HUP0600691A2 - Synthetic herbicide resistance gene - Google Patents
Synthetic herbicide resistance gene Download PDFInfo
- Publication number
- HUP0600691A2 HUP0600691A2 HU0600691A HUP0600691A HUP0600691A2 HU P0600691 A2 HUP0600691 A2 HU P0600691A2 HU 0600691 A HU0600691 A HU 0600691A HU P0600691 A HUP0600691 A HU P0600691A HU P0600691 A2 HUP0600691 A2 HU P0600691A2
- Authority
- HU
- Hungary
- Prior art keywords
- plant
- sequence
- codons
- naturally occurring
- occurring microbial
- Prior art date
Links
- 239000004009 herbicide Substances 0.000 title claims description 59
- 230000002363 herbicidal effect Effects 0.000 title claims description 35
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 title description 56
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 claims description 315
- 108020004705 Codon Proteins 0.000 claims description 71
- 239000005631 2,4-Dichlorophenoxyacetic acid Substances 0.000 claims description 63
- 108020004414 DNA Proteins 0.000 claims description 57
- 230000000813 microbial effect Effects 0.000 claims description 52
- 108091028043 Nucleic acid sequence Proteins 0.000 claims description 49
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 45
- 229930192334 Auxin Natural products 0.000 claims description 37
- 239000002363 auxin Substances 0.000 claims description 37
- SEOVTRFCIGRIMH-UHFFFAOYSA-N indole-3-acetic acid Chemical compound C1=CC=C2C(CC(=O)O)=CNC2=C1 SEOVTRFCIGRIMH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 36
- 230000009261 transgenic effect Effects 0.000 claims description 32
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 claims description 25
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 claims description 25
- 239000013612 plasmid Substances 0.000 claims description 24
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 claims description 22
- 239000013598 vector Substances 0.000 claims description 22
- UMPSXRYVXUPCOS-UHFFFAOYSA-N 2,3-dichlorophenol Chemical compound OC1=CC=CC(Cl)=C1Cl UMPSXRYVXUPCOS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 241000209510 Liliopsida Species 0.000 claims description 15
- 102000053602 DNA Human genes 0.000 claims description 14
- 241001494165 Peanut chlorotic streak virus Species 0.000 claims description 12
- 230000001580 bacterial effect Effects 0.000 claims description 12
- HXKWSTRRCHTUEC-UHFFFAOYSA-N 2,4-Dichlorophenoxyaceticacid Chemical compound OC(=O)C(Cl)OC1=CC=C(Cl)C=C1 HXKWSTRRCHTUEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- IUQJDHJVPLLKFL-UHFFFAOYSA-N 2-(2,4-dichlorophenoxy)acetate;dimethylazanium Chemical compound CNC.OC(=O)COC1=CC=C(Cl)C=C1Cl IUQJDHJVPLLKFL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 108700001094 Plant Genes Proteins 0.000 claims description 6
- 240000002024 Gossypium herbaceum Species 0.000 claims description 4
- 235000004341 Gossypium herbaceum Nutrition 0.000 claims description 4
- 230000012010 growth Effects 0.000 claims description 4
- 239000001963 growth medium Substances 0.000 claims description 4
- 235000013399 edible fruits Nutrition 0.000 claims description 3
- 239000002773 nucleotide Substances 0.000 claims 10
- 125000003729 nucleotide group Chemical group 0.000 claims 10
- 238000012258 culturing Methods 0.000 claims 1
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 73
- 108091026890 Coding region Proteins 0.000 description 19
- 239000003550 marker Substances 0.000 description 18
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 17
- 108700010070 Codon Usage Proteins 0.000 description 16
- 150000001413 amino acids Chemical class 0.000 description 16
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 description 16
- 235000001014 amino acid Nutrition 0.000 description 14
- 229940024606 amino acid Drugs 0.000 description 14
- 238000010369 molecular cloning Methods 0.000 description 14
- 101150010065 sad gene Proteins 0.000 description 14
- 108091034117 Oligonucleotide Proteins 0.000 description 13
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 12
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 12
- 241001233957 eudicotyledons Species 0.000 description 11
- 238000003752 polymerase chain reaction Methods 0.000 description 11
- 229920000742 Cotton Polymers 0.000 description 10
- 241000219146 Gossypium Species 0.000 description 10
- JLCPHMBAVCMARE-UHFFFAOYSA-N [3-[[3-[[3-[[3-[[3-[[3-[[3-[[3-[[3-[[3-[[3-[[5-(2-amino-6-oxo-1H-purin-9-yl)-3-[[3-[[3-[[3-[[3-[[3-[[5-(2-amino-6-oxo-1H-purin-9-yl)-3-[[5-(2-amino-6-oxo-1H-purin-9-yl)-3-hydroxyoxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxyoxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(5-methyl-2,4-dioxopyrimidin-1-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(6-aminopurin-9-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(6-aminopurin-9-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(6-aminopurin-9-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(6-aminopurin-9-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxyoxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(5-methyl-2,4-dioxopyrimidin-1-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(4-amino-2-oxopyrimidin-1-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(5-methyl-2,4-dioxopyrimidin-1-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(5-methyl-2,4-dioxopyrimidin-1-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(6-aminopurin-9-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(6-aminopurin-9-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(4-amino-2-oxopyrimidin-1-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(4-amino-2-oxopyrimidin-1-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(4-amino-2-oxopyrimidin-1-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(6-aminopurin-9-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(4-amino-2-oxopyrimidin-1-yl)oxolan-2-yl]methyl [5-(6-aminopurin-9-yl)-2-(hydroxymethyl)oxolan-3-yl] hydrogen phosphate Polymers Cc1cn(C2CC(OP(O)(=O)OCC3OC(CC3OP(O)(=O)OCC3OC(CC3O)n3cnc4c3nc(N)[nH]c4=O)n3cnc4c3nc(N)[nH]c4=O)C(COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3CO)n3cnc4c(N)ncnc34)n3ccc(N)nc3=O)n3cnc4c(N)ncnc34)n3ccc(N)nc3=O)n3ccc(N)nc3=O)n3ccc(N)nc3=O)n3cnc4c(N)ncnc34)n3cnc4c(N)ncnc34)n3cc(C)c(=O)[nH]c3=O)n3cc(C)c(=O)[nH]c3=O)n3ccc(N)nc3=O)n3cc(C)c(=O)[nH]c3=O)n3cnc4c3nc(N)[nH]c4=O)n3cnc4c(N)ncnc34)n3cnc4c(N)ncnc34)n3cnc4c(N)ncnc34)n3cnc4c(N)ncnc34)O2)c(=O)[nH]c1=O JLCPHMBAVCMARE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 10
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 10
- 108700026244 Open Reading Frames Proteins 0.000 description 9
- 239000002299 complementary DNA Substances 0.000 description 9
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 9
- 101150090317 tfdA gene Proteins 0.000 description 9
- 241000589158 Agrobacterium Species 0.000 description 8
- 241000252867 Cupriavidus metallidurans Species 0.000 description 8
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 8
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 8
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 7
- 108700028146 Genetic Enhancer Elements Proteins 0.000 description 7
- 108010025815 Kanamycin Kinase Proteins 0.000 description 7
- 230000000593 degrading effect Effects 0.000 description 7
- 210000000056 organ Anatomy 0.000 description 7
- 241000589155 Agrobacterium tumefaciens Species 0.000 description 6
- 241000701489 Cauliflower mosaic virus Species 0.000 description 6
- DHMQDGOQFOQNFH-UHFFFAOYSA-N Glycine Chemical compound NCC(O)=O DHMQDGOQFOQNFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 108700005078 Synthetic Genes Proteins 0.000 description 6
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 6
- 235000018102 proteins Nutrition 0.000 description 6
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 6
- 101710138282 Alpha-ketoglutarate-dependent 2,4-dichlorophenoxyacetate dioxygenase Proteins 0.000 description 5
- 240000008042 Zea mays Species 0.000 description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 5
- 238000010367 cloning Methods 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 229930027917 kanamycin Natural products 0.000 description 5
- 229960000318 kanamycin Drugs 0.000 description 5
- SBUJHOSQTJFQJX-NOAMYHISSA-N kanamycin Chemical compound O[C@@H]1[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](CN)O[C@@H]1O[C@H]1[C@H](O)[C@@H](O[C@@H]2[C@@H]([C@@H](N)[C@H](O)[C@@H](CO)O2)O)[C@H](N)C[C@@H]1N SBUJHOSQTJFQJX-NOAMYHISSA-N 0.000 description 5
- 229930182823 kanamycin A Natural products 0.000 description 5
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 5
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 241000208125 Nicotiana Species 0.000 description 4
- 235000002017 Zea mays subsp mays Nutrition 0.000 description 4
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 4
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 4
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 4
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 4
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 4
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 4
- 108020004999 messenger RNA Proteins 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- 108091027963 non-coding RNA Proteins 0.000 description 4
- 102000042567 non-coding RNA Human genes 0.000 description 4
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 4
- 238000013518 transcription Methods 0.000 description 4
- 230000035897 transcription Effects 0.000 description 4
- 230000001131 transforming effect Effects 0.000 description 4
- 241000724328 Alfalfa mosaic virus Species 0.000 description 3
- 241000195940 Bryophyta Species 0.000 description 3
- 102000004594 DNA Polymerase I Human genes 0.000 description 3
- 108010017826 DNA Polymerase I Proteins 0.000 description 3
- 101100313146 Dictyostelium discoideum tbpA gene Proteins 0.000 description 3
- 102000016680 Dioxygenases Human genes 0.000 description 3
- 108010028143 Dioxygenases Proteins 0.000 description 3
- 241000233866 Fungi Species 0.000 description 3
- 239000004471 Glycine Substances 0.000 description 3
- 244000068988 Glycine max Species 0.000 description 3
- 235000010469 Glycine max Nutrition 0.000 description 3
- 206010020649 Hyperkeratosis Diseases 0.000 description 3
- 235000002637 Nicotiana tabacum Nutrition 0.000 description 3
- 101150038966 SAD2 gene Proteins 0.000 description 3
- 240000004808 Saccharomyces cerevisiae Species 0.000 description 3
- 241000700605 Viruses Species 0.000 description 3
- 235000016383 Zea mays subsp huehuetenangensis Nutrition 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 3
- -1 cosmids Substances 0.000 description 3
- 230000029087 digestion Effects 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 210000002257 embryonic structure Anatomy 0.000 description 3
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 3
- 239000013604 expression vector Substances 0.000 description 3
- 235000009973 maize Nutrition 0.000 description 3
- 239000013642 negative control Substances 0.000 description 3
- 102000039446 nucleic acids Human genes 0.000 description 3
- 108020004707 nucleic acids Proteins 0.000 description 3
- 150000007523 nucleic acids Chemical class 0.000 description 3
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 description 3
- 230000008488 polyadenylation Effects 0.000 description 3
- 210000001938 protoplast Anatomy 0.000 description 3
- 238000012163 sequencing technique Methods 0.000 description 3
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 3
- 238000000844 transformation Methods 0.000 description 3
- 238000013519 translation Methods 0.000 description 3
- MZHCENGPTKEIGP-UHFFFAOYSA-N 2-(2,4-dichlorophenoxy)propanoic acid Chemical compound OC(=O)C(C)OC1=CC=C(Cl)C=C1Cl MZHCENGPTKEIGP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- DBERHVIZRVGDFO-UHFFFAOYSA-N Acetoxyacetone Chemical compound CC(=O)COC(C)=O DBERHVIZRVGDFO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000589156 Agrobacterium rhizogenes Species 0.000 description 2
- 241000219194 Arabidopsis Species 0.000 description 2
- DCXYFEDJOCDNAF-UHFFFAOYSA-N Asparagine Chemical compound OC(=O)C(N)CC(N)=O DCXYFEDJOCDNAF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 235000005340 Asparagus officinalis Nutrition 0.000 description 2
- AEJSNWMRPXAKCW-WHFBIAKZSA-N Cys-Ala-Gly Chemical compound SC[C@H](N)C(=O)N[C@@H](C)C(=O)NCC(O)=O AEJSNWMRPXAKCW-WHFBIAKZSA-N 0.000 description 2
- IMXSCCDUAFEIOE-UHFFFAOYSA-N D-Octopin Natural products OC(=O)C(C)NC(C(O)=O)CCCN=C(N)N IMXSCCDUAFEIOE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IMXSCCDUAFEIOE-RITPCOANSA-N D-octopine Chemical compound [O-]C(=O)[C@@H](C)[NH2+][C@H](C([O-])=O)CCCNC(N)=[NH2+] IMXSCCDUAFEIOE-RITPCOANSA-N 0.000 description 2
- 241000208296 Datura Species 0.000 description 2
- WHUUTDBJXJRKMK-UHFFFAOYSA-N Glutamic acid Natural products OC(=O)C(N)CCC(O)=O WHUUTDBJXJRKMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 108010043121 Green Fluorescent Proteins Proteins 0.000 description 2
- 102000004144 Green Fluorescent Proteins Human genes 0.000 description 2
- 241000208818 Helianthus Species 0.000 description 2
- FAIXYKHYOGVFKA-UHFFFAOYSA-N Kinetin Natural products N=1C=NC=2N=CNC=2C=1N(C)C1=CC=CO1 FAIXYKHYOGVFKA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ONIBWKKTOPOVIA-BYPYZUCNSA-N L-Proline Chemical compound OC(=O)[C@@H]1CCCN1 ONIBWKKTOPOVIA-BYPYZUCNSA-N 0.000 description 2
- QNAYBMKLOCPYGJ-REOHCLBHSA-N L-alanine Chemical compound C[C@H](N)C(O)=O QNAYBMKLOCPYGJ-REOHCLBHSA-N 0.000 description 2
- CKLJMWTZIZZHCS-REOHCLBHSA-N L-aspartic acid Chemical compound OC(=O)[C@@H](N)CC(O)=O CKLJMWTZIZZHCS-REOHCLBHSA-N 0.000 description 2
- AGPKZVBTJJNPAG-WHFBIAKZSA-N L-isoleucine Chemical compound CC[C@H](C)[C@H](N)C(O)=O AGPKZVBTJJNPAG-WHFBIAKZSA-N 0.000 description 2
- ROHFNLRQFUQHCH-YFKPBYRVSA-N L-leucine Chemical compound CC(C)C[C@H](N)C(O)=O ROHFNLRQFUQHCH-YFKPBYRVSA-N 0.000 description 2
- FFEARJCKVFRZRR-BYPYZUCNSA-N L-methionine Chemical compound CSCC[C@H](N)C(O)=O FFEARJCKVFRZRR-BYPYZUCNSA-N 0.000 description 2
- OUYCCCASQSFEME-QMMMGPOBSA-N L-tyrosine Chemical compound OC(=O)[C@@H](N)CC1=CC=C(O)C=C1 OUYCCCASQSFEME-QMMMGPOBSA-N 0.000 description 2
- KZSNJWFQEVHDMF-BYPYZUCNSA-N L-valine Chemical compound CC(C)[C@H](N)C(O)=O KZSNJWFQEVHDMF-BYPYZUCNSA-N 0.000 description 2
- ROHFNLRQFUQHCH-UHFFFAOYSA-N Leucine Natural products CC(C)CC(N)C(O)=O ROHFNLRQFUQHCH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000227653 Lycopersicon Species 0.000 description 2
- KDXKERNSBIXSRK-UHFFFAOYSA-N Lysine Natural products NCCCCC(N)C(O)=O KDXKERNSBIXSRK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004472 Lysine Substances 0.000 description 2
- TWRXJAOTZQYOKJ-UHFFFAOYSA-L Magnesium chloride Chemical compound [Mg+2].[Cl-].[Cl-] TWRXJAOTZQYOKJ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- CSNNHWWHGAXBCP-UHFFFAOYSA-L Magnesium sulfate Chemical compound [Mg+2].[O-][S+2]([O-])([O-])[O-] CSNNHWWHGAXBCP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 102000008109 Mixed Function Oxygenases Human genes 0.000 description 2
- 108010074633 Mixed Function Oxygenases Proteins 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000002944 PCR assay Methods 0.000 description 2
- 235000010582 Pisum sativum Nutrition 0.000 description 2
- 240000004713 Pisum sativum Species 0.000 description 2
- 108010021757 Polynucleotide 5'-Hydroxyl-Kinase Proteins 0.000 description 2
- 102000008422 Polynucleotide 5'-hydroxyl-kinase Human genes 0.000 description 2
- ONIBWKKTOPOVIA-UHFFFAOYSA-N Proline Natural products OC(=O)C1CCCN1 ONIBWKKTOPOVIA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 108091081021 Sense strand Proteins 0.000 description 2
- 235000011684 Sorghum saccharatum Nutrition 0.000 description 2
- 108020005038 Terminator Codon Proteins 0.000 description 2
- AYFVYJQAPQTCCC-UHFFFAOYSA-N Threonine Natural products CC(O)C(N)C(O)=O AYFVYJQAPQTCCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004473 Threonine Substances 0.000 description 2
- KZSNJWFQEVHDMF-UHFFFAOYSA-N Valine Natural products CC(C)C(N)C(O)=O KZSNJWFQEVHDMF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 235000004279 alanine Nutrition 0.000 description 2
- 235000003704 aspartic acid Nutrition 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- OQFSQFPPLPISGP-UHFFFAOYSA-N beta-carboxyaspartic acid Natural products OC(=O)C(N)C(C(O)=O)C(O)=O OQFSQFPPLPISGP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000003115 biocidal effect Effects 0.000 description 2
- ZCCIPPOKBCJFDN-UHFFFAOYSA-N calcium nitrate Chemical compound [Ca+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O ZCCIPPOKBCJFDN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000006652 catabolic pathway Effects 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 2
- 235000018417 cysteine Nutrition 0.000 description 2
- XUJNEKJLAYXESH-UHFFFAOYSA-N cysteine Natural products SCC(N)C(O)=O XUJNEKJLAYXESH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000012217 deletion Methods 0.000 description 2
- 230000037430 deletion Effects 0.000 description 2
- VHJLVAABSRFDPM-QWWZWVQMSA-N dithiothreitol Chemical compound SC[C@@H](O)[C@H](O)CS VHJLVAABSRFDPM-QWWZWVQMSA-N 0.000 description 2
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 description 2
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 2
- 230000002068 genetic effect Effects 0.000 description 2
- 235000013922 glutamic acid Nutrition 0.000 description 2
- 239000004220 glutamic acid Substances 0.000 description 2
- ZDXPYRJPNDTMRX-UHFFFAOYSA-N glutamine Natural products OC(=O)C(N)CCC(N)=O ZDXPYRJPNDTMRX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000005090 green fluorescent protein Substances 0.000 description 2
- HNDVDQJCIGZPNO-UHFFFAOYSA-N histidine Natural products OC(=O)C(N)CC1=CN=CN1 HNDVDQJCIGZPNO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000001976 improved effect Effects 0.000 description 2
- 230000005764 inhibitory process Effects 0.000 description 2
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 2
- AGPKZVBTJJNPAG-UHFFFAOYSA-N isoleucine Natural products CCC(C)C(N)C(O)=O AGPKZVBTJJNPAG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229960000310 isoleucine Drugs 0.000 description 2
- QANMHLXAZMSUEX-UHFFFAOYSA-N kinetin Chemical compound N=1C=NC=2N=CNC=2C=1NCC1=CC=CO1 QANMHLXAZMSUEX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229960001669 kinetin Drugs 0.000 description 2
- 230000001404 mediated effect Effects 0.000 description 2
- 229930182817 methionine Natural products 0.000 description 2
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 2
- 239000011490 mineral wool Substances 0.000 description 2
- 239000006870 ms-medium Substances 0.000 description 2
- 230000037361 pathway Effects 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 2
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 2
- 230000009528 severe injury Effects 0.000 description 2
- 230000000392 somatic effect Effects 0.000 description 2
- 241000894007 species Species 0.000 description 2
- 230000002103 transcriptional effect Effects 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- 230000014621 translational initiation Effects 0.000 description 2
- OUYCCCASQSFEME-UHFFFAOYSA-N tyrosine Natural products OC(=O)C(N)CC1=CC=C(O)C=C1 OUYCCCASQSFEME-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004474 valine Substances 0.000 description 2
- SMYMJHWAQXWPDB-UHFFFAOYSA-N (2,4,5-trichlorophenoxy)acetic acid Chemical compound OC(=O)COC1=CC(Cl)=C(Cl)C=C1Cl SMYMJHWAQXWPDB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SODPIMGUZLOIPE-UHFFFAOYSA-N (4-chlorophenoxy)acetic acid Chemical compound OC(=O)COC1=CC=C(Cl)C=C1 SODPIMGUZLOIPE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VOXZDWNPVJITMN-ZBRFXRBCSA-N 17β-estradiol Chemical compound OC1=CC=C2[C@H]3CC[C@](C)([C@H](CC4)O)[C@@H]4[C@@H]3CCC2=C1 VOXZDWNPVJITMN-ZBRFXRBCSA-N 0.000 description 1
- 239000003559 2,4,5-trichlorophenoxyacetic acid Substances 0.000 description 1
- YIVXMZJTEQBPQO-UHFFFAOYSA-N 2,4-DB Chemical compound OC(=O)CCCOC1=CC=C(Cl)C=C1Cl YIVXMZJTEQBPQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HFZWRUODUSTPEG-UHFFFAOYSA-N 2,4-dichlorophenol Chemical compound OC1=CC=C(Cl)C=C1Cl HFZWRUODUSTPEG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- IAJOBQBIJHVGMQ-UHFFFAOYSA-N 2-amino-4-[hydroxy(methyl)phosphoryl]butanoic acid Chemical compound CP(O)(=O)CCC(N)C(O)=O IAJOBQBIJHVGMQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LLWADFLAOKUBDR-UHFFFAOYSA-N 2-methyl-4-chlorophenoxybutyric acid Chemical compound CC1=CC(Cl)=CC=C1OCCCC(O)=O LLWADFLAOKUBDR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UPMXNNIRAGDFEH-UHFFFAOYSA-N 3,5-dibromo-4-hydroxybenzonitrile Chemical compound OC1=C(Br)C=C(C#N)C=C1Br UPMXNNIRAGDFEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JWNBCQQQLMTPLP-UHFFFAOYSA-N 3-propoxypyrrolidine Chemical compound CCCOC1CCNC1 JWNBCQQQLMTPLP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QUTYKIXIUDQOLK-UHFFFAOYSA-N 5-(1-carboxyethenoxy)-4-hydroxy-3-phosphonooxycyclohexene-1-carboxylic acid Chemical compound OC1C(OC(=C)C(O)=O)CC(C(O)=O)=CC1OP(O)(O)=O QUTYKIXIUDQOLK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000590020 Achromobacter Species 0.000 description 1
