуцирующие эмбриогенный каллус, некротизируют в результате сокультивирования с агробактериальными клетками.The disadvantage of this method is the high complexity and duration of the process of obtaining transgenic plants. In addition, the use of an in vitro culture system, firstly, can lead to somaclonal variants among transforming plants, and secondly, limits the use of this method, since not all maize samples (selection lines and hybrids) give a well-growing embryogenic callus with high regenerative ability, or their explants producing embryogenic callus necrotize as a result of co-cultivation with agrobacterial cells.

Известен способ получения трансгенных однодольных растений с использованием генетических маркеров, используемых в генетической инженерии у высших растений для отбора трансгенных растений, для чего служит ген nptII, который кодирует фермент неомицин-фосфотрансферазу, обусловливающую устойчивость к канамицину. Для отбора трансгенных растений, несущих ген nptII, из семян, собранных с растений-трансформантов, извлекают зародыши и выращивают их на питательной среде с канамицином (Данилова С.А. Оптимизация агробактериального метода трансформации кукурузы. Автореф. дисс. канд. биол. наук. М., 2001), При этом проростки, несущие и экспрессирующие ген nptII, имеют зеленый фенотип, тогда как проростки, не несущие данный ген, становятся альбиносными и погибают.A known method for producing transgenic monocotyledonous plants using genetic markers used in genetic engineering in higher plants to select transgenic plants, for which the nptII gene is used, which encodes the neomycin phosphotransferase enzyme, which determines resistance to kanamycin. For the selection of transgenic plants carrying the nptII gene from the seeds collected from transforming plants, the embryos are extracted and grown on a nutrient medium with kanamycin (Danilova S.A. Optimization of the agrobacterial method of transformation of corn. Abstract. Diss. Cand. Biol. Sciences. M., 2001). Moreover, seedlings carrying and expressing the nptII gene have a green phenotype, while seedlings that do not carry this gene become albino and die.

Данный способ, позволяющий отбирать у некоторых видов двудольных и однодольных растений канамицин-устойчивые трансформанты с геном nptII, имеет, однако, два существенных недостатка: высокую трудоемкость, ограничивающую объем анализируемого материала, длительность контакта зародышей с канамицином в процессе их культивирования на канамицин-содержащей среде, в результате чего нарушается развитие даже канамицин-устойчивых трансформантов.This method, which allows one to select kanamycin-resistant transformants with the nptII gene from certain species of dicotyledonous and monocotyledonous plants, has, however, two significant drawbacks: the high complexity, limiting the volume of the analyzed material, the duration of contact of the embryos with kanamycin during cultivation on a kanamycin-containing medium As a result, the development of even kanamycin-resistant transformants is disrupted.

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ получения трансгенных растений сорго (Патент на изобретение РФ №2229793, МПК: А01Н 1/00, C12N 15/82, C12N 15/00), включающий трансформацию клеток сорго с помощью Agrobacterium tumefaciens и отбор трансгенных растений. Для получения трансгенных растений используют цветущие метелки сорго, лишенные собственной фертильной пыльцы, которые опыляют пыльцой фертильных растений сорго и, затем, наносят суспензию клеток штамма Agrobacterium tumefaciens с активированными vir-генами, причем для активации vir-генов используют ацетосирингон, а нанесение суспензии клеток Agrobacterium tumefaciens осуществляют при температуре, оптимальной для процесса трансформации, при этом трансгенные растения отбирают среди проростков, выросших из семян, завязавшихся на этих метелках.Closest to the proposed method is a method for producing transgenic sorghum plants (Patent for the invention of the Russian Federation No. 2229793, IPC: A01H 1/00, C12N 15/82, C12N 15/00), including the transformation of sorghum cells using Agrobacterium tumefaciens and selection of transgenic plants. To obtain transgenic plants, flowering sorghum panicles lacking their own fertile pollen are used, which are pollinated with pollen of fertile sorghum plants and then a suspension of cells of the Agrobacterium tumefaciens strain with activated vir genes is applied, and acetosyringone is used to activate vir genes, and the suspension of Agrobacter cells tumefaciens is carried out at a temperature optimal for the transformation process, while transgenic plants are selected among seedlings grown from seeds tied to these panicles.

