BRPI0913562B1 - METHOD TO INTENSIFY THE PRODUCTIVITY OF A FRUTAN BIOSYNTHETIC PATHWAY AND GENETIC CONSTRUCTION - Google Patents
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Abstract
MODIFICAÇÃO DE BIOSSÍNTESE DE FRUTANA, AUMENTANDO A BIOMASSA VEGETAL E INTENSIFICANDO A PRODUTIVIDADE DE VIAS BIOQUÍMICAS EM UMA PLANTA. A presente invenção se refere à modificação de biossíntese de frutana em plantas e, mais particularmente, a métodos de manipulação de biossíntese de frutana em células fotossíntéticas, e a ácidos nucléicos e construtos relacionados. A presente invenção também se refere ao aumento de biomassa vegetal e, mais particularmente, a métodos de intensificação de rendimento em biomassa e/ou de estabilidade de rendimento, incluido crescimento de brotos e/ou de raízes em uma planta, e a ácidos nucléicos e construtos relacionados. A presente invenção também se refere a métodos de intensificação da produtividade de vias bioquímicas e, mais particularmente, a proteínas de fusão em plantas, e a ácidos nucléicos e construtos relacionados.MODIFICATION OF FRUTAN BIOSYNTHESIS, INCREASING PLANT BIOMASS AND INTENSIFYING THE PRODUCTIVITY OF BIOCHEMICAL PATHWAYS IN A PLANT. The present invention relates to the modification of fructan biosynthesis in plants and, more particularly, to methods of manipulating fructan biosynthesis in photosynthetic cells, and to nucleic acids and related constructs. The present invention also relates to increasing plant biomass and, more particularly, to methods of enhancing biomass yield and/or yield stability, including growth of shoots and/or roots in a plant, and to nucleic acids and related constructs. The present invention also relates to methods of enhancing the productivity of biochemical pathways and, more particularly, to fusion proteins in plants, and to nucleic acids and related constructs.
Description
[001] A presente invenção se refere à modificação de biossíntese de frutana em plantas e, mais particularmente, a métodos de manipulação de biossíntese de frutana em células fotossíntéticas, e a ácidos nucléicos e construtos relacionados.[001] The present invention relates to the modification of fructan biosynthesis in plants and, more particularly, to methods of manipulating fructan biosynthesis in photosynthetic cells, and to nucleic acids and related constructs.
[002] A presente invenção também se refere ao aumento de biomassa vegetal e, mais particularmente, a métodos de intensificação de rendimento em biomassa e/ou de estabilidade de rendimento, incluindo crescimento de brotos e/ou de raízes em uma planta, e a ácidos nucléicos e construtos relacionados.[002] The present invention also relates to increasing plant biomass and, more particularly, to methods of intensifying biomass yield and/or yield stability, including growth of shoots and/or roots in a plant, and the nucleic acids and related constructs.
[003] A presente invenção também se refere a métodos de intensificação da produtividade de vias bioquímicas e, mais particularmente, a proteínas de fusão em plantas, e a ácidos nucléicos e construtos relacionados.[003] The present invention also relates to methods of enhancing the productivity of biochemical pathways and, more particularly, to fusion proteins in plants, and to nucleic acids and related constructs.
[004] Frutanas são um tipo de carboidrato solúvel em água, cuja função primária é fornecer uma reserva de energia prontamente acessível para o crescimento da planta. Frutanas estão associadas com várias características vantajosas em gramíneas, tais como tolerância ao frio à aridez, sobrevivência de brotos aumentada, persistência aumentada, bom novo crescimento após corte ou pastagem, recuperação aperfeiçoada a partir de estresse, crescimento primaveril prematuro e qualidade nutricional aumentada.[004] Fructans are a type of water-soluble carbohydrate, whose primary function is to provide a readily accessible energy reserve for plant growth. Fructans are associated with several advantageous traits in grasses, such as cold tolerance to aridity, increased shoot survival, increased persistence, good new growth after mowing or grazing, improved recovery from stress, premature spring growth, and increased nutritional quality.
[005] A síntese e o metabolismo de frutana em gramíneas e cereais são complexos. Frutanas consistem em cadeias de frutose lineares ou ramificadas ligadas à sacarose. O comprimento de cadeia de frutanas vegetais varia desde três até umas poucas centenas de unidades de frutose. Diferentes tipos de frutanas podem ser distinguidos com base nos tipos de ligações presentes. Em azevém perene, três tipos de frutanas têm sido identificados: inulinas, neossérie de inulinas e neossérie de levanas, com quatro enzimas de frutosil-transferase (FT) envolvidas neste perfil de frutana (Figura 6). A enzima 1-SST (sacarose : sacarose 1-frutosil-transferase) catalisa a primeira etapa na biossíntese de frutana, enquanto que as enzimas restantes alongam a cadeia de frutose em crescimento (1-FFT: frutana : frutana 1-frutosil-transferase, 6G-FFT: 6-glicose frutosil-transferase, e 6- SFT: sacarose : ftutose 6-frutosil-transferase). As enzimas 1-FEH ou 6-FEH (ftutoexo- hidrolase) reduzem o comprimento de cadeia de frutana por liberação de moléculas de frutose.[005] The synthesis and metabolism of fructan in grasses and cereals are complex. Fructans consist of linear or branched fructose chains linked to sucrose. The chain length of vegetable fructans varies from three to a few hundred fructose units. Different types of fructans can be distinguished based on the types of bonds present. In perennial ryegrass, three types of fructans have been identified: inulins, neoseries of inulins and neoseries of levans, with four fructosyl transferase (FT) enzymes involved in this fructan profile (Figure 6). The enzyme 1-SST (sucrose: sucrose 1-fructosyl-transferase) catalyzes the first step in fructan biosynthesis, while the remaining enzymes elongate the growing fructose chain (1-FFT: fructan: fructan 1-fructosyl-transferase, 6G-FFT: 6-glucose fructosyl-transferase, and 6-SFT: sucrose: ftutose 6-fructosyl-transferase). The enzymes 1-FEH or 6-FEH (phthutoexohydrolase) reduce the length of the fructan chain by releasing fructose molecules.
[006] Frutanas representam o principal carboidrato não estrutural em 15% de espécies de plantas e desempenham um papel chave na qualidade de forragens. Pastagem de gado ruminante, em dietas de elevado teor em frutana, exibem desempenho animal aperfeiçoado.[006] Fructans represent the main non-structural carbohydrate in 15% of plant species and play a key role in forage quality. Grazing ruminant cattle on high-fructan diets exhibit improved animal performance.
[007] Em gramíneas, o nível e a composição de frutanas em caules e bainhas de folhas têm sido aumentados através da expressão engenheirada de genes de frutosil- transferase (FT).[007] In grasses, the level and composition of fructans in stems and leaf sheaths have been increased through the engineered expression of fructosyltransferase (FT) genes.
[008] Entretanto, a manipulação de vias bioquímicas por manipulação da atividade de enzimas nas vias pode ser difícil, por causa das vias nas quais as várias enzimas e seus substratos possam interagir.[008] However, manipulating biochemical pathways by manipulating the activity of enzymes in the pathways can be difficult, because of the pathways in which the various enzymes and their substrates can interact.
[009] Portanto, seria desejável ter métodos de manipulação aperfeiçoados de manipulação de vias bioquímicas, particularmente em plantas. Por exemplo, seria desejável ter métodos de manipulação de biossíntese de frutana em plantas, incluindo espécies de gramíneas, tais como LoHum e Festuca, e de cereais, tais como trigo e milho, por meio do quê se facilita a produção de, por exemplo, gramíneas de pastagem com qualidade de ervagem aperfeiçoada, conduzindo a produção de pasto aperfeiçoada, produção animal aperfeiçoada e poluição ambiental reduzida, gramíneas de bioenergia com rendimento em biomassa intensificada, por exemplo, para produção de bioetanol, e, por exemplo, cereais com rendimento em grãos e em biomassa aumentado.[009] Therefore, it would be desirable to have improved manipulation methods for manipulating biochemical pathways, particularly in plants. For example, it would be desirable to have methods of manipulating fructan biosynthesis in plants, including grass species such as LoHum and Fescue, and cereals such as wheat and corn, whereby the production of e.g. pasture grasses with improved grass quality, leading to improved pasture production, improved animal production and reduced environmental pollution, bioenergy grasses with enhanced biomass yield, e.g. for bioethanol production, and, e.g., cereals with enhanced biomass yield, e.g. grains and biomass increased.
[010] Sequências de ácidos nucléicos, que codificam algumas das enzimas envolvidas na via biossíntética de frutana, têm sido isolados para certas espécies de plantas. Por exemplo, o PCT/AUOl/00705 para os presentes requerentes, descreve homólogos de frutosil-transferase a partir de LoHum e Festuca. Entretanto, permanece uma demanda por materiais úteis na modificação de biossíntese de frutana em plantas, e também para engenheirar a acumulação de frutana em diferentes partes da planta.[010] Nucleic acid sequences, which encode some of the enzymes involved in the fructan biosynthetic pathway, have been isolated for certain plant species. For example, PCT/AUO1/00705 to the present applicants describes fructosyl transferase homologues from LoHum and Festuca. However, there remains a demand for materials useful in modifying fructan biosynthesis in plants, and also for engineering fructan accumulation in different parts of the plant.
[011] É um objeto da presente invenção superar, ou pelo menos aliviar, uma ou mais das dificuldades ou deficiências associadas com a técnica anterior.[011] It is an object of the present invention to overcome, or at least alleviate, one or more of the difficulties or deficiencies associated with the prior art.
[012] Os requerentes constataram que é possível intensificar nutricionalmente plantas, por exemplo, gramíneas de pastagem e/ou aumentar a biomassa vegetal por reprogramação espacial da via de biossíntese de frutana em células fotossintéticas. Usando esse processo, é possível compelir a acumulação de frutana em lâminas de folhas, os órgãos de plantas que primariamente pastados pelo gado, e que, normalmente, podem não acumular frutana. Portanto, a acumulação de frutanas, especialmente aquelas que exibem um elevado grau de polimerização (frutanas de elevado GP), fornece nutrição mais acessível para animais de pasto. Frutanas se acumulam nos caules e bainhas das folhas, com as frutanas de folhas se formando somente durante períodos em que a assimilação de CO2 supera em desempenho 0 crescimento. Gramíneas de pastagem podem ser nutricionalmente intensificadas por expressão de genes de frutana em células fotossintéticas, onde a sacarose é sintetizada, compelindo, assim, a acumulação de frutana preferencialmente em lâminas de folhas e fornecendo mais energia ao gado que pasta.[012] Applicants have found that it is possible to nutritionally enhance plants, for example, pasture grasses, and/or increase plant biomass by spatially reprogramming the fructan biosynthesis pathway in photosynthetic cells. Using this process, it is possible to compel the accumulation of fructan in leaf blades, the plant organs that are primarily grazed by livestock, and which normally may not accumulate fructan. Therefore, the accumulation of fructans, especially those that exhibit a high degree of polymerization (high GP fructans), provides more accessible nutrition for grazing animals. Fructans accumulate in stems and leaf sheaths, with leaf fructans forming only during periods when CO2 assimilation outperforms growth. Pasture grasses can be nutritionally enhanced by expression of fructan genes in photosynthetic cells, where sucrose is synthesized, thus compelling the accumulation of fructan preferentially in leaf blades and providing more energy to grazing livestock.
[013] Frutanas em gramíneas de pastagem contribuem, de maneira significativa, para a energia prontamente disponível na ração para animais ruminantes que pastam. Os processos de fermentação no rúmen exigem considerável energia prontamente disponível. O aperfeiçoamento da energia prontamente disponível no rúmen pode aumentar a eficiência de digestão no rúmen. Uma eficiência aumentada de digestão no rúmen conduz a uma conversão aperfeiçoada da proteína de pastagem, fornecida ao animal ruminante, em leite ou carne, e a uma redução em gasto nitrogenoso.[013] Fructans in pasture grasses contribute significantly to the energy readily available in feed for grazing ruminant animals. Fermentation processes in the rumen require considerable readily available energy. Improving the energy readily available in the rumen can increase the efficiency of digestion in the rumen. An increased efficiency of digestion in the rumen leads to an improved conversion of pasture protein fed to the ruminant animal into milk or meat and a reduction in nitrogen expenditure.
[014] Os requerentes também constataram que a reprogramação de células fotossintéticas para vida estendida, por exemplo, por retardamento de senescência de folhas, auxilia a aumentar a biomassa vegetal.[014] Applicants have also found that reprogramming photosynthetic cells for extended life, for example, by delaying leaf senescence, helps to increase plant biomass.
[015] Os requerentes também constataram que é possível intensificar a produtividade de uma via bioquímica por coordenação da atividade enzimática na via, por meio de um construto genético que codifica uma fusão, mais preferivelmente, uma fusão traducional, de duas ou mais enzimas a partir da via.[015] Applicants have also found that it is possible to enhance the productivity of a biochemical pathway by coordinating enzymatic activity in the pathway, through a genetic construct that encodes a fusion, more preferably a translational fusion, of two or more enzymes from of the road.
[016] Embora 0 requerente não queira estar restrito por teoria, concebe-se que, trazendo-se duas enzimas em uma via em proximidade íntima, por exemplo, por expressão de uma fusão traducional, a expressão das enzimas individuais pode ser coordenada, por meio disto se aperfeiçoa a eficiência da via. Por exemplo, por expressão de uma fusão traducional de dois ou mais genes FT (por exemplo, Lpl-SST e Lp6G-FFT), problemas associados com diferenças nos padrões de expressão destes genes, integrados de maneira independente ao genoma da planta, podem ser aliviados, resultando na conversão das moléculas de sacarose diretamente em frutanas, aquelas exibindo um baixo grau de polimerização (frutanas de baixo GP) e um elevado grau de polimerização (frutanas de elevado GP). Além disso, proteínas de FT podem se associar fisicamente umas com as outras para formar um canal metabólico para a biossíntese eficiente de frutanas.[016] Although the applicant does not wish to be restricted by theory, it is envisaged that by bringing two enzymes in a pathway into close proximity, for example, by expression of a translational fusion, the expression of the individual enzymes can be coordinated, e.g. This improves the efficiency of the road. For example, by expressing a translational fusion of two or more FT genes (e.g., Lpl-SST and Lp6G-FFT), problems associated with differences in the expression patterns of these genes, independently integrated into the plant genome, can be relieved, resulting in the conversion of sucrose molecules directly into fructans, those exhibiting a low degree of polymerization (low GP fructans) and a high degree of polymerization (high GP fructans). Furthermore, TF proteins can physically associate with each other to form a metabolic channel for the efficient biosynthesis of fructans.
[017] Além disso, a expressão de genes de FT em células fotossintéticas, conduzindo à acumulação de frutanas de baixo e elevado GP em células fotossintéticas, pode conduzir a uma liberação a partir de mecanismos de inibição de fotossíntese, facilitando a captura de energia solar e a fixação de CO2 aumentada.[017] Furthermore, the expression of TF genes in photosynthetic cells, leading to the accumulation of low and high GP fructans in photosynthetic cells, can lead to a release from photosynthesis inhibition mechanisms, facilitating the capture of solar energy and increased CO2 fixation.
[018] Portanto, os requerentes constataram que a reprogramação de células fotossintéticas para vida estendida e a biossíntese de frutana intensificada facilitam a captura de energia solar e aumenta a produção de biomassa vegetal, incluindo 0 crescimento de brotos e/ou de raízes.[018] Therefore, applicants have found that the reprogramming of photosynthetic cells for extended life and enhanced fructan biosynthesis facilitate the capture of solar energy and increases the production of plant biomass, including the growth of shoots and/or roots.
[019] Além disso, uma vez que a acumulação de frutanas de baixo e elevado GP tem sido associada com a tolerância da planta ao estresse abiótico, tal como frio e aridez; e uma vez que 0 crescimento de raízes intensificado e/ou senescência de folhas retardada também têm estado implicadas na tolerância da planta do estresse por aridez, a reprogramação de células fotossintéticas para vida estendida e/ou biossíntese de frutana intensificada pode facilitar a estabilidade de rendimento e/ou a tolerância da planta ao estresse abiótico.[019] Furthermore, since the accumulation of low and high GP fructans has been associated with plant tolerance to abiotic stress, such as cold and aridity; and since enhanced root growth and/or delayed leaf senescence have also been implicated in plant tolerance of aridity stress, reprogramming photosynthetic cells for extended life and/or enhanced fructan biosynthesis may facilitate yield stability. and/or the plant's tolerance to abiotic stress.
[020] Consequentemente, em um aspecto, a presente invenção fornece um método de manipulação da biossíntese de frutana em células fotossintéticas de uma planta, 0 método incluindo a introdução, na planta, de uma quantidade eficaz de um construto genético incluindo um promotor, ou um fragmento ou variante funcionalmente ativo do mesmo, ligado de maneira operativa a ácido nucléicos, que codificam uma ou mais enzimas biossíntéticas de frutana, ou fragmentos ou variantes funcionalmente ativos das mesmas.[020] Accordingly, in one aspect, the present invention provides a method of manipulating fructan biosynthesis in photosynthetic cells of a plant, the method including introducing into the plant an effective amount of a genetic construct including a promoter, or a functionally active fragment or variant thereof, operatively linked to nucleic acids, which encode one or more fructan biosynthetic enzymes, or functionally active fragments or variants thereof.
[021] Por manipulação da biossíntese de frutana, em geral, entende-se o aumento da biossíntese de frutana em uma planta transformada, em relação a uma planta de controle não transformada. No entanto, para algumas aplicações, pode ser desejável reduzir, ou de outra maneira modificar, a biossíntese de frutana na planta transformada, em relação à planta de controle não transformada. Por exemplo, pode ser desejável aumentar ou diminuir a atividade de certas enzimas na via biossintética de frutana, na planta transformada, em relação à planta de controle não transformada.[021] By manipulation of fructan biosynthesis, in general, we mean the increase in fructan biosynthesis in a transformed plant, in relation to a non-transformed control plant. However, for some applications, it may be desirable to reduce, or otherwise modify, fructan biosynthesis in the transformed plant, relative to the untransformed control plant. For example, it may be desirable to increase or decrease the activity of certain enzymes in the fructan biosynthetic pathway in the transformed plant relative to the untransformed control plant.
[022] Por células fotossintéticas, entende-se aquelas células nas quais ocorra fotossíntese. Em geral, tais células contêm o pigmento clorofila e são de outra maneira conhecidas como células verdes. A maioria das células fotossintéticas estão contidas nas folhas das plantas. De preferência, o construto genético da presente invenção é expresso em células de bainha em feixe, mais preferivelmente em células de bainha em feixe mesófilas e/ou parenquimatosas.[022] By photosynthetic cells, we mean those cells in which photosynthesis occurs. In general, such cells contain the pigment chlorophyll and are otherwise known as green cells. Most photosynthetic cells are contained in plant leaves. Preferably, the genetic construct of the present invention is expressed in bundle sheath cells, more preferably in mesophilic and/or parenchymal bundle sheath cells.
[023] Por uma quantidade eficaz, entende-se uma quantidade suficiente para resultar em uma característica fenotípica identificável na planta, ou em uma planta, semente de planta ou outra parte de planta derivada a partir delas. Tais quantidades podem ser prontamente determinadas por um técnico aproximadamente especializado no assunto, levando em conta o tipo de planta, a rota de administração e outros fatores relevantes. Um tal técnico será prontamente capaz de determinar uma quantidade adequada e um método de administração. Veja-se, por exemplo, Maniatis et a!., Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory, Cold Spring Harbor, a revelação completa do qual é aqui incorporada por referência.[023] By an effective amount, we mean an amount sufficient to result in an identifiable phenotypic characteristic in the plant, or in a plant, plant seed or other plant part derived therefrom. Such quantities can be readily determined by a technician approximately specialized in the subject, taking into account the type of plant, the route of administration and other relevant factors. Such a technician will be readily able to determine a suitable amount and method of administration. See, for example, Maniatis et al., Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory, Cold Spring Harbor, the entire disclosure of which is incorporated herein by reference.
[024] Por construto genético, entende-se uma molécula de ácido nucléico recombinante.[024] By genetic construct, we mean a recombinant nucleic acid molecule.
[025] Por um promotor, entende-se uma sequência de ácidos nucléicos suficiente para transcrição direta de uma sequência de ácidos nucléicos ligada de maneira operativa.[025] A promoter means a nucleic acid sequence sufficient for direct transcription of an operably linked nucleic acid sequence.
[026] Por ligado de maneira operativa, entende-se que o(s) ácido(s) nucléico(s) e uma sequência reguladora, tal como um promotor, esteja(m) ligado(s) de uma maneira tal a permitir a expressão do(s) ácido(s) nucléico(s) sob condições apropriadas, por exemplo, quando moléculas apropriadas, tais como proteínas de ativador transcricional estiverem ligadas à sequência reguladora. De preferência, um promotor ligado de maneira operativa está à montante do ácido nucléico associado.[026] By operatively linked, it is meant that the nucleic acid(s) and a regulatory sequence, such as a promoter, are linked in such a way as to allow the expression of the nucleic acid(s) under appropriate conditions, for example, when appropriate molecules such as transcriptional activator proteins are linked to the regulatory sequence. Preferably, an operably linked promoter is upstream of the associated nucleic acid.
[027] Por à montante, entende-se na direção 3' a 5' ao longo do ácido nucléico.[027] By upstream, we mean in the 3' to 5' direction along the nucleic acid.
[028] Por ácido nucléico, entende-se uma cadeia de nucleotídeos capaz de carregar informação genética. O termo, em geral, se refere a genes, ou fragmentos ou variantes funcionalmente ativos dos mesmos e/ou a outras sequências no genoma do organismo, que influenciem seu fenótipo. O termo ácido nucléico inclui ADN (tal como cADN ou ADN genômico) e ARN (tal como mARN ou microARN), que sejam de cadeia única ou dupla, opcionalmente contendo bases de nucleotídeo sintéticas, não naturais ou alteradas, ácidos nucléicos sintéticos e combinações dos mesmos.[028] Nucleic acid means a chain of nucleotides capable of carrying genetic information. The term, in general, refers to genes, or functionally active fragments or variants thereof and/or other sequences in the organism's genome, which influence its phenotype. The term nucleic acid includes DNA (such as cDNA or genomic DNA) and RNA (such as mRNA or microRNA), which are single- or double-stranded, optionally containing synthetic, unnatural, or altered nucleotide bases, synthetic nucleic acids, and combinations thereof. same.
[029] Por um ácido nucléico que codifica uma enzima biossintética de frutana, entende-se um ácido nucléico que codifica uma enzima de via biossintética de frutana em plantas, por exemplo, frutosil-transferases, tais como sacarose : sacarose 1-frutosil- transferase (1-SST); frutana : frutana 1-frutosil-transferase (1-FFT); sacarose : frutana 6- frutosil-transferase (6-SFT) e frutana : frutana 6G-frutosil-transferase (6G-FFT); e frutoexo-hidrolases, tais como 1-frutoexo-hidrolase (1-FEH) e 6-frutoexo-hidrolase (6- FEH).[029] By a nucleic acid encoding a fructan biosynthetic enzyme, we mean a nucleic acid encoding a fructan biosynthetic pathway enzyme in plants, for example, fructosyl transferases, such as sucrose: sucrose 1-fructosyl transferase (1-SST); fructan: fructan 1-fructosyltransferase (1-FFT); sucrose: fructan 6-fructosyl-transferase (6-SFT) and fructan: fructan 6G-fructosyl-transferase (6G-FFT); and fructohexohydrolases, such as 1-fructohexohydrolase (1-FEH) and 6-fructohexohydrolase (6-FEH).