- 241000589291 Acinetobacter Species 0.000 description 1
- 241000186361 Actinobacteria <class> Species 0.000 description 1
- 102000007469 Actins Human genes 0.000 description 1
- 108010085238 Actins Proteins 0.000 description 1
- 241000588986 Alcaligenes Species 0.000 description 1
- 241000207875 Antirrhinum Species 0.000 description 1
- 241000208306 Apium Species 0.000 description 1
- 101100478627 Arabidopsis thaliana S-ACP-DES2 gene Proteins 0.000 description 1
- 239000004475 Arginine Substances 0.000 description 1
- 241000186063 Arthrobacter Species 0.000 description 1
- 244000003416 Asparagus officinalis Species 0.000 description 1
- 241001106067 Atropa Species 0.000 description 1
- 108010077805 Bacterial Proteins Proteins 0.000 description 1
- KHBQMWCZKVMBLN-UHFFFAOYSA-N Benzenesulfonamide Chemical compound NS(=O)(=O)C1=CC=CC=C1 KHBQMWCZKVMBLN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000219198 Brassica Species 0.000 description 1
- 235000011331 Brassica Nutrition 0.000 description 1
- 240000002791 Brassica napus Species 0.000 description 1
- 235000011293 Brassica napus Nutrition 0.000 description 1
- 239000005489 Bromoxynil Substances 0.000 description 1
- 241000209200 Bromus Species 0.000 description 1
- UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L Calcium chloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Ca+2] UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 235000002566 Capsicum Nutrition 0.000 description 1
- 240000008574 Capsicum frutescens Species 0.000 description 1
- 101710132601 Capsid protein Proteins 0.000 description 1
- 108010035563 Chloramphenicol O-acetyltransferase Proteins 0.000 description 1
- 241000724565 Chorella virus Species 0.000 description 1
- 241000723343 Cichorium Species 0.000 description 1
- 241000207199 Citrus Species 0.000 description 1
- 101710094648 Coat protein Proteins 0.000 description 1
- 241000218631 Coniferophyta Species 0.000 description 1
- 241000186216 Corynebacterium Species 0.000 description 1
- 241000195493 Cryptophyta Species 0.000 description 1
- 241000724252 Cucumber mosaic virus Species 0.000 description 1
- 244000024469 Cucumis prophetarum Species 0.000 description 1
- 235000010071 Cucumis prophetarum Nutrition 0.000 description 1
- LMKYZBGVKHTLTN-NKWVEPMBSA-N D-nopaline Chemical compound NC(=N)NCCC[C@@H](C(O)=O)N[C@@H](C(O)=O)CCC(O)=O LMKYZBGVKHTLTN-NKWVEPMBSA-N 0.000 description 1
- 108010066133 D-octopine dehydrogenase Proteins 0.000 description 1
- 238000001712 DNA sequencing Methods 0.000 description 1
- 102000016928 DNA-directed DNA polymerase Human genes 0.000 description 1
- 108010014303 DNA-directed DNA polymerase Proteins 0.000 description 1
- 241000208175 Daucus Species 0.000 description 1
- 240000001879 Digitalis lutea Species 0.000 description 1
- 101150048726 E9 gene Proteins 0.000 description 1
- YQYJSBFKSSDGFO-UHFFFAOYSA-N Epihygromycin Natural products OC1C(O)C(C(=O)C)OC1OC(C(=C1)O)=CC=C1C=C(C)C(=O)NC1C(O)C(O)C2OCOC2C1O YQYJSBFKSSDGFO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000206602 Eukaryota Species 0.000 description 1
- ZLSWBLPERHFHIS-UHFFFAOYSA-N Fenoprop Chemical compound OC(=O)C(C)OC1=CC(Cl)=C(Cl)C=C1Cl ZLSWBLPERHFHIS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000589565 Flavobacterium Species 0.000 description 1
- 241000220223 Fragaria Species 0.000 description 1
- 108700007698 Genetic Terminator Regions Proteins 0.000 description 1
- 229930182566 Gentamicin Natural products 0.000 description 1
- CEAZRRDELHUEMR-URQXQFDESA-N Gentamicin Chemical compound O1[C@H](C(C)NC)CC[C@@H](N)[C@H]1O[C@H]1[C@H](O)[C@@H](O[C@@H]2[C@@H]([C@@H](NC)[C@@](C)(O)CO2)O)[C@H](N)C[C@@H]1N CEAZRRDELHUEMR-URQXQFDESA-N 0.000 description 1
- 239000005561 Glufosinate Substances 0.000 description 1
- 239000005562 Glyphosate Substances 0.000 description 1
- 235000003222 Helianthus annuus Nutrition 0.000 description 1
- 108010033040 Histones Proteins 0.000 description 1
- 102000006947 Histones Human genes 0.000 description 1
- 101000836261 Homo sapiens U4/U6.U5 tri-snRNP-associated protein 2 Proteins 0.000 description 1
- 241000208278 Hyoscyamus Species 0.000 description 1
- DCXYFEDJOCDNAF-REOHCLBHSA-N L-asparagine Chemical compound OC(=O)[C@@H](N)CC(N)=O DCXYFEDJOCDNAF-REOHCLBHSA-N 0.000 description 1
- COLNVLDHVKWLRT-QMMMGPOBSA-N L-phenylalanine Chemical compound OC(=O)[C@@H](N)CC1=CC=CC=C1 COLNVLDHVKWLRT-QMMMGPOBSA-N 0.000 description 1
- QIVBCDIJIAJPQS-VIFPVBQESA-N L-tryptophane Chemical compound C1=CC=C2C(C[C@H](N)C(O)=O)=CNC2=C1 QIVBCDIJIAJPQS-VIFPVBQESA-N 0.000 description 1
- 241000208822 Lactuca Species 0.000 description 1
- 108091026898 Leader sequence (mRNA) Proteins 0.000 description 1
- 102000003960 Ligases Human genes 0.000 description 1
- 108090000364 Ligases Proteins 0.000 description 1
- 241000208204 Linum Species 0.000 description 1
- 241000209082 Lolium Species 0.000 description 1
- 108060001084 Luciferase Proteins 0.000 description 1
- 239000005089 Luciferase Substances 0.000 description 1
- 235000002262 Lycopersicon Nutrition 0.000 description 1
- 235000007688 Lycopersicon esculentum Nutrition 0.000 description 1
- 241000218922 Magnoliophyta Species 0.000 description 1
- 101710125418 Major capsid protein Proteins 0.000 description 1
- 241000121629 Majorana Species 0.000 description 1
- 241000220225 Malus Species 0.000 description 1
- 240000003183 Manihot esculenta Species 0.000 description 1
- 241000219823 Medicago Species 0.000 description 1
- 108060004795 Methyltransferase Proteins 0.000 description 1
- 108700005443 Microbial Genes Proteins 0.000 description 1
- 240000002853 Nelumbo nucifera Species 0.000 description 1
- 235000006508 Nelumbo nucifera Nutrition 0.000 description 1
- 235000006510 Nelumbo pentapetala Nutrition 0.000 description 1
- 241001162910 Nemesia <spider> Species 0.000 description 1
- 241000187654 Nocardia Species 0.000 description 1
- 101710141454 Nucleoprotein Proteins 0.000 description 1
- 241000219830 Onobrychis Species 0.000 description 1
- 240000007594 Oryza sativa Species 0.000 description 1
- 235000007164 Oryza sativa Nutrition 0.000 description 1
- 241000209117 Panicum Species 0.000 description 1
- 235000006443 Panicum miliaceum subsp. miliaceum Nutrition 0.000 description 1
- 235000009037 Panicum miliaceum subsp. ruderale Nutrition 0.000 description 1
- 241000208181 Pelargonium Species 0.000 description 1
- 108091005804 Peptidases Proteins 0.000 description 1
- 102000004270 Peptidyl-Dipeptidase A Human genes 0.000 description 1
- 108090000882 Peptidyl-Dipeptidase A Proteins 0.000 description 1
- 240000007377 Petunia x hybrida Species 0.000 description 1
- 101710163504 Phaseolin Proteins 0.000 description 1
- 235000010627 Phaseolus vulgaris Nutrition 0.000 description 1
- 244000046052 Phaseolus vulgaris Species 0.000 description 1
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 description 1
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 description 1
- 101710083689 Probable capsid protein Proteins 0.000 description 1
- 239000004365 Protease Substances 0.000 description 1
- 108010076504 Protein Sorting Signals Proteins 0.000 description 1
- 241000589516 Pseudomonas Species 0.000 description 1
- 241000218206 Ranunculus Species 0.000 description 1
- 241000220259 Raphanus Species 0.000 description 1
- 102100037486 Reverse transcriptase/ribonuclease H Human genes 0.000 description 1
- 108010003581 Ribulose-bisphosphate carboxylase Proteins 0.000 description 1
- 240000000111 Saccharum officinarum Species 0.000 description 1
- 235000007201 Saccharum officinarum Nutrition 0.000 description 1
- 241001106018 Salpiglossis Species 0.000 description 1
- 241000220261 Sinapis Species 0.000 description 1
- 241000207763 Solanum Species 0.000 description 1
- 235000002634 Solanum Nutrition 0.000 description 1
- 235000002595 Solanum tuberosum Nutrition 0.000 description 1
- 244000061456 Solanum tuberosum Species 0.000 description 1
- 240000003829 Sorghum propinquum Species 0.000 description 1
- 244000062793 Sorghum vulgare Species 0.000 description 1
- 108091081024 Start codon Proteins 0.000 description 1
- 241000187191 Streptomyces viridochromogenes Species 0.000 description 1
- 108091036066 Three prime untranslated region Proteins 0.000 description 1
- 241000723873 Tobacco mosaic virus Species 0.000 description 1
- 108700009124 Transcription Initiation Site Proteins 0.000 description 1
- WHKUVVPPKQRRBV-UHFFFAOYSA-N Trasan Chemical compound CC1=CC(Cl)=CC=C1OCC(O)=O WHKUVVPPKQRRBV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000219793 Trifolium Species 0.000 description 1
- 241001312519 Trigonella Species 0.000 description 1
- 244000250129 Trigonella foenum graecum Species 0.000 description 1
- 235000001484 Trigonella foenum graecum Nutrition 0.000 description 1
- 239000007983 Tris buffer Substances 0.000 description 1
- 241000209140 Triticum Species 0.000 description 1
- 235000021307 Triticum Nutrition 0.000 description 1
- QIVBCDIJIAJPQS-UHFFFAOYSA-N Tryptophan Natural products C1=CC=C2C(CC(N)C(O)=O)=CNC2=C1 QIVBCDIJIAJPQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 102100027243 U4/U6.U5 tri-snRNP-associated protein 2 Human genes 0.000 description 1
- 108090000848 Ubiquitin Proteins 0.000 description 1
- 102000044159 Ubiquitin Human genes 0.000 description 1
- 241000219977 Vigna Species 0.000 description 1
- 241000209149 Zea Species 0.000 description 1
- 235000007244 Zea mays Nutrition 0.000 description 1
- 235000005824 Zea mays ssp. parviglumis Nutrition 0.000 description 1
- 108020002494 acetyltransferase Proteins 0.000 description 1
- 102000005421 acetyltransferase Human genes 0.000 description 1
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 1
- 244000193174 agave Species 0.000 description 1
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 1
- 229930002877 anthocyanin Natural products 0.000 description 1
- 235000010208 anthocyanin Nutrition 0.000 description 1
- 239000004410 anthocyanin Substances 0.000 description 1
- 150000004636 anthocyanins Chemical class 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- ODKSFYDXXFIFQN-UHFFFAOYSA-N arginine Natural products OC(=O)C(N)CCCNC(N)=N ODKSFYDXXFIFQN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000009582 asparagine Nutrition 0.000 description 1
- 229960001230 asparagine Drugs 0.000 description 1
- 108010083912 bleomycin N-acetyltransferase Proteins 0.000 description 1
- 239000000872 buffer Substances 0.000 description 1
- 239000001110 calcium chloride Substances 0.000 description 1
- 235000011148 calcium chloride Nutrition 0.000 description 1
- 229910001628 calcium chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001390 capsicum minimum Substances 0.000 description 1
- 229960004261 cefotaxime Drugs 0.000 description 1
- AZZMGZXNTDTSME-JUZDKLSSSA-M cefotaxime sodium Chemical compound [Na+].N([C@@H]1C(N2C(=C(COC(C)=O)CS[C@@H]21)C([O-])=O)=O)C(=O)\C(=N/OC)C1=CSC(N)=N1 AZZMGZXNTDTSME-JUZDKLSSSA-M 0.000 description 1
- 238000004113 cell culture Methods 0.000 description 1
- 230000010261 cell growth Effects 0.000 description 1
- 210000000170 cell membrane Anatomy 0.000 description 1
- 210000002421 cell wall Anatomy 0.000 description 1
- 235000013339 cereals Nutrition 0.000 description 1
- 210000000349 chromosome Anatomy 0.000 description 1
- 235000020971 citrus fruits Nutrition 0.000 description 1
- 238000003776 cleavage reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 235000005822 corn Nutrition 0.000 description 1
- 238000012136 culture method Methods 0.000 description 1
- 230000034994 death Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000004520 electroporation Methods 0.000 description 1
- 239000003623 enhancer Substances 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 229930182833 estradiol Natural products 0.000 description 1
- 229960005309 estradiol Drugs 0.000 description 1
- 102000015694 estrogen receptors Human genes 0.000 description 1
- 108010038795 estrogen receptors Proteins 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 229960002518 gentamicin Drugs 0.000 description 1
- 230000035784 germination Effects 0.000 description 1
- 239000003862 glucocorticoid Substances 0.000 description 1
- XDDAORKBJWWYJS-UHFFFAOYSA-N glyphosate Chemical compound OC(=O)CNCP(O)(O)=O XDDAORKBJWWYJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229940097068 glyphosate Drugs 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 239000011121 hardwood Substances 0.000 description 1
- 239000005556 hormone Substances 0.000 description 1
- 229940088597 hormone Drugs 0.000 description 1
- 108010002685 hygromycin-B kinase Proteins 0.000 description 1
- 238000000338 in vitro Methods 0.000 description 1
- 238000011534 incubation Methods 0.000 description 1
- 208000021267 infertility disease Diseases 0.000 description 1
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 1
- 230000002262 irrigation Effects 0.000 description 1
- 238000003973 irrigation Methods 0.000 description 1
- OOYGSFOGFJDDHP-KMCOLRRFSA-N kanamycin A sulfate Chemical compound OS(O)(=O)=O.O[C@@H]1[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](CN)O[C@@H]1O[C@H]1[C@H](O)[C@@H](O[C@@H]2[C@@H]([C@@H](N)[C@H](O)[C@@H](CO)O2)O)[C@H](N)C[C@@H]1N OOYGSFOGFJDDHP-KMCOLRRFSA-N 0.000 description 1
- 229960002064 kanamycin sulfate Drugs 0.000 description 1
- 235000021374 legumes Nutrition 0.000 description 1
- 231100001231 less toxic Toxicity 0.000 description 1
- 239000002502 liposome Substances 0.000 description 1
- 210000003712 lysosome Anatomy 0.000 description 1
- 230000001868 lysosomic effect Effects 0.000 description 1
- 229910001629 magnesium chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052943 magnesium sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000019341 magnesium sulphate Nutrition 0.000 description 1
- 210000001161 mammalian embryo Anatomy 0.000 description 1
- 235000005739 manihot Nutrition 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 238000000520 microinjection Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 238000002703 mutagenesis Methods 0.000 description 1
- 231100000350 mutagenesis Toxicity 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 108010058731 nopaline synthase Proteins 0.000 description 1
- 230000031787 nutrient reservoir activity Effects 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 230000001717 pathogenic effect Effects 0.000 description 1
- 125000000951 phenoxy group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(O*)C([H])=C1[H] 0.000 description 1
- 239000013459 phenoxy herbicide Substances 0.000 description 1
- COLNVLDHVKWLRT-UHFFFAOYSA-N phenylalanine Natural products OC(=O)C(N)CC1=CC=CC=C1 COLNVLDHVKWLRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000008300 phosphoramidites Chemical class 0.000 description 1
- 230000026731 phosphorylation Effects 0.000 description 1
- 238000006366 phosphorylation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000029553 photosynthesis Effects 0.000 description 1
- 238000010672 photosynthesis Methods 0.000 description 1
- 230000019612 pigmentation Effects 0.000 description 1
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 description 1
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 description 1
- 235000012015 potatoes Nutrition 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 125000002924 primary amino group Chemical group [H]N([H])* 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 description 1
- 230000003134 recirculating effect Effects 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 description 1
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 1
- 230000014493 regulation of gene expression Effects 0.000 description 1
- 230000037425 regulation of transcription Effects 0.000 description 1
- 230000009712 regulation of translation Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 1
- 230000010076 replication Effects 0.000 description 1
- 235000009566 rice Nutrition 0.000 description 1
- 230000007017 scission Effects 0.000 description 1
- 238000002741 site-directed mutagenesis Methods 0.000 description 1
- 210000001082 somatic cell Anatomy 0.000 description 1
- 238000000527 sonication Methods 0.000 description 1
- 239000003270 steroid hormone Substances 0.000 description 1
- 108010008664 streptomycin 3''-kinase Proteins 0.000 description 1
- 238000004114 suspension culture Methods 0.000 description 1
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 108700020534 tetracycline resistance-encoding transposon repressor Proteins 0.000 description 1
- 108091006106 transcriptional activators Proteins 0.000 description 1
- 238000001890 transfection Methods 0.000 description 1
- 235000001019 trigonella foenum-graecum Nutrition 0.000 description 1
- LENZDBCJOHFCAS-UHFFFAOYSA-N tris Chemical compound OCC(N)(CO)CO LENZDBCJOHFCAS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 210000004881 tumor cell Anatomy 0.000 description 1
- 239000013603 viral vector Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Landscapes
- Breeding Of Plants And Reproduction By Means Of Culturing (AREA)
- Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
Description
Ϊ I ·./, . > C ‘ ··· **··***»· ·Ϊ I ·./, . > C ‘ ··· **··***»· ·
J J. ·· ”’· ·..·J J. ·· ”’· ·..·
Szintetikus herbicidrezisztencia-génSynthetic herbicide resistance gene
A találmány tárgyát szintetikus herbicidrezisztencia-gén képezi, továbbá a találmány szerinti gén alkalmazása herbicid-rezisztens transzgenikus növények előállítására, valamint a 5 gén szelekciós markerként történő alkalmazása.The invention relates to a synthetic herbicide resistance gene, the use of the gene according to the invention for producing herbicide-resistant transgenic plants, and the use of the gene as a selection marker.
A 2,4-diklór-fenoxiecetsav (2,4-D) egy olyan herbicid, amelyet a kétszikű (broadleaf) gyomok irtásában alkalmaznak. A 2,4-D-t lebontja az Alcaligenes eutrophus és más mikroorganizmusok. Az a gén, amely az első enzimet kódolja az A. eutrophus 2,4-D lebontási reakcióúton, a tfdA. Ez a gén egy dioxigenázt kódol, amely katalizálja a 2,4-D átalakulását 10 2,4.diklórfenollá (DCP). A DCP sokkal kevésbé toxikus a növényekre, mint a 2,4-D és a tfdA gént hordozó transzgenikus dohánynövények, gyapotnövények valamint a keményfát adó fák esetében már leközölték, hogy megnövekedett ellenálló képességgel rendelkeznek a 2,4-D-vel szemben [Streber és mtsai.: Bio/Technology 7 811 (1989); Lyon és mtsai.: Plant Molec. Bioi. 13 533 (1989); Bayley és mtsai.: Theor. Appl. Genet. 83 645 (1992); Llewellyn és Last: Her15 bicide-resistant Crops, 10. fejezet, 159-174. old. szerk: Duke, CRC Press, (1996); Last és Llewellyn: Weed Science 47 401 (1999); 6,153,401, 6,100,446 és 5,608,147 lajstromszámú US szabadalmak; valamint WO 98/38294 és WO 95/18862 azonosítószámú PCT közzétételi iratok], Azonban eddig még nem találtak olyan transzgenikus növényeket, amelyek ellenállóak lennének azon 2,4-D szinteket, amelyek mezőgazdasági körülmények között előfordulhatnak lásd például Last és Llewellyn: Weed Science 47 401 (1999). Ezek a szerzők azt javasolják, hogy a tdfA gén kodon optimalizálása megnövelheti a tolerancia szinteket lásd: ibid 404. oldal. A tdfA gént úgyszintén alkalmazták, mint szelekciós markert a transzformált növények és növényi sejtek azonosítására, lásd például: 5,608,147 lajstromszámú US szabadalom és WO 95/18862 azonosítószámú PCT közzétételi irat.2,4-Dichlorophenoxyacetic acid (2,4-D) is a herbicide used to control broadleaf weeds. 2,4-D is degraded by Alcaligenes eutrophus and other microorganisms. The gene encoding the first enzyme in the A. eutrophus 2,4-D degradation pathway is tfdA. This gene encodes a dioxygenase that catalyzes the conversion of 2,4-D to 2,4-dichlorophenol (DCP). DCP is much less toxic to plants than 2,4-D, and transgenic tobacco, cotton, and hardwood trees carrying the tfdA gene have been reported to have increased resistance to 2,4-D [Streber et al.: Bio/Technology 7 811 (1989); Lyon et al.: Plant Molec. Biol. 13 533 (1989); Bayley et al.: Theor. Appl. Genet. 83 645 (1992); Llewellyn and Last: Herbicide-resistant Crops, Chapter 10, pp. 159-174. ed. Duke, CRC Press, (1996); Last and Llewellyn: Weed Science 47 401 (1999); U.S. Patents 6,153,401, 6,100,446 and 5,608,147; and PCT Publication Nos. WO 98/38294 and WO 95/18862], However, no transgenic plants have been found to be tolerant to the levels of 2,4-D that may occur under agricultural conditions, see, for example, Last and Llewellyn, Weed Science 47 401 (1999). These authors suggest that codon optimization of the tdfA gene may increase tolerance levels, see ibid, p. 404. The tdfA gene has also been used as a selection marker to identify transformed plants and plant cells, see, for example, U.S. Patent No. 5,608,147 and PCT Publication No. WO 95/18862.