Недостатком данного способа является требование осуществлять трансформацию при температуре, оптимальной для процесса трансформации, что входит в противоречие с природным температурным оптимумом созревания пыльцы, поскольку считается, что оптимальной температурой для активации vir-генов является температура ниже 25°С (Fullner K.J, Nester E.W. Temperature affects the T-DNA transfer machinery of Agrobacterium tumefaciens // J.Bacteriol. 1996. V.178. P.1498-1504), а оптимальной температурой для созревания пыльцы является температура выше 25°С. Чтобы избежать этого противоречия, растения приходится обрабатывать в ночное время, выращивать их в специальных сосудах (или выкапывать растения из земли и помещать в сосуды) и переносить их для инкубирования при пониженных температурах в специальные помещения. После инкубирования при пониженных температурах требуется обратное перемещение растений до полного созревания в условия оптимальной освещенности и температуры, что значительно осложняет технологию получения трансгенных растений, приводит к потерям растений, ухудшению вызревания и, в конечном счете, к снижению эффективности получения трансгенных растений.The disadvantage of this method is the requirement to carry out transformation at a temperature optimal for the transformation process, which contradicts the natural temperature optimum for pollen maturation, since it is believed that the optimum temperature for activation of vir genes is below 25 ° С (Fullner KJ, Nester EW Temperature affects the T-DNA transfer machinery of Agrobacterium tumefaciens // J. Bacteriol. 1996. V.178. P.1498-1504), and the optimum temperature for pollen maturation is a temperature above 25 ° C. To avoid this contradiction, plants have to be processed at night, grown in special vessels (or dig plants from the ground and placed in vessels) and transferred for incubation at low temperatures in special rooms. After incubation at low temperatures, reverse movement of the plants is required until complete ripening under conditions of optimal illumination and temperature, which greatly complicates the technology for producing transgenic plants, leads to plant losses, impaired ripening and, ultimately, to a decrease in the efficiency of obtaining transgenic plants.

Задачей изобретения является создание более быстрого и простого способа получения трансгенных однодольных растений при сохранении высокой частоты их получения в условиях, соответствующих природным температурам цветения однодольных растений.The objective of the invention is to provide a faster and easier way to obtain transgenic monocotyledonous plants while maintaining a high frequency of their production under conditions corresponding to the natural flowering temperatures of monocotyledonous plants.

Техническим результатом является возможность осуществления высокоэффективного переноса ДНК из агробактерий в растение при реальных природных температурах цветения однодольных растений (выше 25°С), с упрощением технологии получения трансгенных растений (процедур обработки, инкубирования, созревания).The technical result is the ability to carry out highly efficient DNA transfer from agrobacteria to plants at real natural flowering temperatures of monocotyledonous plants (above 25 ° C), with a simplification of the technology for producing transgenic plants (processing, incubation, ripening procedures).

Поставленная задача достигается тем, что в способе получения трансгенных однодольных растений, включающем отбор в качестве объекта генетической трансформации цветков однодольных растений, лишенных собственной фертильной пыльцы, опыление цветков пыльцой фертильных растений, обработку цветков суспензией клеток Agrobacterium tumefaciens с активированными vir-генами, согласно предлагаемому решению в качестве объекта генетической трансформации используют цветущий женский гаметофит однодольного растения, который сначала обрабатывают суспензией клеток штамма Agrobacterium tumefaciens с активированными vir-генами, а затем опыляют пыльцой фертильных растений.This object is achieved in that in a method for producing transgenic monocotyledonous plants, including selecting as an object of genetic transformation flowers of monocotyledonous plants deprived of their own fertile pollen, pollinating flowers with pollen of fertile plants, treating flowers with a suspension of Agrobacterium tumefaciens cells with activated vir genes, according to the proposed solution as an object of genetic transformation, a flowering female gametophyte of a monocotyledonous plant is used, which is first treated with a suspension of cells it is a strain of Agrobacterium tumefaciens with activated vir genes and then pollinated with pollen from fertile plants.

