[发明专利]标记基因可从其上选择性地去除的用于将基因导入植物的载体

说明书

技术领域

本发明涉及利用遗传工程方法将所需基因导入植物得到转基因植物的新载体。

背景技术

利用遗传工程对微生物和培养细胞的转化目前已被应用于生产用作药品和诸如此类的生理活性物质，因此对工业有巨大的贡献。在植物育种领域，工业化应用遗传工程落后的原因是植物的生命周期比微生物等的生命周期长得多。但是，由于这一技术能使所需基因直接导入用于育种的植物，它比需要重复杂交的经典育种方法具有下面的优点：(a)能够只导入一个需要改进的特征；(b)能够导入除了植物以外的其它物种的特征(如微生物等)；和(c)能够大大缩短育种周期。所以，人们已经广泛深入地研究了植物育种的遗传工程方法。

具体地说，转基因植物的生产需要下面三个步骤：(1)将所需基因导入植物细胞(包括将它导入染色体、核酸等)；(2)选择只由其中已经导入所需基因的细胞组成的植物组织；和(3)从选择的植物组织再生植株。另外，其中在选择已经导入所需基因的组织时，通常使用可选择的标记基因。也就是说，通常把可选择标记基因与所需基因一起导入植物细胞，通过在导入细胞以及起源于这些细胞的组织中表达可选择标记基因显示的可鉴定的特征作为所需基因导入的指标。结果是，在至今通过遗传工程方法转化的植物的所有情况中，除了所需因外，也导入和表达了可选择标记基因。

但是，对于用作可选择标记的产物，只有几个基因对人体的安全性已经证实。因此，甚至是利用可选择标记基因导入了有用的特性生产的西红柿或土豆，只要表达了可选择标记基因，当将它们作为可食产品提供时将要承担许多障碍，包括顾客中莫名其妙的不安。

另外，在选择导入基因的组织后，甚至对研究植物育种的研究人员来说，可选择标记基因的表达将引起相当大的障碍，那是因为已经通过可选择标记基因产生的转基因植物再次导入另一个基因时，该基因的导入就不能利用同一可选择标记基因来进行了。换句话说，因为可选择标记基因已经存在于植物中，则它总会在植物中表达，而不管新的所需基因是否与可选择标记基因一起导入植物中。所以，这样的可选择标记基因不能再用作新的所需基因导入的指标。结果是，在某些植物中重复基因转移的次数自然地受到用于植物中的不同可选择标记基因的数目的限制。但是，至今可得的可选择标记基因的种类不是很多。另外，并不是所有可选择标记基因在目标植物中都可使用。

为了解决上述问题从而有效地生产完全不受可选择标记基因影响的导入了基因的组织或植物，本发明人已经开发了新的载体以用于将所需基因导入植物细胞(日本专利申请号H07-313432)。这一载体含有所需基因、作为可选择标记基因的形态学异常诱导基因和可去除的DNA元件。由于所处位置，其中形态学异常诱导基因能完整地与可去除的DNA元件一起起作用，而所需基因则不与可去除的DNA元件一起完整地起作用。当利用这一载体将所需基因导入植物中时，可选择标记基因是可以从它存在和发挥功能的DNA中去除的。在可选择标记基因通过培养转基因细胞表达后，以一定比例失去功能，由导入了该基因的植物细胞衍生的组织的形态学变化可以检测可选择标记基因的表达和其功能的丢失。也就是说，由这一可选择标记基因在其中表达的细胞所衍生的组织显示了某种不正常的形态，而且，当通过去除可选择标记基因而失去其功能的细胞(即只导入了所需基因的细胞)从其后的组织产生时，从得到的细胞再生了具有正常形态的组织。因此，利用这一载体，通过简单地重复培养导入基因的细胞和通过肉眼选择培养得到的组织就可以生产含有只导入有所需基因的细胞的植物组织以及随后的植物个体。

但是，甚至在本发明人开发的这一载体中可选择标记基因的去除也是不能自由控制的。因此，如果可去除的DNA元件的能力较强的话，可选择标记基因将可被非常快地去除。例如，在与所需基因一起导入植物细胞后，可选择标记基因在它表达之前可被立即去除。在这种情况下，可以得到只导入有所需基因的细胞构成的组织；但是，未发生有基因导入的组织的导入了可选择标记基因的形态学变化，结果是未筛选到这样的组织。

另外，如果可选择标记基因的去除是可以自由控制的，只导入了所需基因的细胞的产生和起源于这样的细胞的植物组织的产生是可同时发生或适当控制的，所以，利用这一载体在实践中生产转基因植物是非常方便的。