[030] Por fragmento ou variante funcionalmente ativos, em relação a um promotor, entende-se que o fragmento ou variante (tais como um análogo, derivado ou mutante) sejam capazes de dirigir a transcrição de um ácido nucléico ligado de maneira operativa. Tais variantes incluem variantes alélicas que ocorram naturalmente e variantes que não ocorram naturalmente. Adições, eliminações, substituições e derivatizações de um ou mais dos nucleotídeos estão contempladas, tanto quanto as modificações não resultem em perda de atividade funcional do fragmento ou da variante. De preferência, o fragmento ou variante funcionalmente ativos têm pelo menos aproximadamente 80% de atividade, em relação à parte relevante da sequência mencionada acima, à qual o fragmento ou a variante correspondam, mais preferivelmente, pelo menos aproximadamente 90% de identidade, ainda mais preferivelmente, pelo menos aproximadamente 95% de identidade, muitíssimo de preferência, pelo menos aproximadamente 98% de identidade. De preferência, o fragmento tem um tamanho de pelo menos 20 nucleotídeos, mais preferivelmente, pelo menos 50 nucleotídeos, mais preferivelmente, pelo menos 100 nucleotídeos, mais preferivelmente, pelo menos 200 nucleotídeos, mais preferivelmente, pelo menos 300 nucleotídeos.[030] By functionally active fragment or variant, in relation to a promoter, it is meant that the fragment or variant (such as an analogue, derivative or mutant) is capable of directing the transcription of an operably linked nucleic acid. Such variants include naturally occurring allelic variants and non-naturally occurring variants. Additions, deletions, substitutions and derivatizations of one or more of the nucleotides are contemplated, as long as the modifications do not result in loss of functional activity of the fragment or variant. Preferably, the functionally active fragment or variant has at least approximately 80% activity with respect to the relevant part of the sequence mentioned above to which the fragment or variant corresponds, more preferably at least approximately 90% identity, even more preferably at least approximately 95% identity, most preferably at least approximately 98% identity. Preferably, the fragment has a size of at least 20 nucleotides, more preferably at least 50 nucleotides, more preferably at least 100 nucleotides, more preferably at least 200 nucleotides, more preferably at least 300 nucleotides.
[031] Por funcionalmente ativo(s), em relação ao ácido nucléico que codifica uma enzima biossintética de frutana, entende-se que o fragmento ou a variante (tais como um análogo, derivado ou mutante) sejam capazes de manipular a biossíntese de frutana em uma planta pelo método da presente invenção, por exemplo, sendo traduzida em uma enzima, que seja capaz de participar na via biossintética de frutana. Tais variantes incluem variantes alélicas que ocorram naturalmente e variantes que não ocorram naturalmente. Adições, eliminações, substituições e derivatizações de um ou mais dos nucleotídeos estão contempladas, tanto quanto as modificações não resultem em perda de atividade funcional do fragmento ou da variante. De preferência, o fragmento ou variante funcionalmente ativos têm pelo menos aproximadamente 80% de atividade, em relação à parte relevante da sequência mencionada acima, à qual o fragmento ou a variante correspondam, mais preferivelmente, pelo menos aproximadamente 90% de identidade, ainda mais preferivelmente, pelo menos aproximadamente 95% de identidade, muitíssimo de preferência, pelo menos aproximadamente 98% de identidade. Tais variantes e fragmentos funcionalmente ativos incluem, por exemplo, aqueles tendo mudanças de ácidos nucléicos conservatives.[031] By functionally active(s), in relation to the nucleic acid encoding a fructan biosynthetic enzyme, it is meant that the fragment or variant (such as an analogue, derivative or mutant) is capable of manipulating fructan biosynthesis in a plant by the method of the present invention, for example, being translated into an enzyme, which is capable of participating in the fructan biosynthetic pathway. Such variants include naturally occurring allelic variants and non-naturally occurring variants. Additions, deletions, substitutions and derivatizations of one or more of the nucleotides are contemplated, as long as the modifications do not result in loss of functional activity of the fragment or variant. Preferably, the functionally active fragment or variant has at least approximately 80% activity with respect to the relevant part of the sequence mentioned above to which the fragment or variant corresponds, more preferably at least approximately 90% identity, even more preferably at least approximately 95% identity, most preferably at least approximately 98% identity. Such functionally active variants and fragments include, for example, those having conservative nucleic acid changes.
[032] Por mudanças de ácidos nucléicos conservatives, entende-se substituições de ácidos nucléicos que resultam em conservação do aminoácido na proteína codificada, devido à degeneração do código genético. Tais variantes e fragmentos funcionalmente ativos também incluem, por exemplo, aqueles tendo mudanças de ácidos nucléicos que resultam em substituições de aminoácidos conservatives de um ou mais resíduos na sequência de aminoácidos correspondente.[032] By changes in conservative nucleic acids, we mean replacements of nucleic acids that result in the conservation of the amino acid in the encoded protein, due to the degeneration of the genetic code. Such functionally active variants and fragments also include, for example, those having nucleic acid changes that result in conservative amino acid substitutions of one or more residues in the corresponding amino acid sequence.
[033] Por substituições de aminoácidos conservatives, entende-se a substituição de um aminoácido por outro da mesma classe, as classes sendo como se segue: Não polares: Ala, Vai, Leu, lie, Pro, Met, Phe, Trp Polares carregados: Gly, Ser, Thr, Cys, Tyr, Asn, Gin Ácidos: Asp, GIu Básicos: Lys, Arg, His[033] By conservative amino acid substitutions, we mean the replacement of one amino acid with another of the same class, the classes being as follows: Non-polar: Ala, Vai, Leu, lie, Pro, Met, Phe, Trp Charged polar : Gly, Ser, Thr, Cys, Tyr, Asn, Gin Acids: Asp, GIu Basics: Lys, Arg, His
[034] Outras substituições de aminoácidos conservativas também podem ser feitas como se segue: Aromáticos: Phe, Tyr, His Doadores de prótons: Asn, Gin, Lys, Arg, His, Trp Aceptores de prótons: GIu, Asp, Thr, Ser, Tyr, Asn, Gin[034] Other conservative amino acid substitutions can also be made as follows: Aromatics: Phe, Tyr, His Proton donors: Asn, Gin, Lys, Arg, His, Trp Proton acceptors: GIu, Asp, Thr, Ser, Tyr, Asn, Gin
[035] Fragmentos e variantes particularmente preferidos incluem um ou mais domínios de ligação/hidrólise de sacarose conservados. Exemplos de tais domínios são mostrados nas Figuras 17,18 e 38 aqui, por exemplo, (N/S)DP(N)G, FR.DP e EC(I)D.[035] Particularly preferred fragments and variants include one or more conserved sucrose binding/hydrolysis domains. Examples of such domains are shown in Figures 17,18 and 38 herein, for example, (N/S)DP(N)G, FR.DP and EC(I)D.
[036] Fragmentos e variantes particularmente preferidos também podem incluir um ou mais domínios de aminoácidos conservados encontrados em sequências de FT, de invertase e de FEH de LoHum, por exemplo, conforme mostrado nas Figuras 17, 18 e 36 aqui.[036] Particularly preferred fragments and variants may also include one or more conserved amino acid domains found in LoHum FT, invertase and FEH sequences, for example, as shown in Figures 17, 18 and 36 here.
[037] De preferência, o fragmento tem um tamanho de pelo menos 20 nucleotídeos, mais preferivelmente, de pelo menos 50 nucleotídeos, mais preferivelmente, de pelo menos 100 nucleotídeos, mais preferivelmente, de pelo menos 200 nucleotídeos, mais preferivelmente, de pelo menos 500 nucleotídeos.[037] Preferably, the fragment has a size of at least 20 nucleotides, more preferably, at least 50 nucleotides, more preferably, at least 100 nucleotides, more preferably, at least 200 nucleotides, more preferably, at least 500 nucleotides.
[038] De preferência, o ácido nucléico que codifica uma ou mais enzimas biossintéticas de frutana é selecionado a partir do grupo consistindo em genes que codificam 1-SST, 1-FFT, 6-SFT e 6G-FFT, combinações dos mesmos, e fragmentos e variantes funcionalmente ativos dos mesmos. De preferência, o ácido nucléico codifica uma proteína de fusão de FT de dois ou mais dessas enzimas biossintéticas de frutana.[038] Preferably, the nucleic acid encoding one or more fructan biosynthetic enzymes is selected from the group consisting of genes encoding 1-SST, 1-FFT, 6-SFT and 6G-FFT, combinations thereof, and functionally active fragments and variants thereof. Preferably, the nucleic acid encodes a TF fusion protein of two or more such fructan biosynthetic enzymes.
[039] Ainda mais preferivelmente, o ácido nucléico, que codifica uma ou mais enzimas biossintéticas de frutano, codifica 1-SST e/ou 6G-FFT, ainda mais preferivelmente uma proteína de fusão de FT de 1-SST e 6G-FFT, ou fragmentos e variantes funcionalmente ativos das mesmas.[039] Even more preferably, the nucleic acid, which encodes one or more fructan biosynthetic enzymes, encodes 1-SST and/or 6G-FFT, even more preferably a TF fusion protein of 1-SST and 6G-FFT, or functionally active fragments and variants thereof.
[040] De preferência, o ácido nucléico, que codifica uma ou mais enzimas biossintéticas de frutana, é isolado a partir de ou corresponde a um gene ou genes a partir de uma espécie de interesse. Mais preferivelmente, o gene ou genes são a partir de uma espécie de azevém, de festuca ou de trigo, incluindo azevém italiano ou anual, azevém perene, festuca alta, festuca-dos-prados, festuca vermelha, milho de panificação e trigo duro. Ainda mais preferivelmente, o ácido nucléico, que codifica uma ou mais enzimas biossintéticas de frutana, é isolado a partir de ou corresponde a um gene a partir de uma espécie de LoHum, tal como LoHum perenne ou LoHum arundinaceum.[040] Preferably, the nucleic acid, which encodes one or more fructan biosynthetic enzymes, is isolated from or corresponds to a gene or genes from a species of interest. More preferably, the gene or genes are from a species of ryegrass, fescue or wheat, including Italian or annual ryegrass, perennial ryegrass, tall fescue, meadow fescue, red fescue, bread corn and durum wheat. Even more preferably, the nucleic acid, which encodes one or more fructan biosynthetic enzymes, is isolated from or corresponds to a gene from a LoHum species, such as LoHum perenne or LoHum arundinaceum.
[041] Ácidos nucléicos adequados, que codificam enzimas biossintéticas de frutana, são descritos em PCT/AUO1/00705 e PCT/AUO1/01275, as revelações completas dos quais são aqui incorporadas por referência.[041] Suitable nucleic acids, which encode fructan biosynthetic enzymes, are described in PCT/AUO1/00705 and PCT/AUO1/01275, the complete disclosures of which are incorporated herein by reference.
[042] Em uma concretização particularmente preferida, o ácido nucléico, que codifica 1-SST, inclui uma sequência selecionada a partir do grupo consistindo na sequência mostrada em SEQ ID NO: 11 de PCT/AUO1/00705; e as sequências de nucleotídeos, que codificam a sequência de polipeptídeo mostrada em SEQ ID NO: 12 de PCT/AUO1/00705; e fragmentos e variantes funcionalmente ativos das mesmas.[042] In a particularly preferred embodiment, the nucleic acid, which encodes 1-SST, includes a sequence selected from the group consisting of the sequence shown in SEQ ID NO: 11 of PCT/AUO1/00705; and the nucleotide sequences, which encode the polypeptide sequence shown in SEQ ID NO: 12 of PCT/AUO1/00705; and functionally active fragments and variants thereof.
[043] Em uma concretização particularmente preferida, o ácido nucléico, que codifica a 6G-FFT, inclui uma sequência selecionada a partir do grupo consistindo nas sequências mostradas em SEQ ID NO: 110 de PCT/AUO1/01275, e na Figura 7 aqui; e as sequências de ácidos nucléicos, que codificam as sequências de polipeptídeos mostradas em SEQ ID NO: 111 de PCT/AUOl/01275; e na Figura 8 aqui; e fragmentos e variantes funcionalmente ativos das mesmas.[043] In a particularly preferred embodiment, the nucleic acid, which encodes 6G-FFT, includes a sequence selected from the group consisting of the sequences shown in SEQ ID NO: 110 of PCT/AUO1/01275, and in Figure 7 here ; and the nucleic acid sequences, which encode the polypeptide sequences shown in SEQ ID NO: 111 of PCT/AUOl/01275; and in Figure 8 here; and functionally active fragments and variants thereof.
[044] Em uma concretização particularmente preferida, o ácido nucléico, que codifica a 1-FFT, inclui uma sequência selecionada a partir do grupo consistindo nas sequências mostradas em SEQ ID NO: 3 de PCT/AU01/00705, SEQ ID NOS: 103 e 105-109 de PCT/AUOl/01275 e na Figura 9 aqui; e as sequências de nucleotídeos, que codificam as sequências de polipeptídeo mostradas em SEQ ID NO: 4 de PCT/AUO 1/00705, SEQ ID NO: 104 de PCT/AUOl/01275 e na Figura 10 aqui; e fragmentos e variantes funcionalmente ativos das mesmas.[044] In a particularly preferred embodiment, the nucleic acid, which encodes 1-FFT, includes a sequence selected from the group consisting of the sequences shown in SEQ ID NO: 3 of PCT/AU01/00705, SEQ ID NOS: 103 and 105-109 of PCT/AUOl/01275 and in Figure 9 here; and the nucleotide sequences, which encode the polypeptide sequences shown in SEQ ID NO: 4 of PCT/AUO 1/00705, SEQ ID NO: 104 of PCT/AUO1/01275 and in Figure 10 herein; and functionally active fragments and variants thereof.
[045] Os requerentes constataram que, por geração de uma fusão traducional de dois genes de FT como um quadro de leitura aberto único, por exemplo, sacarose-sacarose 1- frutosil-transferase (Lpl-SST) e frutana-frutana 6G-frutosil-transferase (Lp6G-FFT) a partir de LoHum perenne, um único transcrito de mARN é produzido, o qual é traduzido como uma única proteína, com atividades de enzima combinadas. Por expressão de uma fusão traducional de dois genes de FT (por exemplo, Lpl-SST e Lp6G-FFT), problemas associados com diferenças nos padrões de expressão destes dois genes, independentemente integrados ao genoma da planta, podem ser aliviados, resultando na conversão de sacarose em frutanas de baixo e elevado GP.[045] Applicants have found that by generating a translational fusion of two FT genes as a single open reading frame, e.g., sucrose-sucrose 1-fructosyl-transferase (Lpl-SST) and fructan-fructan 6G-fructosyl -transferase (Lp6G-FFT) from LoHum perenne, a single mRNA transcript is produced, which is translated as a single protein, with combined enzyme activities. By expressing a translational fusion of two FT genes (e.g., Lpl-SST and Lp6G-FFT), problems associated with differences in the expression patterns of these two genes, independently integrated into the plant genome, can be alleviated, resulting in conversion of sucrose into low and high GP fructans.
[046] Em uma concretização particularmente preferida, o ácido nucléico, que codifica a proteína de fusão de FT de 1-SST e de 6G-FFT, inclui uma sequência selecionada a partir do grupo consistindo nas sequências mostradas nas Figuras 12 e 14 aqui, e as sequências de ácidos nucléicos, que codificam as sequências de polipeptídeo mostradas nas Figuras 13 e 15 aqui; e fragmentos e variantes funcionalmente ativos das mesmas.[046] In a particularly preferred embodiment, the nucleic acid, which encodes the 1-SST FT and 6G-FFT fusion protein, includes a sequence selected from the group consisting of the sequences shown in Figures 12 and 14 here, and the nucleic acid sequences, which encode the polypeptide sequences shown in Figures 13 and 15 herein; and functionally active fragments and variants thereof.
[047] Em uma concretização particularmente preferida, o construto genético inclui uma sequência selecionada a partir do grupo consistindo nas sequências mostradas nas Figuras 24 a 27, 31, 32, 35, 38 e 41 a 47 aqui; e fragmentos e variantes funcionalmente ativos das mesmas.[047] In a particularly preferred embodiment, the genetic construct includes a sequence selected from the group consisting of the sequences shown in Figures 24 to 27, 31, 32, 35, 38 and 41 to 47 here; and functionally active fragments and variants thereof.
[048] Em aspecto adicional, a presente invenção fornece um método de intensificação de produtividade de uma via bioquímica em uma planta, o método incluindo a introdução, na planta, de uma quantidade eficaz de um construto genético incluindo ácidos nucléicos, que codificam duas ou mais enzimas a partir da via, ou fragmentos ou variantes funcionalmente ativos das mesmas.[048] In a further aspect, the present invention provides a method of enhancing the productivity of a biochemical pathway in a plant, the method including introducing, into the plant, an effective amount of a genetic construct including nucleic acids, which encode two or more enzymes from the pathway, or functionally active fragments or variants thereof.
[049] De preferência, os ácidos nucléicos estão ligados para formar um gene de fusão, que codifica uma proteína de fusão das duas ou mais enzimas.[049] Preferably, the nucleic acids are linked to form a fusion gene, which encodes a fusion protein of the two or more enzymes.
[050] Por uma via bioquímica, entende-se uma pluralidade de reações químicas que são catalisadas por mais do que uma enzima ou subunidade de enzima e que resultam na conversão de um substrato em um produto. Isso inclui, por exemplo, uma situação na qual duas ou mais subunidades de enzima (cada uma sendo uma proteína discreta codificada por um gene separado) se combinam para formar uma unidade de processamento que converte um substrato em um produto. Uma via bioquímica não é constrita por sequencialidade temporal ou espacial.[050] By a biochemical pathway, we mean a plurality of chemical reactions that are catalyzed by more than one enzyme or enzyme subunit and that result in the conversion of a substrate into a product. This includes, for example, a situation in which two or more enzyme subunits (each a discrete protein encoded by a separate gene) combine to form a processing unit that converts a substrate into a product. A biochemical pathway is not constrained by temporal or spatial sequentiality.
[051] Por intensificação de produtividade, em geral, entende-se que a quantidade de produto da via bioquímica, ou taxa de produção do produto, é aumentada em uma planta transformada, em relação a uma planta de controle não transformada. Entretanto, para algumas aplicações, pode ser desejável reduzir, ou de outra maneira modificar, a quantidade de produto da via bioquímica ou a taxa de produção do produto na planta transformada, em relação à planta de controle não transformada. Por exemplo, pode ser desejável aumentar ou diminuir a quantidade de um intermediário da via, ou sua taxa de produção, em uma planta transformada, em relação a uma planta de controle não transformada.[051] By productivity intensification, in general, it is understood that the amount of product from the biochemical pathway, or product production rate, is increased in a transformed plant, in relation to a non-transformed control plant. However, for some applications, it may be desirable to reduce, or otherwise modify, the amount of biochemical pathway product or the rate of product production in the transformed plant, relative to the untransformed control plant. For example, it may be desirable to increase or decrease the amount of a pathway intermediate, or its production rate, in a transformed plant, relative to an untransformed control plant.
[052] Por uma proteína de fusão, entende-se uma proteína híbrida ou quimérica produzida de maneira recombinante, por expressão de um gene de fusão incluindo dois ou mais ácidos nucléicos ligados, os quais, originalmente, codificam proteínas separadas, ou fragmentos ou variantes funcionalmente ativas das mesmas.[052] By a fusion protein, we mean a hybrid or chimeric protein produced in a recombinant manner, by expression of a fusion gene including two or more linked nucleic acids, which originally encode separate proteins, or fragments or variants functionally active.
[053] Por uma fusão, fusão traducional ou gene de fusão, entendem-se que dois ou mais ácidos nucléicos estejam ligados de uma maneira tal a permitir expressão da proteína de fusão, de preferência, como uma fusão traducional. Tipicamente, isso envolve a remoção do códon stop de uma sequência de ácidos nucléicos, que codifica uma primeira proteína, então, a anexação da sequência de ácidos nucléicos de uma segunda proteína em um quadro. O gene de fusão de FT é, então, expresso por uma célula como uma única proteína. A proteína pode ser engenheirada para incluir a sequência completa de ambas as proteínas originais, ou um fragmento ou variante funcionalmente ativos de cada uma ou de ambas.[053] By a fusion, translational fusion or fusion gene, we mean that two or more nucleic acids are linked in such a way as to allow expression of the fusion protein, preferably as a translational fusion. Typically, this involves removing the stop codon from a nucleic acid sequence encoding a first protein, then attaching the nucleic acid sequence from a second protein into frame. The FT fusion gene is then expressed by a cell as a single protein. The protein can be engineered to include the complete sequence of both original proteins, or a functionally active fragment or variant of each or both.
[054] O construto genético também pode incluir uma sequência de ácidos nucléicos, que codifica um ligador entre os dois ácidos nucléicos ligados. Um ligador é qualquer molécula química, sintética, de carboidrato, de lipídeo, de polipeptídeo (ou combinações dos mesmos), posicionada entre e unida a dois fragmentos ativos adjacentes em uma proteína de fusão. Um ligador preferido da invenção é um ligador flexível, tal como uma cadeia de polipeptídeo consistindo em um ou mais resíduos de aminoácidos unidos por ligações de aminoácidos aos dois fragmentos ativos. Por exemplo, um ligador de (Gly4 Sera) pode ser posicionado entre os dois fragmentos ativos na proteína de fusão.[054] The genetic construct may also include a nucleic acid sequence, which encodes a linker between the two linked nucleic acids. A linker is any chemical, synthetic, carbohydrate, lipid, polypeptide molecule (or combinations thereof) positioned between and joined to two adjacent active fragments in a fusion protein. A preferred linker of the invention is a flexible linker, such as a polypeptide chain consisting of one or more amino acid residues linked by amino acid bonds to the two active fragments. For example, a (Gly4 Sera) linker can be positioned between the two active fragments in the fusion protein.