Кроме того, опыление цветущего женского гаметофита пыльцой фертильных растений осуществляют в течение часа после их обработки суспензией клеток штамма Agrobacterium tumefaciens, а обработку суспензией клеток штамма Agrobacterium tumefaciens осуществляют непосредственно пестичных нитей цветущего женского гаметофита, при этом цветки отбирают в период их активного цветения. Для обработки суспензией клеток штамма Agrobacterium tumefaciens используют участки пестичных нитей цветущего женского гаметофита, расположенные вблизи завязи цветка. Для получения трансгенных растений кукурузы для обработки суспензией клеток штамма Agrobacterium tumefaciens используют участки пестичных нитей цветущего женского гаметофита, расположенные на выходе нитей из початка.In addition, pollinating of a flowering female gametophyte with pollen of fertile plants is carried out within an hour after they are treated with a suspension of cells of the strain Agrobacterium tumefaciens, and the suspension of cells of a strain of Agrobacterium tumefaciens is treated directly with pistil filaments of a flowering female gametophyte, while the flowers are selected during their active flowering. For treatment with a suspension of cells of the Agrobacterium tumefaciens strain, sections of pistil filaments of a flowering female gametophyte located near the ovary of a flower are used. To obtain transgenic maize plants for treatment with a suspension of cells of the Agrobacterium tumefaciens strain, sections of pistil filaments of flowering female gametophyte located at the outlet of the cob are used.

Изобретение поясняется чертежом (фотографией), где представлено доказательство встройки Т-ДНК в геном растения в виде фрагментов ДНК определенной длины, полученных в результате полимеразной цепной реакции (ПЦР) и визуализированной методом электрофореза в агарозном геле, в частности на чертеже представлен ПЦР-анализ ДНК из проростков кукурузы, трансформированной in planta, где цифрами 1-8 обозначены дорожки: 1 - ДНК из нетрасформированного растения (отрицательный контроль); 2 - маркер молекулярного веса (Fermentas, Латвия), размер фрагментов, начиная сверху: 3000, 2000, 1500, 1200, 1031, 900, 800, 700, 600, 500 п.н.; 3-8 - тестируемые проростки, зерна которых прорастали без задержки на канамицине.The invention is illustrated by a drawing (photograph), which shows evidence of the incorporation of T-DNA into the plant genome in the form of DNA fragments of a certain length obtained as a result of polymerase chain reaction (PCR) and visualized by agarose gel electrophoresis, in particular, the PCR analysis of DNA from seedlings of corn transformed in planta, where the numbers 1-8 indicate the paths: 1 - DNA from an unformed plant (negative control); 2 - molecular weight marker (Fermentas, Latvia), fragment size starting from the top: 3000, 2000, 1500, 1200, 1031, 900, 800, 700, 600, 500 bp; 3-8 — test seedlings whose grains germinated without delay on kanamycin.

Предлагаемый способ осуществляют следующим образом. Женские цветки (в составе одно- или двудомных, раздельнополых) растений изолируют пергаментными изоляторами до начала цветения. Для обработки цветков используют суспензию клеток Agrobacterium tumefaciens с плотностью клеток 1×107 кл/мл, в которую добавляют ацетосирингон. Женские цветки растения после обработки агробактериальной суспензией опыляют пыльцой той же или другой линии этого же вида растения и снова изолируют. С обработанных растений собирают семена, проращивают их и отбирают на среде с канамицином проростки, несущие маркерный ген. У проростков, устойчивых к канамицину, берут фрагмент ткани и с помощью метода ПЦР (полимеразной цепной реакции) проверяют наличие последовательности ДНК переносимого гена, используя необработанные и поверхностно-стерилизованные растения. Отбирают проростки, несущие фрагмент ДНК маркерного гена («ПЦР+» проростки), которые являются трансгенными растениями.The proposed method is as follows. Female flowers (as part of monoecious or dioecious, dioecious) plants are isolated with parchment insulators before flowering. To process the flowers, a suspension of Agrobacterium tumefaciens cells with a cell density of 1 × 10 7 cells / ml, to which acetosyringon is added, is used. Female flowers of a plant after treatment with an agrobacterial suspension are pollinated with pollen from the same or another line of the same plant species and again isolated. Seeds are collected from treated plants, germinated and seedlings carrying the marker gene are selected on kanamycin medium. A tissue fragment is taken from kanamycin-resistant seedlings and the presence of the DNA sequence of the transferred gene is checked using PCR (polymerase chain reaction) using untreated and surface-sterilized plants. Seedlings carrying the marker gene DNA fragment ("PCR +" seedlings), which are transgenic plants, are selected.