A találmány tárgyát képezi egy szintetikus DNS-szekvenciát tartalmazó DNS-molekula.The invention relates to a DNA molecule comprising a synthetic DNA sequence.
A szintetikus DNS-szekvencia egy olyan enzimet kódol, amely a 2,4-diklór-fenoxiecetsavat diklórfenolra bontja le. A szintetikus DNS-szekvencia természetes mikrobiális eredetű szekvenciát tartalmaz, amely olyan enzimet kódol, amelyben a természetes mikrobiális eredetű szekvencia kodonjainak legalább egy sokaságát a növény számára kedvezőbb kodonokkal he30 lyettesítettük.The synthetic DNA sequence encodes an enzyme that degrades 2,4-dichlorophenoxyacetic acid to dichlorophenol. The synthetic DNA sequence comprises a sequence of natural microbial origin that encodes an enzyme in which at least a plurality of codons of the natural microbial origin sequence have been replaced with codons more favorable to the plant.
A találmány tárgyát képezi továbbá a leírás szerinti szintetikus DNS-szekvenciát tartalmazó DNS konstrukció is. Ebben a konstrukcióban a szintetikus DNS-szekvenciát funkcionálisan kapcsoljuk hozzá növényi génexpressziót szabályozó szekvenciákhoz.The invention also provides a DNA construct comprising a synthetic DNA sequence as described herein. In this construct, the synthetic DNA sequence is operably linked to sequences that regulate plant gene expression.
-2A találmány tárgyát képezi továbbá egy transzgenikus növény vagy növényi rész is. A transzgenikus növény vagy növényi rész tartalmazza a szintetikus DNS-szekvenciát, amelyet funkcionálisan növényi génexpressziót szabályozó szekvenciákhoz kapcsoltunk.-2The invention also provides a transgenic plant or plant part. The transgenic plant or plant part comprises the synthetic DNA sequence functionally linked to sequences that regulate plant gene expression.
A találmány tárgyát képezi továbbá egy eljárás gyomok irtására a találmány szerinti transzgenikus növényeket tartalmazó szabadföldi területen. Az eljárás során auxin herbicid adott mennyiségét alkalmazzuk a szabadföldön, amely mennyiség hatékony a gyomok irtására a szabadföldön. A transzgenikus növények ellenállóak az auxin herbicidre nézve, mert tartalmazzák és expresszálják a szintetikus DNS-szekvenciát. Ténylegesen ez az első eset, amikor olyan transzgenikus növényeket sikerült előállítani, amelyek ellenállóak a mezőgazdaságban általában gyomirtásra alkalmazott auxin herbicid szinteknél lényegesen magasabb szintekkel szemben.The invention also provides a method for controlling weeds in a field containing transgenic plants according to the invention. The method comprises applying to the field a given amount of an auxin herbicide, which amount is effective for controlling weeds in the field. The transgenic plants are resistant to the auxin herbicide because they contain and express the synthetic DNA sequence. In fact, this is the first time that transgenic plants have been produced that are resistant to levels of auxin herbicide that are substantially higher than those commonly used in agriculture for weed control.
A találmány tárgyát képezik továbbá eljárások transzformált növények és növényi sejtek szelekciójára. A transzformált növényi sejtek szelekciójára szolgáló eljárás során először növényi sejtek populációját hozzuk létre. A populációban a növényi sejtek közül legalább néhányat transzformálunk a találmány szerinti DNS konstrukcióval. Ezt követően a növényi sejtek így kapott populációját auxin herbicidet tartalmazó tenyésztáptalajban növesztjük, ahol a herbicid koncentrációját úgy választjuk meg, hogy a transzformált növényi sejtek proliferálni képesek és a nem transzformált növényi sejtek nem képesek proliferálni.The invention also provides methods for selecting transformed plants and plant cells. In the method for selecting transformed plant cells, a population of plant cells is first established. At least some of the plant cells in the population are transformed with the DNA construct of the invention. The resulting population of plant cells is then grown in a culture medium containing an auxin herbicide, the concentration of the herbicide being selected such that the transformed plant cells are able to proliferate and the non-transformed plant cells are unable to proliferate.
A transzformált növények szelekciójára szolgáló eljárás során növények olyan populációját hozzuk létre, amelyről feltételezhető, hogy találmány szerinti transzgenikus növényt tartalmaz. Ezt követően auxin herbicidet alkalmazunk a növények populációjára, ahol a herbicid mennyiségét úgy választjuk meg, hogy a transzformált növények képesek legyenek növekedni és a nem transzformált növények növekedése gátolva lesz.In the process for selecting transformed plants, a population of plants is established that is presumed to contain a transgenic plant according to the invention. An auxin herbicide is then applied to the population of plants, the amount of herbicide being selected such that the transformed plants are able to grow and the growth of non-transformed plants is inhibited.
Az 1. ábra a pProPCISV-SAD diagramja.Figure 1 is a diagram of pProPCISV-SAD.
A 2. ábra a pPZP21 l-PNPT-31 lg7 diagramja.Figure 2 is a lg7 diagram of pPZP21 l-PNPT-31.
A 3. ábra a pPZP21 l-PNPT-512g7 diagramja.Figure 3 is a diagram of pPZP21 l-PNPT-512g7.
A 4. ábra a pPZP21 l-PNPT-311-SAD diagramja.Figure 4 is a diagram of pPZP21 l-PNPT-311-SAD.
Az 5. ábra a pPZP211-PNPT-512-SAD diagramja.Figure 5 is a diagram of pPZP211-PNPT-512-SAD.
Ezekben az ábrákban a rövidítések jelentése a következő: SAD = 2,4-D lebontó szintetikus gén, amelyet kétszikűekre adaptáltunk; CDS = kódoló szekvencia; AMV-vezető = 5’ transzlációra nem kerülő vezető szekvencia a lucerna mozaik vírus 35S transzkriptumából; PCISV-promóter = földimogyoró klorotikus csíkozó vírus promoter; T-bal = T-DNS baloldali határoló szekvencia az Agrobacterium tumefaciens pTiT37 nopalin Ti plazmidból; 35SPolyA = 3’ poliadenilációs (polyA) termináló szignál szekvencia a karfiol mozaik vírus (CaMV)In these figures, the abbreviations have the following meanings: SAD = 2,4-D degradation synthetic gene adapted to dicots; CDS = coding sequence; AMV-leader = 5’ untranslated leader sequence from the 35S transcript of alfalfa mosaic virus; PCISV-promoter = peanut chlorotic streak virus promoter; T-left = T-DNA left flanking sequence from the nopaline Ti plasmid of Agrobacterium tumefaciens pTiT37; 35SPolyA = 3’ polyadenylation (polyA) termination signal sequence from cauliflower mosaic virus (CaMV)
35S transzkriptumából; NPTII = neomicin foszfotranszferáz II; g7PolyA = 3’ polyA terminációs szignál a gén-7-ből egy A. tumefaciens oktopin plazmid T-bal határoló szekvenciáján belül; MCS = többszörös klónozó hely; T-jobb = T-DNS jobboldali határoló szekvencia az A. tumefaciens pTiT37 Ti plazmidból.from the 35S transcript; NPTII = neomycin phosphotransferase II; g7PolyA = 3’ polyA termination signal from gene-7 within the T-left flanking sequence of an A. tumefaciens octopine plasmid; MCS = multiple cloning site; T-right = T-DNA right flanking sequence from the A. tumefaciens pTiT37 Ti plasmid.
A találmány tárgyát szintetikus DNS-szekvencia képezi. A szintetikus kifejezés alatt a leírás szerint azt értjük, hogy a DNS-szekvencia természetes körülmények között nem fordul elő.The invention relates to a synthetic DNA sequence. The term synthetic is used herein to mean that the DNA sequence does not occur naturally.
A találmány szerinti szintetikus DNS-szekvencia olyan enzimet kódol, amely lebontja a 2,4-diklór-fenoxiecetsavat (2,4-D) diklórfenollá (DCP). A szintetikus DNS-szekvencia tartalmaz egy természetes eredetű mikrobiális szekvenciát amely az enzimet kódolja és a DNSszekvenciában a természetes eredetű mikrobiális szekvenciában a kodonok legalább egy sokaságát a növény számára előnyösebb kodonokkal helyettesítettük.The synthetic DNA sequence of the invention encodes an enzyme that degrades 2,4-dichlorophenoxyacetic acid (2,4-D) to dichlorophenol (DCP). The synthetic DNA sequence comprises a naturally occurring microbial sequence encoding the enzyme and in the DNA sequence at least a plurality of codons in the naturally occurring microbial sequence have been replaced with codons more advantageous to the plant.
A leírás szerint a természetes eredetű mikrobiális szekvencia kifejezés alatt egy természetes körülmények között előforduló mikrobiális eredetű gén kódoló szekvenciáját értjük, amely olyan enzimet kódol, amely lebontani képes a 2,4-D-t DCP-re. így a leírás szerint a természetes eredetű mikrobiális szekvencia lehet egy cDNS vagy egy mikroorganizmusból izolált genomi klón kódoló szekvenciája, vagy lehet egy kémiai úton szintetizált DNS-molekula, amely a fenti klón szekvenciájával megegyező kódoló szekvenciával rendelkezik, vagy lehet az ilyen szekvenciák kombinációja.As used herein, the term naturally occurring microbial sequence refers to the coding sequence of a naturally occurring microbial gene encoding an enzyme capable of degrading 2,4-D to DCP. Thus, as used herein, the naturally occurring microbial sequence may be the coding sequence of a cDNA or genomic clone isolated from a microorganism, or may be a chemically synthesized DNA molecule having a coding sequence identical to the sequence of the above clone, or may be a combination of such sequences.
A 2,4-D lebontásra több enzimet magukba foglaló reakcióutakat mutattak ki számos baktérium nemzetségben, lásd például·. Lyon és mtsai.: Plant Molec. Bioi. 13 533 (1989) valamint az ebben hivatkozott referenciák. Az Alcaligenes eutrophus törzsei a legrészletesebben tanulmányozottak ezekben a baktériumokban. Az első enzim az A. eutrophus lebontási reakcióútban alakítja át a 2,4-D-t DCP-be. Ezt az enzimet, amelyre gyakran hivatkozunk, mint monooxigenáz, de amelyről most már ismert, hogy dioxigenáz [Fukumori és mtsai.: J. Bacteriol. 175 2083 (1993)] a tfdA gén kódolja. így a természetben előforduló mikrobiális szekvencia egy tfdA dioxigenázt kódoló cDNS vagy genomi klón kódoló szekvenciája lehet. Ilyen kiónokat és izolálásukat írják le a következő publikációk: Bayley és mtsai.: Theor. Appl. Genet. 83 645 (1992); Lyon és mtsai.: Plant Molec. Bioi. 13 533 (1989); Streber és mtsai.: J. Bacteriology 169 2950 (1987); Perkins és Lurquin: J. Bacteriology 170 5669 (1988); valamint a 6,100,446 és 6,153,401 lajstromszámú US szabadalmak. Lásd továbbá: Maniatis és mtsai.: Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor, NY (1982) és Sambrook és mtsai.: Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor, NY (1989).Multi-enzyme pathways for 2,4-D degradation have been demonstrated in several bacterial genera, see, for example, Lyon et al. Plant Molec. Biol. 13 533 (1989) and references therein. Strains of Alcaligenes eutrophus have been the most extensively studied of these bacteria. The first enzyme in the A. eutrophus degradation pathway converts 2,4-D to DCP. This enzyme, often referred to as a monooxygenase but now recognized as a dioxygenase [Fukumori et al. J. Bacteriol. 175 2083 (1993)], is encoded by the tfdA gene. Thus, the naturally occurring microbial sequence may be the coding sequence of a cDNA or genomic clone encoding the tfdA dioxygenase. Such clones and their isolation are described in the following publications: Bayley et al.: Theor. Appl. Genet. 83 645 (1992); Lyon et al.: Plant Molec. Biol. 13 533 (1989); Streber et al.: J. Bacteriology 169 2950 (1987); Perkins and Lurquin: J. Bacteriology 170 5669 (1988); and U.S. Patents 6,100,446 and 6,153,401. See also: Maniatis et al.: Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor, NY (1982) and Sambrook et al.: Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor, NY (1989).
-4i >·’ :**. .· <> «· ·♦ · ·*-4i >·’ :**. .· <> «· ·♦ · ·*
Ismert, hogy sok baktérium képes lebontani a 2,4-D-t, ezek közé tartoznak az Acinetobacter, Achromobacter, Alcaligenes, Arthrobacter, Corynebacterium, Flavobacterium, Pseudomona törzsei, valamint Actinomycetes törzsek, mint például Nocardia alfajok és Streptomyces viridochromogenes [lásd például: Llewellyn és Last, Herbicide-Resistant Crops, 10. fejezet, szerk.: Duke, CRC Press Inc. (1996); Bayley és mtsai.: Theor. Appl. Genet. 83 645 (1992); Lyon és mtsai.: Plant Molec. Bioi. 13 533 (1989); valamint Streber és mtsai.: J. Bacteriology 169 2950 (1987); Loos: Degradation Of Herbicides, 1-49. old. szerk.: Kearney és Kaufman, Marcel Dekker Inc., New York (1969) valamint az ezekben hivatkozott referenciák]; további, 2,4-D-t lebontani képes baktériumtörzsek izolálhatok a technika állása szerint jól ismert módszerek alkalmazásával (mint például a talajokból történő izolálás, ahol a 2,4-D-t a tenyészet felszaporítási technika során alkalmazzuk, lásd például: Loos: Degradation Of Herbicides, 1-49. old. szerk.: Kearney és Kaufman, Marcel Dekker Inc., New York (1969)). További, a 2,4-D-t DCP-be átalakító enzimet kódoló eDNS és genomi kiónok nyerhetők ki ezen további baktériumokból hasonló módon, mint a tfdA kiónok esetében. Lásd például: Bayley és mtsai.: Theor. Appl. Genet. 83 645 (1992); Lyon és mtsai.: Plant Molec. Bioi. 13 533 (1989); Streber és mtsai.: J. Bacteriology 169 2950 (1987); Perkins és Lurquin: J. Bacteriology 170 5669 (1988); valamint a 6,100,446 és 6,153,401 lajstromszámú US szabadalmak. Lásd továbbá: Maniatis és mtsai.: Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor, NY (1982) és Sambrook és mtsai.: Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor, NY (1989). Továbbá vagy alternatív módon, izolált kiónok, azok részei, vagy azokból származó szekvenciák alkalmazhatók mint próbák további kiónok azonosítására és izolálására. Lásd például: Perkins és Lurquin: J. Bacteriology 170 5669 (1988); Bayley és mtsai.: Theor. Appl. Genet. 83 645 (1992); valamint a 6,100,446 és 6,153,401 lajstromszámú US szabadalmak. Lásd továbbá: Maniatis és mtsai.: Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor, NY (1982) és Sambrook és mtsai.: Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor, NY (1989). A természetes eredetű mikrobiális szekvencia lehet ezen cDNS vagy genomi kiónok egyikének kódoló szekvenciája.Many bacteria are known to be able to degrade 2,4-D, including strains of Acinetobacter, Achromobacter, Alcaligenes, Arthrobacter, Corynebacterium, Flavobacterium, Pseudomona, and strains of Actinomycetes such as Nocardia subspecies and Streptomyces viridochromogenes [see, for example, Llewellyn and Last, Herbicide-Resistant Crops, Chapter 10, ed. Duke, CRC Press Inc. (1996); Bayley et al., Theor. Appl. Genet. 83 645 (1992); Lyon et al., Plant Molec. Biol. 13 533 (1989); and Streber et al., J. Bacteriology 169 2950 (1987); Loos, Degradation Of Herbicides, pp. 1-49. eds.: Kearney and Kaufman, Marcel Dekker Inc., New York (1969) and references cited therein]; additional strains of bacteria capable of degrading 2,4-D can be isolated using methods well known in the art (such as isolation from soils where 2,4-D is used in the culture propagation technique, see, for example: Loos: Degradation Of Herbicides, pp. 1-49. eds.: Kearney and Kaufman, Marcel Dekker Inc., New York (1969)). Additional eDNA and genomic clones encoding the enzyme that converts 2,4-D to DCP can be obtained from these additional bacteria in a similar manner as for the tfdA clones. See, for example: Bayley et al.: Theor. Appl. Genet. 83 645 (1992); Lyon et al.: Plant Molec. Biol. 13,533 (1989); Streber et al., J. Bacteriology 169, 2950 (1987); Perkins and Lurquin, J. Bacteriology 170, 5669 (1988); and U.S. Patents 6,100,446 and 6,153,401. See also Maniatis et al., Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor, NY (1982) and Sambrook et al., Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor, NY (1989). Additionally or alternatively, isolated clones, portions thereof, or sequences derived therefrom can be used as probes for the identification and isolation of additional clones. See, for example, Perkins and Lurquin, J. Bacteriology 170, 5669 (1988); Bayley et al., Theor. Appl. Genet. 83,645 (1992); and U.S. Patents 6,100,446 and 6,153,401. See also Maniatis et al., Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor, NY (1982) and Sambrook et al., Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor, NY (1989). The naturally occurring microbial sequence may be the coding sequence of one of these cDNA or genomic clones.
Ismert, hogy élesztők és gombák úgyszintén képesek lebontani a 2,4-D-t [lásd például: Llewellyn és Last, Herbicide-Resistant Crops, 10. fejezet, szerk.: Duke, CRC Press Inc. (1996); Han és New: Soil Bioi. Biochem. 26 1689 (1994); Donnelly és mtsai.: Applied And Environmental Microbiology 59 2642 (1993); Loos: Degradation Of Herbicides, 1-49. old. szerk.: Kearney és Kaufman, Marcel Dekker Inc., New York (1969); valamint az ezen publikációban hivatkozott referenciák]; további, 2,4-D-t lebontani képes élesztő és gomba törzsek izolálhatok a technika állása szerint jól ismert módszerek alkalmazásával (mint például a tala·· · ** · · ♦Yeasts and fungi are also known to degrade 2,4-D [see, for example, Llewellyn and Last, Herbicide-Resistant Crops, Chapter 10, ed. Duke, CRC Press Inc. (1996); Han and New, Soil Biol. Biochem. 26 1689 (1994); Donnelly et al., Applied And Environmental Microbiology 59 2642 (1993); Loos, Degradation Of Herbicides, pp. 1-49, ed. Kearney and Kaufman, Marcel Dekker Inc., New York (1969); and references cited therein]; additional strains of yeast and fungi capable of degrading 2,4-D can be isolated using methods well known in the art (such as soil·· · ** · · ♦
-5jókból történő izolálás, ahol a 2,4-D-t a tenyészet felszaporítási technika során alkalmazzuk, lásd például: Loos: Degradation Of Herbicides, 1-49. old. szerk.: Kearney és Kaufman, Marcel Dekker Inc., New York (1969) valamint Han és New: Soil Biol. Biochem. 26 1689 (1994)). További, a 2,4-D-t DCP-be átalakító enzimet kódoló eDNS és genomi kiónok nyerhetők ki élesztőből és gombákból a technika állása szerint jól ismert módszerek alkalmazásával (lásd a fentebb hivatkozott referenciákat a baktériumokból történő klón előállítás tárgyalása során) és a természetes eredetű mikrobiális szekvencia lehet ezen cDNS vagy genomi kiónok egyikének kódoló szekvenciája.-5-Isolation from plants where 2,4-D is used in the culture propagation technique, see, for example, Loos: Degradation Of Herbicides, pp. 1-49. eds. Kearney and Kaufman, Marcel Dekker Inc., New York (1969) and Han and New: Soil Biol. Biochem. 26 1689 (1994)). Additional eDNA and genomic clones encoding the enzyme that converts 2,4-D to DCP can be obtained from yeast and fungi using methods well known in the art (see the references cited above for discussion of clone generation from bacteria) and the naturally occurring microbial sequence can be the coding sequence for one of these cDNA or genomic clones.
Továbbá - ahogyan ezt fentebb megjegyeztük - a természetes eredetű mikrobiális szekvencia lehet tejes egészében vagy részben kémiailag szintetizált is. Ennek megvalósítására a megelőző fejezetekben tárgyaltak szerint kapott cDNS-t vagy genomi kiónt szekvenáljuk a technika állása szerint jól ismert módszerek segítségével. Lásd például: Maniatis és mtsai.: Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor, NY (1982) és Sambrook és mtsai.: Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor, NY (1989). A eDNS vagy a genomi klón kódoló szekvenciáját tartalmazó szintetikus DNS-szekvencia előállítható teljes vagy részleges kémiai szintézis segítségével, a technika állása szerint jól ismert módszerek alkalmazásával, lásd például: Maniatis és mtsai.: Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor, NY (1982) és Sambrook és mtsai.: Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor, NY (1989). így például DNS-szekvenciák szintetizálhatok foszfoamidit kémia alkalmazásával automatizált DNS szintetizátor segítségével. Úgyszintén, az A. eutrophus JMP134 tfdA gén szekvenciája rendelkezésre áll [lásd például: Streber és mtsai.: J. Bacteriology 169 2950 (1987); valamint 6,100,446 és 6,153,401 lajstromszámú US szabadalmak, illetve GenBank (katalógus szám: Ml6730)] és az A. eutrophus tfdA gén kódoló szekvenciáját tartalmazó.szintetikus DNS-szekvencia előállítható teljes vagy részleges kémiai szintézis segítségével.Furthermore, as noted above, the naturally occurring microbial sequence may be chemically synthesized in whole or in part. To accomplish this, the cDNA or genomic clone obtained as discussed in the preceding sections is sequenced using methods well known in the art. See, for example, Maniatis et al.: Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor, NY (1982) and Sambrook et al.: Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor, NY (1989). A synthetic DNA sequence containing the coding sequence of the eDNA or genomic clone may be prepared by chemical synthesis in whole or in part, using methods well known in the art, see, for example, Maniatis et al.: Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor, NY (1982) and Sambrook et al.: Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor, NY (1989). For example, DNA sequences can be synthesized using phosphoamidite chemistry using an automated DNA synthesizer. Also, the sequence of the A. eutrophus JMP134 tfdA gene is available [see, for example, Streber et al., J. Bacteriology 169 2950 (1987); and U.S. Patent Nos. 6,100,446 and 6,153,401, and GenBank (accession number M16730)], and a synthetic DNA sequence containing the coding sequence of the A. eutrophus tfdA gene can be prepared by total or partial chemical synthesis.