[055] Por funcionalmente ativo(s), em relação aos ácidos nucléicos, que codificam duas ou mais enzimas a partir de uma via bioquímica, entende-se que o fragmento ou variante (tal como uma análogo, derivado ou mutante) é capaz de intensificar a produtividade da via bioquímica em uma planta, pelo método da presente invenção. Tais variantes incluem variantes alélicas que ocorram naturalmente e variantes que não ocorram naturalmente. Adições, eliminações, substituições e derivatizações de um ou mais dos nucleotídeos estão contempladas, tanto quanto as modificações não resultem em perda de atividade funcional do fragmento ou da variante. De preferência, o fragmento ou variante funcionalmente ativos têm pelo menos aproximadamente 80% de atividade, em relação à parte relevante da sequência mencionada acima, à qual o fragmento ou a variante correspondam, mais preferivelmente, pelo menos aproximadamente 90% de identidade, ainda mais preferivelmente, pelo menos aproximadamente 95% de identidade, muitíssimo de preferência, pelo menos aproximadamente 98% de identidade. Tais variantes e fragmentos funcionalmente ativos incluem, por exemplo, aqueles tendo mudanças de ácidos nucléicos conservatives. Por mudanças de ácidos nucléicos conservatives, entende-se substituições de ácidos nucléicos que resultem em conservação do mesmo aminoácido na proteína codificada, devido à degeneração do código genético. Tais variantes e fragmentos funcionalmente ativos também incluem, por exemplo, aqueles tendo mudanças de ácidos nucléicos que resultam em substituições de aminoácidos conservatives de um ou mais resíduos na sequência de aminoácidos correspondente. Por substituições de aminoácidos conservativas, entende-se a substituição de um aminoácido por outro da mesma classe, as classes sendo como se segue: Não polares: Ala, Vai, Leu, Phe, Pro, Met Phe, Trp Polares não carregados: Gly, Ser, Thr, Cys, Tyr, Asn, Gin Ácidos: Asp, GIu Básicos: Lys, Arg, His[055] By functionally active(s), in relation to nucleic acids, which encode two or more enzymes from a biochemical pathway, it is understood that the fragment or variant (such as an analogue, derivative or mutant) is capable of intensify the productivity of the biochemical pathway in a plant, by the method of the present invention. Such variants include naturally occurring allelic variants and non-naturally occurring variants. Additions, deletions, substitutions and derivatizations of one or more of the nucleotides are contemplated, as long as the modifications do not result in loss of functional activity of the fragment or variant. Preferably, the functionally active fragment or variant has at least approximately 80% activity with respect to the relevant part of the sequence mentioned above to which the fragment or variant corresponds, more preferably at least approximately 90% identity, even more preferably at least approximately 95% identity, most preferably at least approximately 98% identity. Such functionally active variants and fragments include, for example, those having conservative nucleic acid changes. By changes in conservative nucleic acids, we mean replacements of nucleic acids that result in the conservation of the same amino acid in the encoded protein, due to the degeneration of the genetic code. Such functionally active variants and fragments also include, for example, those having nucleic acid changes that result in conservative amino acid substitutions of one or more residues in the corresponding amino acid sequence. By conservative amino acid substitutions, we mean the replacement of one amino acid with another of the same class, the classes being as follows: Non-polar: Ala, Val, Leu, Phe, Pro, Met Phe, Trp Non-charged polar: Gly, Ser, Thr, Cys, Tyr, Asn, Gin Acids: Asp, GIu Basics: Lys, Arg, His
[056] Outras substituições de aminoácidos conservativas também podem ser feitas como se segue: Aromáticos: Phe, Tyr, His Doadores de prótons: Asn, Gin, Lys, Arg, His, Trp Aceptores de prótons: GIu, Asp, Thr, Ser, Tyr, Asn, Gin[056] Other conservative amino acid substitutions can also be made as follows: Aromatics: Phe, Tyr, His Proton donors: Asn, Gin, Lys, Arg, His, Trp Proton acceptors: GIu, Asp, Thr, Ser, Tyr, Asn, Gin
[057] Fragmentos e variantes particularmente preferidos incluem um ou mais domínios de ligação/hidrólise de sacarose conservados. Exemplos de tais domínios são mostrados nas Figuras 17,18 e 38 aqui, por exemplo, (N/S)DP(N)G, FR.DP e EC(I)D.[057] Particularly preferred fragments and variants include one or more conserved sucrose binding/hydrolysis domains. Examples of such domains are shown in Figures 17,18 and 38 herein, for example, (N/S)DP(N)G, FR.DP and EC(I)D.
[058] Fragmentos e variantes particularmente preferidos também podem incluir um ou mais domínios de aminoácidos conservados encontrados em sequências de FT, de invertase e de FEH de LoHum, por exemplo, conforme mostrado nas Figuras 17, 18 e 36 aqui.[058] Particularly preferred fragments and variants may also include one or more conserved amino acid domains found in FT, invertase and LoHum FEH sequences, for example, as shown in Figures 17, 18 and 36 here.
[059] De preferência, o fragmento tem um tamanho de pelo menos 20 nucleotídeos, mais preferivelmente, de pelo menos 50 nucleotídeos, mais preferivelmente, de pelo menos 100 nucleotídeos, mais preferivelmente, de pelo menos 200 nucleotídeos, mais preferivelmente, de pelo menos 500 nucleotídeos.[059] Preferably, the fragment has a size of at least 20 nucleotides, more preferably, at least 50 nucleotides, more preferably, at least 100 nucleotides, more preferably, at least 200 nucleotides, more preferably, at least 500 nucleotides.
[060] De preferência, a via bioquímica é uma via biossintética de frutana.[060] Preferably, the biochemical pathway is a fructan biosynthetic pathway.
[061] De preferência, as duas ou mais enzimas a partir da via são selecionadas a partir do grupo consistindo em enzimas da via biossintética de frutana em plantas, por exemplo, frutosil-transferases, tais como sacarose : sacarose 1-frutosil-transferase (1- SST); frutana : frutana 1-frutosil-transferase (1-FFT); sacarose : frutana 6-frutosil- transferase (6-SFT) e frutana : frutana 6G-frutosil-transferase (6G-FFT); e frutoexo- hidrolases, tais como 1-frutoexo-hidrolase (1-FEH) e 6-frutoexo-hidrolase (6-FEH).[061] Preferably, the two or more enzymes from the pathway are selected from the group consisting of enzymes from the fructan biosynthetic pathway in plants, for example, fructosyl transferases such as sucrose: sucrose 1-fructosyl transferase ( 1- SST); fructan: fructan 1-fructosyltransferase (1-FFT); sucrose: fructan 6-fructosyltransferase (6-SFT) and fructan: fructan 6G-fructosyltransferase (6G-FFT); and fructohexohydrolases, such as 1-fructohexohydrolase (1-FEH) and 6-fructohexohydrolase (6-FEH).
[062] Ainda mais preferivelmente, os ácidos nucléicos, que codificam uma proteína de fusão de FT incluem dois ou mais ácidos nucléicos selecionados a partir do grupo consistindo em genes que codificam 1-SST, 1-FFT, 6-SFT e 6G-FFT, e fragmentos e variantes funcionalmente ativos dos mesmos, ligados para formar um gene de fusão de FT. Os ácidos nucléicos, opcionalmente, estão conectados por um ligador, tal como um ligador flexível.[062] Even more preferably, the nucleic acids encoding a TF fusion protein include two or more nucleic acids selected from the group consisting of genes encoding 1-SST, 1-FFT, 6-SFT and 6G-FFT , and functionally active fragments and variants thereof, linked to form a FT fusion gene. The nucleic acids optionally are connected by a linker, such as a flexible linker.
[063] Ainda mais preferivelmente, os ácidos nucléicos, que codificam uma proteína de fusão de FT, incluem dois ou mais ácidos nucléicos ligados para formar uma proteína de fusão de FT de 1-SST e 6G-FFT, ou fragmentos ou variantes funcionalmente ativos dos mesmos, opcionalmente conectados por um ligador, tal como um ligador flexível.[063] Even more preferably, the nucleic acids, which encode a TF fusion protein, include two or more nucleic acids linked to form a TF fusion protein of 1-SST and 6G-FFT, or functionally active fragments or variants thereof, optionally connected by a connector, such as a flexible connector.
[064] De preferência, os genes, que codificam enzimas da via biossintética de frutana, são isolados a partir de ou correspondem a genes a partir de uma espécie de azevém ou de festuca, incluindo azevém italiano ou anual, azevém perene, festuca alta, festuca-dos-prados e festuca vermelha. Ainda mais preferivelmente, os genes, que codificam enzimas da via biossintética de frutana, são isolados a partir de ou correspondem a genes a partir de uma espécie de LoHum, tal como LoHum perenne ou LoHum arundinaceum.[064] Preferably, the genes, which encode enzymes of the fructan biosynthetic pathway, are isolated from or correspond to genes from a species of ryegrass or fescue, including Italian or annual ryegrass, perennial ryegrass, tall fescue, meadow fescue and red fescue. Even more preferably, the genes, which encode enzymes of the fructan biosynthetic pathway, are isolated from or correspond to genes from a LoHum species, such as LoHum perenne or LoHum arundinaceum.
[065] Ácidos nucléicos adequados, que codificam enzimas biossintéticas de frutana, são descritos em PCT/AUO 1/00705 e PCT/AUOl/01275, as revelações completas dos quais são aqui incorporadas por referência.[065] Suitable nucleic acids, which encode fructan biosynthetic enzymes, are described in PCT/AUO 1/00705 and PCT/AUOl/01275, the complete disclosures of which are incorporated herein by reference.
[066] Em uma concretização particularmente preferida, o ácido nucléico, que codifica 1-SST, inclui uma sequência selecionada a partir do grupo consistindo na sequência mostrada em SEQ ID NO: 11 de PCT/AUOl/00705; e as sequências de nucleotídeos, que codificam a sequência de polipeptídeo mostrada em SEQ ID NO: 12 de PCT/AUOl/00705; e fragmentos e variantes funcionalmente ativos das mesmas.[066] In a particularly preferred embodiment, the nucleic acid, which encodes 1-SST, includes a sequence selected from the group consisting of the sequence shown in SEQ ID NO: 11 of PCT/AUOl/00705; and the nucleotide sequences, which encode the polypeptide sequence shown in SEQ ID NO: 12 of PCT/AUOl/00705; and functionally active fragments and variants thereof.
[067] Em uma concretização particularmente preferida, o ácido nucléico, que codifica a 6G-FFT, inclui uma sequência selecionada a partir do grupo consistindo nas sequências mostradas em SEQ ID NO: 110 de PCT/AUOl/01275, e na Figura 7 aqui; e as sequências de ácidos nucléicos, que codificam as sequências de polipeptídeos mostradas em SEQ ID NO: 111 de PCT/AUOl/01275; e na Figura 8 aqui; e fragmentos e variantes funcionalmente ativos das mesmas.[067] In a particularly preferred embodiment, the nucleic acid, which encodes 6G-FFT, includes a sequence selected from the group consisting of the sequences shown in SEQ ID NO: 110 of PCT/AUOl/01275, and in Figure 7 here ; and the nucleic acid sequences, which encode the polypeptide sequences shown in SEQ ID NO: 111 of PCT/AUOl/01275; and in Figure 8 here; and functionally active fragments and variants thereof.
[068] Em uma concretização particularmente preferida, o ácido nucléico, que codifica a 1-FFT, inclui uma sequência selecionada a partir do grupo consistindo nas sequências mostradas em SEQ ID NO: 3 de PCT/AUOl/00705, SEQ ID NOS: 103 e 105-109 de PCT/AUOl/01275 e na Figura 9 aqui; e as sequências de nucleotídeos, que codificam as sequências de polipeptídeo mostradas em SEQ ID NO: 4 de PCT/AUOl/00705, SEQ ID NO: 104 de PCT/AUOl/01275 e na Figura 10 aqui; e fragmentos e variantes funcionalmente ativos das mesmas.[068] In a particularly preferred embodiment, the nucleic acid, which encodes 1-FFT, includes a sequence selected from the group consisting of the sequences shown in SEQ ID NO: 3 of PCT/AUOl/00705, SEQ ID NOS: 103 and 105-109 of PCT/AUOl/01275 and in Figure 9 here; and the nucleotide sequences, which encode the polypeptide sequences shown in SEQ ID NO: 4 of PCT/AUOl/00705, SEQ ID NO: 104 of PCT/AUOl/01275 and in Figure 10 herein; and functionally active fragments and variants thereof.
[069] Em uma concretização particularmente preferida, o ácido nucléico, que codifica a de 1-SST e de 6G-FFT, inclui uma sequência selecionada a partir do grupo consistindo nas sequências mostradas nas Figuras 12 e 14 aqui, e as sequências de ácidos nucléicos, que codificam as sequências de polipeptídeo mostradas nas Figuras 13 e 15 aqui; e fragmentos e variantes funcionalmente ativos das mesmas.[069] In a particularly preferred embodiment, the nucleic acid, which encodes 1-SST and 6G-FFT, includes a sequence selected from the group consisting of the sequences shown in Figures 12 and 14 here, and the acid sequences nucleic, which encode the polypeptide sequences shown in Figures 13 and 15 herein; and functionally active fragments and variants thereof.
[070] Em uma concretização particularmente preferida, o construto genético inclui uma sequência selecionada a partir do grupo consistindo nas sequências mostradas nas Figuras 24 a 27, 31, 32, 35, 36, 38 e 41 a 475 aqui; e fragmentos e variantes funcionalmente ativos das mesmas.[070] In a particularly preferred embodiment, the genetic construct includes a sequence selected from the group consisting of the sequences shown in Figures 24 to 27, 31, 32, 35, 36, 38 and 41 to 475 here; and functionally active fragments and variants thereof.
[071] O promotor usado nos construtos e nos métodos da presente invenção pode ser um promotor constitutivo, específico de tecido ou induzível. Em uma concretização preferida, o promotor é um promotor regulado por luz, mais preferivelmente, um promotor fotossintético. Por um promotor regulado por luz, entende-se um promotor capaz de mediar a expressão de gene em resposta a estímulo luminoso. Por um promotor fotossintético, entende-se um promotor capaz de mediar a expressão de um gene que codifica uma proteína envolvida em uma via fotossintética em plantas.[071] The promoter used in the constructs and methods of the present invention can be a constitutive, tissue-specific or inducible promoter. In a preferred embodiment, the promoter is a light-regulated promoter, more preferably a photosynthetic promoter. By a light-regulated promoter is meant a promoter capable of mediating gene expression in response to light stimulation. By a photosynthetic promoter is meant a promoter capable of mediating the expression of a gene encoding a protein involved in a photosynthetic pathway in plants.
[072] Menos frutana se acumula em lâminas de folhas maduras do que em bainhas de folhas e caules. A fim de se aumentar, de maneira específica, o nível de frutanas em lâminas de folhas, uma abordagem estratégica tem sido vislumbrada, que expressa, de maneira coordenada, genes de biossíntese de frutana em células fotossintéticas (Figura 1). O uso de promotores regulados por luz ou fotossintéticos pode fornecer as seguintes vantagens: • Promotores fotossintéticos são ativos em um grande grupo de células, incluindo lâminas de folhas, caule superior e exterior (> 55% das células); • Eles são ativos em células que produzem sacarose (células de bainha em feixe mesófilas e parenquimatosas); • Seu padrão de expressão se sobrepõe, temporalmente e espacialmente, à acumulação de sacarose; • A atividade de frutosil-transferase removerá a sacarose da fonte, por meio disto evitando a supressão por retroalimentação na fotossíntese, e pode facilitar aumentos de fixação de CO2.[072] Less fructan accumulates in mature leaf blades than in leaf sheaths and stems. In order to specifically increase the level of fructans in leaf blades, a strategic approach has been envisioned, which expresses, in a coordinated manner, fructan biosynthesis genes in photosynthetic cells (Figure 1). The use of light-regulated or photosynthetic promoters can provide the following advantages: • Photosynthetic promoters are active in a large group of cells, including leaf blades, upper stem and outer (>55% of cells); • They are active in cells that produce sucrose (mesophilic and parenchymal bundle sheath cells); • Its expression pattern overlaps, temporally and spatially, with the accumulation of sucrose; • Fructosyl transferase activity will remove sucrose from the source, thereby preventing feedback suppression in photosynthesis, and may facilitate increases in CO2 fixation.
[073] Promotores regulados por luz particularmente preferidos incluem um promotor de subunidade pequena de ribulose-l,5-bisfosfato carboxilase/oxigenase (RbcS) e um promotor de proteína de ligação a/b de clorofila (CAB), e fragmentos e variantes funcionalmente ativos dos mesmos.[073] Particularly preferred light-regulated promoters include a ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase (RbcS) small subunit promoter and a chlorophyll a/b binding protein (CAB) promoter, and fragments and variants functionally their assets.
[074] O promotor regulado por luz pode ser a partir de qualquer espécie de planta adequada, incluindo plantas monocotiledôneas [tais como milho, arroz, trigo, cevada, sorgo, cana-de-açúcar, gramíneas de pastagem gramíneas de bioenergia], dicotiledôneas [tais como Arabidopsis, soja, canola, algodão, alfafa e tabaco] e gimnospermas.[074] The light-regulated promoter can be from any suitable plant species, including monocot plants [such as corn, rice, wheat, barley, sorghum, sugar cane, pasture grasses, bioenergy grasses], dicots [such as Arabidopsis, soybeans, canola, cotton, alfalfa and tobacco] and gymnosperms.
[075] De preferência, o promotor regulado por luz é isolado a partir de ou corresponde a um promotor a partir de uma espécie de azevém ou de festuca, incluindo azevém italiano ou anual, azevém perene, festuca alta, festuca-dos-prados e festuca vermelha. Ainda mais preferivelmente, o promotor regulado por luz é isolado a partir de ou corresponde a um promotor a partir de uma espécie de LoHum, tal como LoHum perenne ou LoHum arundinaceum.[075] Preferably, the light-regulated promoter is isolated from or corresponds to a promoter from a species of ryegrass or fescue, including Italian or annual ryegrass, perennial ryegrass, tall fescue, meadow fescue and red fescue. Even more preferably, the light-regulated promoter is isolated from or corresponds to a promoter from a LoHum species, such as LoHum perenne or LoHum arundinaceum.
[076] Em outra concretização, de preferência, o promotor regulado por luz é isolado a partir de ou corresponde a um promotor a partir de Arabidopsis, ainda mais preferivelmente, Arabidopsis thaiiana.[076] In another embodiment, preferably, the light-regulated promoter is isolated from or corresponds to a promoter from Arabidopsis, even more preferably, Arabidopsis thaiiana.
[077] Em uma concretização particularmente preferida, o promotor RbcS inclui uma sequência selecionada a partir do grupo consistindo na sequência mostrada na Figura 5 aqui, e fragmentos e variantes funcionalmente ativos da mesma.[077] In a particularly preferred embodiment, the RbcS promoter includes a sequence selected from the group consisting of the sequence shown in Figure 5 here, and functionally active fragments and variants thereof.
[078] Em uma concretização particularmente preferida, o promotor RbcS inclui uma sequência selecionada a partir do grupo consistindo na sequência mostrada na Figura 38 aqui, e fragmentos e variantes funcionalmente ativos da mesma.[078] In a particularly preferred embodiment, the RbcS promoter includes a sequence selected from the group consisting of the sequence shown in Figure 38 here, and functionally active fragments and variants thereof.
[079] Em outra concretização particularmente preferida, o promotor CAS inclui uma sequência selecionada a partir do grupo consistindo na sequência mostrada na Figura 4 aqui, e fragmentos e variantes funcionalmente ativos da mesma.[079] In another particularly preferred embodiment, the CAS promoter includes a sequence selected from the group consisting of the sequence shown in Figure 4 here, and functionally active fragments and variants thereof.
[080] Em outra concretização particularmente preferida, o promotor pode ser um promotor constitutivo, tal como promotor de ubiquitina (Ubi).[080] In another particularly preferred embodiment, the promoter may be a constitutive promoter, such as a ubiquitin promoter (Ubi).
[081] Em uma concretização particularmente preferida, o promotor Ubi inclui uma sequência selecionada a partir do grupo consistindo na sequência mostrada na Figura 41 aqui, e fragmentos e variantes funcionalmente ativos da mesma.[081] In a particularly preferred embodiment, the Ubi promoter includes a sequence selected from the group consisting of the sequence shown in Figure 41 here, and functionally active fragments and variants thereof.
[082] Os construtos genéticos da presente invenção podem ser introduzidos nas plantas por qualquer técnica adequada. Técnicas para incorporação dos construtos genéticos da presente invenção em células vegetais (por exemplo, por transdução, transfecção, transformação ou direcionamento genético) são bem conhecidas pelos técnicos especializados no assunto. Tais técnicas incluem introdução mediada por Agrobacteríum, introdução mediada por Rhizobium, eletroporação para tecidos, células e protoplastos, fusão de protoplastos, injeção em órgãos reprodutivos, injeções em embriões prematuros e introdução por projetis de elevada velocidade em células, tecidos, calos, embriões imaturos e maduros, transformação balística, transformação de Whiskers, e combinações das mesmas. A escolha da técnica dependerá grandemente do tipo de planta a ser transformada, e pode ser prontamente determinada por um técnico apropriadamente especializado.[082] The genetic constructs of the present invention can be introduced into plants by any suitable technique. Techniques for incorporating the genetic constructs of the present invention into plant cells (for example, by transduction, transfection, transformation or genetic targeting) are well known to those skilled in the art. Such techniques include Agrobacterium-mediated introduction, Rhizobium-mediated introduction, electroporation into tissues, cells and protoplasts, protoplast fusion, injection into reproductive organs, injections into premature embryos, and introduction by high-velocity projectiles into cells, tissues, calluses, immature embryos. and mature, ballistic transformation, Whisker transformation, and combinations thereof. The choice of technique will largely depend on the type of plant to be transformed, and can be readily determined by an appropriately specialized technician.
[083] Células incorporando os construtos genéticos da presente invenção podem ser selecionadas, conforme descrito abaixo, e, então, cultivadas em um meio apropriado para regenerarem as plantas transformadas, usando técnicas bem conhecidas na técnica. As condições de cultura, tais como temperatura, pH e as similares, serão evidentes para o técnico especializado no assunto. As plantas resultantes podem ser reproduzidas, seja sexualmente, seja assexuadamente, usando métodos bem conhecidos na técnica, para produzir gerações sucessivas de plantas transformadas.[083] Cells incorporating the genetic constructs of the present invention can be selected, as described below, and then cultured in an appropriate medium to regenerate transformed plants, using techniques well known in the art. The culture conditions, such as temperature, pH and the like, will be evident to the technician specialized in the subject. The resulting plants can be reproduced, either sexually or asexually, using methods well known in the art, to produce successive generations of transformed plants.
[084] Os métodos da presente invenção podem ser aplicados a uma variedade de plantas, incluindo monocotiledôneas [tais como, gramíneas (por exemplo, pastagem, turfa e gramíneas de bioenergia, incluindo azevém perene, festuca alta, azevém italiano, festuca vermelha, alpiste, milho-das-vassouras grande, cordgrass, napiergrass, wildrye, cana-de-açúcar selvagem, Miscanthus, switchgrass), milho, arroz, trigo, cevada, sorgo, cana-de-açúcar, centeio, aveia)], dicotiledôneas [tais como Arabidopsis, tabaco, soja, canola, alfafa, batata, mandioca, trevos (por exemplo, trevo branco, trevo vermelho, trevo subterrâneo), vegetais de Brassica, alface, espinafre] e gimnospermas.[084] The methods of the present invention can be applied to a variety of plants, including monocotyledons [such as grasses (e.g., pasture, peat and bioenergy grasses, including perennial ryegrass, tall fescue, Italian ryegrass, red fescue, canary seed , large broom corn, cordgrass, napiergrass, wildrye, wild sugar cane, Miscanthus, switchgrass), corn, rice, wheat, barley, sorghum, sugar cane, rye, oats)], dicotyledons [ such as Arabidopsis, tobacco, soybeans, canola, alfalfa, potatoes, cassava, clovers (e.g., white clover, red clover, subterranean clover), Brassica vegetables, lettuce, spinach] and gymnosperms.
[085] Em um outro aspecto da presente invenção, é fornecido um construto genético capaz de manipular a biossíntese de frutana em células fotossintéticas de uma planta, o construto genético, incluindo um promotor regulado por luz, ou fragmento ou variante funcionalmente ativos do mesmo, ligado de maneira operativa a ácidos nucléicos, que codificam uma ou mais enzimas biossintéticas de frutana, ou fragmentos ou variantes funcionalmente ativos das mesmas.[085] In another aspect of the present invention, there is provided a genetic construct capable of manipulating fructan biosynthesis in photosynthetic cells of a plant, the genetic construct, including a light-regulated promoter, or functionally active fragment or variant thereof, operatively linked to nucleic acids, which encode one or more fructan biosynthetic enzymes, or functionally active fragments or variants thereof.
[086] Em ainda um outro aspecto da presente invenção, é fornecido um construto genético capaz de intensificar a produtividade de uma via bioquímica em uma planta, o construto genético incluindo ácidos nucléicos, que codificam duas ou mais enzimas da via, ou fragmentos ou variantes funcionalmente ativos das mesmas.[086] In yet another aspect of the present invention, there is provided a genetic construct capable of enhancing the productivity of a biochemical pathway in a plant, the genetic construct including nucleic acids, which encode two or more enzymes of the pathway, or fragments or variants functionally active of them.
[087] De preferência, os ácidos nucléicos estão ligados para formar um gene de fusão, que codifica uma proteína de fusão das duas ou mais enzimas.[087] Preferably, the nucleic acids are linked to form a fusion gene, which encodes a fusion protein of the two or more enzymes.