Заявляемый способ был реализован на растениях кукурузы линии АТ-3 и сорго посевного. В качестве доноров пыльцы служили растения этой же линии. Трансгеноз осуществляли с помощью Agrobacterium tumefaciens, при этом использовали штамм GV3101, с плазмидой pTd33, в которой присутствовал селективный маркерный ген nptII, обусловливавший устойчивость к канамицину. Суспензию клеток данных агробактериальных штаммов выращивали на качалке на питательной среде CIB (Fullner K.J., Stephenens K.M., Nester E.W. An essential virulence protein of Agrobacterium tumefaciens, VirB4, requires an intact mononucleotide binding domain to function in transfer of T-DNA. // Mol. Gen. Genet. 1994. V.245. P.704-715) до плотности 1х107 кл/мл при комнатной температуре. По достижении необходимой плотности в суспензию добавляли ацетосирингон (200 µM) и либо непосредственно использовали в опыте по трансгенозу, либо помещали в холодильник (t°=4-7°С) для использования в течение последующих 2-3 суток.The inventive method was implemented on corn plants of the AT-3 line and sorghum. Plants of the same line served as pollen donors. Transgenosis was performed using Agrobacterium tumefaciens, using strain GV3101, with plasmid pTd33, in which there was a selective marker gene nptII, which determined resistance to kanamycin. The cell suspension of these agrobacterial strains was grown on a rocking chair on CIB nutrient medium (Fullner KJ, Stephenens KM, Nester EW An essential virulence protein of Agrobacterium tumefaciens, VirB4, requires an intact mononucleotide binding domain to function in transfer of T-DNA. // Mol. Gen. Genet. 1994. V.245. P.704-715) to a density of 1x10 7 cells / ml at room temperature. Upon reaching the required density, acetosyringone (200 μM) was added to the suspension and either directly used in the transgenesis experiment or placed in a refrigerator (t ° = 4-7 ° C) for use over the next 2-3 days.

До начала цветения початки изолировали пергаментными изоляторами. В качестве объекта генетической трансформации использовали цветущий женский гаметофит однодольного растения, пестичные нити которого, расположенные на выходе нитей из початка, отрезали и сначала обрабатывали суспензией клеток штамма Agrobacterium tumefaciens с активированными vir-генами, а затем в течение часа опыляли собранной в пакет пыльцой фертильных растений путем натряхивания из пакета или пальцами на поверхность срезанного пучка пыльцевых трубок. Температура при обработке растений варьировалась в зависимости от года в пределах от 20 до 28°С. Для выявления трансгенных растений семена, собранные с початков, обработанных агробактериальной суспензией и необработанных (контрольных) початков растений исходной линии, стерилизовали 5%-ным раствором хлорамина (15 мин), интенсивно промывали в проточной воде, замачивали в дистиллированной воде (24 час), повторно стерилизовали в ламинар-боксе 5%-ным раствором хлорамина и без промывки раскладывали на агаризованную среду, содержащую канамицин (200 мг/л), и после появления корней через 2-5 дней переносили в почву в сосуды с почвой, где проращивали в течение 2-3 недель.Before flowering, the cobs were isolated with parchment insulators. As an object of genetic transformation, a flowering female gametophyte of a monocotyledonous plant was used, the pistillate strands of which were located at the exit of the cob threads were cut off and first treated with a suspension of Agrobacterium tumefaciens strain cells with activated vir genes, and then pollinated by the pollen of fertile plants for an hour was pollinated by shaking from a bag or fingers on the surface of a cut bundle of pollen tubes. The temperature during the processing of plants varied depending on the year in the range from 20 to 28 ° C. To identify transgenic plants, seeds collected from cobs treated with an agrobacterial suspension and untreated (control) cobs of the plants of the initial line were sterilized with a 5% chloramine solution (15 min), washed intensively in running water, soaked in distilled water (24 hours), re-sterilized in a laminar box with a 5% solution of chloramine and without washing was laid out on an agar medium containing kanamycin (200 mg / l), and after the appearance of roots, it was transferred to the soil in vessels with soil after 2-5 days, where it was germinated within 2-3 weeks.