Előnyösen alkalmazható természetes eredetű mikrobiális szekvencia lehet egy természetes eredetű bakteriális szekvencia. A leírás során a természetes eredetű bakteriális szekvencia kifejezés alatt egy természetes körülmények között előforduló bakteriális gént értünk, amely 2,4-D-t DCP-be lebontó enzimet kódol. így a természetes eredetű bakteriális szekvencia lehet egy baktériumból izolált cDNS vagy genomi klón kódoló szekvenciája, lehet továbbá egy kémiai úton szintetizált DNS-molekula, amelynek egy ilyen kiónnal azonos kódoló szekvenciája van, vagy lehet az ilyen szekvenciák kombinációja. Legelőnyösebben a természetes eredetű bakteriális szekvencia egy A. eutrophus törzsből izolált cDNS vagy genomi klón kódoló szekvenciája, vagy egy kémiai úton szintetizált DNS-molekula, amely ugyanazon ·’*· ’** .* ’-**A preferred naturally occurring microbial sequence may be a naturally occurring bacterial sequence. As used herein, a naturally occurring bacterial sequence is a naturally occurring bacterial gene encoding an enzyme that degrades 2,4-D to DCP. Thus, the naturally occurring bacterial sequence may be a coding sequence of a cDNA or genomic clone isolated from a bacterium, a chemically synthesized DNA molecule having the same coding sequence as such a clone, or a combination of such sequences. Most preferably, the naturally occurring bacterial sequence is a coding sequence of a cDNA or genomic clone isolated from an A. eutrophus strain, or a chemically synthesized DNA molecule having the same coding sequence as such a clone.
-6kódoló szekvenciával rendelkezik, mint egy ilyen klón, vagy lehet az ilyen szekvenciák kombinációja.-6 coding sequence, as such a clone, or it may be a combination of such sequences.
Ahogy fentebb már megjegyeztük, a természetes eredetű mikrobiális szekvencia kodonjainak legalább egy sokaságát olyan kodonokkal helyettesítjük, amelyeket a növény előnyben részesít (a leírás során ezekre mint növény által előnyben részesített kodonok hivatkozunk). A leírás során a kodon, amit a növény előnyben részesít vagy a növény által előnyben részesített kodon kifejezések alatt olyan kodont értünk, amelyet egy növény gyakrabban alkalmaz egy adott aminosav kódolására, mint az adott aminosavat kódoló mikrobiális eredetű kodon. Előnyösen a növény által előnyben részesített kodon kifejezés alatt azt a kodon értjük, amelyet a növény leggyakrabban alkalmaz az adott aminosav kódolására. A növény kodon használata vonatkozhat általánosságban növényekre, a növények egy osztályára (mint például kétszikű növények), egy specifikus növény típusra (mint például gyapot vagy szója) stb. Egy növény vagy növények csoportjának kodon használata vagy preferenciái következtethetők a technika állása szerint ismert módszerek segítségével. Lásd például: Maximizing Gene Expression, 225-85. old., szerk.: Reznikoff és Gold, (1986); Perlak és mtsai.: Proc. Natl. Acad. Sci. USA 88 3324 (1991); valamint a WO 97/31115, WO 97/11086 azonosítószámú PCT közzétételi iratok, a 646643, 553494 lajstromszámú európai szabadalmak és az 5,689,052, 5,567,862, 5,567,600, 5,552,299 valamint 5,017,692 lajstromszámú US szabadalmak. így például a növény vagy a növények által használt kodonokat amelyek a növény vagy növények által expresszált fehérjék egy csoportjában a különböző aminosavak összességét kódolják - előnyösen azon fehérjék esetében, amelyek erősen expresszáltak - táblázatba rendezzük. Ez megvalósítható kézi módszerekkel vagy az erre a célra tervezett szoftverek segítségével (lásd például a WO 97/11086 azonosítószámú PCT bejelentést).As noted above, at least a plurality of codons in the naturally occurring microbial sequence are replaced with codons that are preferred by the plant (referred to herein as plant-preferred codons). As used herein, the terms plant-preferred codon or plant-preferred codon are intended to refer to a codon that is more frequently used by a plant to encode a particular amino acid than the microbial codon encoding the particular amino acid. Preferably, the term plant-preferred codon is intended to refer to a codon that is most frequently used by the plant to encode the particular amino acid. Plant codon usage may refer to plants in general, to a class of plants (such as dicotyledons), to a specific type of plant (such as cotton or soybean), etc. The codon usage or preferences of a plant or group of plants may be inferred using methods known in the art. See, for example, Maximizing Gene Expression, 225-85. pp., eds.: Reznikoff and Gold, (1986); Perlak et al.: Proc. Natl. Acad. Sci. USA 88 3324 (1991); and PCT Publication Nos. WO 97/31115, WO 97/11086, European Patent Nos. 646643, 553494 and U.S. Patent Nos. 5,689,052, 5,567,862, 5,567,600, 5,552,299 and 5,017,692. For example, the codons used by the plant or plants which encode the set of different amino acids in a group of proteins expressed by the plant or plants - preferably in the case of proteins which are highly expressed - are tabulated. This can be accomplished by manual methods or by using software designed for this purpose (see, for example, PCT application WO 97/11086).
A növény számára előnyösebb kodonok alkalmazása azon növényben, amelyben a szintetikus DNS-szekvencia expresszióra kerül, megnöveli az expressziót a természetes eredetű mikrobiális szekvenciával alkalmazásával összehasonlítva. A publikált közlemények azt jelzik, hogy a kodonhasználat a növényekben a génexpressziót a mRNS stabilitás és a transzlációs hatékonyság szintjén befolyásolja. Lásd például: Perlak és mtsai.: Proc. Natl. Acad. Sci. USA 88 3324 (1991); Adang és mtsai.: Plant Molec. Bioi. 21 1131 (1993); Sutton és mtsai.: Transgenic Res. 1 228 (1992). A természetese eredetű mikrobiális szekvencia esetében nem szükséges az összes kodonjának kicserélése a növény által előnyben részesített kodonokra annak érdekében, hogy megnövekedett expressziót égünk el. Azonban előnyösen legalább a növény által legkevésbé preferált kodonokat cseréljük ki a növény által előnyben részesített kodonokra. A leírás során a növény által legkevésbé preferált kodon kifejezés alatt azon kodo-L ·*’·ΓThe use of plant-preferred codons in the plant in which the synthetic DNA sequence is expressed increases expression compared to the naturally occurring microbial sequence. Published literature indicates that codon usage affects gene expression in plants at the level of mRNA stability and translational efficiency. See, for example, Perlak et al.: Proc. Natl. Acad. Sci. USA 88 3324 (1991); Adang et al.: Plant Molec. Biol. 21 1131 (1993); Sutton et al.: Transgenic Res. 1 228 (1992). It is not necessary to replace all of the codons of a naturally occurring microbial sequence with codons preferred by the plant in order to achieve increased expression. However, it is preferable to replace at least the codons least preferred by the plant with codons preferred by the plant. In the description, the term least preferred codon by the plant refers to that codon-L ·*’·Γ
-7 nokat értjük a természetes eredetű mikrobiális szekvenciában, amelyek a kérdéses növény vagy növények a legkisebb mértékben használnak egy adott aminosav kódolására. Előnyösen a mikrobiális kodonoknak több, mint körülbelül 50 százalékát, legelőnyösebben legalább körülbelül 80 százalékát cseréljük ki a növény által előnyben részesített kodonokra.-7 is understood to mean the least commonly used in a naturally occurring microbial sequence for encoding a given amino acid by the plant or plants in question. Preferably, more than about 50 percent, most preferably at least about 80 percent, of the microbial codons are replaced with codons preferred by the plant.
Növény által előnyben részesített kodonok bejuttathatok a természetes eredetű mikrobiális szekvenciába a technika állása szerint jól ismert módszerek segítségével. így például helyspecifíkus mutagenezis alkalmazható [lásd: Perlak és mtsai.: Proc. Natl. Acad. Sci. USA 88 3324 (1991)]. lásd továbbá: Maniatis és mtsai.: Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor, NY (1982) és Sambrook és mtsai.: Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor, NY (1989). Azonban a növény által előnyben részesített kodonokat előnyösen kémiai szintézis segítségével juttatjuk bele a természetes eredetű mikrobiális szekvenciába úgy, hogy megszintetizáljuk a 2,4-D lebontó enzimet kódoló teljes DNS-szekvenciát. Közelebbről meghatározva a kémiai szintézis nagy előnyt élvez, amikor nagyszámú mikrobiális eredetű kodont kell helyettesíteni a növény által előnyben részesített kodonokkal. A kémiai szintézis számos további előnnyel jár. így például a kémiai szintézis alkalmazása további változtatásokat tesz lehetővé a DNS-molekula, vagy az általa kódolt fehérje szekvenciájában, hogy például optimalizáljuk az expressziót (azaz eltávolítsuk azon mRNS szekunder struktúrákat, amelyek gátolják a transzkripciót vagy a transzlációt, eltávolítsunk nem kívánatos potenciális poliadenilációs szekvenciákat és megváltoztassuk az A+T és G+C tartalmat), hozzáadjunk egyedülálló restrikciós hasítóhelyeket a megfelelő pontokban, kivágjunk proteáz hasítóhelyeket, stb.Plant-preferred codons can be introduced into the naturally occurring microbial sequence by methods well known in the art. For example, site-directed mutagenesis can be used [see Perlak et al.: Proc. Natl. Acad. Sci. USA 88 3324 (1991)]. See also Maniatis et al.: Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor, NY (1982) and Sambrook et al.: Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor, NY (1989). However, plant-preferred codons are preferably introduced into the naturally occurring microbial sequence by chemical synthesis by synthesizing the entire DNA sequence encoding the 2,4-D degrading enzyme. More specifically, chemical synthesis is of great advantage when a large number of microbial codons are to be replaced by plant-preferred codons. Chemical synthesis has several additional advantages. For example, the use of chemical synthesis allows for further modifications to the sequence of the DNA molecule or the protein it encodes, such as optimizing expression (i.e. removing mRNA secondary structures that inhibit transcription or translation, removing unwanted potential polyadenylation sequences, and altering the A+T and G+C content), adding unique restriction sites at appropriate points, deleting protease cleavage sites, etc.
A növény által előnyben részesített kodonokat tartalmazó szintetikus DNS-szekvencia, amelyben a mikrobiális eredetű kodonok legalább egy sokaságát helyettesítettük, ugyanazt az aminosav szekvenciát kódolja, mint a természetes eredetű mikrobiális szekvencia, amennyiben ezek a szubsztitúciók az egyedüli különbségek a szintetikus DNS-szekvencia és a természetes eredetű mikrobiális szekvencia között. Azonban a szintetikus DNS-szekvencia tartalmazhat további változtatásokat is a természetes eredetű mikrobiális szekvenciával összehasonlítva. így például a szintetikus DNS-szekvencia kódolhat olyan enzimet, amely lebontja a 2,4-D-t DCP-be, de amely megváltoztatott aminosav szekvenciával rendelkezik a mutáció nélküli természetes eredetű mikrobiális szekvencia által kódolt enzimmel szemben annak következtében, hogy egy vagy több szubsztitúció, addíció vagy deléció található a természetes eredetű mikrobiális szekvenciában. Az ilyen szubsztitúciók, addíciók és deléciók létrehozására szolgáló módszerek a technika állása szerint jól ismertnek tételezhetők fel és fentebb leírásra kerültek.A synthetic DNA sequence containing plant-preferred codons in which at least one of the microbial codons has been replaced encodes the same amino acid sequence as the naturally occurring microbial sequence, provided that these substitutions are the only differences between the synthetic DNA sequence and the naturally occurring microbial sequence. However, the synthetic DNA sequence may also contain additional changes compared to the naturally occurring microbial sequence. For example, the synthetic DNA sequence may encode an enzyme that degrades 2,4-D to DCP but which has an altered amino acid sequence relative to the enzyme encoded by the unmutated naturally occurring microbial sequence due to one or more substitutions, additions, or deletions in the naturally occurring microbial sequence. Methods for making such substitutions, additions and deletions are believed to be well known in the art and have been described above.
.t Ζ*. ο- A'··.t Ζ*. ο- A'··
Olyan vizsgálati módszerek, amelyek segítségével meghatározható, hogy a 2,4-D lebontásra került DCP-be, a technika állása szerint jól ismertnek tekinthetők. Lásd például: Streber és mtsai.: J. Bacteriol. 169 2950 (1987); Perkins és mtsai.: J. Bacteriol. 170 5669 (1988); Streber és mtsai.: Bio/Technology 7 811 (1989); Lyon és mtsai.: Plant Molec. Bioi. 13 533 (1989); Bayley és mtsai.: Theor. Appl. Genet. 83 645 (1992); Fukumori és mtsai.: J. Bacteriol. 175 2083 (1993); Lyon és mtsai.: Transgenic Res 2 162 (1993); Llewellyn és Last: In: Herbicide-Resistant Crops, 10. fejezet, 159-174. old., szerk.: Duke, CRC Press (1996); Last és Llewellyn: Weed Science 47 401 (1999). Ugyanakkor a 2,4-D-vel és további auxin herbicidekkel szemben mutatott ellenálló-képesség szintén alkalmazható ennek az átalakulásnak a kimutatására. Lásd alább, valamint a fentebb hivatkozott referenciák.Test methods for determining whether 2,4-D has been degraded to DCP are well known in the art. See, for example, Streber et al.: J. Bacteriol. 169 2950 (1987); Perkins et al.: J. Bacteriol. 170 5669 (1988); Streber et al.: Bio/Technology 7 811 (1989); Lyon et al.: Plant Molec. Biol. 13 533 (1989); Bayley et al.: Theor. Appl. Genet. 83 645 (1992); Fukumori et al.: J. Bacteriol. 175 2083 (1993); Lyon et al.: Transgenic Res 2 162 (1993); Llewellyn and Last: In: Herbicide-Resistant Crops, Chapter 10, pp. 159-174, eds.: Duke, CRC Press (1996); Last and Llewellyn: Weed Science 47 401 (1999). However, resistance to 2,4-D and other auxin herbicides can also be used to demonstrate this transformation. See below and the references cited above.
A találmány tárgyát képezik továbbá DNS konstrukciók, amelyek a DNS-szekvenciát funkcionális módon növényi génexpressziós szabályozó szekvenciákhoz kapcsoltan tartalmazzák. A leírás szerint a DNS konstrukció kifejezés alatt azt értjük, hogy ezek megszerkesztett (természetben elő nem forduló) DNS-molekulák, amelyek jól alkalmazhatóak DNS bejuttatására gazdasejtekbe és kifejezés magába foglal kiméra géneket, expressziós kazettákat és vektorokat.The invention also provides DNA constructs comprising the DNA sequence operably linked to plant gene expression regulatory sequences. As used herein, the term DNA construct is understood to mean engineered (not naturally occurring) DNA molecules that are useful for delivering DNA into host cells and includes chimeric genes, expression cassettes and vectors.
A leírás során a funkcionálisan kapcsolt kifejezés alatt DNS-szekvenciák összekapcsolását értjük (beleértve a szekvenciák sorrendjét, a szekvenciák irányítottságát és a különböző szekvenciák egymáshoz képest elfoglalt viszonylagos helyzetét) olyan módon, hogy az általuk kódolt fehérje expresszióra kerül. Az expressziós szabályozó szekvenciák és a kódoló szekvenciák funkcionális összekapcsolására szolgáló módszerek a technika állása szerint jól ismertnek tekinthetőek. Lásd például: Maniatis és mtsai.: Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor, NY (1982) és Sambrook és mtsai.: Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor, NY (1989).As used herein, the term "operably linked" refers to the linking of DNA sequences (including the order of the sequences, the orientation of the sequences, and the relative positions of the different sequences relative to each other) in such a way that the protein encoded by them is expressed. Methods for functionally linking expression control sequences to coding sequences are well known in the art. See, for example, Maniatis et al., Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor, NY (1982) and Sambrook et al., Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor, NY (1989).
A leírás szerint az expressziós szabályozó szekvenciák kifejezés alatt olyan DNSszekvenciákat értünk, amelyek bármely módon szerepet játszanak a transzkripció vagy a transzláció szabályozásában. Megfelelő expressziós szabályozó szekvenciák és az ezek előállításra és alkalmazására szolgáló módszerek a technika állása szerint jól ismertnek tételezhetők fel.As used herein, expression control sequences are DNA sequences that play a role in the regulation of transcription or translation in any way. Suitable expression control sequences and methods for their preparation and use are well known in the art.
Az expressziós szabályozó szekvenciáknak tartalmazniuk kell egy promótert. A promoter lehet bármely olyan DNS-szekvencia, amely transzkripciós aktivitást mutat a kiválasztott növényi sejtekben, növényi részekben vagy növényekben. A promoter lehet indukálható vagy konstitutív. Lehet természetes körülmények között előforduló promoter vagy állhat különböző természetes körülmények között előforduló promóterek részeiből, vagy lehet részlegesen vagyThe expression control sequences must include a promoter. The promoter may be any DNA sequence that exhibits transcriptional activity in selected plant cells, plant parts, or plants. The promoter may be inducible or constitutive. It may be a naturally occurring promoter or may consist of parts of different naturally occurring promoters, or may be partially or
teljesen szintetikus promoter. A promóterek megtervezésében irányt mutathatnak a promoter szerkezetre vonatkozó tanulmányok, mint például Harley és Reynolds publikációja [Harley és Reynolds: Nucleic Acids Res. 15 2343 (1987)]. Ugyanakkor a promoter elhelyezkedése a transzkripciós starthelyhez viszonyítva szintén optimalizálható. Lásd például: Roberts és mtsai.: Proc. Natl Acad. Sci. USA 76 760 (1979). A technika állása szerint sok megfelelő, növényekben alkalmazható promoter ismert.fully synthetic promoter. Studies on promoter structure, such as that of Harley and Reynolds [Harley and Reynolds: Nucleic Acids Res. 15 2343 (1987)], can provide guidance in the design of promoters. However, the location of the promoter relative to the transcription start site can also be optimized. See, for example, Roberts et al.: Proc. Natl Acad. Sci. USA 76 760 (1979). Many suitable promoters for use in plants are known in the art.
így például a növényekben alkalmazható megfelelő konstitutív promóterek közé tartoznak a következők: növényi vírusokból származó promóterek, mint például a földimogyoró klorotikus csíkozó kaulimovírus (PC1SV) promoter [5,850,019 lajstromszámú US szabada10 lom]; a karfiol mozaikvírusból (CaMV) származó 35S promoter [Odell és mtsai.: Nature 313 810 (1985)]; a Chorella vírus metiltranszferáz gének promóterei [5,563,328 lajstromszámú US szabadalom]; valamint a teljes hosszúságú transzkript promoter a görvélyfű mozaikvírusból (FMV) [5,378,619 lajstromszámú US szabadalom]; promóterek olyan génekből, mint például a rizs aktin [McElroy és mtsai.: Plant Cell 2 163 (1990)]; ubiquitin [Christensen és mtsai.: Plant Mol. Biol. 12 619 (1989) és Christensen és mtsai.: Plant Mol. Biol. 18 675 (1992)]; pEMU [Last és mtsai.: Theor. Appl. Genet. 81 581 (1991)]; MAS [Velten és mtsai.: EMBO J. 3 2723 (1984)]; kukorica H3 hiszton [Lepetit és mtsai.: Mol. Gen. Genet. 231 276 (1992) valamint Atanassova és mtsai.: Plant Journal 2 291 (1992)]; Brassica napus ALS3 [WO 97/41228 lajstromszámú PCT közzétételi irat]; és különböző Agrobacterium gének pro- móterei [lásd például: 4,771,002; 5,102,796; 5,182,200; 5,428,147 lajstromszámú US szabadalmak],For example, suitable constitutive promoters for use in plants include: promoters from plant viruses, such as the peanut chlorotic streak caulimovirus (PC1SV) promoter [U.S. Patent No. 5,850,019]; the 35S promoter from cauliflower mosaic virus (CaMV) [Odell et al., Nature 313,810 (1985)]; promoters from the Chorella virus methyltransferase genes [U.S. Patent No. 5,563,328]; and the full-length transcript promoter from the field fenugreek mosaic virus (FMV) [U.S. Patent No. 5,378,619]; promoters from genes such as rice actin [McElroy et al., Plant Cell 2, 163 (1990)]; ubiquitin [Christensen et al., Plant Mol. Biol. 12,619 (1989) and Christensen et al.: Plant Mol. Biol. 18,675 (1992)]; pEMU [Last et al.: Theor. Appl. Genet. 81,581 (1991)]; MAS [Velten et al.: EMBO J. 3,2723 (1984)]; maize histone H3 [Lepetit et al.: Mol. Gen. Genet. 231,276 (1992) and Atanassova et al.: Plant Journal 2,291 (1992)]; Brassica napus ALS3 [PCT publication number WO 97/41228]; and promoters of various Agrobacterium genes [see, for example, 4,771,002; 5,102,796; 5,182,200; US Patent No. 5,428,147],
A növényekben alkalmazható megfelelő indukálható promóterek közé tartoznak a következők: az ACE1 rendszerből származó promoter, amely választ ad rézre [Mett és mtsai.: Proc. Natl. Acad. Sci. USA 90 4567 (1993)]; a kukorica In2 gén promótere, amely választ ad benzolszulfonamid herbicid biztonságot adó anyagokra [Hershey és mtsai.: Mol. Gen. Genetics 227 229 (1991) valamint Gatz és mtsai.: Mol. Gen. Genetics 243 32 (1994)]; és a Tét represszor promótere a TnlO-bŐl [Gatz és mtsai.: Mol. Gen. Genet. 227 229 (1991)]. Egy különösen előnyösen alkalmazható indukálható promoter növényekben történő alkalmazásokra az a promoter, amely olyan indukáló ágensre ad választ, amelyre normál körülmények között a növények nem reagálnak. Ilyen típusú indukálható promótérré például szolgálhat egy szteroid hormon génből származó indukálható promoter, amelynek transzkripciós aktivitását egy glükokortikoszteroid hormon indukálja [Schena és mtsai.: Proc. Natl. Acad. Sci. USA 88 10421 (1991)]; vagy egy kiméra transzkripciós aktivátor - XVE - legutóbbi alkalmazása egy ösztrogén receptoron alapuló indukálható növényi expressziós rendszerben, amelyet ösztradiol aktiSuitable inducible promoters for use in plants include: the promoter from the ACE1 system, which responds to copper [Mett et al.: Proc. Natl. Acad. Sci. USA 90 4567 (1993)]; the promoter of the maize In2 gene, which responds to benzenesulfonamide herbicide safety agents [Hershey et al.: Mol. Gen. Genetics 227 229 (1991) and Gatz et al.: Mol. Gen. Genetics 243 32 (1994)]; and the Tet repressor promoter from Tn10 [Gatz et al.: Mol. Gen. Genet. 227 229 (1991)]. A particularly preferred inducible promoter for use in plants is one that responds to an inducing agent to which plants do not normally respond. Examples of such an inducible promoter include an inducible promoter derived from a steroid hormone gene, the transcriptional activity of which is induced by a glucocorticosteroid hormone [Schena et al.: Proc. Natl. Acad. Sci. USA 88 10421 (1991)]; or the recent use of a chimeric transcriptional activator - XVE - in an estrogen receptor-based inducible plant expression system, which is activated by estradiol.