[088] Em concretizações preferidas, os construtos genéticos, de acordo com os vários aspectos da presente invenção, podem ser vetores.[088] In preferred embodiments, genetic constructs, in accordance with various aspects of the present invention, may be vectors.
[089] Por um vetor, entende-se um construto genético usado para transferir material genético para uma célula alvo.[089] By a vector, we mean a genetic construct used to transfer genetic material to a target cell.
[090] O vetor pode ser de qualquer tipo adequado e pode ser virai ou não virai. O vetor pode ser um vetor de expressão. Tais vetores incluem sequências de ácidos nucléicos cromossomiais, não cromossomiais e sintéticas, por exemplo, derivados de vírus de plantas; plasmídeos bacterianos; derivados do plasmídeo Ti a partir de Agrobacteríum tumefaciens-, derivados do plasmídeo Ri a partir de Agrobacteríum rhizogenes-, ADN de fago; cromossomas artificiais de leveduras; cromossomas artificiais de bactérias; cromossomas artificiais de bactérias binários; vetores derivados de combinações de plasmídeos e de ADN de fago. No entanto, qualquer outro vetor pode ser usado, tanto quanto ele seja replicável ou integrativo ou viável na célula vegetal.[090] The vector may be of any suitable type and may be viral or non-viral. The vector can be an expression vector. Such vectors include chromosomal, non-chromosomal and synthetic nucleic acid sequences, e.g., derived from plant viruses; bacterial plasmids; Ti plasmid derivatives from Agrobacteríum tumefaciens-, Ri plasmid derivatives from Agrobacteríum rhizogenes-, phage DNA; yeast artificial chromosomes; artificial chromosomes from bacteria; binary bacterial artificial chromosomes; vectors derived from combinations of plasmids and phage DNA. However, any other vector can be used, as long as it is replicable or integrative or viable in the plant cell.
[091] Em uma concretização preferida desse aspecto da invenção, o construto genético pode incluir adicionalmente um terminador; o promotor, o gene e o terminador estando ligados de maneira operativa.[091] In a preferred embodiment of this aspect of the invention, the genetic construct may additionally include a terminator; the promoter, the gene and the terminator being operatively linked.
[092] O promotor, o gene e o terminador podem ser de qualquer tipo adequado e podem ser endógenos em relação à célula vegetal alvo ou podem ser exógenos, contanto que eles sejam funcionais na célula vegetal alvo.[092] The promoter, gene and terminator can be of any suitable type and can be endogenous in relation to the target plant cell or can be exogenous, as long as they are functional in the target plant cell.
[093] Uma variedade de terminadores, que podem ser empregados nos construtos genéticos da presente invenção, também são bem conhecidos pelos técnicos especializados no assunto. O terminador pode ser a partir do mesmo gene que a sequência de promotor ou de um gene diferente. Terminadores particularmente adequados são sinais de poliadenilação, tais como (CaMV)35S polyA e outros terminadores a partir dos genes da nopalina sintase (nos) e da octopina sintase (ocs).[093] A variety of terminators, which can be used in the genetic constructs of the present invention, are also well known to those skilled in the art. The terminator may be from the same gene as the promoter sequence or from a different gene. Particularly suitable terminators are polyadenylation signals such as (CaMV)35S polyA and other terminators from the nopaline synthase (nos) and octopine synthase (ocs) genes.
[094] O construto genético, em adição ao promotor, ao gene e ao terminador, pode incluir elementos adicionais necessários para a expressão do ácido nucléico, em diferentes combinações, por exemplo, cadeia principal de vetor, origem de replicação (ori), múltiplos sítios de clonagem, sequências de espaçadores, intensificadores, introns (tal como o intron de Ubi de ubiquitina de milho), genes de resistência a antibióticos e outros genes marcadores selecionáveis [tais como o gene de neomicina fosfotransferase (nptll), o gene de higromicina fosfotransferase (hph), o gene de fosfinotricina acetil-transferase (bar ou pat), e genes de repórter (tal como o gene de betaglicoronidase (GUS) (gusA)]. O construto genético também pode conter um sítio de ligação a ribossoma para o início da tradução. O construto genético também pode incluir sequências apropriadas para amplificarem a expressão.[094] The genetic construct, in addition to the promoter, the gene and the terminator, may include additional elements necessary for the expression of the nucleic acid, in different combinations, for example, vector backbone, origin of replication (ori), multiple cloning sites, spacer sequences, enhancers, introns (such as the maize ubiquitin Ubi intron), antibiotic resistance genes, and other selectable marker genes [such as the neomycin phosphotransferase gene (nptll), the hygromycin gene phosphotransferase (hph), the phosphinothricin acetyltransferase gene (bar or pat), and reporter genes (such as the betaglucoronidase (GUS) gene (gusA)]. The genetic construct may also contain a ribosome binding site for the initiation of translation. The genetic construct may also include appropriate sequences to amplify expression.
[095] Em particular, o construto genético pode incluir adicionalmente uma sequência de ácidos nucléicos, que codifica um ligador entre os dois ácidos nucléicos ligados, conforme descrito anteriormente.[095] In particular, the genetic construct may additionally include a nucleic acid sequence, which encodes a linker between the two linked nucleic acids, as previously described.
[096] Os técnicos especializados no assunto apreciarão os vários componentes do construto genético estão ligados de maneira operativa, de modo a resultar em expressão do ácido nucléico. Técnicas, para ligar de maneira operativa os componentes do construto genético da presente invenção, são bem conhecidas pelos técnicos especializados no assunto. Tais técnicas incluem o uso de ligadores, tais como ligadores sintéticos, por exemplo, incluindo um ou mais sítios de enzimas de restrição.[096] Those skilled in the art will appreciate how the various components of the genetic construct are operatively linked to result in expression of the nucleic acid. Techniques for operatively linking the components of the genetic construct of the present invention are well known to those skilled in the art. Such techniques include the use of linkers, such as synthetic linkers, for example, including one or more restriction enzyme sites.
[097] De preferência, o construto genético é substancialmente isolado ou purificado. Por substancialmente purificado, entende-se que o construto genético está livre de genes, que, no genoma que ocorre naturalmente do organismo a partir do qual o ácido nucléico ou promotor da invenção é derivado, flanqueiam o ácido nucléico ou promotor. Portanto, o termo inclui, por exemplo, um construto genético, que esteja incorporado em um vetor; em um plasmídeo ou vírus replicantes de maneira autônoma; ou no ADN genômico de um procarionte ou eucarionte; ou que exista como uma molécula separada (por exemplo, cADN ou um fragmento genômico ou de cADN produzido por PCR ou digestão com endonucleases de restrição) independente de outras sequências. Ele também inclui um construto genético, que seja parte de um gene híbrido, que codifica sequência de polipeptídeo adicional. De preferência, o construto genético substancialmente purificado é pelo menos aproximadamente 90% puro, mais preferivelmente, pelo menos aproximadamente 95% puro, ainda mais preferivelmente, pelo menos aproximadamente 98% puro.[097] Preferably, the genetic construct is substantially isolated or purified. By substantially purified, it is meant that the genetic construct is free of genes, which, in the naturally occurring genome of the organism from which the nucleic acid or promoter of the invention is derived, flank the nucleic acid or promoter. Therefore, the term includes, for example, a genetic construct, which is incorporated into a vector; on a plasmid or autonomously replicating virus; or in the genomic DNA of a prokaryote or eukaryote; or that exists as a separate molecule (e.g., cDNA or a genomic or cDNA fragment produced by PCR or restriction endonuclease digestion) independent of other sequences. It also includes a genetic construct, which is part of a hybrid gene, which encodes additional polypeptide sequence. Preferably, the substantially purified genetic construct is at least approximately 90% pure, more preferably at least approximately 95% pure, even more preferably at least approximately 98% pure.
[098] O termo isolado significa que o material é removido a partir de seu ambiente natural (por exemplo, o ambiente natural se ele for de ocorrência natural). Por exemplo, um ácido nucléico que ocorra naturalmente, presente em uma planta viva, não está isolado, mas o mesmo ácido nucléico separado de algum ou de todo os materiais coexistentes no sistema natural, está isolado. Tais ácidos nucléicos poderiam ser parte de um vetor e/ou tais ácidos nucléicos poderiam ser parte de uma composição, e ainda estar isolado pelo fato de que um tal vetor ou composição não é parte de seu ambiente natural.[098] The term isolated means that the material is removed from its natural environment (for example, the natural environment if it is naturally occurring). For example, a naturally occurring nucleic acid present in a living plant is not isolated, but the same nucleic acid separated from some or all of the coexisting materials in the natural system is isolated. Such nucleic acids could be part of a vector and/or such nucleic acids could be part of a composition, and still be isolated by the fact that such a vector or composition is not part of its natural environment.
[099] Como uma alternativa a usar um gene marcador selecionável, para fornecer uma característica fenotípica para seleção de células hospedeiras transformadas, a presença do construto genético em células transformadas pode ser determinada por outras técnicas bem conhecidas na técnica, tais como PCR (sigla, em Inglês, para reação em cadeia com polimerase), análise de hibridização por Southern blot, ensaios histoquímicos (por exemplo, ensaios GUS), cromatografia em camada fina (sigla, em Inglês, TLC), análises de hibridização por Northern e Western blot[099] As an alternative to using a selectable marker gene, to provide a phenotypic characteristic for selection of transformed host cells, the presence of the genetic construct in transformed cells can be determined by other techniques well known in the art, such as PCR (acronym, in English, for polymerase chain reaction), Southern blot hybridization analysis, histochemical assays (e.g., GUS assays), thin layer chromatography (TLC), Northern and Western blot hybridization analyzes
[0100] O requerente também constatou que os métodos da presente invenção podem resultar em biomassa intensificada na planta transformada, em relação a uma planta de controle não transformada. Essa biomassa intensificada pode, por sua vez, ser usada como uma ferramenta de seleção para a identificação de plantas transformadas. Isso tem a vantagem que, em algumas circunstâncias, pode ser necessário incluir uma resistência a antibiótico ou outro marcador para selecionar os transformantes, onde a remoção subsequente de tais marcadores (e para a criação de plantas livres de marcadores) pode apresentar dificuldades.[0100] The applicant has also found that the methods of the present invention can result in increased biomass in the transformed plant, relative to a non-transformed control plant. This enhanced biomass can, in turn, be used as a screening tool for identifying transformed plants. This has the advantage that in some circumstances it may be necessary to include an antibiotic resistance or other marker to select transformants, where subsequent removal of such markers (and the creation of marker-free plants) may present difficulties.
[0101] Por intensificação de biomassa ou biomassa intensificada, entendem-se intensificação de, aumento em ou estabilidade aumentada de rendimento em biomassa, incluindo crescimento de brotos e/ou de raízes, em uma planta transformada, em relação a uma planta de controle não transformada. Por exemplo, uma ou mais características de crescimento selecionadas a partir do grupo consistindo em altura de planta, peso seco de pastagem, área de folhas total, área de folhas cumulativa, dinâmica de crescimento de folhas (isto é, o número de folhas ao longo do tempo), número de brotos, números de rebentos, número de raízes, massa ou peso de raízes, massa ou peso de brotos, comprimento de raízes, comprimento de brotos, comprimento de estolhos, número de tubérculos, comprimento de tubérculos, número de flores, número de frutos, número de sementes, peso de sementes, peso de frutos, percentagem de plantas em floração e rendimento em sementes e por flor ou por área semeada; podem ser intensificadas, aumentadas ou mais estáveis em uma planta transformada, em relação a uma planta de controle não transformada.[0101] By biomass intensification or intensified biomass, we mean intensification of, increase in, or increased stability of biomass yield, including shoot and/or root growth, in a transformed plant, relative to a non-transformed control plant. transformed. For example, one or more growth traits selected from the group consisting of plant height, pasture dry weight, total leaf area, cumulative leaf area, leaf growth dynamics (i.e., the number of leaves along of time), number of shoots, number of shoots, number of roots, mass or weight of roots, mass or weight of shoots, length of roots, length of shoots, length of runners, number of tubers, length of tubers, number of flowers, number of fruits, number of seeds, seed weight, fruit weight, percentage of flowering plants and seed yield per flower or per sown area; may be enhanced, increased, or more stable in a transformed plant relative to an untransformed control plant.
[0102] Essa técnica é particularmente aplicável a plantas que sejam substancialmente geneticamente uniformes ou geneticamente idênticas ou que exibam pequenas diferenças de fenótipo em biomassa, antes da transformação.[0102] This technique is particularly applicable to plants that are substantially genetically uniform or genetically identical or that exhibit small differences in phenotype in biomass, prior to transformation.
[0103] Consequentemente, em um outro aspecto da presente invenção, é fornecido um método de intensificação de biomassa em uma planta, o método incluindo a introdução, na planta, de uma quantidade eficaz de um construto genético incluindo um promotor, ou um fragmento ou variante funcionalmente ativos do mesmo, ligado de maneira operativa a ácidos nucléicos, que codificam uma ou mais enzimas biossintéticas de frutana, ou um fragmento ou variante funcionalmente ativos das mesmas. De preferência, o promotor é um promotor regulado por luz.[0103] Accordingly, in another aspect of the present invention, there is provided a method of enhancing biomass in a plant, the method including introducing into the plant an effective amount of a genetic construct including a promoter, or a fragment or functionally active variant thereof, operatively linked to nucleic acids, which encode one or more fructan biosynthetic enzymes, or a functionally active fragment or variant thereof. Preferably, the promoter is a light-regulated promoter.
[0104] Em ainda um outro aspecto da presente invenção é fornecido um método de intensificação de biomassa em uma planta, o método incluindo a introdução, na planta, de uma quantidade eficaz de um construto genético incluindo ácidos nucléicos, que codificam duas ou mais enzimas a partir de uma via bioquímica na planta, ou fragmentos ou variantes funcionalmente ativos das mesmas.[0104] In yet another aspect of the present invention there is provided a method of increasing biomass in a plant, the method including introducing into the plant an effective amount of a genetic construct including nucleic acids, which encode two or more enzymes. from a biochemical pathway in the plant, or functionally active fragments or variants thereof.
[0105] Em ainda um outro aspecto da presente invenção é fornecido um método de intensificação de biomassa em uma planta, o método incluindo a introdução, na planta, de quantidades eficazes de um construto genético capaz de manipular a biossíntese de frutana em células fotossintéticas da planta, e de um construto genético capaz de manipular a senescência na planta.[0105] In yet another aspect of the present invention there is provided a method of increasing biomass in a plant, the method including introducing into the plant effective amounts of a genetic construct capable of manipulating fructan biosynthesis in photosynthetic cells of the plant. plant, and a genetic construct capable of manipulating senescence in the plant.
[0106] Os construtos genéticos podem ser introduzidos na planta por qualquer técnica adequada, conforme anteriormente descrito, e podem ser introduzidos concorrentemente, sequencialmente ou separadamente.[0106] The genetic constructs can be introduced into the plant by any suitable technique, as previously described, and can be introduced concurrently, sequentially or separately.
[0107] De preferência, o construto genético capaz de manipular a biossíntese de frutana inclui um promotor, ou um fragmento ou variante funcionalmente ativos do mesmo, ligado de maneira operativa a ácidos nucléicos, que codificam uma ou mais enzimas biossintéticas de frutana, ou fragmentos ou variantes funcionalmente ativos das mesmas. De preferência, o promotor é um promotor regulado por luz.[0107] Preferably, the genetic construct capable of manipulating fructan biosynthesis includes a promoter, or a functionally active fragment or variant thereof, operatively linked to nucleic acids, which encode one or more fructan biosynthetic enzymes, or fragments or functionally active variants thereof. Preferably, the promoter is a light-regulated promoter.
[0108] De preferência, o construto genético capaz de manipular a senescência na planta é capaz de manipular a senescência em células fotossintéticas da planta.[0108] Preferably, the genetic construct capable of manipulating senescence in the plant is capable of manipulating senescence in photosynthetic cells of the plant.
[0109] De preferência, o construto genético, capaz de manipular a senescência, inclui um promotor de gene MYB ou promotor de gene MYB modificado, ou um fragmento ou variante funcionalmente ativo dos mesmos, ligado de maneira operativa a um gene, que codifica uma enzima envolvida na biossíntese de uma citocinina, ou um fragmento ou variante funcionalmente ativos da mesma.[0109] Preferably, the genetic construct, capable of manipulating senescence, includes a MYB gene promoter or modified MYB gene promoter, or a functionally active fragment or variant thereof, operatively linked to a gene, which encodes a enzyme involved in the biosynthesis of a cytokinin, or a functionally active fragment or variant thereof.
[0110] Construtos ou vetores genéticos adequados são descritos no pedido de patente internacional de número PCT/AUOl/01092 e no pedido de patente norte-americano de número 11/789,526, as revelações completas dos quais são aqui incorporadas por referência.[0110] Suitable genetic constructs or vectors are described in international patent application number PCT/AUOl/01092 and in US patent application number 11/789,526, the complete disclosures of which are incorporated herein by reference.
[0111] Manipulação de senescência, em geral, se refere ao retardamento de senescência na planta transformada ou células ou órgãos da planta transformada, por exemplo, células fotossintéticas, em relação a uma planta de controle não transformada. Entretanto, para algumas aplicações pode ser desejável promover, ou de outra maneira modificar, a senescência na planta. A senescência pode ser promovida, ou de outra maneira modificada, por exemplo, por utilização de um gene sem sentido.[0111] Senescence manipulation, in general, refers to the delay of senescence in the transformed plant or cells or organs of the transformed plant, e.g., photosynthetic cells, relative to a non-transformed control plant. However, for some applications it may be desirable to promote, or otherwise modify, senescence in the plant. Senescence can be promoted, or otherwise modified, for example, by using a nonsense gene.
[0112] O promotor de gene MYB pode ser de qualquer tipo adequado. De preferência, o promotor de gene MYB é um promotor de gene MYB32. De preferência, o promotor de gene MYB é a partir de Arabidopsis, mais preferivelmente, Arabidopsis thaiiana. Muitíssimo de preferência, o promotor de gene MYB inclui uma sequência de nucleotídeos selecionada a partir do grupo consistindo na sequência mostrada em SEQ ID NO: 1 de PCT/AUO1/01092 e fragmentos e variantes funcionalmente ativos da mesma.[0112] The MYB gene promoter can be of any suitable type. Preferably, the MYB gene promoter is a MYB32 gene promoter. Preferably, the MYB gene promoter is from Arabidopsis, more preferably Arabidopsis thaiiana. Most preferably, the MYB gene promoter includes a nucleotide sequence selected from the group consisting of the sequence shown in SEQ ID NO: 1 of PCT/AUO1/01092 and functionally active fragments and variants thereof.
[0113] Um promotor adequado é descrito em Li et ai., Cloning of three MYB-iike genes from Arabidopsis (PGR 99-138) Plant Physiology 121:313 (1999), a revelação completa do qual é aqui incorporada por referência.[0113] A suitable promoter is described in Li et al., Cloning of three MYB-iike genes from Arabidopsis (PGR 99-138) Plant Physiology 121:313 (1999), the full disclosure of which is incorporated herein by reference.
[0114] Por um promotor de gene MYB modificado, entende-se um promotor normalmente associado com um gene MYB, promotor este que está modificado para eliminar ou inativar um ou mais motivos específicos de raiz e/ou motivos específicos de pólen no promotor.[0114] By a modified MYB gene promoter is meant a promoter normally associated with a MYB gene, which promoter is modified to eliminate or inactivate one or more root-specific motifs and/or pollen-specific motifs in the promoter.
[0115] De preferência, o promotor de gene MYB modificado é um promotor de gene MYB32 modificado. De preferência, o promotor de gene MYB modificado é modificado a partir do promotor de gene MYB a partir de Arabidopsis, ou mais preferivelmente, Arabidopsis thaiiana.[0115] Preferably, the modified MYB gene promoter is a modified MYB32 gene promoter. Preferably, the modified MYB gene promoter is modified from the MYB gene promoter from Arabidopsis, or more preferably, Arabidopsis thaiiana.
[0116] Um promotor adequado, que pode ser modificado de acordo com a presente invenção é descrito em Li et a I., Cloning of three MYB-iike genes from Arabidopsis (PGR 99-138) Plant Physiology 121:313 (1999), a revelação completa do qual é aqui incorporada por referência.[0116] A suitable promoter, which can be modified in accordance with the present invention, is described in Li et al., Cloning of three MYB-iike genes from Arabidopsis (PGR 99-138) Plant Physiology 121:313 (1999), the full disclosure of which is incorporated herein by reference.
[0117] Por um motivo específico de raiz, entende-se uma sequência de 3-7 nucleotídeos, de preferência, 4-6 nucleotídeos, mais preferivelmente, 5 nucleotídeos, que direciona a expressão de qualquer gene associado nas raízes de uma planta.[0117] By a root-specific motif is meant a sequence of 3-7 nucleotides, preferably 4-6 nucleotides, more preferably 5 nucleotides, that directs the expression of any associated gene in the roots of a plant.
[0118] De preferência, o motivo específico de raiz inclui uma sequência de consenso ATATT ou AATAT.[0118] Preferably, the root-specific motif includes an ATATT or AATAT consensus sequence.
[0119] Por um motivo específico de pólen, entende-se uma sequência de 3-7 nucleotídeos, de preferência, de 4-6 nucleotídeos, mais preferivelmente 4 ou 5 nucleotídeos, que direciona a expressão de um gene associado no pólen de uma planta.[0119] By a pollen-specific motif is meant a sequence of 3-7 nucleotides, preferably 4-6 nucleotides, more preferably 4 or 5 nucleotides, that directs the expression of an associated gene in the pollen of a plant .
[0120] De preferência, o motivo específico de pólen inclui uma sequência de consenso selecionada a partir do grupo consistindo em TTTCT, AGAAA, TTCT e AGAA.[0120] Preferably, the pollen-specific motif includes a consensus sequence selected from the group consisting of TTTCT, AGAAA, TTCT and AGAA.
[0121] Um motivo específico de raiz ou de pólen pode ser inativado por adição, eliminação, substituição ou derivatização de um ou mais nucleotídeos dentro do motivo, de modo que ele não mais tenha a sequência de consenso preferida.[0121] A specific root or pollen motif can be inactivated by addition, deletion, substitution or derivatization of one or more nucleotides within the motif so that it no longer has the preferred consensus sequence.
[0122] De preferência, o promotor de gene MYB modificado inclui uma sequência de nucleotídeos selecionada a partir do grupo consistindo nas sequências mostradas em SEQ ID NOS: 2, 3 e 4 do documento norte-americano de número 11/789,526 e fragmentos e variantes funcionalmente ativos das mesmas.[0122] Preferably, the modified MYB gene promoter includes a nucleotide sequence selected from the group consisting of the sequences shown in SEQ ID NOS: 2, 3 and 4 of US document number 11/789,526 and fragments and variants functionally active of them.
[0123] Por um gene, que codifica uma enzima envolvida na biossíntese de uma citocinina, entende-se um gene, que codifica uma enzima envolvida na síntese de citocininas, tais como cinetina, zeatina e benzil-adenina, por exemplo, um gene, que codifica isopentil-transferase (IPT), ou gene similar à IPT, tal como o gene sho (por exemplo, petúnia). De preferência, o gene é um gene de isopentil-transferase (IPT) ou gene sho. Em uma concretização preferida, o gene é a partir de uma espécie selecionada a partir do grupo consistindo em Agrobacterium, mais preferivelmente Agrobactehum tumefaciens, Lotus, mais preferivelmente Lotus japonicus, e Petunia, mais preferivelmente Petunia hybrida.[0123] By a gene, which encodes an enzyme involved in the biosynthesis of a cytokinin, is meant a gene, which encodes an enzyme involved in the synthesis of cytokinins, such as kinetin, zeatin and benzyladenine, for example, a gene, encoding isopentyl transferase (IPT), or a gene similar to IPT, such as the sho gene (e.g., petunia). Preferably, the gene is an isopentyl transferase (IPT) gene or sho gene. In a preferred embodiment, the gene is from a species selected from the group consisting of Agrobacterium, more preferably Agrobactehum tumefaciens, Lotus, more preferably Lotus japonicus, and Petunia, more preferably Petunia hybrida.