Подтверждение трансгенной природы из полученных зеленых проростков проводили с помощью метода ПЦР (см. чертеж). При этом из листьев отобранных растений выделяли ДНК согласно общепринятым методам (Маниатис Т., Фриш., Сэмбрук Дж. Молекулярное клонирование. Лабораторное руководство. М.: Мир, 1984). Реакцию проводили с олигонуклеотидными праймерами, специфичными к фрагменту гена nptII размером 250 п.н.: ACAGACAATCGGCTGCTCTGATG и GGCAGGAGCAAGGTGAGATGACA. Продукты реакции разделяли электрофорезом в агарозном геле, в качестве маркера молекулярной массы использовали ДНК фага λ. В качестве положительного контроля использовали плазмиду pTd33.Confirmation of the transgenic nature of the obtained green seedlings was carried out using the PCR method (see drawing). In this case, DNA was isolated from the leaves of selected plants according to generally accepted methods (Maniatis T., Frisch., Sambrook J. Molecular cloning. Laboratory manual. M .: Mir, 1984). The reaction was carried out with oligonucleotide primers specific for the 250 bp nptII gene fragment: ACAGACAATCGGCTGCTCTGATG and GGCAGGAGCAAGGTGAGATGACA. The reaction products were separated by agarose gel electrophoresis; phage λ DNA was used as a molecular weight marker. The plasmid pTd33 was used as a positive control.

Результат анализа ДНК показал, что в ряде исследованных образцов тотально ДНК растения присутствует последовательность размером около 500 п.н., свойственная гену nptII. В расчете на число проросших зерновок частота полученных из них взрослых трансформированных растений составила 1.3-6.8% (см. таблицу 1). Причем было замечено, что частота трансформации не зависит от повышенной температуры окружающей среды (более 25°С).The result of DNA analysis showed that in a number of studied samples, the total DNA of the plant contains a sequence of about 500 bp, characteristic of the nptII gene. Based on the number of seedlings grown, the frequency of adult transformed plants obtained from them was 1.3–6.8% (see table 1). Moreover, it was noted that the frequency of transformation does not depend on the increased ambient temperature (more than 25 ° C).

Таблица 1.Table 1. Частота встройки Т-ДНК в геном кукурузы после обработки пестичных нитей кукурузы A. tumefaciens согласно предлагаемому способуThe frequency of insertion of T-DNA into the genome of the corn after processing the pistillate strands of corn A. tumefaciens according to the proposed method ПараметрыOptions Температура во время обработки растенияTemperature during plant treatment 25-28°С25-28 ° C 20-22°С20-22 ° C Выборка семянSeed sampling 12001200 600600 Количество зеленых проростков на канамицинеThe number of green seedlings on kanamycin 5353 3737 Количество проростков, проанализированных методом ПЦРThe number of seedlings analyzed by PCR 5353 3737 Количество ПЦР-позитивных проростков (% к общему числу проростков)The number of PCR-positive seedlings (% of the total number of seedlings) 25 (47%)25 (47%) 9 (24.3%)9 (24.3%) Количество трансформантов (% к общему числу семян)The number of transformants (% of the total number of seeds) 6.8%6.8% 1.5%1.5%

Таким образом, приведенные данные показывают, что заявляемый способ позволяет с высокой частотой получать трансгенные растения при реальных природных температурах цветения однодольных растений более 25°С со значительным уменьшением трудоемкости и с упрощением технологии получения трансгенных растений (процедур обработки, инкубирования, созревания).Thus, the above data show that the inventive method allows to obtain transgenic plants with high frequency at real natural flowering temperatures of monocotyledonous plants more than 25 ° C with a significant reduction in complexity and simplification of the technology for producing transgenic plants (processing, incubation, ripening).