V a ·· ··· · ♦·V a ·· ··· · ♦·
J · · · · · · ·J · · · · · ·
- 10vál [Zuo és mtsai.: The Plant Journal 24 265 (2000)]. Növényekben alkalmazható további indukálható promóterek kerültek leírásra a 332104 lajstromszámú EP szabadalomban és a WO 93/21334 és WO 97/06269 azonosítószámú PCT közzétételi iratokban.- 10vál [Zuo et al.: The Plant Journal 24 265 (2000)]. Further inducible promoters for use in plants are described in EP patent application number 332104 and PCT publication numbers WO 93/21334 and WO 97/06269.
Végül más promóterek részeiből összeállított promóterek és részben vagy egészben szintetizált promóterek is alkalmazhatóak. Lásd például: Ni és mtsai.: Plant J. 7 661 (1995) publikációját és a WO 95/14098 azonosítószámú PCT közzétételi iratot, amelyekben ilyen promótereket írnak le növényekben történő alkalmazásra.Finally, promoters assembled from parts of other promoters and promoters synthesized in whole or in part may also be used. See, for example, Ni et al., Plant J. 7661 (1995) and PCT Publication No. WO 95/14098, which describe such promoters for use in plants.
A promoter tartalmazhat, vagy módosítható, hogy tartalmazzon egy vagy több enhanszer elemet. Előnyösen a promoter magába foglalja enhanszer elemek egy sokaságát. Az enhanszer elemeket tartalmazó promóterek magasabb szintű transzkripciót biztosítanak az ezeket nem tartalmazó promóterekkel összehasonlítva. A növényekben alkalmazható megfelelő enhanszer elemek magukba foglalják a PC1SV enhanszer elemet [5,850,019 lajstromszámú US szabadalom]; a CaMV 35S enhanszer elemet [5,106,739 és 5,164,316 lajstromszámú US szabadalmak] valamint az FMV enhanszer elemet [Maiti és mtsai.: Transgenic Res. 6 143 (1997)]. Lásd továbbá a WO 96/23898 azonosítószámú PCT közzétételi iratot és az Enhancers and Eukaryotic Expression publikációt (Cold Spring Harbor Press, Cold Spring Harbor, NY, 1983).The promoter may comprise, or be modified to comprise, one or more enhancer elements. Preferably, the promoter comprises a plurality of enhancer elements. Promoters comprising enhancer elements provide for higher levels of transcription compared to promoters which do not comprise them. Suitable enhancer elements for use in plants include the PC1SV enhancer element [U.S. Patent No. 5,850,019]; the CaMV 35S enhancer element [U.S. Patents Nos. 5,106,739 and 5,164,316] and the FMV enhancer element [Maiti et al.: Transgenic Res. 6 143 (1997)]. See also PCT Publication No. WO 96/23898 and Enhancers and Eukaryotic Expression (Cold Spring Harbor Press, Cold Spring Harbor, NY, 1983).
Hatékony expresszióhoz a kódoló szekvenciákat előnyösen szintén funkcionálisan kapcsoljuk egy 3’ transzlációra nem kerülő szekvenciához. A 3’ transzlációra nem kerülő szekvencia magába foglal egy transzkripciós terminátor szekvenciát és egy poliadenilációs szekvenciát. A 3’ transzlációra nem kerülő régió előállítható Agrobacterium-ból, növényi vírusokból, növényekből vagy más eukariótákból származó gének határoló régióiból.For efficient expression, the coding sequences are preferably also operably linked to a 3' untranslated sequence. The 3' untranslated sequence includes a transcription terminator sequence and a polyadenylation sequence. The 3' untranslated region can be derived from the flanking regions of genes derived from Agrobacterium, plant viruses, plants, or other eukaryotes.
Megfelelő transzlációra nem kerülő 3’ szekvenciák növényekben történő alkalmazásokra magukba foglalják a következőket: karfiol mozaikvírus 35S gén, a fazeolin mag tárolófehéije gén, a borsó ribulóz-bifoszfát karboxiláz kis alegység E9 gén, a szója 7S tárolófehéije gének, az oktopin szintáz gén és a nopalin szintáz gén.Suitable non-translated 3' sequences for plant applications include the following: cauliflower mosaic virus 35S gene, the phaseolin seed storage protein gene, the pea ribulose-biphosphate carboxylase small subunit E9 gene, the soybean 7S storage protein genes, the octopine synthase gene, and the nopaline synthase gene.
Úgyszintén alkalmazásra kerül egy transzlációra nem kerülő 5’ szekvencia is. Az 5’ transzlációra nem kerülő szekvencia egy mRNS része, amely az 5’ CAP helytől a transzlációs iniciációs kodonig teljed. Az mRNS ezen régiója szükséges a transzláció inicializáláshoz növényekben és szerepet játszik a génexpresszió szabályozásában. A növényekben történő alkalmazásra megfelelő 5’ transzlációra nem kerülő régiók magukba foglalják a következőket: lucerna mozaikvírusból származó régió, az uborka mozaikvírus burokfehéije gén, valamint dohány mozaikvírus.A 5' untranslated sequence is also used. The 5' untranslated sequence is a portion of an mRNA that extends from the 5' CAP site to the translation initiation codon. This region of the mRNA is required for translation initiation in plants and plays a role in the regulation of gene expression. Suitable 5' untranslated regions for use in plants include the following: a region from alfalfa mosaic virus, the cucumber mosaic virus coat protein gene, and tobacco mosaic virus.
I φ ·· · · ··«· ·* • φ ·· ··· · ··I φ ·· · · ··«· ·* • φ ·· ··· · ··
I · · ·· ζ * ··I · · ·· ζ * ··
- 11 Ahogyan ezt fentebb már említettük, a DNS konstrukció lehet egy vektor. A vektor tartalmazhat egy vagy több replikációs rendszert, amely lehetővé teszi ennek replikációját a gazdasejtekben. Az önmagában replikálódó vektorok közé tartoznak plazmidok, kozmidok és virális vektorok. Alternatív módon eljárva a vektor lehet egy integráló vektor, amely lehetővé teszi a 2,4-D-t lebontó enzimet kódoló szintetikus DNS-szekvencia integrálódását a gazdasejt kromoszómájába. A vektor kívánt esetben rendelkezik egyedi restrikciós hasítóhelyekkel a DNS-szekvenciák beillesztésére. Amennyiben egy vektor nem rendelkezik egyedi restrikciós helyekkel, ez módosítható restrikciós helyek bevitelével vagy éppen eltávolításával annak érdekében, hogy alkalmasabb legyen a további manipulációkra.- 11 As mentioned above, the DNA construct may be a vector. The vector may contain one or more replication systems that allow it to replicate in host cells. Self-replicating vectors include plasmids, cosmids, and viral vectors. Alternatively, the vector may be an integrating vector that allows the integration of the synthetic DNA sequence encoding the 2,4-D degrading enzyme into the chromosome of the host cell. The vector may optionally have unique restriction sites for insertion of the DNA sequences. If a vector does not have unique restriction sites, it may be modified by introducing or removing restriction sites to make it more suitable for further manipulation.
A találmány szerinti DNS konstrukciók alkalmazhatók bármilyen típusú növényi sejt transzformálására (lásd alább). Feltétlenül szükséges egy genetikai marker alkalmazása transzformált növényi sejtek kiválasztásához (szelekciós marker). A szelekciós markerek tipikus esetben lehetővé teszik, hogy a transzformált sejteket visszanyerjük egy negatív szelekció útján (azaz gátoljuk azon sejtek növekedését, amelyek nem tartalmazzák a szelekciós mar- kert) vagy szkrínvizsgálatot végezzünk azon termékre, amelyet a szelekciós marker kódol.The DNA constructs of the invention can be used to transform any type of plant cell (see below). It is essential to use a genetic marker to select transformed plant cells (selection marker). Selection markers typically allow the transformed cells to be recovered by negative selection (i.e., inhibiting the growth of cells that do not contain the selection marker) or to screen for the product encoded by the selection marker.
A legáltalánosabban alkalmazott szelektálható marker gén a növények transzformálása során a neomicin foszfotranszferáz II (nptll) gén, amelyet Tn5-ből izolálhatunk és amely amikor növényi expressziós kontroll szignálok szabályozása alá helyezzük, rezisztenciát biztosít kanamicinnel szemben [Fraley és mtsai.: Proc. Natl. Acad. Sci. USA 80 4803 (1983)].The most commonly used selectable marker gene for plant transformation is the neomycin phosphotransferase II (nptll) gene, which can be isolated from Tn5 and which, when placed under the control of plant expression control signals, confers resistance to kanamycin [Fraley et al.: Proc. Natl. Acad. Sci. USA 80 4803 (1983)].
Egy másik általánosan alkalmazott szelektálható marker gén a higromicin foszfotranszferáz gén, amely rezisztenciát biztosít a higromicin antibiotikummal szemben [Vanden Elzen és mtsai.: Plant Mol. Biol. 5 299 (1985)].Another commonly used selectable marker gene is the hygromycin phosphotransferase gene, which confers resistance to the antibiotic hygromycin [Vanden Elzen et al., Plant Mol. Biol. 5:299 (1985)].
Az antibiotikumokkal szembeni rezisztenciát közvetítő további bakteriális eredetű szelektálható marker gének közé tartoznak a következők: gentamicin acetil-transzferáz, sztrepto25 micin foszfotranszferáz, aminoglikozid-3’-adenil-transzferáz és a bleomicin rezisztencia determináns [Hayford és mtsai.: Plant Physiol. 86 1216 (1988); Jones és mtsai.: Mol. Gen. Genet. 210 86 (1987); Sváb és mtsai.: Plant Mol. Biol. 14 197 (1990); Hille és mtsai.: Plant Mol. Biol. 7 171 (1986)]. További szelektálható marker gének herbicidekkel - mint például glifozát, glufozinát vagy bromoxinil - szembeni ellenálló-képességet biztosítanak [Comai és 30 mtsai.: Nature 317 741 (1985); Stalker és mtsai.: Science 242 419 (1988); Hinchee és mtsai.: Bio/Technology 6 915 (1988); Stalker és mtsai.: J. Bioi. Chem. 263 6310 (1988); valamint Gordon-Kamm és mtsai.: Plant Cell 2 603 (1990)].Other bacterial selectable marker genes that confer antibiotic resistance include gentamicin acetyltransferase, streptomycin phosphotransferase, aminoglycoside-3'-adenyltransferase, and the bleomycin resistance determinant [Hayford et al.: Plant Physiol. 86 1216 (1988); Jones et al.: Mol. Gen. Genet. 210 86 (1987); Sváb et al.: Plant Mol. Biol. 14 197 (1990); Hille et al.: Plant Mol. Biol. 7 171 (1986)]. Additional selectable marker genes confer resistance to herbicides such as glyphosate, glufosinate, or bromoxynil [Comai et al.: Nature 317 741 (1985); Stalker et al.: Science 242 419 (1988); Hinchee et al.: Bio/Technology 6 915 (1988); Stalker et al.: J. Biol. Chem. 263 6310 (1988); and Gordon-Kamm et al.: Plant Cell 2 603 (1990)].
A növényi transzformációknál alkalmazhatóak nem bakteriális eredetű további szelektálható marker gének is. Ezen gének közé tartoznak például az alábbiak: egér dihidrofolát-re·· · ·« ·· · ··Additional selectable marker genes of non-bacterial origin can also be used in plant transformations. These genes include, for example: mouse dihydrofolate-re·· · ·« ·· ··
- 12duktáz, növényi 5-enol-piruvoil-shikimát-3-foszfát szintáz és az növényi acetolacetát szintéz [Eichholtz és mtsai.: Somatic Cell Mol. Genet. 13 67 (1987); Shah és mtsai.: Science 233 478 (1986); Charest és mtsai.: Plant Cell Rep. 8 643 (1990); 154,204 lajstromszámú EP szabadalom],- 12-ductase, plant 5-enol-pyruvoyl-shikimate-3-phosphate synthase and plant acetolacetate synthesis [Eichholtz et al.: Somatic Cell Mol. Genet. 13 67 (1987); Shah et al.: Science 233 478 (1986); Charest et al.: Plant Cell Rep. 8 643 (1990); EP patent registration number 154,204],
A feltételezhetően transzformált sejtek szkrínelése vizsgálatához általánosságban alkalmazható gének közé tartoznak a következők: b-glükuronidáz (GUS), b-galaktozidáz, luciferáz és klóramfenikol-acetiltranszferáz [Jefferson: Plant Mol. Biol. Rep. 5 387 (1987); Teeri és mtsai.: EMBO J. 8 343 (1989); Koncz és mtsai.: Proc. Natl. Acad. Sci. USA 84 131 (1987); De Block és mtsai.: EMBO J. 3 1681 (1984)], zöld fluoreszcens fehége (GFP) [Chalfíe és mtsai.: Science 263 802 (1994); Haseloff és mtsai.: TIG 11 328 (1995) valamint a WO 97/41228 azonosítószámú PCT közzétételi irat]. A viszonylag ritkán előforduló transzformációs események azonosítására egy másik megközelítés lehet egy olyan gén alkalmazása, amely a Zea mays antocián pigmentációs reakcióút egy domináns konstitutív szabályozóját kódolja [Ludwig és mtsai.: Science 247 449 (1990)].Genes commonly used to screen for potentially transformed cells include: b-glucuronidase (GUS), b-galactosidase, luciferase, and chloramphenicol acetyltransferase [Jefferson: Plant Mol. Biol. Rep. 5 387 (1987); Teeri et al.: EMBO J. 8 343 (1989); Koncz et al.: Proc. Natl. Acad. Sci. USA 84 131 (1987); De Block et al.: EMBO J. 3 1681 (1984)], green fluorescent protein (GFP) [Chalfie et al.: Science 263 802 (1994); Haseloff et al.: TIG 11 328 (1995) and PCT Publication No. WO 97/41228]. Another approach to identifying relatively rare transformation events could be to use a gene encoding a dominant constitutive regulator of the Zea mays anthocyanin pigmentation pathway [Ludwig et al.: Science 247 449 (1990)].
A találmány egy másik aspektusa szerint egy auxin herbiciddel szemben mutatott ellenálló-képesség alkalmazható mint szelekciós marker növények és növényi sejtek esetében. A leírás szerint az auxin herbicid kifejezés alatt fenoxi auxinokat értünk (fenoxi herbicidek) amelyek magukba foglalják a következőket: 2,4-D, 4-klór-fenoxiecetsav, 4-klór-2-metilfenoxi-ecetsav, 2,4,5-triklór-fenoxiecetsav, 2,4-diklór-fenoxi-vajsav, 4-(2-metil-4-klórfenoxi)-vajsav, 2-(4-klórfenoxi)-propionsav, 2-(2,4-diklór-fenoxi)-propionsav, 2-(2,4,5-triklór-fenoxi)propionsav, valamint ezen savak sói (beleértve az amin sókat) és észterei. Az auxin herbicidek az kereskedelemben beszerezhetők [lásd: Crop Protection Reference, 11. kiadás, Chemical & Pharmaceutical Press, Inc., New York, NY, (1995)]. Előnyösen alkalmazható auxin herbicidek a 2,4-D és annak sói (beleértve az amin sókat) valamint észterei. Az ellenálló-képesség kifejezés alatt azt értjük, hogy a transzformált növényi sejtek képesek növekedni (túlélni, proliferálni és növényként regenerálódni) amikor auxin herbicidet tartalmazó tenyésztáptalajba helyezzük, ahol a herbicid szintjét úgy választjuk meg, hogy megakadályozza a nem transzformált sejteket a növekedésben. Az ellenálló-képesség kifejezés azt is jelenti, hogy a transzformált növények képesek növekedni, olyan mennyiségű auxin herbicidet kijuttatása után is, amely gátolja a nem transzformált növények növekedését.In another aspect of the invention, resistance to an auxin herbicide can be used as a selectable marker for plants and plant cells. As used herein, the term auxin herbicide refers to phenoxy auxins (phenoxy herbicides) which include 2,4-D, 4-chlorophenoxyacetic acid, 4-chloro-2-methylphenoxyacetic acid, 2,4,5-trichlorophenoxyacetic acid, 2,4-dichlorophenoxybutyric acid, 4-(2-methyl-4-chlorophenoxy)butyric acid, 2-(4-chlorophenoxy)propionic acid, 2-(2,4-dichlorophenoxy)propionic acid, 2-(2,4-dichlorophenoxy)propionic acid, 2-(2,4,5-trichlorophenoxy)propionic acid, and salts (including amine salts) and esters of these acids. Auxin herbicides are commercially available [see Crop Protection Reference, 11th edition, Chemical & Pharmaceutical Press, Inc., New York, NY, (1995)]. Preferred auxin herbicides include 2,4-D and its salts (including amine salts) and esters. By the term resistance is meant the ability of transformed plant cells to grow (survive, proliferate and regenerate as plants) when placed in a culture medium containing an auxin herbicide, where the level of herbicide is chosen to prevent non-transformed cells from growing. The term resistance also means the ability of transformed plants to grow after application of an auxin herbicide at a level that inhibits the growth of non-transformed plants.
A technika állása szerint a transzformált növényi sejtek kiválasztására szolgáló eljárások jól ismertnek tekinthetők. Röviden összefoglalva, növényi sejtek egy populációjában (azaz például egy explantátum vagy embrió eredetű szuszpenziós tenyészet) a növényi sejtek közül legalább néhányat transzformálunk a találmány szerinti szintetikus DNS-szekvenciát tarS ·*’· ·..·Methods for selecting transformed plant cells are well known in the art. Briefly, in a population of plant cells (e.g., an explant or embryo suspension culture), at least some of the plant cells are transformed with the synthetic DNA sequence of the invention.
- 13 talmazó DNS konstrukcióval. Az eredményül kapott növényi sejt populációt auxin herbicidet tartalmazó tény észtáp talajra helyezzük, ahol a herbicid koncentrációját úgy választjuk meg, hogy a transzformált növényi sejtek növekedjenek, míg a nem transzformált növényi sejtek ne növekedjenek. Az auxin herbicid megfelelő koncentrációi meghatározhatók kísérletes mód5 szerekkel, ahogy ez a technika állása szerint ismert. Legalább is a 2,4-D esetében ezt a mennyiséget közelebbről meghatározva úgy kell megválasztani, hogy mennyisége gátolja a véletlenszerűen megjelenő hajtások kialakulását a nem transzformált növényi sejtekből és lehetővé teszi a véletlenszerű hajtások kialakulását a transzformált növényi sejtek esetében, mivel láthatóan ez történik a természetes körülmények között előforduló bakteriális tfdA gén 10 esetében. Lásd az 5,608,147 lajstromszámú US szabadalmat és a WO 95/18862 azonosítószámú PCT közzétételi iratot. Általánosságban a 2,4-D szükséges mennyisége a körülbelül 0,001 mg/1 és a körülbelül 5 mg/1 közötti koncentráció tartományban van a tenyésztáptalajra nézve, előnyösen a körülbelül 0,01 mg/1 és a 0,2 mg/1 közötti koncentráció tartományban.- 13 with a DNA construct. The resulting plant cell population is placed on a medium containing an auxin herbicide, the concentration of the herbicide being selected such that the transformed plant cells grow while the non-transformed plant cells do not. Appropriate concentrations of the auxin herbicide can be determined by experimental methods as is known in the art. In particular, for 2,4-D, this amount should be selected such that it inhibits the formation of random shoots from non-transformed plant cells and allows the formation of random shoots from transformed plant cells, as is apparently the case with the naturally occurring bacterial tfdA gene. See U.S. Patent No. 5,608,147 and PCT Publication No. WO 95/18862. Generally, the required amount of 2,4-D is in the concentration range of about 0.001 mg/L to about 5 mg/L of the culture medium, preferably in the concentration range of about 0.01 mg/L to 0.2 mg/L.
A transzformált növények szelektálásra szolgáló módszerek szintén ismertnek tételezhe15 tők fel a technika állása szerint. Röviden összefoglalva auxin herbicidet juttatunk ki növények populációjára, amely a 2,4-D lebontást biztosító, találmány szerinti DNS konstrukciót hordozó egy vagy több transzgenikus növényt tartalmazhat. Az auxin herbicid mennyiségét úgy választjuk meg, hogy a transzformált növények növekedjenek és a nem transzformált növények növekedése gátolt legyen. A gátlás szintje szükségszerűen elegendő kell legyen, hogy a 20 transzformált és nem transzformált növényeket könnyen megkülönböztethessük egymástól (azaz a gátlásnak statisztikailag szignifikánsnak kell lennie). Ezen mennyiségek kísérleti úton meghatározhatók a technika állása szerint ismert módokon. Lásd továbbá: Crop Protection Reference, 11. kiadás, Chemical & Pharmaceutical Press, Inc., New York, NY, (1995).Methods for selecting transformed plants are also known in the art. Briefly, an auxin herbicide is applied to a population of plants that may contain one or more transgenic plants carrying the DNA construct of the invention that provides for 2,4-D degradation. The amount of auxin herbicide is selected such that the transformed plants grow and the growth of non-transformed plants is inhibited. The level of inhibition must necessarily be sufficient to readily distinguish transformed and non-transformed plants (i.e., the inhibition must be statistically significant). These amounts can be determined experimentally by methods known in the art. See also: Crop Protection Reference, 11th ed., Chemical & Pharmaceutical Press, Inc., New York, NY, (1995).
Az auxin herbiciddel szemben mutatott ellenálló-képességen alapuló kiválasztás alkal25 mazható olyan növények előállítása során, amelyek toleranciát mutatnak a 2,4-D és más auxin herbicidekkel szemben, amely esetben nem szükséges egy másik szelekciós marker alkalmazása. Egy másik szelekciós marker hiánya előnyös, mert minimalizálja az expresszált idegen gének számát.Selection based on resistance to auxin herbicides can be used to produce plants that are tolerant to 2,4-D and other auxin herbicides, in which case the use of another selection marker is not necessary. The absence of another selection marker is advantageous because it minimizes the number of foreign genes expressed.