[0124] Muitíssimo preferivelmente, o gene inclui uma sequência de nucleotídeos selecionada a partir do grupo consistindo nas sequências mostradas em SEQ ID NOS: 5, 7 e 9 do documento norte-americano de número 11/789,526, sequências, que codificam os polipeptídeos mostrados em SEQ ID NOS: 6, 8 e 10 do documento norte-americano de número 11/789,526, e fragmentos e variantes funcionalmente ativos das mesmas.[0124] Most preferably, the gene includes a nucleotide sequence selected from the group consisting of the sequences shown in SEQ ID NOS: 5, 7 and 9 of US document number 11/789,526, sequences, which encode the polypeptides shown. in SEQ ID NOS: 6, 8 and 10 of North American document number 11/789,526, and functionally active fragments and variants thereof.
[0125] A presente invenção também fornece um método de seleção para plantas transformadas, o método incluindo a introdução, nas plantas, de uma quantidade eficaz de um construto genético incluindo um promotor, ou um fragmento ou variante funcionalmente ativos do mesmo, ligado de maneira operativa a ácidos nucléicos, que codificam uma ou mais enzimas biossintéticas de frutana, ou fragmento ou variantes funcionalmente ativos das mesmas, e a seleção de plantas com biomassa intensificada. De preferência, o promotor é um promotor regulado por luz.[0125] The present invention also provides a method of selection for transformed plants, the method including introducing, into the plants, an effective amount of a genetic construct including a promoter, or a functionally active fragment or variant thereof, linked in a manner operative to nucleic acids, which encode one or more fructan biosynthetic enzymes, or functionally active fragment or variants thereof, and the selection of plants with enhanced biomass. Preferably, the promoter is a light-regulated promoter.
[0126] Em um aspecto adicional da presente invenção, é fornecido uma célula vegetal transgênica, planta, semente de planta ou outra parte de planta com características biossintéticas de frutana modificadas ou biomassa intensificada, em relação a uma planta de controle não transformada.[0126] In a further aspect of the present invention, there is provided a transgenic plant cell, plant, plant seed or other plant part with modified fructan biosynthetic characteristics or enhanced biomass, relative to an untransformed control plant.
[0127] Por características biossintéticas de frutana modificadas, entende-se que a planta transformada exibe biossíntese de frutana aumentada e/ou contém níveis aumentados de carboidrato solúvel, em relação a uma planta de controle não transformada.[0127] By modified fructan biosynthetic characteristics, it is meant that the transformed plant exhibits increased fructan biosynthesis and/or contains increased levels of soluble carbohydrate, relative to an untransformed control plant.
[0128] Em uma concretização preferida, a célula vegetal transgênica, planta, semente de planta ou outra parte de planta com biomassa intensificada tem um aumento em biomassa de pelo menos aproximadamente 10%, mais preferivelmente, de pelo menos aproximadamente 20%, mais preferivelmente, de pelo menos aproximadamente 30%, mais preferivelmente, de pelo menos aproximadamente 40%, em relação à uma planta de controle não transformada.[0128] In a preferred embodiment, the transgenic plant cell, plant, plant seed or other biomass-enhanced plant part has an increase in biomass of at least approximately 10%, more preferably at least approximately 20%, more preferably , at least approximately 30%, more preferably, at least approximately 40%, relative to an untransformed control plant.
[0129] Por exemplo, a biomassa pode ser aumentada em entre aproximadamente 10% e 300%, mais preferivelmente, entre aproximadamente 20% e 200%, mais preferivelmente, entre aproximadamente 30% e 100%, mais preferivelmente, entre aproximadamente 40% e 80%, em relação à uma planta de controle não transformada.[0129] For example, biomass can be increased by between approximately 10% and 300%, more preferably, between approximately 20% and 200%, more preferably, between approximately 30% and 100%, more preferably, between approximately 40% and 80%, in relation to an untransformed control plant.
[0130] Por exemplo, a altura de planta pode ser aumentada em entre aproximadamente 10% e 300%, mais preferivelmente, entre aproximadamente 20% e 200%, mais preferivelmente, entre aproximadamente 30% e 100%, mais preferivelmente, entre aproximadamente 40% e 80%, em relação à uma planta de controle não transformada.[0130] For example, plant height can be increased by between approximately 10% and 300%, more preferably, between approximately 20% and 200%, more preferably, between approximately 30% and 100%, more preferably, between approximately 40%. % and 80%, in relation to an untransformed control plant.
[0131] Por exemplo, o peso seco de pastagem pode ser aumentado em entre aproximadamente 10% e 600%, mais preferivelmente, entre aproximadamente 20% e 400%, mais preferivelmente, entre aproximadamente 30% e 300%, mais preferivelmente, entre aproximadamente 40% e 200%, em relação à uma planta de controle não transformada.[0131] For example, the dry weight of pasture can be increased by between approximately 10% and 600%, more preferably, between approximately 20% and 400%, more preferably, between approximately 30% and 300%, more preferably, between approximately 40% and 200%, in relation to an untransformed control plant.
[0132] Em uma concretização preferida, a célula vegetal transgênica, planta, semente de planta ou outra parte de planta com características biossintéticas de frutana modificadas tem um aumento em carboidrato solúvel de pelo menos aproximadamente 10%, mais preferivelmente, de pelo menos aproximadamente 20%, mais preferivelmente, de pelo menos aproximadamente 30%, mais preferivelmente, de pelo menos aproximadamente 40%, em relação a uma planta de controle não transformada.[0132] In a preferred embodiment, the transgenic plant cell, plant, plant seed or other plant part with modified fructan biosynthetic characteristics has an increase in soluble carbohydrate of at least approximately 10%, more preferably, of at least approximately 20%. %, more preferably at least approximately 30%, more preferably at least approximately 40%, relative to an untransformed control plant.
[0133] Por exemplo, carboidratos solúveis podem ser aumentados em entre aproximadamente 10% e 300%, mais preferivelmente, entre aproximadamente 20% e 200%, mais preferivelmente, entre aproximadamente 30% e 100%, mais preferivelmente, entre aproximadamente 40% e 80%, em relação à uma planta de controle não transformada.[0133] For example, soluble carbohydrates can be increased by between approximately 10% and 300%, more preferably, between approximately 20% and 200%, more preferably, between approximately 30% and 100%, more preferably, between approximately 40% and 80%, in relation to an untransformed control plant.
[0134] Por exemplo, a concentração de frutana pode ser aumentada entre aproximadamente 10% e 600%, mais preferivelmente, entre aproximadamente 20% e 400%, mais preferivelmente, entre aproximadamente 30% e 200%, mais preferivelmente, entre aproximadamente 40% e 150%, em relação à uma planta de controle não transformada.[0134] For example, the fructan concentration can be increased between approximately 10% and 600%, more preferably, between approximately 20% and 400%, more preferably, between approximately 30% and 200%, more preferably, between approximately 40% and 150%, in relation to an untransformed control plant.
[0135] De preferência, a célula vegetal, planta, semente de planta ou outra parte de planta inclui um construto genético ou vetor, de acordo com a presente invenção. De preferência, a célula vegetal transgênica, planta, semente de planta ou outra parte de planta é produzida por um método de acordo com a presente invenção.[0135] Preferably, the plant cell, plant, plant seed or other plant part includes a genetic construct or vector, according to the present invention. Preferably, the transgenic plant cell, plant, plant seed or other plant part is produced by a method in accordance with the present invention.
[0136] A presente invenção também fornece uma planta transgênica, planta, semente de planta ou outra parte de planta derivada a partir de uma célula vegetal da presente invenção e incluindo um construto genético ou vetor da presente invenção.[0136] The present invention also provides a transgenic plant, plant, plant seed or other plant part derived from a plant cell of the present invention and including a genetic construct or vector of the present invention.
[0137] A presente invenção também fornece uma planta transgênica, semente de planta ou outra parte de planta derivada a partir de uma planta da presente invenção e incluindo um construto genético ou vetor da presente invenção.[0137] The present invention also provides a transgenic plant, plant seed or other plant part derived from a plant of the present invention and including a genetic construct or vector of the present invention.
[0138] De preferência, a célula vegetal transgênica, planta, semente de planta ou outra parte de planta é uma espécie de LoHum, mais preferivelmente LoHum perenne ou LoHum arundinaceum. De preferência, a célula vegetal transgênica, planta, semente de planta ou outra parte de planta é um grão de cereal, mais preferivelmente uma espécie de Triticum, mais preferivelmente trigo {Triticumaestivum).[0138] Preferably, the transgenic plant cell, plant, plant seed or other plant part is a species of LoHum, more preferably LoHum perenne or LoHum arundinaceum. Preferably, the transgenic plant cell, plant, plant seed or other plant part is a cereal grain, more preferably a species of Triticum, most preferably wheat (Triticumaestivum).
[0139] Por exemplo, a presente invenção possibilita a produção de plantas de azevém perene transgênico, com frutanas aumentadas nas lâminas de folhas, crescimento vigoroso e/ou maior tolerância ao estresse abiótico, para nutrição aperfeiçoada para animais que pastam.[0139] For example, the present invention enables the production of transgenic perennial ryegrass plants, with increased fructans in leaf blades, vigorous growth and/or greater tolerance to abiotic stress, for improved nutrition for grazing animals.
[0140] A presente invenção também possibilita a produção de plantas de trigo transgênicas com frutanas aumentadas, crescimento vigoroso e/ou tolerância ao estresse abiótico, para massa aumentada de carboidratos úteis, por exemplo, para a produção de biocombustíveis ou alimentação animal.[0140] The present invention also makes it possible to produce transgenic wheat plants with increased fructans, vigorous growth and/or tolerance to abiotic stress, for increased mass of useful carbohydrates, for example, for the production of biofuels or animal feed.
[0141] Por célula vegetal, entende-se qualquer célula que se autopropague limitada por uma membrana semipermeável e contendo um plastídeo. Uma tal célula também necessita de uma parede celular, se propagação ulterior for desejada. Célula vegetal, conforme usada aqui, inclui, sem limitação, algas, cianobactérias, culturas de suspensão de sementes, embriões, regiões meristemáticas, tecidos de calos, folhas, raízes, brotos, gametófitos, esporófitos, pólen e microesporos.[0141] A plant cell is any self-propagating cell limited by a semipermeable membrane and containing a plastid. Such a cell also requires a cell wall if further propagation is desired. Plant cell, as used herein, includes, without limitation, algae, cyanobacteria, seed suspension cultures, embryos, meristematic regions, callus tissues, leaves, roots, shoots, gametophytes, sporophytes, pollen and microspores.
[0142] Por transgênica, entende-se qualquer célula que inclua uma sequência de ADN, a qual é inserida por artifício em uma célula e se torne parte do genoma do organismo que se desenvolve a partir daquela célula. Conforme usados aqui, organismos transgênicos são, em geral, plantas transgênicas e o ADN (transgene) é inserido por artifício ou no genoma nuclear ou no genoma plastídico.[0142] By transgenic is meant any cell that includes a DNA sequence, which is inserted by artifice into a cell and becomes part of the genome of the organism that develops from that cell. As used herein, transgenic organisms are generally transgenic plants and the DNA (transgene) is inserted by artifice into either the nuclear genome or the plastid genome.
[0143] Em um aspecto adicional da presente invenção, é fornecida uma proteína de fusão compreendendo duas ou mais enzimas de uma via bioquímica em uma planta, ou fragmentos ou variantes funcionalmente ativos das mesmas.[0143] In a further aspect of the present invention, there is provided a fusion protein comprising two or more enzymes of a biochemical pathway in a plant, or functionally active fragments or variants thereof.
[0144] Por funcionalmente ativos, nesse contexto, entende-se que o fragmento ou variante tenha uma ou mais propriedades biológicas da proteína correspondente, a partir da qual o fragmento ou variante é derivado. Adições, eliminações, substituições e derivatizações de um ou mais aminoácidos estão contempladas, tanto quanto as modificações não resultem em perda de atividade funcional do fragmento ou variante. De preferência, o fragmento ou variante têm aproximadamente 80% de identidade, em relação à parte relevante da sequência mencionada acima, à qual o fragmento ou variante correspondem, mais preferivelmente, pelo menos aproximadamente 90% de identidade, mais preferivelmente, pelo menos aproximadamente 95% de identidade, muitíssimo preferivelmente, pelo menos aproximadamente 98% de identidade. Tais variantes e fragmentos funcionalmente ativos incluem, por exemplo, aqueles tendo substituições de aminoácidos conservatives de um ou mais resíduos, na sequência de aminoácidos correspondente.[0144] By functionally active, in this context, it is meant that the fragment or variant has one or more biological properties of the corresponding protein, from which the fragment or variant is derived. Additions, deletions, substitutions and derivatizations of one or more amino acids are contemplated, as long as the modifications do not result in loss of functional activity of the fragment or variant. Preferably, the fragment or variant has approximately 80% identity with respect to the relevant part of the sequence mentioned above to which the fragment or variant corresponds, more preferably at least approximately 90% identity, more preferably at least approximately 95% identity. % identity, most preferably at least approximately 98% identity. Such functionally active variants and fragments include, for example, those having conservative amino acid substitutions of one or more residues in the corresponding amino acid sequence.
[0145] De preferência, o fragmento tem um tamanho de pelo menos 10 aminoácidos, mais preferivelmente, de pelo menos 20 aminoácidos, mais preferivelmente, de pelo menos 50 aminoácidos, mais preferivelmente, de pelo menos 100 aminoácidos, mais preferivelmente, de pelo menos 200 aminoácidos.[0145] Preferably, the fragment has a size of at least 10 amino acids, more preferably at least 20 amino acids, more preferably at least 50 amino acids, more preferably at least 100 amino acids, more preferably at least 200 amino acids.
[0146] De preferência, a via bioquímica está na via biossintética de frutana.[0146] Preferably, the biochemical pathway is in the fructan biosynthetic pathway.
[0147] De preferência, as duas ou mais enzimas a partir da via são selecionadas a partir do grupo consistindo em enzimas da via biossintética de frutana em plantas, por exemplo, frutosil-transferases, tais como sacarose : sacarose 1-frutosil-transferase (1- SST); frutana : frutana 1-frutosil-transferase (1-FFT); sacarose : frutana 6-frutosil- transferase (6-SFT) e frutana : frutana 6G-frutosil-transferase (6G-FFT); e frutoexo- hidrolases, tais como 1-frutoexo-hidrolase (1-FEH) e 6-frutoexo-hidrolase (6-FEH).[0147] Preferably, the two or more enzymes from the pathway are selected from the group consisting of enzymes from the fructan biosynthetic pathway in plants, for example, fructosyl transferases such as sucrose: sucrose 1-fructosyl transferase ( 1- SST); fructan: fructan 1-fructosyltransferase (1-FFT); sucrose: fructan 6-fructosyltransferase (6-SFT) and fructan: fructan 6G-fructosyltransferase (6G-FFT); and fructohexohydrolases, such as 1-fructohexohydrolase (1-FEH) and 6-fructohexohydrolase (6-FEH).
[0148] Ainda mais preferivelmente, a proteína de fusão é uma proteína de fusão de FT de 1-SST e de 6G-FFT, ou fragmento ou variantes funcionalmente ativos da mesma.[0148] Even more preferably, the fusion protein is a 1-SST FT and 6G-FFT fusion protein, or functionally active fragment or variants thereof.
[0149] De preferência, as duas ou mais enzimas a partir da via correspondem a enzimas a partir de uma espécie de azevém ou de festuca, incluindo azevém italiano ou anual, azevém perene, festuca alta, festuca-dos-prados e festuca vermelha. Ainda mais preferivelmente, as duas ou mais enzimas a partir da via correspondem a enzimas a partir de uma espécie de LoHum, tal como LoHum perenne ou LoHum arundinaceum.[0149] Preferably, the two or more enzymes from the pathway correspond to enzymes from a ryegrass or fescue species, including Italian or annual ryegrass, perennial ryegrass, tall fescue, meadow fescue and red fescue. Even more preferably, the two or more enzymes from the pathway correspond to enzymes from a LoHum species, such as LoHum perenne or LoHum arundinaceum.
[0150] Enzimas biossintéticas de frutana adequadas são descritas em PCT/AU01/00705 e PCT/AU01/01275, as revelações completas dos quais são aqui incorporadas por referência.[0150] Suitable fructan biosynthetic enzymes are described in PCT/AU01/00705 and PCT/AU01/01275, the complete disclosures of which are incorporated herein by reference.
[0151] Em uma concretização particularmente preferida, a 1-SST inclui uma sequência de aminoácidos mostrada em SEQ ID NO: 12 de PCT/AUO1/00705, ou um fragmento ou variante funcionalmente ativos da mesma.[0151] In a particularly preferred embodiment, 1-SST includes an amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 12 of PCT/AUO1/00705, or a functionally active fragment or variant thereof.
[0152] Em uma concretização particularmente preferida, a 6G-FFT inclui uma sequência de aminoácidos mostrada em SEQ ID NO: 111 de PCT/AUOl/01275 ou na Figura 8 aqui, ou um fragmento ou variante funcionalmente ativos da mesma.[0152] In a particularly preferred embodiment, the 6G-FFT includes an amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 111 of PCT/AUO1/01275 or in Figure 8 here, or a functionally active fragment or variant thereof.
[0153] Em uma concretização particularmente preferida, a proteína de fusão de FT de 1-SST_6G-FFT inclui uma sequência de aminoácidos mostrada nas Figuras 13 ou 15 aqui, ou fragmentos ou variantes funcionalmente ativos da mesma.[0153] In a particularly preferred embodiment, the 1-SST_6G-FFT TF fusion protein includes an amino acid sequence shown in Figures 13 or 15 herein, or functionally active fragments or variants thereof.
[0154] A presente invenção será agora mais completamente descrita com referência aos exemplos e desenhos acompanhantes. Entretanto, deve ser entendido que a descrição seguinte é somente ilustrativa e não deve ser tomada, de maneira alguma, como uma restrição sobre a generalidade da invenção descrita acima.[0154] The present invention will now be more fully described with reference to the accompanying examples and drawings. However, it should be understood that the following description is illustrative only and should not be taken, in any way, as a restriction on the generality of the invention described above.
[0155] Nas Figuras:[0155] In the Figures:
[0156] Figura 1. Modelo para expressão dirigida de genes de biossíntese de frutana em células fotossintéticas em lâminas de folhas. A expressão de genes de frutosil-transferase (FT) é compelida por promotores fotossintéticos. A biossíntese de frutana, então, ocorre em células fotossintéticas, que produzem sacarose. A piramidação com modificação de biossíntese de citocinina para retardar a senescência de folhas, estendendo, assim, a vida de células fotossintéticas, que são engenheiradas para sintetizarem frutanas, e condução à produção de biomassa aumentada.[0156] Figure 1. Model for directed expression of fructan biosynthesis genes in photosynthetic cells in leaf blades. The expression of fructosyl transferase (FT) genes is compelled by photosynthetic promoters. Fructan biosynthesis then occurs in photosynthetic cells, which produce sucrose. Pyramiding with modification of cytokinin biosynthesis to delay leaf senescence, thereby extending the life of photosynthetic cells, which are engineered to synthesize fructans, and leading to increased biomass production.
[0157] Figura 2. A expressão do gene de subunidade pequena de RuBisCO, em azevém perene, é regulada por luz, conforme mostrado por RT-PCR em tempo real quantitativa. A amostragem de tecido ocorreu a cada quatro horas. As caixas representam períodos de luz diurna.[0157] Figure 2. Expression of the RuBisCO small subunit gene in perennial ryegrass is regulated by light, as shown by quantitative real-time RT-PCR. Tissue sampling occurred every four hours. The boxes represent periods of daylight.
[0158] Figura 3. Padrões de expressão in silico da subunidade pequena de ribulose- 1,5-bisfosfato carboxilase/oxigenase (LpRbcS) e da proteína de ligação a/b de clorofila (LpCAB), em azevém perene, mostra que ela é a mais abundante em tecidos vegetativos. LpRbcS (contig LPCL9_C359) é representado pelos 47 ESTs e LpRbcS (contig LPCL1112_C12) é representado pelos 19 ESTs.[0158] Figure 3. In silico expression patterns of the ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase small subunit (LpRbcS) and chlorophyll a/b binding protein (LpCAB), in perennial ryegrass, shows that it is the most abundant in vegetative tissues. LpRbcS (contig LPCL9_C359) is represented by the 47 ESTs and LpRbcS (contig LPCL1112_C12) is represented by the 19 ESTs.
[0159] Figura 4. Sequências de nucleotídeos do promotor LpCAB (SEQ ID NO: 1).[0159] Figure 4. Nucleotide sequences of the LpCAB promoter (SEQ ID NO: 1).
[0160] Figura 5. Sequências de nucleotídeos do promotor LpRbcS (SEQ ID NO: 2).[0160] Figure 5. Nucleotide sequences of the LpRbcS promoter (SEQ ID NO: 2).
[0161] Figura 6. Representação esquemática da via biossintética de frutana em algumas gramíneas.[0161] Figure 6. Schematic representation of the fructan biosynthetic pathway in some grasses.
[0162] Figura 7. Sequência de nucleotídeos do quadro de leitura aberto de Lp6G-FFT (SEQ ID NO: 3).[0162] Figure 7. Nucleotide sequence of the open reading frame of Lp6G-FFT (SEQ ID NO: 3).
[0163] Figura 8. Sequência de aminoácidos deduzida de Lp6G-FFT (SEQ ID NO: 4).[0163] Figure 8. Deduced amino acid sequence of Lp6G-FFT (SEQ ID NO: 4).
[0164] Figura 9. Sequência de nucleotídeos do quadro de leitura aberto de Lpl-FFT (SEQ ID NO: 5).[0164] Figure 9. Nucleotide sequence of the Lpl-FFT open reading frame (SEQ ID NO: 5).
[0165] Figura 10. Sequência de aminoácidos deduzida de Lpl-FFT (SEQ ID NO: 6).[0165] Figure 10. Deduced amino acid sequence of Lpl-FFT (SEQ ID NO: 6).
[0166] Figura 11. Representação esquemática da estratégia usada para gerar a fusão de FT traducional dos genes de frutosil-transferase Lpl-SST e Lp6G-FFT (Lpl-SST_Lp6G- FFT).[0166] Figure 11. Schematic representation of the strategy used to generate the translational FT fusion of the fructosyl transferase genes Lpl-SST and Lp6G-FFT (Lpl-SST_Lp6G-FFT).
[0167] Figura 12. Sequência de nucleotídeos do quadro de leitura aberto de fusão 1 de Lpl-SST_Lp6G-FFT FT (SEQ ID NO: 7).[0167] Figure 12. Nucleotide sequence of the open reading frame of Lpl-SST_Lp6G-FFT FT fusion 1 (SEQ ID NO: 7).
[0168] Figura 13. Sequência de aminoácidos deduzida de fusão 1 de Lpl-SSTJ_p6G- FFT FT (SEQ ID NO: 8).[0168] Figure 13. Deduced amino acid sequence of Lpl-SSTJ_p6G-FFT FT fusion 1 (SEQ ID NO: 8).
[0169] Figura 14. Sequência de nucleotídeos do quadro de leitura aberto de fusão 3 de Lpl-SST_Lp6G-FFT FT (SEQ ID NO: 9).[0169] Figure 14. Nucleotide sequence of the open reading frame of Lpl-SST_Lp6G-FFT FT fusion 3 (SEQ ID NO: 9).