Предлагаемый способ позволяет: 1) получать трансгенные растения при реальных природных температурах цветения однодольных растений при упрощении и увеличении скорости технологии обработки, инкубирования, выращивания растений при сохранении высокой частоты трансформации, 2) получать трансгенные растения, минуя систему культуры in vitro, что ускоряет и упрощает процедуру получения трансгенных растений кукурузы, 3) избежать возникновение сомаклональной изменчивости; 4) избежать химерности трансформантов, проистекающей из-за развития их из многоклеточных меристем, содержащих как трансформированные, так и нетрансформированные клетки; 5) использовать для трансформации практически все известные сорта и линии кукурузы, т.к. отсутствуют ограничения по генотипам, способным к образованию хорошо растущего эмбриогенного каллуса.The proposed method allows: 1) to obtain transgenic plants at real natural flowering temperatures of monocotyledonous plants while simplifying and increasing the speed of processing technology, incubation, growing plants while maintaining a high transformation frequency, 2) to obtain transgenic plants bypassing the in vitro culture system, which accelerates and simplifies the procedure for obtaining transgenic corn plants, 3) to avoid the occurrence of somaclonal variation; 4) to avoid the chimericity of transformants resulting from their development from multicellular meristems containing both transformed and non-transformed cells; 5) use for transformation almost all known varieties and lines of corn, because there are no restrictions on genotypes capable of forming a well-growing embryogenic callus.

Claims (4)

1. Способ получения трансгенных однодольных растений, включающий отбор в качестве объекта генетической трансформации цветков однодольных растений, лишенных собственной фертильной пыльцы, опыление цветков пыльцой фертильных растений, обработку цветков суспензией клеток Agrobacterium tumefaciens с активированными vir-генами, отличающийся тем, что в качестве объекта генетической трансформации используют цветущий женский гаметофит однодольного растения, который сначала обрабатывают суспензией клеток штамма Agrobacterium tumefaciens с активированными vir-генами, а затем опыляют пыльцой фертильных растений.1. A method for producing transgenic monocotyledonous plants, including selection of flowers of monocotyledonous plants deprived of their own fertile pollen as an object of genetic transformation, pollination of flowers with pollen of fertile plants, treatment of flowers with a suspension of Agrobacterium tumefaciens cells with activated vir genes, characterized in that the genetic object transformations use a flowering female gametophyte of a monocotyledonous plant, which is first treated with a suspension of cells of the Agrobacterium tumefaciens strain with activated vir genes And then pollinated with pollen fertile plants. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что опыление цветущего женского гаметофита пыльцой фертильных растений осуществляют в течение часа после их обработки суспензией клеток штамма Agrobacterium tumefacien.2. The method according to claim 1, characterized in that the pollination of a flowering female gametophyte with pollen from fertile plants is carried out within an hour after their treatment with a suspension of cells of the strain Agrobacterium tumefacien. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что обработку суспензией клеток штамма Agrobacterium tumefaciens осуществляют непосредственно пестичных нитей цветущего женского гаметофита, при этом цветки отбирают в период их активного цветения.3. The method according to claim 1, characterized in that the treatment with a suspension of cells of a strain of Agrobacterium tumefaciens is carried out directly by the pistillate strands of a flowering female gametophyte, while the flowers are selected during their active flowering. 4. Способ по п.3, отличающийся тем, что для обработки суспензией клеток штамма Agrobacterium tumefaciens используют участки пестичных нитей цветущего женского гаметофита, расположенные вблизи завязи цветка. 4. The method according to claim 3, characterized in that for the treatment with a suspension of cells of a strain of Agrobacterium tumefaciens, sections of pistil filaments of a flowering female gametophyte located near the ovary of a flower are used.
RU2007134283/13A 2007-09-17 2007-09-17 Method of obtaining transgenic monocotyledon plants RU2351121C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007134283/13A RU2351121C1 (en) 2007-09-17 2007-09-17 Method of obtaining transgenic monocotyledon plants

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007134283/13A RU2351121C1 (en) 2007-09-17 2007-09-17 Method of obtaining transgenic monocotyledon plants

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2351121C1 true RU2351121C1 (en) 2009-04-10

Family

ID=41014635

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007134283/13A RU2351121C1 (en) 2007-09-17 2007-09-17 Method of obtaining transgenic monocotyledon plants

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2351121C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2603252C2 (en) * 2009-11-24 2016-11-27 ДАУ АГРОСАЙЕНСИЗ ЭлЭлСи Aad-12 event 416, related transgenic soybean lines and event-specific identification thereof