Auxin herbiciddel szemben mutatott ellenálló-képességen alapuló kiválasztás úgyszin30 tén alkalmazható olyan transzgenikus növények előállítása során, amelyek más kívánt géneket expresszálnak. Sok ilyen gén ismert és ezek magukba foglalnak kereskedelmi értéket képviselő fehérjéket kódoló géneket valamint olyan géneket, amelyek jobb mezőgazdasági tulajdonságokat biztosítanak a növényeknek [lásd például a WO 97/41228 azonosítószámú PCT közzétételi iratot, amely teljes egészében a kitanítás részeként tekintendő].Selection based on resistance to auxin herbicides can also be used to produce transgenic plants that express other desired genes. Many such genes are known and include genes encoding commercially valuable proteins as well as genes that confer improved agricultural properties on plants [see, for example, PCT Publication No. WO 97/41228, which is hereby incorporated by reference in its entirety].
j. ·* <?j. ·* <?
- 14A találmány szerinti DNS konstrukciók alkalmazhatók különböző növényi sejtek transzformációjára. A 2,4-D-t lebontó enzimet kódoló szintetikus DNS-szekvencia és a szelekciós marker - amennyiben külön szelekciós marker kerül alkalmazásra - elhelyezkedhet ugyanazon vagy különböző DNS konstrukciókon. Előnyösen ezeket egyetlen DNS konstrukción rendezzük transzkripciós egységként, úgy, hogy az összes kódoló szekvenciát együttesen expresszáljuk. Ugyanakkor a kívánt gén (gének) és a 2,4-D-t lebontó enzimet kódoló szintetikus DNSszekvencia - amikor az auxin herbiciddel szemben mutatott ellenálló-képességet alkalmazzuk szelekciós markerként - elhelyezkedhet ugyanazon vagy különböző DNS konstrukciókon. Az ilyen konstrukciókat a fentebb már leírt módon állítjuk elő.- 14The DNA constructs of the invention can be used for the transformation of various plant cells. The synthetic DNA sequence encoding the 2,4-D degrading enzyme and the selection marker - if a separate selection marker is used - can be located on the same or different DNA constructs. Preferably, they are arranged as a transcription unit on a single DNA construct, so that all the coding sequences are expressed together. At the same time, the desired gene(s) and the synthetic DNA sequence encoding the 2,4-D degrading enzyme - when resistance to the auxin herbicide is used as a selection marker - can be located on the same or different DNA constructs. Such constructs are prepared as described above.
Megfelelő gazdasejtek közé tartozhat bármely növényi sejt (lásd alább). Előnyösen olyan növényi sejtet alkalmazunk, amely normál körülmények között nem bontja le az auxin herbicideket. Azonban a találmány arra is alkalmazható, hogy megnöveljük az auxin herbicidek lebontási szintjét azon növényekben, amelyek normál körülmények között is lebontják az ilyen herbicideket.Suitable host cells include any plant cell (see below). Preferably, a plant cell is used that does not normally degrade auxin herbicides. However, the invention can also be used to increase the level of degradation of auxin herbicides in plants that normally degrade such herbicides.
így a találmány szerinti transzgenikus növények, növényi részek és növényi sejtek magukba foglalnak olyan növényeket, növényi részeket és növényi sejteket, amelyek normál körülmények között nem bontanak le auxin herbicideket, de amelyek a találmányi leírás szerint transzformációra kerültek oly módon, hogy képesek lebontani ezeket a herbicideket és magukba foglalják ezen transzformált növények leszármazottait, növényi részeit és növényi sejtjeit. A találmány szerinti transzgenikus növények, növényi részek és növényi sejtek ugyanakkor magukba foglalnak olyan növényeket, növényi részeket és növényi sejteket, amelyek normál körülmények között bontanak le auxin herbicideket, de amelyek a találmányi leírás szerint transzformációra kerültek oly módon, hogy képesek ezeket a herbicideket jobban vagy hatékonyabban lebontani és magukba foglalják ezen transzformált növények leszármazottait, növényi részeit és növényi sejtjeit.Thus, the transgenic plants, plant parts and plant cells of the invention include plants, plant parts and plant cells that do not normally degrade auxin herbicides, but which have been transformed according to the invention in such a way that they are able to degrade these herbicides and include the descendants, plant parts and plant cells of these transformed plants. The transgenic plants, plant parts and plant cells of the invention also include plants, plant parts and plant cells that normally degrade auxin herbicides, but which have been transformed according to the invention in such a way that they are able to degrade these herbicides better or more efficiently and include the descendants, plant parts and plant cells of these transformed plants.
A leírás szerint a növény kifejezés alatt egysejtű élő szervezetet vagy többsejtes differenciált élő szervezetet értünk, amely képes fotoszintézist végezni, beleértve algákat, zárvatermőket (egyszikűeket és kétszikűeket), nyitvatermőket, briofítákat, harasztokat és harasztféléket. A leírás szerint a növényi rész kifejezés alatt a többsejtű differenciált növények részeit értjük és ez magába foglal magokat, virágport, embriókat, virágokat, gyümölcsöket, hajtásokat, leveleket, gyökereket, szárakat, explantátumokat, stb. A leírás szerint a növényi sejt kifejezés alatt a többsejtes növények szerkezeti és fiziológia egységét értjük. így a növényi sejt kifejezés alatt bármely olyan sejtet értünk, amely növényi eredetű vagy növény része, vagy növényből származik. A találmány érvényességi körébe tartozó sejtekre példaként szol-As used herein, the term plant refers to a unicellular organism or a multicellular differentiated organism capable of photosynthesis, including algae, angiosperms (monocots and dicots), gymnosperms, bryophytes, mosses, and mosses. As used herein, the term plant part refers to parts of multicellular differentiated plants and includes seeds, pollen, embryos, flowers, fruits, shoots, leaves, roots, stems, explants, etc. As used herein, the term plant cell refers to the structural and physiological unit of multicellular plants. Thus, the term plant cell refers to any cell that is of plant origin or part of a plant or derived from a plant. Examples of cells within the scope of the invention include:
- 15gálhatnak differenciált sejtek, amelyek egy élő növény részei, differenciált sejtek tenyészetben, differenciálatlan sejtek tenyészetben és a differenciálatlan szövetek sejtjei, mint például kallusz vagy tumorsejtek.- Differentiated cells that are part of a living plant, differentiated cells in culture, undifferentiated cells in culture and cells of undifferentiated tissues such as callus or tumor cells may be used.
A növényi sejtek transzformálására szolgáló eljárások a technika állása szerint jól ismertnek tételezhetők fel. így például számos módszert dolgoztak ki a növények transzformálására, beleértve biológiai és fizikai transzformálási protokollokat. Lásd például: Miki és mtsai.: Procedures for Introducing Foreign DNA into Plants in: Methods in Plant Molecular Biology and Biotechnology, 67-88. old., szerk.: Glick és Thompson, CRC Press, Inc., Boca Raton, (1993). Továbbá rendelkezésre állnak vektorok és in vitro tenyésztési módszerek növényi sejtek vagy szövet transzformálásra és a növények regenerálására. Lásd például: Gruber és mtsai.: Vectors for Plant Transformation in: Methods in Plant Molecular Biology and Biotechnology, 89-119. old., szerk.: Glick és Thompson, CRC Press, Inc., Boca Raton, (1993).Methods for transforming plant cells are well known in the art. For example, numerous methods have been developed for transforming plants, including biological and physical transformation protocols. See, for example, Miki et al.: Procedures for Introducing Foreign DNA into Plants in: Methods in Plant Molecular Biology and Biotechnology, pp. 67-88, ed.: Glick and Thompson, CRC Press, Inc., Boca Raton, (1993). Vectors and in vitro culture methods are also available for transforming plant cells or tissues and regenerating plants. See, for example, Gruber et al.: Vectors for Plant Transformation in: Methods in Plant Molecular Biology and Biotechnology, pp. 89-119, ed.: Glick and Thompson, CRC Press, Inc., Boca Raton, (1993).
A legszélesebb körben alkalmazott mechanizmus expressziós vektor bejuttatására a növényekbe az Agrobacterium természetes transzformációs rendszerén alapszik. Az A. tumefaciens és az A. rhizogenes növényi patogén talaj lakó baktériumok, amelyek genetikailag transzformálják a növényi sejteket. Az A. tumefaciens és az A. rhizogenes Ti és Ri plazmidjai - sorrendben megfeleltetve - a növény genetikai transzformációjáért felelős géneket hordoznak [lásd például: Kado: Crit. Rev. Plant Sci. 10 1 (1991)]. Az Agrobacterium vektor rendszerek leírása és az Agrobacterium-közvetített gén transzfer módszerek számos publikációban megtalálhatóak. Lásd például: Horsch és mtsai.: Science 227 1229 (1985); Hoekema és mtsai.: Nature 303 179 (1983); de Framond és mtsai.: Bio/Technology 1 262 (1983); Jordan és mtsai.: Plant Cell Reports 7 281 (1988); Leple és mtsai.: Plant Cell Reports 11 137 (1992); Stomp és mtsai.: Plant Physiol. 92 1226 (1990); Knauf és mtsai.: Plasmid 8 45 (1982); Gruber és mtsai.: supra; Miki és mtsai.: supra; Moloney és mtsai.: Plant Cell Reports 8 238 (1989); a WO 84/02913, WO 84/02919 és WO84/02920 azonosítószámú PCT közzétételi iratok; a 116,718 lajstromszámú EP szabadalom; valamint a 4,940,838, 5,464,763 és 5,929,300 lajstromszámú US szabadalmak.The most widely used mechanism for introducing expression vectors into plants is based on the natural transformation system of Agrobacterium. A. tumefaciens and A. rhizogenes are plant pathogenic soil-dwelling bacteria that genetically transform plant cells. The Ti and Ri plasmids of A. tumefaciens and A. rhizogenes, respectively, carry the genes responsible for genetic transformation of the plant [see, for example, Kado: Crit. Rev. Plant Sci. 10 1 (1991)]. Descriptions of Agrobacterium vector systems and Agrobacterium-mediated gene transfer methods can be found in numerous publications. See, for example, Horsch et al.: Science 227 1229 (1985); Hoekema et al.: Nature 303 179 (1983); de Framond et al.: Bio/Technology 1 262 (1983); Jordan et al.: Plant Cell Reports 7 281 (1988); Leple et al.: Plant Cell Reports 11 137 (1992); Stomp et al.: Plant Physiol. 92 1226 (1990); Knauf et al.: Plasmid 8 45 (1982); Gruber et al.: supra; Miki et al.: supra; Moloney et al.: Plant Cell Reports 8 238 (1989); PCT Publication Nos. WO 84/02913, WO 84/02919 and WO84/02920; EP Patent No. 116,718; and U.S. Patent Nos. 4,940,838, 5,464,763 and 5,929,300.
A növények transzformálására egy általánosan alkalmazható módszer a mikrolövedék közvetített transzformálás, ahol a DNS-t a mikrolövedék felületén juttatjuk be. Az expressziós vektor a növényi szövetekbe biolisztikus szerkezettel juttatjuk be, amely felgyorsítja a mikrolövedékeket a növényi sejtfalakon és -membránokon történő áthatoláshoz szükséges mértékben [Sanford és mtsai.: Part. Sci. Technoi. 5 27 (1987), Sanford: Trends Biotech. 6 299 ·; :··. .· >·.A commonly used method for transforming plants is microprojectile-mediated transformation, where DNA is delivered on the surface of microprojectiles. The expression vector is delivered into plant tissues using a biolistic structure that accelerates the microprojectiles to the extent necessary to penetrate plant cell walls and membranes [Sanford et al.: Part. Sci. Technoi. 5 27 (1987), Sanford: Trends Biotech. 6 299 ·; :··. .· >·.
-16(1988); Sanford: Physiol. Plant 79 206 (1990); Klein és mtsai.: Biotechnology 10 268 (1992); Klein és mtsai.: Nature 327 70 (1987)].-16(1988); Sanford: Physiol. Plant 79 206 (1990); Klein et al.: Biotechnology 10 268 (1992); Klein et al.: Nature 327 70 (1987)].
A DNS növényekbe történő fizikai bejuttatásának egy másik módszere a target sejtek szonikálása [Zhang és mtsai.: Bio/Technology 9 996 (1991)]. Alternatív módon eljárva liposzóma vagy szferoplaszt fúziót alkalmaztak expressziós vektorok növényekbe történő bejuttatására [Deshayes és mtsai.: EMBO J. 4 2731 (1985); Christou és mtsai.: Proc. Natl. Acad. Sci. USA 84 3962 (1987)]. A DNS közvetlen felvételéről a protoplasztba - CaC12 precipitálást, polivinil-alkoholt vagy poli-L-omitint alkalmazva - szintén beszámoltak [Hain és mtsai.: Mól. Gen. Genet. 199 161 (1985) valamint Draper és mtsai.: Plant Cell Physiol. 23 451 (1982)]. A protoplasztok vagy teljes sejtek és szövetek elektroporációjáról már szintén beszámoltak [Donn és mtsai.: in: Abstracts of Vllth International Congress on Plant Cell and Tissue Culture IAPTC, A2-38, 53. old. (1990); D'Halluin és mtsai.: Plant Cell 4 1495 (1992); Spencer és mtsai.: Plant Mol. Biol. 24 51 (1994); valamint Fromm és mtsai.: Proc. Natl. Acad. Sci. USA 82 5824 (1985)]. A további módszerek magukba foglalnak mikroinjekciókat [Crossway: Mol. Gen. Genetics, 202 179 (1985)], polietilén-glikol transzformációt [Krens és mtsai.: Nature 296 72 (1982)], protoplaszt fúziót más egyedekkel, akár minisejtekkel, sejtekkel, lizoszómákkal, akár egyéb fuzionálható lipid-felületű testekkel [Fraley és mtsai.: Proc. Natl. Acad. Sci. USA 79 1859 (1982); valamint az 5,231,019 lajstromszámú US szabadalomban leközölt technikákkal].Another method for physically introducing DNA into plants is sonication of target cells [Zhang et al.: Bio/Technology 9 996 (1991)]. Alternatively, liposome or spheroplast fusion has been used to introduce expression vectors into plants [Deshayes et al.: EMBO J. 4 2731 (1985); Christou et al.: Proc. Natl. Acad. Sci. USA 84 3962 (1987)]. Direct uptake of DNA into protoplasts using CaCl2 precipitation, polyvinyl alcohol or poly-L-omitine has also been reported [Hain et al.: Mol. Gen. Genet. 199 161 (1985) and Draper et al.: Plant Cell Physiol. 23 451 (1982)]. Electroporation of protoplasts or whole cells and tissues has also been reported [Donn et al.: in: Abstracts of Vllth International Congress on Plant Cell and Tissue Culture IAPTC, A2-38, p. 53 (1990); D'Halluin et al.: Plant Cell 4 1495 (1992); Spencer et al.: Plant Mol. Biol. 24 51 (1994); and Fromm et al.: Proc. Natl. Acad. Sci. USA 82 5824 (1985)]. Other methods include microinjections [Crossway: Mol. Gen. Genetics, 202 179 (1985)], polyethylene glycol transformation [Krens et al.: Nature 296 72 (1982)], protoplast fusion with other entities, whether minicells, cells, lysosomes, or other fusible lipid-surfaced bodies [Fraley et al.: Proc. Natl. Acad. Sci. USA 79 1859 (1982); and the techniques disclosed in U.S. Patent No. 5,231,019].
Kiválasztás után a transzformált növényi sejteket transzgenikus növényekké regeneráljuk. A növény regenerálási módszerek a technika állása szerint jól ismertnek tételezhetők fel és magukba foglalják mindazokat, amelyek leírásra kerültek a következő publikációkban: Handbook of Plant Cell Culture, 1-3. kötet, szerk.: Evans és mtsai., Macmillan Publishing Co., New York, N.Y. (1983, 1984, 1984, sorrendben megfeleltetve); Predieri és Malavasi: Plant Cell, Tissue and Organ Culture 17 133 (1989); James és mtsai.: J. Plant Physiol. 132 148 (1988); Fasolo és mtsai.: Plant Cell, Tissue and Organ Culture 16 75 (1989); Valobra és James: Plant Cell, Tissue and Organ Culture 21 51 (1990); Srivastava és mtsai.: Plant Science 42 209 (1985); Rowland és Ogden: Hort. Science 27 1127 (1992); Park és Son: Plant Cell, Tissue and Organ Culture 15 95 (1988); Noh és Minocha: Plant Cell Reports 5 464 (1986); Brand és Lineberger: Plant Science 57 173 (1988); Bozhkov és mtsai.: Plant Cell Reports 11 386 (1992); Kvaalen és von Arnold: Plant Cell, Tissue and Organ Culture 27 49 (1991); Tremblay és Tremblay: Plant Cell, Tissue and Organ Culture 27 95 (1991); Gupta és Pullman: 5,036,007 lajstromszámú US szabadalom; Michler és Bauer: Plant Science 77 111 (1991); Wetzstein és mtsai.: Plant Science 64 193 (1989); McGranahan és mtsai.: Bio/Technology 6After selection, the transformed plant cells are regenerated into transgenic plants. Plant regeneration methods are well known in the art and include those described in the following publications: Handbook of Plant Cell Culture, vols. 1-3, eds.: Evans et al., Macmillan Publishing Co., New York, N.Y. (1983, 1984, 1984, respectively); Predieri and Malavasi: Plant Cell, Tissue and Organ Culture 17 133 (1989); James et al.: J. Plant Physiol. 132 148 (1988); Fasolo et al.: Plant Cell, Tissue and Organ Culture 16 75 (1989); Valobra and James: Plant Cell, Tissue and Organ Culture 21 51 (1990); Srivastava et al.: Plant Science 42 209 (1985); Rowland and Ogden: Hort. Science 27 1127 (1992); Park and Son: Plant Cell, Tissue and Organ Culture 15 95 (1988); Noh and Minocha: Plant Cell Reports 5 464 (1986); Brand and Lineberger: Plant Science 57 173 (1988); Bozhkov et al.: Plant Cell Reports 11 386 (1992); Kvaalen and von Arnold: Plant Cell, Tissue and Organ Culture 27 49 (1991); Tremblay and Tremblay: Plant Cell, Tissue and Organ Culture 27 95 (1991); Gupta and Pullman: US Patent No. 5,036,007; Michler and Bauer: Plant Science 77 111 (1991); Wetzstein et al.: Plant Science 64 193 (1989); McGranahan et al.: Bio/Technology 6
- 17800 (1988); Gingas: Hort. Science 26 1217 (1991); Chalupa: Plant Cell Reports 9 398 (1990); Gingas és Lineberger: Plant Cell, Tissue and Organ Culture 17 191 (1989); Bureno és mtsai.: Phys. Plant. 85 30 (1992); valamint Roberts és mtsai.: Can. J. Bot. 68 1086 (1990).- 17800 (1988); Gingas: Hort. Science 26 1217 (1991); Chalupa: Plant Cell Reports 9 398 (1990); Gingas and Lineberger: Plant Cell, Tissue and Organ Culture 17 191 (1989); Bureno et al.: Phys. Plant. 85 30 (1992); and Roberts et al.: Can. J. Bot. 68 1086 (1990).
Bármely típusú transzgenikus növény előállítható a találmányi leírás szerint. Az ilyen növények közé tartoznak például az alábbi nemzetségekből származó fajok: Fragaria, Lotus, Medicago, Onobrychis, Trifolium, Trigonella, Vigna, Citrus, Linum, Ceranium, Manihot, Daucus, Arabidopsis, Brassica, Raphanus, Sinapis, Atropa, Capsicum, Datura, Hyoscyamus, Lycopersicon, Nicotiana, Solanum, Petunia, Digitalis, Majorana, Cichorium, Helianthus, Lactuca, Bromus, Asparagus, Antirrhinum, Hererocallis, Nemesia, Pelargonium, Panicum, Permisetum, Ranunculus, Sencia, Salpiglossis, Cucumis, Browalia, Glycine, Lolium, Zea, Triticum, Sorghum, Malus, Apium, Datura és fás termetű kétszikű erdőalkotó fafajták. Közelebbről meghatározva a széleslevelű növények (kétszikűek, beleértve a következőket: babfélék, szója, gyapot, borsófélék, burgonyafélék, napraforgók, paradicsomfélék, dohány, gyümölcsfák, dísznövények és fák), amelyekről jelenleg ismert, hogy károsodnak az auxin herbicidek hatására, transzformálhatok oly módon, hogy ellenállóak lesznek ezen herbicidekkel szemben. További növények (mint például kukorica, cirok, apró szemű gabonafélék, cukornád, spárga és fíifélék), amelyekről jelenleg ismert, hogy ellenállóak az auxin herbicidekkel szemben, szintén transzformálhatóak, hogy ezzel megnöveljük ellenálló-képességüket ezen herbicidekkel szemben.Any type of transgenic plant can be produced according to the invention. Such plants include, for example, species from the following genera: Fragaria, Lotus, Medicago, Onobrychis, Trifolium, Trigonella, Vigna, Citrus, Linum, Ceranium, Manihot, Daucus, Arabidopsis, Brassica, Raphanus, Sinapis, Atropa, Capsicum, Datura, Hyoscyamus, Lycopersicon, Nicotiana, Solanum, Petunia, Digitalis, Majorana, Cichorium, Helianthus, Lactuca, Bromus, Asparagus, Antirrhinum, Hererocallis, Nemesia, Pelargonium, Panicum, Permitetum, Ranunculus, Sencia, Salpiglossis, Cucumis, Browalia, Glycine, Lolium, Zea, Triticum, Sorghum, Malus, Apium, Datura and woody dicotyledonous forest-forming tree species. Specifically, broadleaf plants (dicotyledons, including beans, soybeans, cotton, peas, potatoes, sunflowers, tomatoes, tobacco, fruit trees, ornamentals, and trees) that are currently known to be damaged by auxin herbicides can be transformed to become resistant to these herbicides. Other plants (such as corn, sorghum, small grains, sugarcane, asparagus, and legumes) that are currently known to be resistant to auxin herbicides can also be transformed to become more resistant to these herbicides.