[0170] Figura 15. Sequência de aminoácidos deduzida de fusão 3 de Lpl-SST_Lp6G- FFT FT (SEQ ID NO: 10).[0170] Figure 15. Deduced amino acid sequence of Lpl-SST_Lp6G-FFT FT fusion 3 (SEQ ID NO: 10).
[0171] Figura 16. Representação esquemática da estratégia usada para gerar as diferentes fusões de FT traducionais dos genes de frutosil-transferase Lpl-SST, Lp6G-FFT e Lpl-FFT.[0171] Figure 16. Schematic representation of the strategy used to generate the different translational FT fusions of the fructosyl transferase genes Lpl-SST, Lp6G-FFT and Lpl-FFT.
[0172] Figura 17. (A) e (B) Modelo hipotético da interação de proteínas de FT para formar uma proteína de transmembrana. (C) Representação dos domínios de proteínas chave em proteínas Lpl-SST-6G-FFT. Caixa 1: (N/S)DPNG; Caixa 2: RDP e Caixa 3: EC representam os domínios altamente conservados envolvidos em ligação a e em hidrólise de substrato (sacarose). Cruzes (X) representam as sequências de aminoácidos altamente conservadas (domínios) encontradas entre as sequências de FT, de invertase e de FEH a partir de espécies de LoHum. Subunidade grande LS, subunidade pequena SU. Representação dos domínios ativos dentro da sequência de aminoácidos da proteína de fusão 3 de FT Lpl-SST_Lp6G-FFT podem ser encontrados na Figura 36.[0172] Figure 17. (A) and (B) Hypothetical model of the interaction of TF proteins to form a transmembrane protein. (C) Representation of key protein domains in Lpl-SST-6G-FFT proteins. Box 1: (N/S)DPNG; Box 2: RDP and Box 3: EC represent the highly conserved domains involved in binding to and hydrolysis of substrate (sucrose). Crosses (X) represent the highly conserved amino acid sequences (domains) found among FT, invertase, and FEH sequences from LoHum species. Large subunit LS, small subunit SU. Representation of the active domains within the amino acid sequence of the Lpl-SST_Lp6G-FFT FT 3 fusion protein can be found in Figure 36.
[0173] Figura 18. Alinhamento de aminoácidos de FT, de INV e de FEH a partir de LoHum perenne (SEQ ID NOS: 11-33). Os domínios de proteínas chave, encontrados entre as sequências de FT, de invertase e de FEH, tais como (N/S)DPNG, RDP e EC, que representam os domínios altamente conservados envolvidos em ligação a e em hidrólise de substrato (sacarose), estão sublinhados em negrito e marcados. Domínios de aminoácidos altamente conservados, encontrados entre as sequências de FT, de invertase e de FEH a partir de espécies de LoHum, estão sublinhados. A representação dos domínios ativos dentro da sequência de aminoácidos da proteína de fusão 3 de FT Lpl-SST_Lp6G- FFT pode ser encontrada na Figura 36.[0173] Figure 18. Amino acid alignment of FT, INV and FEH from LoHum perenne (SEQ ID NOS: 11-33). Key protein domains, found among the FT, invertase and FEH sequences, such as (N/S)DPNG, RDP and EC, which represent the highly conserved domains involved in binding to and hydrolysis of substrate (sucrose), are underlined in bold and marked. Highly conserved amino acid domains found among the FT, invertase and FEH sequences from LoHum species are underlined. The representation of the active domains within the amino acid sequence of the FT Lpl-SST_Lp6G-FFT fusion protein 3 can be found in Figure 36.
[0174] Figura 19. Análise funcional de frutana : frutana 6G-frutosil-transferase (Lp6G- FFT). A. Mapa de plasmídeo de Lp6G-FFT no vetor de expressão em levedura. B. Proteína excretada a partir de levedura contendo ou vetor pPICZoA::Lp6G-FFT ou vetor pPICZoA separado somente por eletroforese em gel de poliacrilamida. C. Traços de carboidrato solúvel em água (CSA) depois de cromatografia de troca aniônica de alta pressão (CTAAP). CSAs foram isolados a partir de cebola, ou solução de 1-cestose incubada ou com proteína purificada de Lp6G-FFT (pPICZoA: :Lp6G-FFT) ou com controle semente com vetor (pPICZoA).[0174] Figure 19. Functional analysis of fructan: fructan 6G-fructosyl-transferase (Lp6G-FFT). A. Plasmid map of Lp6G-FFT in the yeast expression vector. B. Protein excreted from yeast containing either pPICZoA::Lp6G-FFT vector or pPICZoA vector separated only by polyacrylamide gel electrophoresis. C. Traces of water-soluble carbohydrate (CSA) after high-pressure anion exchange chromatography (CTAAP). CSAs were isolated from onion, or 1-kestose solution incubated with either purified Lp6G-FFT protein (pPICZoA: :Lp6G-FFT) or with control seed with vector (pPICZoA).
[0175] Figura 20. Vetor de destino de base, pPZP200-ubi:bar-nos R4 R3, usado em clonagem recombinacional com portão de multissítios.[0175] Figure 20. Base target vector, pPZP200-ubi:bar-nos R4 R3, used in recombinational cloning with multisite gate.
[0176] Figura 21. Esboço do procedimento para o sistema de expressão transiente in planta. Culturas de Agrobacteríum são preparadas, as quais abrigam os construtos de expressão. Essas são injetadas em folhas de tabaco. Depois de três dias após a filtração, a expressão das proteínas foi testada. O painel superior direito mostra a atividade de GUS, o painel inferior direito mostra exemplo de separação de carboidrato solúvel em água por CTAAP.[0176] Figure 21. Outline of the procedure for the in planta transient expression system. Agrobacterium cultures are prepared, which harbor the expression constructs. These are injected into tobacco leaves. Three days after filtration, protein expression was tested. Top right panel shows GUS activity, bottom right panel shows example of water-soluble carbohydrate separation by CTAAP.
[0177] Figura 22. Cromatografia de troca aniônica de alto desempenho (CTAAD) é usada para separar e quantificar carboidratos usando padrões (1-cestose), e para quantificar a quantidade de frutanas totais extraídas de uma planta de controle (35S::GUS) e de plantas transgênicas superexpressando de maneira transiente Lpl-SST (35S::1-SST), Lp6G-FFT (35S::6G-FFT) e a fusão de FT (35S::Lpl-SST_Lp6G-FFT).[0177] Figure 22. High performance anion exchange chromatography (CTAAD) is used to separate and quantify carbohydrates using standards (1-ketose), and to quantify the amount of total fructans extracted from a control plant (35S::GUS ) and from transgenic plants transiently overexpressing Lpl-SST (35S::1-SST), Lp6G-FFT (35S::6G-FFT) and the FT fusion (35S::Lpl-SST_Lp6G-FFT).
[0178] Figura 23. Vetores de destino de promotor RuBisCO de trigo compelindo a expressão de (A) Lpl-SST, (B) Lp6G-FFT, (C) fusão 1 de FT LplSST_Lp6GFFT, (D) fusão 3 de FT LplSST_Lp6GFFT, e (E) o gene marcador GUS.[0178] Figure 23. Wheat RuBisCO promoter target vectors compelling expression of (A) Lpl-SST, (B) Lp6G-FFT, (C) FT fusion 1 LplSST_Lp6GFFT, (D) FT fusion 3 LplSST_Lp6GFFT, and (E) the GUS marker gene.
[0179] Figura 24. Sequência de cassete de expressão TaRbcS:: Lpl-SST: :TaRbcS (SEQ ID NO: 34). As sequências reguladoras, promotor e terminador TaRbcS, estão indicadas em itálico e em itálico sublinhado, respectivamente. A sequência ORF está indicada em fonte regular e os códons start(ATG) e stop (TAG) estão sombreados.[0179] Figure 24. TaRbcS:: Lpl-SST: :TaRbcS expression cassette sequence (SEQ ID NO: 34). The regulatory sequences, TaRbcS promoter and terminator, are indicated in italics and underlined italics, respectively. The ORF sequence is indicated in regular font and the start (ATG) and stop (TAG) codons are shaded.
[0180] Figura 25. Sequência de cassete de expressão TaRbcS: :Lp6GFFT::TaRbcS (SEQ ID NO: 35). As sequências reguladoras, promotor e terminador TaRbcS, estão indicadas em itálico e em itálico sublinhado, respectivamente. A sequência ORF está indicada em fonte regular e os códons start(ATG) e stop (TAG) estão sombreados.[0180] Figure 25. TaRbcS expression cassette sequence: :Lp6GFFT::TaRbcS (SEQ ID NO: 35). The regulatory sequences, TaRbcS promoter and terminator, are indicated in italics and underlined italics, respectively. The ORF sequence is indicated in regular font and the start (ATG) and stop (TAG) codons are shaded.
[0181] Figura 26. Sequência de cassete de expressão de fusão 1 de FT TaRbcS: :Lpl- SST_Lp6G-FFT::TaRbcS (SEQ ID NO: 36). As sequências reguladoras, promotor e terminador TaRbcS, estão indicadas em itálico e em itálico sublinhado, respectiva mente. A sequência ORF está indicada em fonte regular e os códons start (ATG) e stop (TAG) estão sombreados.[0181] Figure 26. Sequence of FT TaRbcS fusion 1 expression cassette: :Lpl- SST_Lp6G-FFT::TaRbcS (SEQ ID NO: 36). The regulatory sequences, TaRbcS promoter and terminator, are indicated in italics and underlined italics, respectively. The ORF sequence is indicated in regular font and the start (ATG) and stop (TAG) codons are shaded.
[0182] Figura 27. Sequência de cassete de expressão de fusão 3 de FT TaRbcS: :Lpl- SST_Lp6G-FFT::TaRbcS (SEQ ID NO: 37). As sequências reguladoras, promotor e terminador TaRbcS, estão indicadas em itálico e em itálico sublinhado, respectiva mente. A sequência ORF está indicada em fonte regular e os códons start (ATG) e stop (TAG) estão sombreados.[0182] Figure 27. FT TaRbcS::Lpl- SST_Lp6G-FFT::TaRbcS fusion 3 expression cassette sequence (SEQ ID NO: 37). The regulatory sequences, TaRbcS promoter and terminator, are indicated in italics and underlined italics, respectively. The ORF sequence is indicated in regular font and the start (ATG) and stop (TAG) codons are shaded.
[0183] Figura 28. Vetor pBlueScript SK abrigando a sequência de terminador LpFT4 3', pBS- LpFT4.[0183] Figure 28. pBlueScript SK vector harboring the LpFT4 3' terminator sequence, pBS-LpFT4.
[0184] Figura 29. (A) O plasmídeo pBS-Lpl-SST::FT4 e (B) o plasmídeo pBS- LpRbcS::Lpl- SST::LpFT4.[0184] Figure 29. (A) The plasmid pBS-Lpl-SST::FT4 and (B) the plasmid pBS- LpRbcS::Lpl- SST::LpFT4.
[0185] Figura 30. (A) O plasmídeo pBS-LpCAB::LpFT4 e (B) o plasmídeo pBS- LpCAB::Lp6G- FFT::LpFT4.[0185] Figure 30. (A) The plasmid pBS-LpCAB::LpFT4 and (B) the plasmid pBS-LpCAB::Lp6G- FFT::LpFT4.
[0186] Figura 31. Sequência de cassete de expressão LpRbcS: :Lpl-SST::LpFT4 (SEQ ID NO: 38). As sequências reguladoras, promotor LpRbcS e terminador LpFT4, estão indicadas em itálico e em itálico sublinhado, respectiva mente. A sequência ORF está indicada em fonte regular e os códons stozt(ATG) e stop (TAG) estão sombreados.[0186] Figure 31. LpRbcS expression cassette sequence: :Lpl-SST::LpFT4 (SEQ ID NO: 38). The regulatory sequences, LpRbcS promoter and LpFT4 terminator, are indicated in italics and underlined italics, respectively. The ORF sequence is indicated in regular font and the stozt (ATG) and stop (TAG) codons are shaded.
[0187] Figura 32. Sequência de cassete de expressão LpCAB: :Lp6G-FFT::LpFT4 (SEQ ID NO: 39). As sequências reguladoras, promotor LpRbcS e terminador LpFT4, estão indicadas em itálico e em itálico sublinhado, respectiva mente. A sequência ORF está indicada em fonte regular e os códons start (ATG) e stop (TAG) estão sombreados.[0187] Figure 32. LpCAB expression cassette sequence: :Lp6G-FFT::LpFT4 (SEQ ID NO: 39). The regulatory sequences, LpRbcS promoter and LpFT4 terminator, are indicated in italics and underlined italics, respectively. The ORF sequence is indicated in regular font and the start (ATG) and stop (TAG) codons are shaded.
[0188] Figura 33. O plasmídeo de fusão de FT PCR Blunt-Lpl-SST_Lp6G-FFT.[0188] Figure 33. The Blunt-Lpl-SST_Lp6G-FFT FT PCR fusion plasmid.
[0189] Figura 34. Vetores de destino contendo o promotor RuBisCO (LpRbcs) de azevém compelindo fusões 1 e 3 de FT. (A) fusão 1 de FT pBS-LpRbcS::Lpl-SST_Lp6G- FFT::LpFT4 e (B) fusão 3 de FT pBS-LpRbcS::Lpl-SST-Lp6G-FFT::LpFT4.[0189] Figure 34. Target vectors containing the ryegrass RuBisCO (LpRbcs) promoter driving FT fusions 1 and 3. (A) FT fusion 1 pBS-LpRbcS::Lpl-SST_Lp6G- FFT::LpFT4 and (B) FT fusion 3 pBS-LpRbcS::Lpl-SST-Lp6G-FFT::LpFT4.
[0190] Figura 35. Sequência de cassete de expressão de fusão 1 de FT LpRbcS::Lpl- SSr_Lp6G-FFT::LpFT4 FT (SEQ ID NO: 40). As sequências reguladoras, promotor LpRbcS e terminador LpFT4, estão indicadas em itálico e em itálico sublinhado, respectiva mente. A sequência ORF está indicada em fonte regular e os códons start (ATG) e stop (TAG) estão sombreados.[0190] Figure 35. Sequence of FT LpRbcS::Lpl-SSr_Lp6G-FFT::LpFT4 FT fusion 1 expression cassette (SEQ ID NO: 40). The regulatory sequences, LpRbcS promoter and LpFT4 terminator, are indicated in italics and underlined italics, respectively. The ORF sequence is indicated in regular font and the start (ATG) and stop (TAG) codons are shaded.
[0191] Figura 36. Sequência de cassete de expressão de fusão 3 de FT LpRbcS::Lpl- SST_Lp6G-FFT::LpFT4 (SEQ ID NO: 41 ). As sequências reguladoras, promotor LpRbcS e terminador LpFT4, estão indicadas em itálico e em itálico sublinhado, respectiva mente. A sequência ORF está indicada em fonte regular e os códons stozt(ATG) e stop (TAG) estão sombreados. A sequência de aminoácidos está indicada em negrito (SEQ ID NO: 42). Os domínios são destacados como se segue: as caixas indicam os motivos altamente conservados na família das 32 glicosídeo hidrolases, incluindo invertases, frutosil- transferases e frutana exo-hidrolases, que estão envolvidas em ligação a e hidrólise de substrato: sublinhado duplo mostra domínio de transmembrana; e caixas sombreadas representam domínios conservatives entre 32 glicosídeo hidrolases.[0191] Figure 36. Sequence of FT fusion 3 expression cassette LpRbcS::Lpl-SST_Lp6G-FFT::LpFT4 (SEQ ID NO: 41). The regulatory sequences, LpRbcS promoter and LpFT4 terminator, are indicated in italics and underlined italics, respectively. The ORF sequence is indicated in regular font and the stozt (ATG) and stop (TAG) codons are shaded. The amino acid sequence is indicated in bold (SEQ ID NO: 42). The domains are highlighted as follows: boxes indicate highly conserved motifs in the family of 32 glycoside hydrolases, including invertases, fructosyl transferases and fructan exohydrolases, which are involved in substrate binding and hydrolysis: double underlining shows transmembrane domain ; and shaded boxes represent conservative domains among 32 glycoside hydrolases.
[0192] Figura 37. Vetor de destino contendo o promotor RuBisCO (AtRbcS) de Arabidopsis compelindo fusão 3 de FT, fusão 3 de FT pPZP200_AtRbcS::Lpl-SST_6G- FFT::nos.[0192] Figure 37. Target vector containing the Arabidopsis RuBisCO (AtRbcS) promoter driving FT fusion 3, FT fusion 3 pPZP200_AtRbcS::Lpl-SST_6G- FFT::nos.
[0193] Figura 38. Sequência do construto de expressão de fusão 3 de FT AtRbcS: :Lpl- SST-6G-FFT::nos (SEQ ID NO: 43).[0193] Figure 38. Sequence of the FT AtRbcS::Lpl-SST-6G-FFT::nos fusion 3 expression construct (SEQ ID NO: 43).
[0194] Figura 39. Detalhes do vetor de base pBlueScript SK(-) a partir de Promega, com as posições dos sítios de endonucleases de restrição para clonagem indicada.[0194] Figure 39. Details of the pBlueScript SK(-) base vector from Promega, with the positions of the restriction endonuclease sites for cloning indicated.
[0195] Figura 40. Cadeia principal de vetor usada para construção de p-Ubi::Lpl- SST::35S e p- Ubi::Lp6G-FFT::35S (Ye et ai., 2001).[0195] Figure 40. Vector backbone used for construction of p-Ubi::Lpl- SST::35S and p- Ubi::Lp6G-FFT::35S (Ye et al., 2001).
[0196] Figura 41. Sequência representativa de um promotor constitutivo (Ubi) combinada com uma proteína de fusão de FT e uma sequência de terminador (SEQ ID NO: 44). As sequências reguladoras, promotor Ubi e terminador LpFT4, estão indicadas em itálico e em itálico sublinhado, respectivamente. A sequência ORF está indicada em fonte regular e os códons start(ATG) e stop (TAG) estão sombreados.[0196] Figure 41. Representative sequence of a constitutive promoter (Ubi) combined with an FT fusion protein and a terminator sequence (SEQ ID NO: 44). The regulatory sequences, Ubi promoter and LpFT4 terminator, are indicated in italics and underlined italics, respectively. The ORF sequence is indicated in regular font and the start (ATG) and stop (TAG) codons are shaded.
[0197] Figura 42. Sequência representativa de um promotor constitutivo ((CAMV)35S2) combinada com uma proteína de fusão de FT e uma sequência de terminador (SEQ ID NO: 45). As sequências reguladoras, promotor (CAMV)35S2 e terminador LpFT4, estão indicadas em itálico e em itálico sublinhado, respectiva mente. A sequência ORF está indicada em fonte regular e os códons start (ATG) e stop (TAG) estão sombreados.[0197] Figure 42. Representative sequence of a constitutive promoter ((CAMV)35S2) combined with an FT fusion protein and a terminator sequence (SEQ ID NO: 45). The regulatory sequences, promoter (CAMV)35S2 and LpFT4 terminator, are indicated in italics and underlined italics, respectively. The ORF sequence is indicated in regular font and the start (ATG) and stop (TAG) codons are shaded.
[0198] Figura 43. Sequência representativa de um promotor constitutivo (RUBQ2) combinada com uma proteína de fusão de FT e uma sequência de terminador (SEQ ID NO: 46). As sequências reguladoras, promotor RUBQ2Í e terminador LpFT4, estão indicadas em itálico e em itálico sublinhado, respectiva mente. A sequência ORF está indicada em fonte regular e os códons stozt(ATG) e stop (TAG) estão sombreados.[0198] Figure 43. Representative sequence of a constitutive promoter (RUBQ2) combined with an FT fusion protein and a terminator sequence (SEQ ID NO: 46). The regulatory sequences, RUBQ2Í promoter and LpFT4 terminator, are indicated in italics and underlined italics, respectively. The ORF sequence is indicated in regular font and the stozt (ATG) and stop (TAG) codons are shaded.
[0199] Figura 44. Sequência representativa de um promotor constitutivo (OsActl) combinada com uma proteína de fusão de FT e uma sequência de terminador (SEQ ID NO: 47). As sequências reguladoras, promotor OsActl e terminador LpFT4, estão indicadas em itálico e em itálico sublinhado, respectiva mente. A sequência ORF está indicada em fonte regular e os códons stozt(ATG) e stop (TAG) estão sombreados.[0199] Figure 44. Representative sequence of a constitutive promoter (OsActl) combined with an FT fusion protein and a terminator sequence (SEQ ID NO: 47). The regulatory sequences, OsActl promoter and LpFT4 terminator, are indicated in italics and underlined italics, respectively. The ORF sequence is indicated in regular font and the stozt (ATG) and stop (TAG) codons are shaded.
[0200] Figura 45. Sequência representativa de um promotor específico de tecido (tubérculo) (Cathlnh) combinada com uma proteína de fusão de FT e uma sequência de terminador (SEQ ID NO: 48). As sequências reguladoras, promotor Cathlnh e terminador LpFT4, estão indicadas em itálico e em itálico sublinhado, respectiva mente. A sequência ORF está indicada em fonte regular e os códons start (ATG) e stop (TAG) estão sombreados.[0200] Figure 45. Representative sequence of a tissue (tubercle) specific promoter (Cathlnh) combined with an FT fusion protein and a terminator sequence (SEQ ID NO: 48). The regulatory sequences, Cathlnh promoter and LpFT4 terminator, are indicated in italics and underlined italics, respectively. The ORF sequence is indicated in regular font and the start (ATG) and stop (TAG) codons are shaded.
[0201] Figura 46. Sequência representativa de um promotor regulado por estresse (Atrd29a) combinada com uma proteína de fusão de FT e uma sequência de terminador (SEQ ID NO: 49). As sequências reguladoras, promotor Atrd29a e terminador LpFT4, estão indicadas em itálico e em itálico sublinhado, respectiva mente. A sequência ORF está indicada em fonte regular e os códons stozt(ATG) e stop (TAG) estão sombreados.[0201] Figure 46. Representative sequence of a stress-regulated promoter (Atrd29a) combined with an FT fusion protein and a terminator sequence (SEQ ID NO: 49). The regulatory sequences, Atrd29a promoter and LpFT4 terminator, are indicated in italics and underlined italics, respectively. The ORF sequence is indicated in regular font and the stozt (ATG) and stop (TAG) codons are shaded.
[0202] Figura 47. Sequência representativa de um promotor regulado por sacarose (16R) combinada com uma proteína de fusão de FT e uma sequência de terminador (SEQ ID NO: 50). As sequências reguladoras, promotor 16R e terminador LpFT4, estão indicadas em itálico e em itálico sublinhado, respectiva mente. A sequência ORF está indicada em fonte regular e os códons start(ATG) e stop (TAG) estão sombreados.[0202] Figure 47. Representative sequence of a sucrose-regulated promoter (16R) combined with an FT fusion protein and a terminator sequence (SEQ ID NO: 50). The regulatory sequences, 16R promoter and LpFT4 terminator, are indicated in italics and underlined italics, respectively. The ORF sequence is indicated in regular font and the start (ATG) and stop (TAG) codons are shaded.
[0203] Figura 48. Fenótipos de regeneração de planta de azevém perene transgênico depois de cotransfecção com os construtos de gene regulado por luz de promotor TaRbcS (Tabela 1) e o vetor pAcHl, com seleção em higromicina. As plantas que contêm cada um dos construtos de fusão de FT TaRbcS: :Lpl-SST_Lp6G-FFT::TaRbcS exibem vantagem em crescimento sob condições de cultura in vitro, permitindo, assim, para sua identificação e seleção prematuras (coluna mais à direita).[0203] Figure 48. Phenotypes of transgenic perennial ryegrass plant regeneration after cotransfection with the TaRbcS promoter light-regulated gene constructs (Table 1) and the pAcHl vector, with selection in hygromycin. Plants containing each of the FT TaRbcS::Lpl-SST_Lp6G-FFT::TaRbcS fusion constructs exhibit a growth advantage under in vitro culture conditions, thus allowing for their early identification and selection (rightmost column). .
