Structural analysis of transgene rearrangements and effects on expression in transgenic maize plants generated by particle bombardment [Zea mays L.]

Inglés. We cotransformed maize embryogenic callus with two plasmids, one carrying the linked markers bar and gusA and the other carrying the Bacillus thuringiensis cry1Ab gene. Molecular analysis of regenerated transgenic plants revealed a diverse range of transgene structures, including intact, truncated and internally-rearranged copies, and copies interspersed with genomic DNA. We found rearrangements associated with both functional and nonfunctional transgenes. We also found that rearrangements could affect the selected marker gene bar as well as the nonselected transgenes. Rearrangements often caused loss of transgene expression, but some rearranged transgenes were expressed normally. Conversely, while intact transgenes were often expressed, we also detected some non expressed copies, probably reflecting epigenetic silencing mechanisms. All the transgenic lines we studied contained multiple transgenes, generally comprising a mixed array of intact and rearranged copies. Rearrangement is rarely given serious consideration as a factor contributing to transgene silencing and variable transgene expression, but our data show that undetected rearrangements may have a major effect on transgene expression. This has significant implications, especially in studies attempting to correlate transgene copy number and expression levels

Italiano. [Abbiamo cotrasformato calli embriogeni di mais con due plasmidi, uno contenente i marcatori concatenati bar e gusA e l'altro portante il gene cry1Ab di Bacillus thuringiensis. L'analisi molecolare delle piante transgeniche rigenerate ha evidenziato un livello diverso delle strutture transgeniche, comprendenti copie intatte, troncate e riarrangiate internamente, e copie interdisperse con il DNA genomico. Abbiamo trovato che i riarrangiamenti sono associati con transgeni sia funzionali, sia non funzionali. Abbiamo pure evidenziato che i riarrangiamenti potrebbero influenzare il gene marcatore bar selezionato, cosi' come i transgeni non selezionati. I riarrangiamenti spesso causavano la perdita dell'espressione transgenica, ma alcuni transgeni riarrangiati venivano espressi normalmente. Viceversa, mentre i transgeni intatti erano espressi spesso, abbiamo pure individuato copie non espresse, riflettenti probabilmente meccanismi epigenetici di silenziamento. Tutte le linee transgeniche studiate contenevano transgeni multipli, comprendenti generalmente un arrangiamento misto di copie intatte e riarrangiate. Al riarrangiamento viene attribuita raramente una considerazione seria come fattore che contribuisce al silenziamento transgenico e all'espressione transgenica variabile, ma i nostri dati dimostrano che i riarrangiamenti non individuati possono avere un effetto fondamentale sull'espressione transgenica. Questo presenta implicazioni significative, specialmente in studi mirati a correlare il numero di copie e i livelli di espressione transgenica]