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- Title
Genomic interspersions determine the size and complexity of transgene loci in transgenic plants produced by microprojectile bombardment.
- Authors
Svitashev, Sergei K; Somers, David A
- Abstract
The structure of transgene loci in six transgenic allohexaploid oat (Avena sativa L.) lines produced using microprojectile bombardment was characterized using fluorescence in situ hybridization (FISH) on extended DNA fibers (fiber-FISH). The transgene loci in five lines were composed of multiple copies of delivered DNA interspersed with genomic DNA fragments ranging in size from ca. 3 kb to at least several hundred kilobases, and in greater numbers than detected using Southern blot analysis. Although Southern analysis predicted that the transgene locus in one line consisted of long tandem repeats of the delivered DNA, fiber-FISH revealed that the locus actually contained multiple genomic interspersions. These observations indicated that transgene locus size and structure were determined by the number of transgene copies and, possibly to a greater extent, the number and the length of interspersing genomic DNA sequences within the locus. Large genomic interspersions detected in several lines were most likely the products of chromosomal breakage induced either by tissue culture conditions or, more likely, by DNA delivery into the nucleus using microprojectile bombardment. We propose that copies of transgene along with other extrachromosomal DNA fragments are used as patches to repair double-strand breaks (DSBs) in the plant genome resulting in the formation of transgene loci.Key words: genetic transformation, microprojectile bombardment, transgenic oat, FISH, transgene locus structure.L'organisation de six locus de transgènes a été caractérisée par hybridation in situ en fluorescence (FISH) sur fibres d'ADN étirées (« fiber-FISH ») chez six lignées transgéniques d'avoine allohexaploïde (Avena sativa L.) produites par biolistique. Chez toutes les lignées, les locus de transgènes étaient composés de copies multiples de l'ADN inséré, lesquelles étaient séparées de fragments d'ADN génomique mesurant entre 3 kb et plusieurs centaines de kilobases. De plus, le nombre de copies estimé à l'aide de cette technique était supérieur à l'estimé obtenu par analyse Southern. Bien que l'analyse Southern ait prédit que le locus de transgènes chez une lignée était constitué d'une longue suite de copies répétées en tandem, l'analyse fiber-FISH a révélé que le locus contenait en fait de nombreuses séquences génomiques dispersées au sein de ce locus. Ces observations montrent que la taille d'un locus de transgènes est déterminée par le nombre de copies du transgène et, peut-être même davantage, par le nombre et la taille des segments d'ADN génomique qui s'y trouvent. Les grands segments d'ADN génomique dispersés au sein des locus de transgènes sont vraisemblablement le produit de bris chromosomiques induits soit par les conditions de culture de tissus ou encore par le processus d'introduction de l'ADN dans le noyau lors du bombardement. Les auteurs proposent que les copies du transgène ainsi que d'autres fragments d'ADN extrachromosomique sont employés pour réparer des cassures bicaténaires (DSBs) dans le génome, résultant ainsi en la formation de locus de transgènes.Mots clés : transformation génétique, biolistique, avoine transgénique, FISH, organisation d'un locus de transgènes.[Traduit par la Rédaction]
- Subjects
OAT genetics; TRANSGENES; FLUORESCENCE in situ hybridization; NUCLEOTIDE sequence; IMMUNOBLOTTING
- Publication
Genome, 2001, Vol 44, Issue 4, p691
- ISSN
0831-2796
- Publication type
Article
- DOI
10.1139/g01-040