[0204] Figura 49. Fenótipos de regeneração de planta de azevém perene transgênico depois de cotransfecção com os construtos de gene regulado por luz de promotor LpRbcS com seleção em higromicina. As plantas contêm cada um dos construtos de fusão 1/3 de FT LpRbcS::Lpl-SST::LpFT4 ou o LpRbcS::Lpl-SST_Lp6G-FFT::LPFT4. As plantas que contêm os construtos de fusão de FT exibem vantagem em crescimento sob condições de cultura in vitro.[0204] Figure 49. Phenotypes of transgenic perennial ryegrass plant regeneration after cotransfection with the LpRbcS promoter light-regulated gene constructs with selection in hygromycin. The plants contain each of the FT 1/3 fusion constructs LpRbcS::Lpl-SST::LpFT4 or the LpRbcS::Lpl-SST_Lp6G-FFT::LPFT4. Plants containing the FT fusion constructs exhibit a growth advantage under in vitro culture conditions.
[0205] Figura 50. Fenótipos de plantas maduras sob condições de estufa. Amostras representativas de plantas de azevém perenes transgênicas no estágio vegetativo. As plantas de azevém perenes transgênicas de fusão de FT TaRbcS: :Lpl-SST_Lp6G- FFT::LpFT4 exibem desempenho de crescimento intensificado com folhas maiores, rebentos aumentados, crescimento de raiz aumentado, comparadas a plantas de azevém perene não transgênicas de controle. As plantas foram aparadas igualmente três semanas mais cedo. Micrografias de curta distância das lâminas de folhas indicam um aumento de diâmetro de folha em transgênicos de fusão de FT.[0205] Figure 50. Phenotypes of mature plants under greenhouse conditions. Representative samples of transgenic perennial ryegrass plants in the vegetative stage. FT TaRbcS::Lpl-SST_Lp6G- FFT::LpFT4 fusion transgenic perennial ryegrass plants exhibit enhanced growth performance with larger leaves, enlarged shoots, increased root growth compared to control non-transgenic perennial ryegrass plants. The plants were also trimmed three weeks earlier. Close-up micrographs of leaf blades indicate an increase in leaf diameter in FT fusion transgenics.
[0206] Figura 51. Amostras representativas de fenótipos de plantas maduras de azevém perene transgênicas (4 semanas) sob condições de campo. As plantas de azevém perene transgênicas de fusão de FT exibem desempenho de crescimento intensificado com folhas maiores, rebentos aumentados, crescimento de raiz aumentado comparados a plantas de azevém perene transgênicas Lpl-SST de controle.[0206] Figure 51. Representative samples of mature transgenic perennial ryegrass plant phenotypes (4 weeks) under field conditions. FT fusion transgenic perennial ryegrass plants exhibit enhanced growth performance with larger leaves, enlarged shoots, increased root growth compared to control Lpl-SST transgenic perennial ryegrass plants.
[0207] Figura 52. Exemplos representativos de classificações de biomassa fenotípica (1 - a menor biomassa até 5 - a maior biomassa) de plantas de azevém perene transgênicas, que expressam transgenes de fusão de FT sob condições de campo.[0207] Figure 52. Representative examples of phenotypic biomass classifications (1 - lowest biomass to 5 - highest biomass) of transgenic perennial ryegrass plants expressing FT fusion transgenes under field conditions.
[0208] Figura 53. Fenótipos de folha de azevém perene transgênico. Amostras representativas de seções manuais de lâminas de folhas em estágio vegetative. A esquerda mostra a comparação de seções de folha integrais, a direita áreas ampliadas de seções de folhas. Ad-Adaxial, Ab-abaxial.[0208] Figure 53. Transgenic perennial ryegrass leaf phenotypes. Representative samples of manual sections of leaf blades at the vegetative stage. The left shows the comparison of full leaf sections, the right enlarged areas of leaf sections. Ad-Adaxial, Ab-abaxial.
[0209] Figura 54. Análise bioquímica (CTAAD) de nível e de composição de frutana presentes em fusão 3 de FT TaRbcS::Lpl-SST_Lp6G-FFT::TaRbcS transgênica, plantas de azevém perene TaRbcS::Lpl- SST::TaRbcS, TaRbcS::Lp6G-FFT::TaRbcS e plantas de azevém perene de controle abrigando somente o marcador selecionável (gene hph gene).[0209] Figure 54. Biochemical analysis (CTAAD) of level and composition of fructan present in FT TaRbcS::Lpl-SST_Lp6G-FFT::TaRbcS transgenic fusion 3, TaRbcS::Lpl- SST::TaRbcS perennial ryegrass plants , TaRbcS::Lp6G-FFT::TaRbcS and control perennial ryegrass plants harboring only the selectable marker (hph gene).
[0210] Figura 55. Análise bioquímica (CTAAD) de frutanas totais presentes em rebentos integrais de (A) fusão 1 de FTTaRbcS::Lpl-SST_Lp6G-FFT::TaRbcS, (B) fusão 3 de FT TaRbcS::Lpl-SST_Lp6G- FFT::TaRbcS FT, (C) TaRbcS::Lpl-SST::TaRbcS e (D) plantas de azevém perene transgênicas TaRbcS::6G- FFT::TaRbcS comparadas a plantas de azevém perene de controle (pistas 6' e 1'), abrigando somente o marcador selecionável (gene hph).[0210] Figure 55. Biochemical analysis (CTAAD) of total fructans present in whole shoots of (A) fusion 1 of FTTaRbcS::Lpl-SST_Lp6G-FFT::TaRbcS, (B) fusion 3 of FT TaRbcS::Lpl-SST_Lp6G - FFT::TaRbcS FT, (C) TaRbcS::Lpl-SST::TaRbcS and (D) transgenic TaRbcS::6G- FFT::TaRbcS perennial ryegrass plants compared to control perennial ryegrass plants (lanes 6' and 1'), harboring only the selectable marker (hph gene).
[0211] Figura 56. Análise bioquímica (CTAAD) de 1-cestose presente em rebentos integrais de (A) fusão 1 de FT TaRbcS::Lpl-SST_Lp6G-FFT::TaRbcS, (B) fusão 3 de FT TaRbcS::Lpl-SST_Lp6G- FFT::TaRbcS, (C) TaRbcS::Lpl-SST::TaRbcS e (D) plantas de azevém perene transgênicas TaRbcS::6G- FFT::TaRbcS comparadas a plantas de azevém perene de controle (pistas 6' e 1'), abrigando somente o marcador selecionável (gene hph).[0211] Figure 56. Biochemical analysis (CTAAD) of 1-ketose present in whole shoots of (A) FT TaRbcS::Lpl-SST_Lp6G-FFT::TaRbcS fusion 1, (B) FT TaRbcS::Lpl fusion 3 -SST_Lp6G- FFT::TaRbcS, (C) TaRbcS::Lpl-SST::TaRbcS and (D) TaRbcS::6G- FFT::TaRbcS transgenic perennial ryegrass plants compared to control perennial ryegrass plants (lanes 6' and 1'), harboring only the selectable marker (hph gene).
[0212] Figura 57. Análise bioquímica (CTAAD) de sacarose presente em rebentos integrais de (A) fusão 1 de FT TaRbcS::Lpl-SST_Lp6G-FFT::TaRbcS, (B) fusão 3 de FT TaRbcS::Lpl-SST_Lp6G- FFT::TaRbcS, (C) TaRbcS::Lpl-SST::TaRbcS e (D) plantas de azevém perene transgênicas TaRbcS::6G-FFT::TaRbcS comparadas a plantas de azevém perene de controle (pistas 6' e 1'), abrigando somente o marcador selecionável (gene hph).[0212] Figure 57. Biochemical analysis (CTAAD) of sucrose present in whole shoots of (A) FT TaRbcS::Lpl-SST_Lp6G-FFT::TaRbcS fusion 1, (B) FT TaRbcS::Lpl-SST_Lp6G fusion 3 - FFT::TaRbcS, (C) TaRbcS::Lpl-SST::TaRbcS and (D) TaRbcS::6G-FFT::TaRbcS transgenic perennial ryegrass plants compared to control perennial ryegrass plants (lanes 6' and 1 '), harboring only the selectable marker (hph gene).
[0213] Figura 58. Níveis de frutana em rebentos integrais e lâminas de folhas em plantas de azevém perene de tipo selvagem (controle) e de fusão de FT e LpRbcS "Lpl- SST transgênicas cultivadas sob condições de campo e colhidas em dezembro de 2009.[0213] Figure 58. Fructan levels in whole shoots and leaf blades in wild-type (control) and FT and LpRbcS "Lpl-SST transgenic perennial ryegrass plants grown under field conditions and harvested in December 2009 .
[0214] Figura 59. Composição de frutana em lâminas de folhas de plantas de azevém perene de tipo selvagem e LpRbcS::Lpl-SST transgênicas cultivadas sob condições de campo. A Caixa 1 representa frutana de baixo GP (GP até 10-15). A Caixa 2 representa frutada de elevado GP (GP maior do que 10-15).[0214] Figure 59. Fructan composition in leaf blades of wild-type and transgenic LpRbcS::Lpl-SST perennial ryegrass plants grown under field conditions. Box 1 represents low GP fructans (GP up to 10-15). Box 2 represents high GP fruit (GP greater than 10-15).
[0215] Figura 60. Expressão transgênica em rebentos integrais de fusão de FT LpRbcS e de plantas de azevém perene transgênicas LpRbcS::Lpl-SST cultivadas sob condições de campo. As amostras foram colhidas em novembro (barras brancas) e em dezembro (barras pretas) de 2009. As amostras foram normalizadas contra expressão de histona endógena e são apresentadas como número de cópias transcritas por 35 ng de ARN.[0215] Figure 60. Transgene expression in full shoots of LpRbcS FT fusion and LpRbcS::Lpl-SST transgenic perennial ryegrass plants grown under field conditions. Samples were collected in November (white bars) and December (black bars) 2009. Samples were normalized against endogenous histone expression and are presented as number of copies transcribed per 35 ng of RNA.
[0216] Figura 61. Análise fenotípica do azevém perene transgênico depois de propagação por 7 semanas (A-C) e por 12 semanas (D-E) em mistura de potes a partir de um único rebento. Fusão 1 de FTTarbcS::Lpl- SST_Lp6G-FFT::Tarbcs (A, D) e fusão 3 de FT TarbcS::Lpl-SST_Lp6G-FFT::Tarbcs (B) plantas exibem maior comprimento de folha e número de rebentos em plantas de fusão comparadas às plantas de controle que expressam somente o gene hph (C, E).[0216] Figure 61. Phenotypic analysis of transgenic perennial ryegrass after propagation for 7 weeks (A-C) and for 12 weeks (D-E) in pot mixture from a single shoot. Fusion 1 of FTTarbcS::Lpl- SST_Lp6G-FFT::Tarbcs (A, D) and fusion 3 of FT TarbcS::Lpl-SST_Lp6G-FFT::Tarbcs (B) plants exhibit increased leaf length and number of shoots in plants fusion compared to control plants expressing only the hph gene (C, E).
[0217] Figura 62. Análise fenotípica quantitativa das plantas de fusão 1 de FT TarbcS::Lpl-SST_Lp6G- FFT::Tarbcs transgênica e de fusão 3 de FT TarbcS::Lpl- SST_Lp6G-FFT::Tarbcs depois de crescimento por 7 semanas (barras brancas) e por 12 semanas (barras pretas). As medições foram conduzidas para altura de planta (A), largura de folha (B) e número de rebentos (C) comparadas à média de 8 plantas de controle que expressam somente o gene hph.[0217] Figure 62. Quantitative phenotypic analysis of FT TarbcS::Lpl-SST_Lp6G- FFT::Tarbcs transgenic and FT TarbcS::Lpl-SST_Lp6G-FFT::Tarbcs fusion 3 plants after growth for 7 weeks (white bars) and for 12 weeks (black bars). Measurements were conducted for plant height (A), leaf width (B) and number of shoots (C) compared to the average of 8 control plants expressing only the hph gene.
[0218] Figura 63. Plantas de azevém perene transgênicas que expressam fusão 3 de FT (AtMYB32::IPT) somente de tecnologia LXR®, somente fusão 3 de FT LpRbcS::Lpl- SST_Lp6G-FFT::LpFT4, assim como LXR® e fusão 3 de FT LpRbcS: :Lpl-SST_Lp6G- FFT::LpFT4 FT em conjunto sob condições de estufa.[0218] Figure 63. Transgenic perennial ryegrass plants expressing FT fusion 3 (AtMYB32::IPT) only from LXR® technology, only FT fusion 3 LpRbcS::Lpl- SST_Lp6G-FFT::LpFT4, as well as LXR® and fusion 3 of FT LpRbcS::Lpl-SST_Lp6G- FFT::LpFT4 FT together under greenhouse conditions.
[0219] Figura 64. Análise de peso seco de pastagem de plantas de azevém perene de controle GOI-ve (média de cinco linhagens) e de somente fusão de FT independente ou de fusão de FT mais LXR® transgênicas, cultivadas sob condições de estufa e coletadas 6 semanas pós-poda.[0219] Figure 64. Pasture dry weight analysis of GOI-ve control perennial ryegrass plants (average of five lines) and independent FT fusion only or transgenic FT plus LXR® fusion grown under greenhouse conditions and collected 6 weeks post-pruning.
[0220] Figura 65. Níveis de frutana em lâminas de folhas de plantas de azevém perene de controle GOI-ve (média de cinco linhagens) e de somente fusão de FT independente ou de fusão de FT mais LXR® transgênicas, cultivadas sob condições de estufa.[0220] Figure 65. Fructan levels in leaf blades of GOI-ve control (average of five lines) and independent FT fusion-only or transgenic FT plus LXR® fusion perennial ryegrass plants, grown under conditions of stove.
[0221] Figura 66. Plantas de festuca alta transgênicas que expressam fusão 3 de FT LpRbcS::Lpl-SST_Lp6G- FFT::LpFT4 sob condições de estufa.[0221] Figure 66. Transgenic tall fescue plants expressing FT LpRbcS::Lpl-SST_Lp6G- FFT::LpFT4 fusion 3 under greenhouse conditions.
[0222] Figura 67. Análise de peso seco de pastagem de plantas de festuca alta cultivadas em estufa de controle GOI-ve (média de cinco linhagens) e de somente fusão de FT independente ou de fusão de FT mais LXR® transgênicas.[0222] Figure 67. Pasture dry weight analysis of tall fescue plants grown in a GOI-ve control greenhouse (average of five lines) and independent FT fusion only or transgenic FT plus LXR® fusion.
[0223] Figura 68. Número de rebentos de plantas de festuca alta cultivadas em estufa de controle GOI-ve (média de cinco linhagens) e de somente fusão de FT independente ou de fusão de FT mais LXR® transgênicas.[0223] Figure 68. Number of shoots of tall fescue plants grown in a GOI-ve control greenhouse (average of five lines) and independent FT fusion only or transgenic FT plus LXR® fusion.
[0224] Figura 69. Acumulação de frutana em lâminas de folhas de linhagens de festuca alta cultivadas em estufa de controle GOI-ve (média de cinco linhagens) e de transgênicas independentes que expressão a fusão de FT.[0224] Figure 69. Accumulation of fructan in leaf blades of tall fescue lines grown in a GOI-ve control greenhouse (average of five lines) and independent transgenics that express the FT fusion.
[0225] Figura 70. Fenótipos de regeneração vegetal de plantas de trigo transgênicas depois de transformação com os construtos de genes regulados por luz. As plantas de trigo transgênicas crescendo in vitro, que contêm o construto de fusão de FT Lpl- SST_Lp6G-FFT exibem vantagem em crescimento sob condições in vitro, possibilitando, assim, suas identificação e seleção precoces. O fenótipo de crescimento superior das linhagens de fusão de FT de trigo transgênicas foi observado durantes os estágios precoces de regeneração vegetal in vitro conduzida em placas de cultura de tecidos. Seis semanas depois de incubação sob condições de luz, os calos exibiram rebentos/brotos crescendo in vitro adicionalmente desenvolvidos (painel A) e mais especificamente raízes crescendo in vitro adicionalmente desenvolvidos (painel B) nas plantas de trigo transgênicas crescendo in vitro, que contêm o construto de fusão de FT Lpl-SST_Lp6G- FFT, comparadas às plantas de controle.[0225] Figure 70. Plant regeneration phenotypes of transgenic wheat plants after transformation with the light-regulated gene constructs. Transgenic wheat plants growing in vitro that contain the FT Lpl-SST_Lp6G-FFT fusion construct exhibit a growth advantage under in vitro conditions, thus enabling their early identification and selection. The superior growth phenotype of transgenic wheat TF fusion lines was observed during the early stages of in vitro plant regeneration conducted in tissue culture plates. Six weeks after incubation under light conditions, the calli exhibited additionally developed in vitro growing shoots/shoots (panel A) and more specifically additionally developed in vitro growing roots (panel B) in the in vitro growing transgenic wheat plants, which contain the Lpl-SST_Lp6G- FFT FT fusion construct, compared to control plants.
[0226] Figura 71. As plantas de trigo transgênicas, que contêm o construto de fusão de FT TaRbcS::Lpl-SST_Lp6G- FFT::TaRbcS, exibiram um óbvio aumento precoce de número de rebentos, quando comparadas às plantas de controle crescendo sob (A) 2 meses em condições in vitro e (B) sob condições de estufa.[0226] Figure 71. Transgenic wheat plants, which contain the TaRbcS::Lpl-SST_Lp6G- FFT::TaRbcS FT fusion construct, exhibited an obvious early increase in shoot number when compared to control plants growing under (A) 2 months under in vitro conditions and (B) under greenhouse conditions.
[0227] Figura 72. Plantas de trigo transgênicas, que contêm construtos de fusão de FT, exibiram um óbvio aumento precoce em número de rebentos, quando comparadas às plantas de controle cultivadas sob condições de estufa.[0227] Figure 72. Transgenic wheat plants, which contain FT fusion constructs, exhibited an obvious early increase in shoot number when compared to control plants grown under greenhouse conditions.
[0228] Figura 73. As plantas de trigo transgênicas, que contém tecnologia LXR®, exibiram um óbvio aumento precoce em número de rebentos, quando comparadas às plantas de controle sob condições de estufa (A). Elas também exibiram um aumento de tecido fotossintético depois de 35 dias sob condições de estufa (B).[0228] Figure 73. Transgenic wheat plants, which contain LXR® technology, exhibited an obvious early increase in shoot number when compared to control plants under greenhouse conditions (A). They also exhibited an increase in photosynthetic tissue after 35 days under greenhouse conditions (B).
[0229] Figura 74. Análise fenotípica de plantas de trigo transgênicas, que expressam somente tecnologia LXR® (AtMYB3::IPT::35S), somente fusão 3 de FT TaRbcS: :Lpl- SST_Lp6G-FFT::TaRbcS, assim como LXR® e fusão 3 de FT TaRbcS: :Lpl-SST_Lp6G- FFT::TaRbcS em conjunto, sob condições de estufa.[0229] Figure 74. Phenotypic analysis of transgenic wheat plants, which express only LXR® technology (AtMYB3::IPT::35S), only FT fusion 3 TaRbcS: :Lpl- SST_Lp6G-FFT::TaRbcS, as well as LXR ® and FT fusion 3 TaRbcS: :Lpl-SST_Lp6G- FFT::TaRbcS together under oven conditions.
[0230] Figura 75. Acumulação de frutana e número de rebentos em plantas transgênicas de trigo contendo ou somente construtos de fusão de FT ou LXR® mais construtos de fusão de FT, quando comparadas a controles transformados com genes de interesse menos (GOI-).[0230] Figure 75. Fructan accumulation and shoot number in transgenic wheat plants containing or only FT or LXR® fusion constructs plus FT fusion constructs, when compared to controls transformed with genes of less interest (GOI-) .
[0231] Figura 76. Acumulação de frutana em plantas de trigo de controle TI GOI-ve, de somente fusão de FT e de LXR® mais fusão de FT transgênicas. nove semanas depois da semeadura. O nível de frutana no controle representa a média de dados obtida a partir de seis plantas GOI-ve.[0231] Figure 76. Fructan accumulation in control wheat plants TI GOI-ve, FT fusion only and LXR® plus transgenic FT fusion. nine weeks after sowing. The fructan level in the control represents the average of data obtained from six GOI-ve plants.
[0232] Figura 77. Fenótipo de plantas de trevo branco transgênicas, que expressão construtos de fusão de FT LXR®, de fusão de FT AtRbcS::Lpl- SST-6G_FF::nos ou LXR® mais AtRbcS::Lpl-SST-6G_FF::nos, quando comparadas aos controles de GOI menos transformados.[0232] Figure 77. Phenotype of transgenic white clover plants expressing FT LXR® fusion constructs, FT fusion constructs AtRbcS::Lpl- SST-6G_FF::nos or LXR® plus AtRbcS::Lpl-SST- 6G_FF::nos, when compared to the less transformed GOI controls.
[0233] Figura 78. Níveis de expressão transgênica do transgene de fusão de FT compelida pelo promotor AtRbcS em plantas de trevo branco. Os controles eram plantas de tipo selvagem. As amostras foram normalizadas contra expressão de histona endógena e são apresentadas como número de cópias transcritas por 35 ng de ARN.[0233] Figure 78. Transgenic expression levels of the FT fusion transgene driven by the AtRbcS promoter in white clover plants. Controls were wild-type plants. Samples were normalized against endogenous histone expression and are presented as number of copies transcribed per 35 ng of RNA.
[0234] Figura 79. Acumulação de frutana em linhagens de trevo branco de controle de tipo selvagem, de fusão de FT de AtRbcS e de fusão de AtRbcS mais LXR® transgênicas.[0234] Figure 79. Fructan accumulation in wild-type control, AtRbcS FT fusion and AtRbcS plus LXR® transgenic fusion white clover lines.
[0235] Figura 80. Fenótipo de plantas de Arabidopsis, que expressam construtos de LXR®, de fusão de FT AtRbcS::Lpl-SST-6G_FF::nos ou de LXR® mais fusão de FT AtRbcS::Lpl-SST-6G_FF::nos, quando comparados aos controles de GOI menos transformados.[0235] Figure 80. Phenotype of Arabidopsis plants expressing LXR®, FT fusion AtRbcS::Lpl-SST-6G_FF::nos or LXR® plus FT fusion AtRbcS::Lpl-SST-6G_FF constructs ::us, when compared to the less transformed GOI controls.
[0236] Figura 81. Níveis de expressão transgênicas dos transgene de fusão de FT, compelida pelo promotor AtRbcS em plantas de Arabidopsis. Os controles eram plantas de tipo selvagem. As amostras foram normalizadas contra expressão de histona endógena e são apresentadas como número de cópias transcritas por 35 ng de ARN.[0236] Figure 81. Transgenic expression levels of the FT fusion transgene driven by the AtRbcS promoter in Arabidopsis plants. Controls were wild-type plants. Samples were normalized against endogenous histone expression and are presented as number of copies transcribed per 35 ng of RNA.
[0237] Figura 82. Plantas de Arabidopsis de fusão de FT T2 transgênicas cultivadas no solo.[0237] Figure 82. Transgenic FT T2 fusion Arabidopsis plants grown in soil.
[0238] Figura 83. Folhas a partir de plantas de A. trevo branco, B. de canola e C. de trigo exibindo senescência de folhas retardada (níveis a partir de plantas transgênicas LXR®, imagens inferiores) quando comparadas a plantas de controle negativo (folhas a partir de plantas de controle, imagens superiores) 7-20 dias seguindo o destacamento de folhas a partir das plantas.[0238] Figure 83. Leaves from A. white clover, B. canola and C. wheat plants exhibiting delayed leaf senescence (levels from LXR® transgenic plants, lower images) when compared to control plants negative (leaves from control plants, top images) 7-20 days following detachment of leaves from plants.
