$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Podczas generowania roślin transgenicznych, zazwyczaj celem jest stabilna ekspresja zintegrowanego transgenu (transgenów). Można to osiągnąć poprzez nienaruszone integracje pojedynczej kopii transgenu. Wielokrotne integracje mogą prowadzić do zwiększonej ekspresji transgenu, ale także do wyciszenia genów. Wyciszenie transgenów jest bardziej prawdopodobne, jeśli wstawione sekwencje są ułożone w tandem lub odwrócone powtórzenia1,2,3,4. Wektory binarne są używane jako czółenka w eksperymentach transformacyjnych za pośrednictwem Agrobacterium w celu dostarczenia interesujących sekwencji do genomów roślin. Liczba integracji z genomem roślinnym zależy od liczby kopii wektora binarnego w Agrobacterium tumefaciens5,6. Wiele powszechnie używanych wektorów binarnych to wektory o wysokiej kopii, a zatem dają wysoką średnią liczbę kopii transgenu: od 3,3 do 4,9 kopii w Arabidopsis5.
Liczba integracji T-DNA może być zmniejszona za pomocą wektorów binarnych o niskiej liczbie kopii w A. tumefaciens, takich jak BIBAC7, lub poprzez uruchomienie T-DNA z chromosomu A. tumefaciens 5. Średnia liczba integracji transgenów w takich przypadkach jest mniejsza niż 25,8,9,10. Ze względu na to, że są jednokopijne u A. tumefaciens, a także u Escherichia coli, pochodne BIBAC mogą utrzymywać i dostarczać konstrukty o wielkości do 150 kb11.
Wektory BIBAC kompatybilne z GW10,12 umożliwiają łatwe wprowadzanie interesujących genów do wektora za pomocą klonowania Gateway. Zastosowanie technologii Gateway znacznie upraszcza procedurę klonowania, ale także pozwala przezwyciężyć typowe problemy związane z dużymi wektorami o niskiej liczbie kopii13,14, takie jak niska wydajność DNA i ograniczony wybór unikalnych miejsc restrykcyjnych dostępnych do klonowania7,11. Pochodne pBIBAC-GW są dostępne z odpornością na glufosynat amonowy (pBIBAC-BAR-GW) lub fluorescencję DsRed w okrywie nasiennej (pBIBAC-RFP-GW) do selekcji w roślinach (Rysunek 1)10,12. W przypadku obu wektorów gen oporności na kanamycynę jest używany jako marker selekcyjny u bakterii.
Wektory pBIBAC-GW łączą: (1) łatwe projektowanie i manipulację genetyczną u E. coli, oraz (2) nienaruszone integracje pojedynczych kopii w planta z wysoką wydajnością. Wektory pBIBAC-GW dają średnio 1,7 integracji u Arabidopsis, przy czym około połowa roślin transgenicznych ma pojedynczą zintegrowaną klasę T-DNA10.
Stabilna ekspresja transgenów jest wymogiem dla większości generowanych transgenów. Stabilną ekspresję transgenu można osiągnąć poprzez nienaruszone integracje z jedną kopią. Praca z roślinami transgenicznymi przenoszącymi nienaruszone, jednokopijne integracje jest jednak jeszcze ważniejsza, jeśli na przykład celem jest zbadanie efektywności procesów opartych na chromatynie, takich jak mutageneza, rekombinacja lub naprawa, oraz zależności tych procesów od lokalizacji genomu i struktury chromatyny w miejscu insercji. Dla naszych zainteresowań, w celu zbadania zależności mutagenezy skierowanej oligonukleotydami (ODM) od lokalnego kontekstu genomowego, wygenerowano zestaw linii reporterowych z nienaruszonymi, jednokopijnymi integracjami genu reporterowego mutagenezy (Rysunek 2)10. Korzystając z tego zestawu linii, wykazano, że wydajność ODM różni się między transgenicznymi loci zintegrowanymi w różnych lokalizacjach genomu, mimo że poziomy ekspresji transgenu są raczej podobne.