A találmány tárgyát képezi továbbá egy eljárás gyomok irtására szabadföldben, ahol transzgenikus növényeket nevelünk. Az eljárás során auxin herbicidek hatásos mennyiségét juttatjuk ki a szabadföldre a gyomok irtására. Az auxin herbicidek alkalmazására szolgáló módszerek és a különböző gyomok esetében alkalmazandó hatékony mennyiségek jól ismertek. Lásd például: Crop Protection Reference, 11. kiadás, Chemical & Pharmaceutical Press, Inc., New York, NY, (1995). A találmány megvalósítása során első alkalommal kerültek előállításra olyan transzgenikus növények, amelyek jelentős mértékben magasabb auxin herbicid szintekkel szemben is ellenállóképesek, mint a gyomok irtására a mezőgazdaságban általánosságban alkalmazott szintek.The invention also provides a method for controlling weeds in a field where transgenic plants are grown. The method comprises applying an effective amount of auxin herbicides to the field to control weeds. Methods for applying auxin herbicides and effective amounts for various weeds are well known. See, for example, Crop Protection Reference, 11th Edition, Chemical & Pharmaceutical Press, Inc., New York, NY, (1995). The invention provides, for the first time, transgenic plants that are tolerant to significantly higher levels of auxin herbicides than those commonly used in agriculture for weed control.
1. példaExample 1
2,4- D dioxigenázt kódoló, szintetikus, növényre optimalizált szekvencia előállításaProduction of a synthetic, plant-optimized sequence encoding 2,4-D dioxygenase
Egy Alcaligenes eutrophus-ból izolált 2,4-D dioxigenáz (erre gyakran mint monooxigenáz hivatkoznak) gén DNS-szekvenciáját szereztük meg a GenBank szekvencia adatbázisból (katalógusszáma: M16730). Ebből a DNS-szekvenciából az egyetlen nyílt leolvasási fázisThe DNA sequence of a 2,4-D dioxygenase (often referred to as monooxygenase) gene isolated from Alcaligenes eutrophus was obtained from the GenBank sequence database (accession number: M16730). From this DNA sequence, the only open reading frame
J. <> s’J. <> s’
- 18(ORF) által kódolt fehérje aminosav szekvenciáját határoztuk meg (1. azonosítási szám szerinti szekvencia). A kétszikű ORF-ek kodon használatát tükröző táblázatot kaptuk meg gyapot, Arabidopsis és dohány véletlenszerűen kiválasztott cDNS-szekvenciák kompozit szelekciójából a GenBank adatbázisból kigyűjtve. Az egyszikű ORF-ek kodon használatát tükröző táblázatokat kukorica cDNS-szekvenciák véletlenszerű kiválasztása során kaptuk meg, szintén a GenBank adatbázisból kigyűjtve. Ez az alább látható 1. táblázat és 2. táblázat. Ezeket a növény specifikus kodon használati táblázatokat alkalmazva, a bakteriális 2,4-D dioxigenáz primer aminosav szekvenciáját olyan DNS kódoló szekvenciákká alakítottuk át, amelyek tükrözték a kétszikű és az egyszikű növények kodon preferenciáit (a 2. és a 3. azonosítási szám szerinti szekvencia, sorrendben megfeleltetve).- The amino acid sequence of the protein encoded by 18(ORF) was determined (sequence number 1). A table reflecting the codon usage of dicot ORFs was obtained from a composite selection of randomly selected cDNA sequences from cotton, Arabidopsis and tobacco, collected from the GenBank database. Tables reflecting the codon usage of monocot ORFs were obtained from a random selection of maize cDNA sequences, also collected from the GenBank database. These are shown in Table 1 and Table 2 below. Using these plant-specific codon usage tables, the primary amino acid sequence of bacterial 2,4-D dioxygenase was converted into DNA coding sequences that reflected the codon preferences of dicots and monocots (sequence number 2 and 3, respectively).
Ezt követően mind a kétszikű mind az egyszikű, szintetikus, növényre optimalizált 2,4D dioxigenáz ORF-eket (a 2. és a 3. azonosítási szám szerinti szekvencia) alkalmaztuk olyan 2,4-D dioxigenáz gének kialakítására, amelyek hatékony expresszióra képesek transzgenikus növényekben. Ezeket a szintetikus géneket a SAD (kétszikűekhez adaptált szintetikus gén) és SAM (egyszikűekhez adaptált szintetikus gén) megnevezésekkel láttuk el, a kétszikű és egyszikű változatoknak megfelelően. Annak érdekében, hogy transzlációba vihető transzkriptumot állítsunk elő, a gén konstrukcióját és növényi genomba való illesztését követően, a lucerna mozaik vírus [AMV, Gallie és mtsai.: Nucleic Acids Res. 15 8693 (1987)] 35S transzkriptumából származó 5’ transzlációra nem kerülő vezető szekvenciát reprezentáló 5’ transzlációra nem kerülő vezető szekvenciát építettünk bele a szintetikus gének szerkezetébe. Továbbá, egy Cys Alá Gly kódoló jelölő szekvenciát adtunk a szintetikus kódoló régiók 3’ végéhez a szintetikus gén minden változatánál. Végül, a klónozás egyszerűsítése érdekében a tervezett szekvenciák tartalmaztak egy HindlII specifikus túlnyúlást az 5’ és egy Sáli specifikus túlnyúlást a 3’ végükön. A SAD és SAM gének szintetikus részeinek teljes tervezett szekvenciái a 3. és 4. azonosítási szám szerinti szekvenciák.Subsequently, both dicot and monocot synthetic plant-optimized 2,4-D dioxygenase ORFs (sequences identified as ID numbers 2 and 3) were used to construct 2,4-D dioxygenase genes that could be efficiently expressed in transgenic plants. These synthetic genes were designated SAD (synthetic gene adapted for dicots) and SAM (synthetic gene adapted for monocots), respectively, for the dicot and monocot variants. In order to produce a translatable transcript, after gene construction and integration into the plant genome, the alfalfa mosaic virus [AMV, Gallie et al.: Nucleic Acids Res. 15 8693 (1987)] A 5' untranslated leader sequence representing the 5' untranslated leader sequence from the 35S transcript was incorporated into the structure of the synthetic genes. In addition, a Cys Ala Gly coding marker sequence was added to the 3' end of the synthetic coding regions for each version of the synthetic gene. Finally, to simplify cloning, the designed sequences contained a HindIII specific overhang at the 5' end and a SalI specific overhang at the 3' end. The complete designed sequences of the synthetic parts of the SAD and SAM genes are given in SEQ ID NOS: 3 and 4.
A SAD és SAM gének megtervezett szintetikus részeinek konstrukciójához, mindegyik szekvenciát átfedő oligonukleotidokra vágtuk, mindkét szál esetében tizenkét oligonukleotidra, tehát összességében huszonnégy oligonukleotidra mindegyik DNS-szekvencia esetében. A SAD és SAM gének szintetikus részeinek konstrukciójához alkalmazott oligonukleotidok teljes listája a 3A., 3B., 4A. és 4B. táblázatban látható. Az oligonukleotidok standard foszforamidit kémiai szintézisét az Integrated DNA Technologies, Inc., (Coralville, Iowa) végezte. A szintetikus DNS-molekulák összeállítását egy Sutton és mtsai. által 1995-ben a Világhálón (www.epicentre.com) publikált protokollra alapozott eljárással végeztük AmpliligaseJ hőstabil ligáz (Epicentre Technologies Inc., Madison, WI) alkalmazásával. Az oligonukleotidokat ::· e <>For the construction of the designed synthetic portions of the SAD and SAM genes, each sequence was cut into overlapping oligonucleotides, twelve oligonucleotides for each strand, for a total of twenty-four oligonucleotides for each DNA sequence. A complete list of oligonucleotides used for the construction of the synthetic portions of the SAD and SAM genes is shown in Tables 3A, 3B, 4A, and 4B. Standard phosphoramidite chemical synthesis of the oligonucleotides was performed by Integrated DNA Technologies, Inc., (Coralville, Iowa). The assembly of the synthetic DNA molecules was performed using a procedure based on a protocol published by Sutton et al. in 1995 on the World Wide Web (www.epicentre.com) using AmpliligaseJ thermostable ligase (Epicentre Technologies Inc., Madison, WI). The oligonucleotides were ::· e <>
- 19először foszforiláltuk T4 polinukleotid kináz (Invitrogen Life Technologies, Carlsbad, CA) alkalmazásával, mint az alsó és felső szálhoz tartozó oligonukleotidok keverékeként mindegyik szintetikus DNS konstrukcióhoz. Mindegyik keverék a következőket tartalmazta: 10 pmol mindegyik oligonukleotidból, 70 mM Tris/HCl pH 7,6, 10 mM MgC12, 5 mM ditiotreitol (DTT), 0,1 mM ATP és 10 egység T4 polinukleotid kináz, 25 μΐ teljes térfogatban. A foszforilációt a keverékek 37 oC-on történő 30 perces inkubációjával, majd 70 oC-on történő 10 perces denaturáló inkubációjával értük el. Az oligonukleotidok anneálásához és ligálásához mindegyik reakciókeveréket 70 oC-on 10 percig thermocycler-ben kezeltünk és ezt követően 65 oC-ra hűtöttük 10 percen keresztül. Mindegyik keverékhez 65 μΐ vizet, 10 μΐ lOx Ampliligase puffért (Epicentre Technologies) és 2 μΐ Ampliligase-t (5 egység/μΐ) adtunk szekvenciálisán, és a hőmérsékl etet három órán keresztül 40 oC-ra csökkentettük.- 19were first phosphorylated using T4 polynucleotide kinase (Invitrogen Life Technologies, Carlsbad, CA) as a mixture of top and bottom strand oligonucleotides for each synthetic DNA construct. Each mixture contained the following: 10 pmol of each oligonucleotide, 70 mM Tris/HCl pH 7.6, 10 mM MgCl2, 5 mM dithiothreitol (DTT), 0.1 mM ATP, and 10 units of T4 polynucleotide kinase, in a total volume of 25 μΐ. Phosphorylation was achieved by incubating the mixtures at 37 oC for 30 min followed by a 10 min denaturing incubation at 70 oC. To anneal and ligate the oligonucleotides, each reaction mixture was treated in a thermocycler at 70 oC for 10 min and then cooled to 65 oC for 10 min. To each mixture, 65 μΐ water, 10 μΐ 10x Ampliligase buffer (Epicentre Technologies), and 2 μΐ Ampliligase (5 units/μΐ) were added sequentially, and the temperature was reduced to 40 oC for three hours.
Ebben a fázisban, a klónozás hatékonyságának növelése érdekében a SAD és SAM teljes szintetikus DNS-szekvenciáit visszanyertük a megfelelő anneálási/ligációs reakcióból polimeráz láncreakcióval (PCR) egy MJ Research Inc. (Waltham, MA) Model PTC-100 Thermocycler-ben Amplitaq GoldTM DNS polimeráz alkalmazásával a gyártó Perkin Elmer Life Sciences (Boston, MA) által rendelkezésünkre bocsátott előírások betartásával. Az egyes szekvenciák visszanyerésére alkalmazott PCR primerek a következők voltak: az AGA TCC TTT TTA TTT TTA ATT TTC TTT C (6. azonosítási szám szerinti szekvencia), az AMV vezető szekvencia 5' végét reprezentáló 28-mer, amelyet mind az SAD és SAM visszanyeréses PCR reakciókban alkalmaztunk, a CTC CAG CAC ACT AAA CAA CAG CGT C (7. Azonosítási szám szerinti szekvencia), a SAD szekvencia 3' végére specifikus 25-mer és a CTC CAG CAG CAC ACT AC A CCA CC (8. azonosítási szám szerinti szekvencia), a SAM szekvencia 3' végére specifikus 20-mer. A körülbelül 918 bp méretnek megfelelő PCR töredékeket gél tisztításnak vetettük alá Ausubel és mtsai. [Ausubel és mtsai.: Current Protocols in Molecular Biology, Green/Wiley Interscience, New York, (1989)] leírtaknak megfelelően és két Xcml restrikciós hely közé klónoztuk őket pUCR19 plazmidban, amely egy módosított pUC19 vektor, amit PCR fragmensek gyors klónozásához terveztek Xcml emésztéssel előállított T-átfedéseket alkalmazva [leírásra került: O’Mahony és Oliver: Plant Molecular Biology 39 809 (1999)], hogy létrehozzuk a pUCRsynSAD és pUCRsynSAM plazmidokat. A klónozást követően a beillesztett részeket a SAD és SAM gének tervezett szintetikus részeinek szekvenciális integritásának ellenőrzésére megszekvenáltuk. A DNS szekvenálást dRhodamine Terminator Cycle Sequencing reagenskészlettel (PE Applied Biosystems, Foster City, CA) »·« * ·< * ·*In this phase, to increase the cloning efficiency, the complete synthetic DNA sequences of SAD and SAM were recovered from the appropriate annealing/ligation reaction by polymerase chain reaction (PCR) in an MJ Research Inc. (Waltham, MA) Model PTC-100 Thermocycler using Amplitaq GoldTM DNA polymerase following the instructions provided by the manufacturer, Perkin Elmer Life Sciences (Boston, MA). The PCR primers used to recover each sequence were: AGA TCC TTT TTA TTT TTA ATT TTC TTT C (sequence ID 6), a 28-mer representing the 5' end of the AMV leader sequence, which was used in both the SAD and SAM recovery PCR reactions, CTC CAG CAC ACT AAA CAA CAG CGT C (sequence ID 7), a 25-mer specific for the 3' end of the SAD sequence, and CTC CAG CAG CAC ACT AC A CCA CC (sequence ID 8), a 20-mer specific for the 3' end of the SAM sequence. PCR fragments of approximately 918 bp in size were subjected to gel purification according to Ausubel et al. [Ausubel et al.: Current Protocols in Molecular Biology, Green/Wiley Interscience, New York, (1989)] and were cloned between two XcmI restriction sites in plasmid pUCR19, a modified pUC19 vector designed for rapid cloning of PCR fragments using T-overlaps generated by XcmI digestion [described in O’Mahony and Oliver: Plant Molecular Biology 39 809 (1999)], to generate plasmids pUCRsynSAD and pUCRsynSAM. Following cloning, the inserts were sequenced to verify the sequence integrity of the designed synthetic portions of the SAD and SAM genes. DNA sequencing was performed using the dRhodamine Terminator Cycle Sequencing Kit (PE Applied Biosystems, Foster City, CA) »·« * ·< * ·*
-20végeztük a gyártó előírásainak megfelelően. A szekvenálási reakciókat egy Perkin Elmer/ABI Prism 310 automata szekvenátor alkalmazásával analizáltuk.-20 was performed according to the manufacturer's instructions. Sequencing reactions were analyzed using a Perkin Elmer/ABI Prism 310 automated sequencer.
1. táblázat: Kétszikűek kodon használataTable 1: Codon usage of dicots
2. táblázat: Egyszikűek kodon használataTable 2: Codon usage of monocots
3A. táblázat: Kétszikű oligonukleotidok, szensz szálTable 3A: Dicotyledonous oligonucleotides, sense strand
-23 I·*···· ·· ·· ·· · · · · ·-23 I·*···· ·· ·· ·· · · · · ·
3B. táblázat: Kétszikű oligonukleotidok, antiszensz szálTable 3B: Dicotyledonous oligonucleotides, antisense strand
4A. táblázat: Egyszikű oligonukleotidok, szensz szálTable 4A: Monocot oligonucleotides, sense strand
4B. táblázat: Egyszikű oligonukleotidok, antiszensz szálTable 4B: Monocot oligonucleotides, antisense strand
-26J. ·“· ·· *·?-26J. ·“· ·· *·?
2. példaExample 2
Növény által expresszálható SAD gén megszerkesztéseEngineering a plant-expressible SAD gene
Teljes és növény kompetens SAD gén létrehozásához a pUCRsynSAD plazmidban hordozott SAD gén szintetikus részeit eltávolítottuk oly módon, hogy először felszabadítottuk a szintetikus szekvencia 5’ végét Xbal emésztéssel és a túlnyúlást féltőItöttük DNS polimeráz I alkalmazásával (Klenow nagyméretű fragmens) amelyet KpnI emésztés követett. Ezt a fragmenst a pProPCISV plazmidba ligáltuk, amely egy pUC19 plazmid, amely tartalmaz egy felerősített pKLP36 plazmidból származó földimogyoró klorotikus csíkozó vírus (PC1SV) promótert [leírásra került Maiti és Shepherd által, Maiti és Shepherd: Biochem. Biophys. Res. Com. 244 440 (1998)], úgy, hogy először Ncol segítségével elhasítjuk, DNS polimeráz I hozzáadásával kezeljük (Klenow nagyméretű fragmens), hogy feltöltsük a létrehozott túlnyúlást és ezt követően hasítjuk KpnI alkalmazásával. Ezzel létrehoztuk a pProPCISV-SAD plazmidot, amelyen belül a SAD gén szintetikus része, beleértve az 5’ AMV vezető és 3’ régiót, amely a Cys Alá Gly szignatúrát kódolja, közvetlenül kapcsolódik a PC1SV promoter 3’ végéhez (1. ábra). Ez a plazmid szolgált forrásként a PC1SV-SAD konstrukcióhoz a biner vektorokba történő inszercióhoz a végleges génkonstrukcióhoz az Agrobacterium-ba történő bejuttatás előtt a növények transzformálásához.To generate a complete and plant competent SAD gene, the synthetic parts of the SAD gene carried in the pUCRsynSAD plasmid were removed by first releasing the 5' end of the synthetic sequence by XbaI digestion and removing the overhang using DNA polymerase I (Klenow large fragment) followed by KpnI digestion. This fragment was ligated into the pProPCISV plasmid, a pUC19 plasmid containing an amplified peanut chlorotic streak virus (PC1SV) promoter from plasmid pKLP36 [described by Maiti and Shepherd, Maiti and Shepherd: Biochem. Biophys. Res. Com. 244 440 (1998)], by first digesting with NcoI, treating with the addition of DNA polymerase I (Klenow large fragment) to fill in the created overhang and then digesting with KpnI. This created the plasmid pProPCISV-SAD, in which the synthetic part of the SAD gene, including the 5’ AMV leader and 3’ region encoding the Cys Ala Gly signature, was directly linked to the 3’ end of the PC1SV promoter (Figure 1). This plasmid served as the source for the PC1SV-SAD construct for insertion into binary vectors for the final gene construct before introduction into Agrobacterium for plant transformation.
Két biner vektort választottunk ki a végleges SAD gén konstrukcióhoz, a pPZP211PNPT-311g7 (2. ábra) és a pPZP211-PNPT-512g7 plazmidokat (3. ábra). Ez a két vektor a vektorok pPZP családján alapszik, amelyet Hajdukiewicz és munkatársai írtak le [Hajdukiewicz és mtsai.: Plant Molec. Bioi. 25 989 (1994)] és ezek pPZP211 származékok, amelyekben a neomicin foszfotranszferáz II (NPTII) gén a kanamicin rezisztenciához a PC1SV promoter irányítása alatt áll és a g7 poliA terminációs szekvencia egy multiklónozási hely szomszédságában helyezkedik el (MCS, 2. és 3. ábrák). Ezen két vektor között az egyetlen különbség az MCS helyzetében van a g7 poliA terminációs szekvenciához viszonyítva. A g7 poliA terminációs szekvencia a 3’ poliA terminációs szignál a 7. génből az oktopin Agrobacterium tume,··. ......:Two binary vectors were selected for the final SAD gene construction, plasmids pPZP211PNPT-311g7 (Figure 2) and pPZP211-PNPT-512g7 (Figure 3). These two vectors are based on the pPZP family of vectors described by Hajdukiewicz et al. [Hajdukiewicz et al.: Plant Molec. Biol. 25 989 (1994)] and are pPZP211 derivatives in which the neomycin phosphotransferase II (NPTII) gene for kanamycin resistance is under the control of the PC1SV promoter and the g7 polyA termination sequence is located adjacent to a multicloning site (MCS, Figures 2 and 3). The only difference between these two vectors is the position of the MCS relative to the g7 polyA termination sequence. The g7 polyA termination sequence is the 3’ polyA termination signal from gene 7 of the octopine Agrobacterium tume,··. ......:
: .··. :··. ·’ ·**· ·«.··« ·· · ·: .··. :··. ·' ·**· ·«.··« ·· · ·
-27 faciens TI plazmid oktopin T-bal régióján belül és mint EcoRI - Sall fragmenst izoláltuk a pAP2034 plazmidból [Velten és Schell: Nucleic Acids 13 6981 (1985)].-27 faciens TI plasmid within the T-bal region of octopin and as an EcoRI-Sal fragment isolated from plasmid pAP2034 [Velten and Schell: Nucleic Acids 13 6981 (1985)].
A teljes SAD gén úgy szerkesztettük meg, hogy eltávolítóttuk a PC1SV-SAD szekvenciát a pProPCISV-SAD plazmidból mint egy HindlII-Smal fragmens és beleillesztettük mind a pPZP21 l-PNPT-31 lg7 és a pPZP21 l-PNPT-512g7 plazmidokba, amelyeket először BamHI segítségével hasítottunk, DNS polimeráz I hozzáadásával kezeltünk (Klenow nagyméretű fragmens) a túlnyúló szekvencia feltöltésére és ezt követően HindlII segítségével emésztettük. Ezek a reakciók létrehozták a következő két vektort: pPZP21 l-PNPT-311-SAD (4. ábra) és pPZP211-PNPT-512-SAD (5. ábra), amelyek tartalmazták a teljes növényi expresszálható SAD gént egy vagy két irányítottságban a PClSV-NPTII-35SpoliA konstrukcióhoz viszonyítva. Ezt az elrendezést a SAD gén növényi genomokba történő inszerciójához azért alkalmaztuk, mert bizonytalan volt a két PC1SV promoter szekvencia jelenlétének hatása ugyanazon plazmidon belül mind a transzformációra, mind az expresszált tulajdonság hatékony átvitelére. Azzal, hogy a S AD gént oly módon illesztettük be a vektorokba, hogy a PC1S V promótereket mind közvetlen és megfordított ismétlődésekként illesztettük be, egy negatív végeredmény lehetősége elkerülhető.The complete SAD gene was constructed by removing the PC1SV-SAD sequence from the pProPCISV-SAD plasmid as a HindIII-SmaI fragment and inserting it into both pPZP21 l-PNPT-31 lg7 and pPZP21 l-PNPT-512g7 plasmids, which were first cleaved with BamHI, treated with the addition of DNA polymerase I (Klenow large fragment) to fill in the overhanging sequence, and then digested with HindIII. These reactions generated the following two vectors: pPZP21 l-PNPT-311-SAD (Figure 4) and pPZP211-PNPT-512-SAD (Figure 5), which contained the complete plant expressible SAD gene in one or two orientations relative to the PC1SV-NPTII-35SpoliA construct. This arrangement was used for the insertion of the SAD gene into plant genomes because the effect of the presence of two PC1SV promoter sequences within the same plasmid on both transformation and efficient transfer of the expressed trait was uncertain. By inserting the SAD gene into the vectors in such a way that the PC1SV promoters were inserted as both direct and inverted repeats, the possibility of a negative outcome was avoided.