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0292435A1 (en) * 1987-05-20 1988-11-23 Ciba-Geigy Ag Zea mays plants and transgenic zea mays plants regenerated from protoplasts or protoplast-derived cells
SU1708849A1 (en) * 1989-10-12 1992-01-30 Институт экологической генетики АН МССР Method of plant genetic transformation
WO1998049332A1 (en) * 1997-04-30 1998-11-05 Pioneer Hi-Bred International, Inc. Agrobacterium mediated transformation of sorghum
RU2196421C1 (en) * 2001-06-28 2003-01-20 Институт физиологии растений РАН Method for obtaining transformed corn plants in vitro
US6603061B1 (en) * 1999-07-29 2003-08-05 Monsanto Company Agrobacterium-mediated plant transformation method
RU2279211C2 (en) * 2004-07-09 2006-07-10 Светлана Алексеевна Данилова Method for obtaining of transformed cereal crop plants

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0292435A1 (en) * 1987-05-20 1988-11-23 Ciba-Geigy Ag Zea mays plants and transgenic zea mays plants regenerated from protoplasts or protoplast-derived cells
SU1708849A1 (en) * 1989-10-12 1992-01-30 Институт экологической генетики АН МССР Method of plant genetic transformation
WO1998049332A1 (en) * 1997-04-30 1998-11-05 Pioneer Hi-Bred International, Inc. Agrobacterium mediated transformation of sorghum
US6603061B1 (en) * 1999-07-29 2003-08-05 Monsanto Company Agrobacterium-mediated plant transformation method
RU2196421C1 (en) * 2001-06-28 2003-01-20 Институт физиологии растений РАН Method for obtaining transformed corn plants in vitro
RU2279211C2 (en) * 2004-07-09 2006-07-10 Светлана Алексеевна Данилова Method for obtaining of transformed cereal crop plants

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2603252C2 (en) * 2009-11-24 2016-11-27 ДАУ АГРОСАЙЕНСИЗ ЭлЭлСи Aad-12 event 416, related transgenic soybean lines and event-specific identification thereof

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Bhalla et al. Agrobacterium tumefaciens-mediated transformation of cauliflower, Brassica oleracea var. botrytis
US7994397B2 (en) Method to produce sterile male flowers and partenocarpic fruits by genetic silencing, associated sequences and vectors containing said sequences
CA3211382A1 (en) Method for site-directed mutagenesis of bnhbbd gene of brassica napus l., and use
US20150033414A1 (en) Flowering modification in jatropha and other plants
Moghaieb et al. Shoot regeneration from GUS-transformed tomato (Lycopersicon esculentum) hairy root
CN119464358B (en) Application of citrus CsDREB gene in citrus plant height regulation and dwarf variety cultivation
Chen et al. Agrobacterium-mediated genetic transformation of peanut and the efficient recovery of transgenic plants
CN114250233A (en) Application of Arabidopsis thaliana calcium channel gene AtCNGC3 in the prevention and control of sclerotinia
AU706650B2 (en) Genetic modification of plants
Fraser et al. Transformation studies of Actinidia chinensis Planch.
KR102453800B1 (en) Method for producing SlMS10 gene knock-out tomato plant using CRISPR/Cas9 system and male-sterile tomato plant produced by the same method
CN113583099A (en) Method for cultivating alfalfa male sterile line and corresponding maintainer line and related biological material thereof
Wang et al. Improvement of Agrobacterium-mediated transformation and rooting of black cherry
RU2351121C1 (en) Method of obtaining transgenic monocotyledon plants
RU2351120C1 (en) Method of obtaining transgenic corn plants
CN114592002A (en) Method for creating tomato male sterile material through genome editing and application
US8901377B2 (en) Method of sunflower regeneration and transformation using radicle free embryonic axis
JP5020253B2 (en) Method for producing Chinese cabbage transformant using flower stem tissue and transformant with improved soft rot resistance produced therefrom
Liu et al. Establishment of an efficient plant regeneration culture protocol and achievement of successful genetic transformation in Jatropha curcas L.
Kojima et al. Development of in planta transformation methods using Agrobacterium tumefaciens
CN115927389B (en) A soybean GmAP2-a gene and its application
Franche et al. Genetic transformation of trees in the Casuarinaceae family
KR100496028B1 (en) A Method for Producing Herbicide-Resistant Chili Pepper Plant
EP2451956B1 (en) Method for providing fertile plants via induction of bbm during transformation
RU2229793C1 (en) Method of obtaining transgenic sorghum plants

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20170918