Konstrukció után az SAD géneket mindegyik vektorban megszekvenáltuk a fentebb leírtak szerint a szekvencia hűség biztosítására. Ez a szekvenálás feltárta, hogy a pProPClSVSAD konstrukciója során egy leolvasási fázison kívüli ATG kodon került beillesztésre az 5’ transzlációra nem kerülő vezető szekvenciába. Ezen ATG kodon jelenléte megváltoztathatja a transzkriptum transzlálhatóságát, amely a SAD génről kerülne szintézisre és így eltávolítottuk PCR mutagenezis segítségével, hogy helyreállítsuk a normál AMV vezető szekvenciát. A javítást követően a szekvenciát újra ellenőriztük a szekvencia hűségére. Az eredeti SAD gén, amely tartalmazta a leolvasási fázison kívüli ATG kodont, a SAD1 jelölést kapta (mivel elkezdődött már néhány transzformációs kísérlet ennek a konstrukciónak a használatával). A javított SAD génre mint SAD2 gén hivatkozunk és ez azon gén egyetlen verziója, amelyet a SAD konstrukció integrációjára használtunk fel a gyapot genomba.After construction, the SAD genes in each vector were sequenced as described above to ensure sequence fidelity. This sequencing revealed that during the construction of pProPClSVSAD, an out-of-frame ATG codon was inserted into the 5’ untranslated leader sequence. The presence of this ATG codon could alter the translatability of the transcript that would be synthesized from the SAD gene and was therefore removed by PCR mutagenesis to restore the normal AMV leader sequence. Following repair, the sequence was re-checked for sequence fidelity. The original SAD gene, which contained the out-of-frame ATG codon, was designated SAD1 (as some transformation experiments using this construct have already begun). The improved SAD gene is referred to as the SAD2 gene and is the only version of the gene that was used to integrate the SAD construct into the cotton genome.
3. példaExample 3
SAD2 bejuttatása gyapotbaIntroducing SAD2 into cotton
Az SAD2 gént tartalmazó, pPZP211-PNPT-311-SAD2 és pPZP211-PNPT-512-SAD2, bináris vektorokat egyenként juttattuk be Walker-Peach és Velten [Walker-Peach és Velten: Plant Molecular Biology Manual, Bl:1-19 rész, szerk.: Gelvin, Shilperoort és Verma, Kluwer Academic Publishers, Dordrecht, Hollandia, (1994)] által leírt közvetlen transzformáció útján .: .··. ......íThe binary vectors containing the SAD2 gene, pPZP211-PNPT-311-SAD2 and pPZP211-PNPT-512-SAD2, were introduced individually by direct transformation as described by Walker-Peach and Velten [Walker-Peach and Velten: Plant Molecular Biology Manual, Part Bl:1-19, eds.: Gelvin, Shilperoort and Verma, Kluwer Academic Publishers, Dordrecht, The Netherlands, (1994)].: .··. ......í
I · ·· · · * # * *I · ·· · · * # * *
-28az Agrobacterium tumefaciens EHA 105 törzsébe [Hood és mtsai.: Transgenic Research 2 208 (1993)]. A konstrukciókat ezt követően Coker 312 gyapot változatból (Coker Seeds Inc.) származó sziklevél explantátumokba juttattuk be Agrobacterium transzfekció útján. Ezt steril sziklevél szövetek (felület sterilizált magokból nevelt palántákból [Trolinder és Gooden: Plant Cell Reports 6 231 (1987)]) izolációjával, explantátumok létrehozásával (steril lyukasztó alkalmazásával) és az explantátumokat a megfelelő konstrukciót tartalmazó 28 oC-on növesztett 48 órás EHA 105 tenyészetbe való alámerítésével állítottuk elő. Ezt követően az explantátumokat áthelyeztük 2MST táptalajra (MS táptalaj + 0,2 mg/1 2,4-D és 0,1 mg/1 kinetin) a fölösleges EHA 105 eltávolítását követően. A fertőzött sziklevél szöveteket a 2MST táptalajon két napig inkubáltuk 28 oC-on, majd áthelyeztük őket TI + KCL táptalajra (MS táptalaj + 0,1 mg/1 2,4-D és 0,1 mg/1 kinetin + 50 mg/1 kanamicin szulfát és 250 mg/1 Cefotaxime). Mihelyt egészséges kallusz szövet alakult ki, áthelyeztük friss TI + KCL táptalajra (0,05 mg/1 2,4-Dvel) egy második szelekciós körre. Hat hét múlva, szomatikus embriók keletkeztek az életben maradt kalluszon és érett transzgenikus gyapot növényeket állítottunk elő a Trolinder és Goodin publikációjában leírtaknak megfelelően [Trolinder és Gooden: Plant Cell Reports 6 231 (1987)].-28 into Agrobacterium tumefaciens strain EHA 105 [Hood et al.: Transgenic Research 2 208 (1993)]. The constructs were then introduced into cotyledon explants from cotton variety Coker 312 (Coker Seeds Inc.) by Agrobacterium transfection. This was done by isolating sterile cotyledon tissues (from seedlings grown from surface sterilized seeds [Trolinder and Gooden: Plant Cell Reports 6 231 (1987)]), creating explants (using a sterile punch), and submerging the explants in a 48-hour EHA 105 culture grown at 28 oC containing the appropriate construct. The explants were then transferred to 2MST medium (MS medium + 0.2 mg/l 2,4-D and 0.1 mg/l kinetin) after removal of excess EHA 105. The infected cotyledon tissues were incubated on 2MST medium for two days at 28 oC and then transferred to TI + KCL medium (MS medium + 0.1 mg/l 2,4-D and 0.1 mg/l kinetin + 50 mg/l kanamycin sulfate and 250 mg/l cefotaxime). Once healthy callus tissue had formed, they were transferred to fresh TI + KCL medium (with 0.05 mg/l 2,4-D) for a second round of selection. After six weeks, somatic embryos were formed on the surviving callus and mature transgenic cotton plants were produced as described in the publication of Trolinder and Goodin [Trolinder and Goodin: Plant Cell Reports 6 231 (1987)].
Összességében 111 kanamicin rezisztens gyapot palántát állítottunk elő (44 példányt a pPZP211-PNPT-311-SAD2 transzformációkban, 67 példányt pedig a pPZP211-PNPT-512SAD2 transzformációkban állítottunk elő). Mindegyik növényt megvizsgáltuk a SAD szintetikus kódoló szekvencia jelenlétére és az NPTII kódoló szekvenciára PCR alkalmazásával a beillesztett DNS integritásának biztosítása érdekében. A PCR-t a fentebb leírtaknak megfelelően hajtottuk végre. A vizsgálat során felhasznált primerek a következők voltak: a GGA GTT GAG GAT ATT GAT CTC AGA GAA GCA TTG (9. azonosítási szám szerinti szekvencia) és a GCG ATC TGC TGA TCC TGA CTC (10. azonosítási szám szerinti szekvencia) az SAD kódoló régióhoz és a CGT CAA GAA GGC GAT AGA AGG (11. azonosítási szám szerinti szekvencia) és a GCT ATG ACT GGG CAC AAC AGA C (12. azonosítási szám szerinti szekvencia) az NPTII kódoló régióhoz. A 44 pPZP211-PNPT-311-SAD palánta közül, amelyek túlélték a kanamicin kezelést, 2 esetében mutattuk ki, hogy negatív a PCR vizsgálatokra. A 67 pPZP21-PNPT-512-SAD palánta közül, amelyek túlélték a kanamicin kezelést, 14 esetében mutattuk ki, hogy negatív a PCR vizsgálatokra.A total of 111 kanamycin-resistant cotton seedlings were produced (44 copies were produced in the pPZP211-PNPT-311-SAD2 transformations and 67 copies were produced in the pPZP211-PNPT-512SAD2 transformations). Each plant was tested for the presence of the SAD synthetic coding sequence and the NPTII coding sequence using PCR to ensure the integrity of the inserted DNA. PCR was performed as described above. The primers used in this study were: GGA GTT GAG GAT ATT GAT CTC AGA GAA GCA TTG (SEQ ID NO: 9) and GCG ATC TGC TGA TCC TGA CTC (SEQ ID NO: 10) for the SAD coding region and CGT CAA GAA GGC GAT AGA AGG (SEQ ID NO: 11) and GCT ATG ACT GGG CAC AAC AGA C (SEQ ID NO: 12) for the NPTII coding region. Of the 44 pPZP211-PNPT-311-SAD seedlings that survived the kanamycin treatment, 2 were found to be negative for PCR assays. Of the 67 pPZP21-PNPT-512-SAD seedlings that survived the kanamycin treatment, 14 were found to be negative for PCR assays.
A visszamaradó 95 növényt cserepekben neveltük az üvegházban legalább a kiültetési állapotig (körülbelül 45 centiméter magasság) és ezt követően lepermeteztük 2,4-D-aminnal (United Agri Products, Greeley, CO) körülbelül 1 kg/hektár sav ekvivalens mennyiséggel. Ez kétszer akkora, mint a normál szabadföldi mennyiség a 2,4-D alkalmazására. A 95 növény kö.: .··. ......í J. ·’> L?The remaining 95 plants were grown in pots in the greenhouse until at least the transplant stage (approximately 45 centimeters in height) and then sprayed with 2,4-D-amine (United Agri Products, Greeley, CO) at a rate of approximately 1 kg/hectare of acid equivalent. This is twice the normal field rate for 2,4-D application. The 95 plants were: .··. ......í J. ·’> L?
-29zül 22 élte túl ezt a kezelést úgy, hogy csak kismértékű herbicid károsodást lehetett megfigyelni, vagy egyáltalán nem volt károsodás. Ezen növények közül tizenegy tartalmazta a pPZP211-pPZP211-PNPT-311-SAD2 konstrukciót és 11 tartalmazta a pPZP21 l-PNPT-512SAD2 konstrukciót. Mindegyik növényt beérésig neveltük az üvegházban.-29zül 22 survived this treatment with little or no herbicidal damage observed. Eleven of these plants contained the pPZP211-pPZP211-PNPT-311-SAD2 construct and 11 contained the pPZP21 l-PNPT-512SAD2 construct. Each plant was grown to maturity in the greenhouse.
A 22 transzgenikus növény közül csak 7 termelt magot. A többi növény feltételezhetően terméketlen volt. Feltételezhetően ez a terméketlenség a regenerálási eljárás hatása volt, ami közönséges a gyapot esetében. A hét megtermékenyült növény közül 3 tartalmazta a pPZP211-PNPT-311-SAD2 konstrukciót és 4 tartalmazta a pPZP211-PNPT-512-SAD2 konstrukciót.Only 7 of the 22 transgenic plants produced seeds. The remaining plants were presumably infertile. This infertileness was presumably an effect of the regeneration process, which is common in cotton. Of the seven fertilized plants, 3 contained the pPZP211-PNPT-311-SAD2 construct and 4 contained the pPZP211-PNPT-512-SAD2 construct.
Annak igazolására, hogy a beillesztett szintetikus SAD gének nem voltak örökölhetőek és hogy ismereteket szerezzünk a gén inszerciók számáról, a hét termékeny SAD transzgenikus gyapotnövényről származó magokat vízkultúrás kőgyapot hasábokba ültettük (Hummert, St.Louis, MO), amelyet Peters-féle professzionális vízoldható táppal itattunk át (5-11-26 HYDRO-SOL, kiegészítve kalcium-nitráttal és magnézium szulfáttal, hogy teljes tápanyag adagolást biztosítsunk, Hummert, St.Louis, MO). A vízkultúrás kőgyapot hasábokat asztalokra helyeztük az üvegházban és a tápanyagokat optimális szinteken tartottuk egy cirkulációmentes vízkultúrás öntözőrendszer alkalmazásával. A növényeket üvegházi körülmények között neveltük (28 oC ± 5 oC léghőmérséklet) 24 napon keresztül. Ezen a ponton a növényeket permetezőfülkébe helyeztük át, 2,4-D aminnal permeteztük a normál szabadföldi mennyiségnek megfelelően, azaz 0,5 kg/hektár sav ekvivalensnek megfelelő mennyiséggel, 24 órán keresztül a permetezőkamrában tartottuk, hogy lehetővé tegyük a 2,4-D elpárolgását és utána visszahelyeztük az üvegházba. A kezelés hatását vizuálisan értékeltük 10-14 nap után és az eredményeket alább az 5. táblázatban mutatjuk be.To confirm that the inserted synthetic SAD genes were not heritable and to gain insight into the number of gene insertions, seeds from seven fertile SAD transgenic cotton plants were planted in hydroponic rockwool blocks (Hummert, St. Louis, MO) soaked in Peters Professional Water-Soluble Nutrient (5-11-26 HYDRO-SOL, supplemented with calcium nitrate and magnesium sulfate to provide complete nutrient supply, Hummert, St. Louis, MO). Hydroponic rockwool blocks were placed on tables in the greenhouse and nutrients were maintained at optimal levels using a non-recirculating hydroponic irrigation system. Plants were grown under greenhouse conditions (28 oC ± 5 oC air temperature) for 24 days. At this point, the plants were transferred to a spray booth, sprayed with 2,4-D amine at the normal field rate, i.e. 0.5 kg/hectare acid equivalent, kept in the spray booth for 24 hours to allow the 2,4-D to evaporate and then returned to the greenhouse. The effect of the treatment was visually assessed after 10-14 days and the results are presented in Table 5 below.
5. táblázatTable 5
-30• ** ·· ·· · · ·-30• ** ·· ·· · ·
2,4- D réz kontrol = transzgenikus 2,4-D rezisztens gyapot, amely tartalmazza a természetben előforduló tfdA gén konstrukciót. [Bayley és mtsai.: Theoretical Applied Genetics 83 645 (1992)]2,4-D copper control = transgenic 2,4-D resistant cotton containing the naturally occurring tfdA gene construct. [Bayley et al.: Theoretical Applied Genetics 83 645 (1992)]
2,4- D szenz kontrol = Coker 312 (nem transzgenikus) szomatikus embriókból regenerálva ugyanazon a módon, ahogy a SAD konstrukciókat tartalmazók készültek _ kismértékű károsodás = kismértékű levélhervadás és minimális levélszáradás komoly károsodás = az összes levél hervad és a kiszáradásos károsodás nyilvánvaló2,4-D sense control = Coker 312 (non-transgenic) somatic embryos regenerated in the same manner as those containing SAD constructs _ slight damage = slight leaf wilting and minimal leaf desiccation severe damage = all leaves wilted and desiccation damage evident
A rez/szenz arányt úgy számítottuk ki, hogy azon növények számát, amelyek valamely mértékű rezisztenciát mutattak a 2,4-D kezeléssel szemben a kísérlet során, elosztottuk azon növények összes számával, amelyek súlyos károsodást vagy pusztulást mutattak. A Cooker 312 negatív kontroll, amelyet szövettenyészetből regeneráltunk, mutatott valamely mértékű rezisztenciát, tehát ezek az arányok nem tekinthetők határozott mértéknek a SAD gén Mendel-féle öröklődéséhez. Azonban az összes negatív kontroll növény mutatott 2,4-D-indukált károsodást, míg az összes transzgenikus vonalban, amely tartalmazza a SAD gént, találhatók olyan egyedek amelyek egyáltalán nem mutattak károsodást.The res/sens ratio was calculated by dividing the number of plants that showed some degree of resistance to 2,4-D treatment during the experiment by the total number of plants that showed severe damage or death. The negative control Cooker 312, regenerated from tissue culture, showed some degree of resistance, so these ratios cannot be considered a definitive measure of the Mendelian inheritance of the SAD gene. However, all negative control plants showed 2,4-D-induced damage, while all transgenic lines containing the SAD gene contained individuals that showed no damage at all.
A 7 vonal mindegyikéből, amelyek nem mutattak károsodást amikor 2,4-D-vel kezeltük ezeket 24 nappal a csírázás után, öt növényt választottunk ki és egyedi mintákat vettünk a frissen kialakult levelekből - növényenként egy minta - PCR vizsgálatokra, amit a fentebb leírtak szerint végeztünk el. Minden növényt pozitívnak találtunk a SAD konstrukcióra PCR segítségével. Ezeket a növényeket további 14 napig neveltük és utána újrapermeteztük 2,4-D aminnal a normál szabadföldi mennyiségnek megfelelően, azaz 0,5 kg/hektár sav ekvivalensnek megfelelő mennyiséggel. Mind a 35 növény nem mutatott károsodást ezt a kezelést követően, míg egyetlen negatív kontroll sem élte túl ezt a permetezést. A 35 növényt érettségig neveltük és magokat gyűjtöttünk róluk.From each of the 7 lines that showed no damage when treated with 2,4-D 24 days after germination, five plants were selected and individual samples of newly emerged leaves - one sample per plant - were taken for PCR testing, which was performed as described above. All plants were found positive for the SAD construct by PCR. These plants were grown for an additional 14 days and then re-sprayed with 2,4-D amine at the normal field rate, i.e. 0.5 kg/hectare acid equivalent. All 35 plants showed no damage after this treatment, while no negative control survived this spray. The 35 plants were grown to maturity and seeds were collected from them.
-31 .: . -3.....»-·'·-31 .: . -3.....»-·'·
J. L n?J. L n?
A leírás során hivatkozott összes referencia tartalmaz, beleértve publikációkat, szabadalmakat és publikált szabadalmi bejelentéseket a kitanítás részeként tekintendő.All references cited throughout this specification, including publications, patents, and published patent applications, are incorporated herein by reference.
A szekvencialistában található kötetlen szövegek fordításaTranslation of free texts in the sequence list
2. szekvencia: Kétszikű nyílt leolvasási fázis (ORF) a 2,4-D lebontásáraSequence 2: Dicotyledon open reading frame (ORF) for 2,4-D degradation
3. szekvencia: Egyszikű nyílt leolvasási fázis (ORF) a 2,4-D lebontásáraSequence 3: Monocot open reading frame (ORF) for 2,4-D degradation
4. szekvencia: Kétszikű gén a 2,4-D lebontásáraSequence 4: Dicotyledonous gene for 2,4-D degradation
5. szekvencia: Egyszikű gén a 2,4-D lebontásáraSequence 5: Monocot gene for 2,4-D degradation
6-12. szekvenciák: primerSequences 6-12: primer
13-60. szekvenciák: gén fragmensSequences 13-60: gene fragment
Claims (50)
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US33546401P | 2001-10-24 | 2001-10-24 | |
| US37552902P | 2002-04-25 | 2002-04-25 | |
| US10/279,452 US20030154507A1 (en) | 2001-10-24 | 2002-10-24 | Synthetic herbicide resistance gene |
| PCT/US2002/034084 WO2003034813A2 (en) | 2001-10-24 | 2002-10-24 | Synthetic herbicide resistance gene |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| HUP0600691A2 true HUP0600691A2 (en) | 2008-07-28 |
Family
ID=39638594
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| HU0600691A HUP0600691A2 (en) | 2001-10-24 | 2002-10-24 | Synthetic herbicide resistance gene |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| HU (1) | HUP0600691A2 (en) |
-
2002
- 2002-10-24 HU HU0600691A patent/HUP0600691A2/en unknown
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6107549A (en) | Genetically engineered plant resistance to thiazopyr and other pyridine herbicides | |
| Bordas et al. | Transfer of the yeast salt tolerance gene HAL1 to Cucumis melo L. cultivars and in vitro evaluation of salt tolerance | |
| CA2671203C (en) | Improved grg23 epsp synthases: compositions and methods of use | |
| AU751341B2 (en) | Plants with modified growth | |
| SK161597A3 (en) | Dna sequence of a gene of hydroxy-phenyl pyruvate dioxygenase and production of plants containing a gene of hydroxy-phenyl pyruvate dioxygenase and which are tolerant to certain herbicides | |
| MXPA97009310A (en) | Dna sequence of a hydroxypenyl-piruvate-dioxygenase gene and obtaining plants containing a gene of hydroxypenyl-piruvate-dioxygenase, tolerants at certain herbici | |
| AU2016399130B2 (en) | Application of herbicide-tolerant protein | |
| US6841718B2 (en) | Transgenic plants incorporating traits of Zostera marina | |
| US20070225171A1 (en) | Methods of Improving Crop Yields | |
| US20030154507A1 (en) | Synthetic herbicide resistance gene | |
| CN106749584A (en) | A kind of and plant alkali resistance GAP-associated protein GAP GsERF71 and its encoding gene and application | |
| US20090106856A1 (en) | Selection System for Wheat | |
| US6939676B2 (en) | Selection procedure for identifying transgenic cells, embryos, and plants without the use of antibiotics | |
| WO2000047747A2 (en) | Maize glutathione-s-transferase enzymes | |
| US20050172361A1 (en) | Regulation of gene expression in plant cells | |
| HUP0600691A2 (en) | Synthetic herbicide resistance gene | |
| EP1521833A2 (en) | Synthetic herbicide resistance gene | |
| US20130047300A1 (en) | Grain Filling of a Plant Through the Modulation of NADH-Glutamate Synthase | |
| US20040205842A1 (en) | Lipoxygenase overexpression in plants and reduction in plant sensitivity to diseases and to attacks from pathogenic organisms | |
| AU2002359293A1 (en) | Synthetic herbicide resistance gene | |
| AU2005224325A1 (en) | Post harvest control of genetically modified crop growth employing D-amino acid compounds | |
| JP2001231574A (en) | Low-temperature-resistant oryza sativa transferred with glutathione-s-transferase gene | |
| WO2000000585A2 (en) | MAIZE CYTOCHROME P450 MONOOXYGENASE cDNA (CYP71C3v2) | |
| AU760662B2 (en) | DNA sequence of a gene of hydroxy-phenyl pyruvate dioxygenase and production of plants containing a gene of hydroxy-phenyl pyruvate dioxygenase and which are tolerant to certain herbicides | |
| WO2006100573A1 (en) | Method for producing plants with increased biomass |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FD9A | Lapse of provisional protection due to non-payment of fees |