[0239] Figura 84. Seleção positiva de plantas transgênicas de azevém perene por seleção de fenótipos cultivados in vitro sobre placas sem seleção por antibiótico. A-C. Calos no escuro durante 8 semanas depois da transformação; D-F. 1 semana depois da transferência para a luz.[0239] Figure 84. Positive selection of transgenic perennial ryegrass plants by selection of phenotypes grown in vitro on plates without antibiotic selection. B.C. Calluses in the dark for 8 weeks after transformation; D-F. 1 week after transfer to the light.
[0240] Figura 85. Calos de azevém perene embrionários bombardeados somente com partículas de ouro (controle) e com partículas de ouro recobertas com vetor de fusão de FTTaRbcS antes de, e quatro semanas depois de, transferência para a luz.[0240] Figure 85. Embryonic perennial ryegrass calli bombarded with gold particles alone (control) and with gold particles coated with FTTaRbcS fusion vector before, and four weeks after, transfer to light.
[0241] Figura 86. Calos de azevém perene embrionários bombardeados somente com partículas de ouro (controle) e com partículas de ouro recobertas somente com vetores de fusão 1 de FT TaRbcS, somente com vetores de fusão 3 de FT TaRbcS, somente com vetor de LXR®, assim como com vetores de fusão de FT TaRbcS mais LXR®, cinco semanas depois de transferência para luz. Linhagens positivas de análise molecular: fusão 1 de FT TaRbcS FT # 1, 2, 3, 4, 7, 6, 12, 13, 14, 16, 17; fusão 3 de FT TaRbcS # 1, 2, 3, 5, 8,10,11,12,13; fusão 1 de FTTaRbcS mais LXR® # 1, 2, 7,12 (somente fusão de FT TaRbcS); # 8, 14 (fusão 1 de FTTaRbcS mais LXR®).[0241] Figure 86. Embryonic perennial ryegrass callus bombarded only with gold particles (control) and with gold particles coated only with FT TaRbcS fusion vector 1, only with FT TaRbcS fusion vector 3, only with FT TaRbcS vector LXR®, as well as with FT TaRbcS plus LXR® fusion vectors, five weeks after transfer to light. Molecular analysis positive lines: FT TaRbcS FT fusion 1 #1, 2, 3, 4, 7, 6, 12, 13, 14, 16, 17; FT TaRbcS fusion 3 #1, 2, 3, 5, 8,10,11,12,13; FTTaRbcS fusion 1 plus LXR® #1, 2, 7,12 (FT TaRbcS fusion only); #8, 14 (fusion 1 of FTTaRbcS plus LXR®).
[0242] A subunidade pequena de ribulose-l,5-bisfosfato carboxilase/oxigenase (RbcS) é um gene regulado por luz bem caracterizado em plantas superiores. O trigo de panificação (Triticum aestivum}, sequências reguladoras TaRbcS (promotor e terminador) foram previamente clonadas (Zeng, et ai., 1995; Sasanuma, 2001). Um fragmento de promotor de 695 pb a partir de sequência previamente publicada contendo o sinal TATA a partir do gene TaRbcS (número de acesso NCBIAB042069) foi amplificada por PCR.[0242] The small subunit of ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase (RbcS) is a well-characterized light-regulated gene in higher plants. From bread wheat (Triticum aestivum), TaRbcS regulatory sequences (promoter and terminator) were previously cloned (Zeng, et al., 1995; Sasanuma, 2001). A 695 bp promoter fragment from a previously published sequence containing the signal TATA from the TaRbcS gene (accession number NCBIAB042069) was amplified by PCR.
[0243] Um fragmento de 1.700 pb da sequência de promotor de subunidade pequena de ribulose-l,5-bisfosfato carboxilase/oxigenase de Arabidopsis thaiiana (AtRbcS) fora previamente clonada. Iniciadores serão projetados para amplificar um fragmento menor contendo o sinal TATA a partir do promotor AtRbcS para uso em vetores de expressão.[0243] A 1,700 bp fragment of the Arabidopsis thaiiana ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase small subunit promoter sequence (AtRbcS) had previously been cloned. Primers will be designed to amplify a smaller fragment containing the TATA signal from the AtRbcS promoter for use in expression vectors.
[0244] A expressão de RbcS e proteína de ligação a/b de clorofila (CAB) são gene regulados por luz bem caracterizados em plantas superiores. A abundância de transcritos de mARN de LpRbcS em azevém perene, por PCR em tempo real quantitativa, está ilustrada na Figura 2.[0244] The expression of RbcS and chlorophyll a/b binding protein (CAB) are well-characterized light-regulated genes in higher plants. The abundance of LpRbcS mRNA transcripts in perennial ryegrass by quantitative real-time PCR is illustrated in Figure 2.
[0245] Tanto os genes LpRbcS quanto os genes LpCAB genes foram escolhidos para a constatação de promotor e isolamento em azevém perene. Sequências de cADN disponíveis publicamente (LpRbcS, EC778430 e LpCAB, EC778438) foram usadas como sequências de consulta em uma busca BLAST do banco de dados EST de azevém perene em nosso próprio banco de dados doméstico. Como ambos os genes são membros de famílias de multigenes, vários contigs (cada contig representa um gene individual) foram identificados em nossa coleção EST de azevém perene. Nove contigs foram identificados como sendo homólogos à sequência de cADN LpRbcS publicada e treze contigs foram constatados como sendo à sequência de cADN LpCAB. Dois contigs, LPCL9_C359 (LpRbcS) e LpCL1112_C12 (LpCAB), representando os genes dos promotores a serem isolados, continham (47) e (19) sequências EST, respectiva mente. Essas sequências provieram de uma variedade de bibliotecas representando uma gama de tecidos diferentes. Esses dados foram usados para análise de expressão in siiico e indicaram que ambos os genes somente são expressos em tecidos fotossintéticos (Figura 3).[0245] Both the LpRbcS genes and the LpCAB genes were chosen for promoter discovery and isolation in perennial ryegrass. Publicly available cDNA sequences (LpRbcS, EC778430 and LpCAB, EC778438) were used as query sequences in a BLAST search of the perennial ryegrass EST database in our own domestic database. As both genes are members of multigene families, several contigs (each contig represents an individual gene) were identified in our perennial ryegrass EST collection. Nine contigs were found to be homologous to the published LpRbcS cDNA sequence and thirteen contigs were found to be to the LpCAB cDNA sequence. Two contigs, LPCL9_C359 (LpRbcS) and LpCL1112_C12 (LpCAB), representing the promoter genes to be isolated, contained (47) and (19) EST sequences, respectively. These sequences came from a variety of libraries representing a range of different tissues. These data were used for in siiico expression analysis and indicated that both genes are only expressed in photosynthetic tissues (Figure 3).
[0246] Os alinhamentos de sequências de ADN para cada um dos membros da família de genes foram realizados, e os iniciadores específicos de gene foram projetados para contigs LpRbcS_C359 e LpCAB_C12 e usados para selecionar grupos de ADN BAC de azevém perene por PCR. Os clones de BAC foram identificados e sequenciados. Iniciadores foram projetados e as sequências reguladoras de promotor específicas de LoHum perenne foram clonadas, sequenciadas (Figuras 4 e 5) e as sequências cis-reguladoras específicas para promotores fotossintéticos foram identificadas PLACE (http://www.dna.affrc.go.jp/PLACE/) (Tabela 1). As sequências incluíram o motivo I-Box a caixa GT1 para RbcS (Terzaghi, et ai., 1995; Martinez-Hernandez, et ai., 2002). Em adição, 16/19 nucleotídeos da sequência de LpRbcS compartilhavam homologia com a sequência de consenso de RbcS de monocotiledônea (Schaffner, et ai., 1991). A caixa I- Core e as sequências cis-reguladoras SORLIPs estavam presentes no promotor CAB promoter. Constatou-se que SORLIPs estavam super-representadas em promotores regulados por luz em Arabidopsis (Hudson, et ai., 2003). Tabela 1. A posição das sequências cis-reguladoras identificadas pelo banco de dados PLACE. Sequências reguladoras cis-atuantes comuns estão listadas. (Schaffner, et ai., 1991 ; Terzaghi, et ai., 1995; Martinez-Hernandez, et ai., 2002; Hudson, et ai., 2003). As posições observadas são o primeiro nucleotídeo na sequência, em relação ao ATG (n.p. - não presente). [0246] DNA sequence alignments for each of the gene family members were performed, and gene-specific primers were designed for contigs LpRbcS_C359 and LpCAB_C12 and used to select groups of perennial ryegrass BAC DNA by PCR. BAC clones were identified and sequenced. Primers were designed and promoter regulatory sequences specific to LoHum perenne were cloned, sequenced (Figures 4 and 5) and cis-regulatory sequences specific to photosynthetic promoters were identified PLACE (http://www.dna.affrc.go.jp /PLACE/) (Table 1). The sequences included the I-Box motif to GT1 box for RbcS (Terzaghi, et al., 1995; Martinez-Hernandez, et al., 2002). In addition, 16/19 nucleotides of the LpRbcS sequence shared homology with the monocot RbcS consensus sequence (Schaffner, et al., 1991). The I-Core box and SORLIPs cis-regulatory sequences were present in the CAB promoter. SORLIPs were found to be overrepresented at light-regulated promoters in Arabidopsis (Hudson, et al., 2003). Table 1. The position of cis-regulatory sequences identified by the PLACE database. Common cis-acting regulatory sequences are listed. (Schaffner, et al., 1991; Terzaghi, et al., 1995; Martinez-Hernandez, et al., 2002; Hudson, et al., 2003). The positions observed are the first nucleotide in the sequence, relative to the ATG (np - not present).
[0247] Essas sequências reguladoras de promotor específico de L. perenne foram subsequentemente usadas na construção de cassetes de expressão livres de cadeia principal com genes de biossíntese de frutana.[0247] These L. perenne-specific promoter regulatory sequences were subsequently used in the construction of backbone-free expression cassettes with fructan biosynthesis genes.
[0248] Os clones de cADN de LoHum perenne, que codificam sequências para Lpl-SST e Lp6G-FFT foram previamente isolados a partir de uma biblioteca de cADN de azevém perene (Chalmers, etaL, 2003; Chalmers, etaL, 2005). As sequências de genes completas dos homólogos de frutosil-transferase de azevém perene isolados estão disponíveis, e sequências de nucleotídeos e de proteína para Lpl-SST são reveladas no pedido de patente internacional de número PCT AU01/00705 (SEQ ID NOS lie 12).[0248] Perennial LoHum cDNA clones encoding sequences for Lpl-SST and Lp6G-FFT were previously isolated from a perennial ryegrass cDNA library (Chalmers, etaL, 2003; Chalmers, etaL, 2005). The complete gene sequences of the isolated perennial ryegrass fructosyl transferase homologues are available, and nucleotide and protein sequences for Lpl-SST are disclosed in international patent application number PCT AU01/00705 (SEQ ID NOS lie 12).
[0249] A sequência parcial para Lp6G-FFT é revelada no pedido internacional de número PCT/AU/01/01275 (SEQ ID NOS 109 e 110), para sequências de nucleotídeos e de aminoácidos, respectiva mente. O clone de comprimento completo foi amplificado por PCR a partir de cADN, clonado e sequenciado (Figura 7). Quando o ORF de Lp6G-FFT foi comparado com o Lp6G-FFT publicado a partir de L. perenne, 23 mudanças de nucleotídeos foram observadas. A comparação das sequências de proteínas previstas revelou somente duas mudanças entre as duas sequências de aminoáciados (Figura 8).[0249] The partial sequence for Lp6G-FFT is disclosed in international application number PCT/AU/01/01275 (SEQ ID NOS 109 and 110), for nucleotide and amino acid sequences, respectively. The full-length clone was amplified by PCR from cDNA, cloned and sequenced (Figure 7). When the Lp6G-FFT ORF was compared with the Lp6G-FFT published from L. perenne, 23 nucleotide changes were observed. Comparison of the predicted protein sequences revealed only two changes between the two amino acid sequences (Figure 8).
[0250] Outros genes FT, que podem ser usados e, ou transformados unicamente ou cotransformados com Lpl-SST e Lp6G-FFT, incluem Lpl-FFT, Lp6-SFT e Lp6-SST. A sequência de cADN para Lpl-FFT fora isolada a partir de azevém perene (Figura 9) e a sequência de aminoácidos é representada na Figura 10. Como um exemplo, iniciadores baseados nessa sequência poderiam ser usados para amplificar o cADN de comprimento completo por PCR, para clonagem e uso na presente invenção, conforme descrito abaixo.[0250] Other FT genes, which can be used and either transformed solely or cotransformed with Lpl-SST and Lp6G-FFT, include Lpl-FFT, Lp6-SFT and Lp6-SST. The cDNA sequence for Lpl-FFT was isolated from perennial ryegrass (Figure 9) and the amino acid sequence is depicted in Figure 10. As an example, primers based on this sequence could be used to amplify the full-length cDNA by PCR , for cloning and use in the present invention, as described below.
[0251] Outras proteínas homólogas podem ser encontradas por bancos de dados de seleção, tais como EMBL (httD://www.ebi.ac.uk/Tools/index.htm) ou o National Center for Biotechnology Information (NCBI, http://www.ncbi.nlm.nih.gov/blast/Blast.cgitf). Em uma tal busca de banco de dados, por exemplo, as seguências descritas nas Figuras 7-10 são ajustadas uma consulta, usando ajustes de parâmetros default ajustados para o banco de dados. Por exemplo, para alinhamentos de seguências de proteínas (Blastp) com NCBI, esses ajustes são como se segue: limit entrez=not activated; fiiter=iow complexity activated; expect vaiue=10; word size=3; matrix=BLOSUM; gapcostsexistence-11 ,extension=l. Tais buscas em bancos de dados podem ser usadas para encontrar proteínas com domínios contidos em FTs (usando parâmetros default).[0251] Other homologous proteins can be found by selection databases such as EMBL (httD://www.ebi.ac.uk/Tools/index.htm) or the National Center for Biotechnology Information (NCBI, http: //www.ncbi.nlm.nih.gov/blast/Blast.cgitf). In such a database search, for example, the sequences described in Figures 7-10 are fitted to a query, using default parameter settings tuned for the database. For example, for protein sequence alignments (Blastp) with NCBI, these settings are as follows: limit entrez=not activated; fiiter=iow complexity activated; expect vaiue=10; word size=3; matrix=BLOSUM; gapcostsexistence-11 ,extension=l. Such database searches can be used to find proteins with domains contained in TFs (using default parameters).
[0252] Uma fusão de FT genética foi criada entre os guadros de leitura abertos para Lpl-SST e Lp6G-FFT, seguindo o procedimento retratado na Figura 11. O gene Lpl-SST foi amplificado por PCR com um sítio de recombinação de GATEWAY incorporado no iniciador para frente. Uma seguência, gue codifica três resíduos de glicina seguidos por um sítio HindIII, foi incorporada ao iniciador reverso, com o códon stop removido. O gene Lp6G-FFT foi amplificado por PCR com um sítio Hind III seguido por sequência, que codifica três resíduos de glicina e a sequências específica de gene sem o ATG. O iniciador reverso para o gene Lp6G-FFT era flanqueado por um segundo sítio de recombinação de GATEWAY. As sequências de iniciador são fornecidas na Tabela 2. Os fragmentos purificados foram digeridos com Hind III e o produto ligado foi clonado no vetor GATEWAY pDONR221 Entry. Quando os clones pENTRYl-Lpl-SST-Lp6G-FFT-2 entry resultantes foram sequenciados, uma sequência (fusão 1 de FT) foi confirmada a ser o produto previsto, com oito aminoácidos no ligador unindo os dois genes (Figuras 12 e 13). Considerando que outra sequência (fusão 3 de FT) continha dois sítios de Hind III consecutivos, que resultariam na adição de outros dois aminoácidos, dando um total de dez aminoácidos entre os dois genes de FT quando da tradução (Figuras 14 e 15). Tabela 2. Sequências de iniciador, usadas para amplificar os fragmentos de PCR usados para gerar a fusão de FT traducional dos genes de frutosil-transferase Lpl-SST e Lp6G- FFT (Lpl-SST_Lp6G-FFT de FT). Sequências sombreadas são específicas de gene, sequências em negrito e sublinhadas (sítio de ER Hind III) são nucleotídeos introduzidos para gerar a região de ligador, e nucleotídeos em itálico representam as sequências específicas de recombinação. [0252] A genetic FT fusion was created between the open reading frames for Lpl-SST and Lp6G-FFT, following the procedure depicted in Figure 11. The Lpl-SST gene was amplified by PCR with an incorporated GATEWAY recombination site in the forward launcher. A sequence, which encodes three glycine residues followed by a HindIII site, was incorporated into the reverse primer, with the stop codon removed. The Lp6G-FFT gene was amplified by PCR with a Hind III site followed by a sequence encoding three glycine residues and gene-specific sequences without the ATG. The reverse primer for the Lp6G-FFT gene was flanked by a second GATEWAY recombination site. Primer sequences are provided in Table 2. Purified fragments were digested with Hind III and the ligated product was cloned into the GATEWAY vector pDONR221 Entry. When the resulting pENTRYl-Lpl-SST-Lp6G-FFT-2 entry clones were sequenced, one sequence (FT fusion 1) was confirmed to be the predicted product, with eight amino acids in the linker joining the two genes (Figures 12 and 13). . Whereas another sequence (TF fusion 3) contained two consecutive Hind III sites, which would result in the addition of two other amino acids, giving a total of ten amino acids between the two FT genes during translation (Figures 14 and 15). Table 2. Primer sequences used to amplify the PCR fragments used to generate the translational FT fusion of the Lpl-SST and Lp6G-FFT fructosyl transferase genes (Lpl-SST_Lp6G-FFT of FT). Shaded sequences are gene specific, bold and underlined sequences (ER Hind III site) are nucleotides introduced to generate the linker region, and italicized nucleotides represent recombination-specific sequences.
[0253] Por uso das sequências de iniciador mostradas na Tabela 3, é possível criar uma nova fusão de FT revertendo a ordem para Lp6G-FFT_Lp 1-SST usando o mesmo método conforme ilustrado acima. Tabela 3. Sequências de iniciador usadas para amplificar os fragmentos de PCR usados para gerar a fusão de FT traducional dos genes de frutosil-transferase LplSST e Lp6G-FFT (Lp6G-FFT_Lpl-SST). Sequências sombreadas são específicas de gene, sequências em negrito e sublinhadas (sítio de ER Hind III) são nucleotídeos introduzidos para gerar a região de ligador, e nucleotídeos em itálico representam as sequências específicas de recombinação. [0253] By use of the primer sequences shown in Table 3, it is possible to create a new FT fusion by reversing the order to Lp6G-FFT_Lp 1-SST using the same method as illustrated above. Table 3. Primer sequences used to amplify the PCR fragments used to generate the translational FT fusion of the fructosyl transferase genes LplSST and Lp6G-FFT (Lp6G-FFT_Lpl-SST). Shaded sequences are gene specific, bold and underlined sequences (ER Hind III site) are nucleotides introduced to generate the linker region, and italicized nucleotides represent recombination-specific sequences.
[0254] Em Lpl-SST_Lp6G-FFT, as proteínas de FT se associam fisicamente umas com as outras para formar uma proteína de fusão de FT, que contém três domínios de transmembrana conforme projetados por SOSUI, um banco de dados de classificação e previsão de estrutura secundária de proteínas de membrana (Tabela 4, Figuras 17 e 18). Tabela 4. Domínios de transmembrana de fusão 1/3 de FT, conforme indicado por SOSUI, um banco de dados de classificação e previsão de estrutura secundária de proteínas de membrana (httD://bD.nuaD.nagova-u.ac.iD/sosui/sosui submit.html) [0254] In Lpl-SST_Lp6G-FFT, the FT proteins physically associate with each other to form a FT fusion protein, which contains three transmembrane domains as designed by SOSUI, a classification and prediction database of secondary structure of membrane proteins (Table 4, Figures 17 and 18). Table 4. FT 1/3 fusion transmembrane domains as indicated by SOSUI, a membrane protein secondary structure classification and prediction database (httD://bD.nuaD.nagova-u.ac.iD /sosui/sosui submit.html)
[0255] FTs de plantas têm um elevado grau de homologia de aminoácidos em relação às invertases vacuolares (β-frutosidades), que são os membros da família 32 de glicosídeo hidrolase (GH32) e compartilham três regiões altamente conservadas caracterizadas pelos motivos (N/S)DPNG (também chamado motivo de β-frutosidase), RDP e EC (Altenbach et a!., 2005) (Figuras 17, 18 e 36). Outra característica comum de FTs de plantas e de invertases vacuolares é que elas usualmente são compostas por uma subunidade grande e uma subunidade pequena devido ao processamento pós-traducional. A subunidade grande, que abriga todos os três motivos conservados mencionados acima, determina a especificidade catalítica (Altenbach eta/., 2004).[0255] Plant TFs have a high degree of amino acid homology relative to vacuolar invertases (β-fructose), which are members of glycoside hydrolase family 32 (GH32) and share three highly conserved regions characterized by the motifs (N/ S)DPNG (also called β-fructosidase motif), RDP and EC (Altenbach et a!., 2005) (Figures 17, 18 and 36). Another common feature of plant TFs and vacuolar invertases is that they are usually composed of a large subunit and a small subunit due to post-translational processing. The large subunit, which harbors all three conserved motifs mentioned above, determines catalytic specificity (Altenbach eta/., 2004).
[0256] Os outros genes de FT Lpl-FFT, Lp6-SFT e Lp6-SST, também podem ser usados em combinação com Lpl-SST ou Lp6G-FFT, para produzir uma seleção de fusões de FT traducionais, pelo esquema mostrado na Figura 16A, conforme indicado abaixo. • Lp6G-FFT:: Lpl-SST • Lpl-SST: :(Lpl-FFT/Lp6-SFT/Lp-SST) • (Lpl-FFT/Lp6-SFT/Lp-SST):: Lpl-SST[0256] The other FT genes Lpl-FFT, Lp6-SFT and Lp6-SST, can also be used in combination with Lpl-SST or Lp6G-FFT, to produce a selection of translational FT fusions, by the scheme shown in Figure 16A, as indicated below. • Lp6G-FFT:: Lpl-SST • Lpl-SST: :(Lpl-FFT/Lp6-SFT/Lp-SST) • (Lpl-FFT/Lp6-SFT/Lp-SST):: Lpl-SST
[0257] Uma fusão de FT em triplicata também poderia ser criada usando uma metodologia similar (Figura 16B). Propõe-se que a fusão em triplicate seria construída para incorporar os genes Lpl- SST, Lp6G-FFT e Lpl-FFT, Lp6-SFT ou Lp6-SST. Por alteração das sequências de iniciador, usadas para unir os dois genes de FT em conjunto, é possível mudar o tamanho de ligador e potencialmente adicionar até aproximadamente 30 aminoácidos. Proteínas de FT poderiam se associar fisicamente umas com as outras, para formar um canal metabólico, portanto, a distância separando os genes de FT dentro da fusão traducional pode afetar a função de proteína. Proteínas de fusão de FT, de preferência, contêm as sequências que representam os domínios que estão altamente conservados entre proteínas de FT, de INV e de FEH a partir de plantas de LoHum perenne indicadas nas Figuras 17,18 e 36.[0257] A triplicate FT fusion could also be created using a similar methodology (Figure 16B). It is proposed that the triplicate fusion would be constructed to incorporate the Lpl-SST, Lp6G-FFT and Lpl-FFT, Lp6-SFT or Lp6-SST genes. By altering the primer sequences used to join the two FT genes together, it is possible to change the linker size and potentially add up to approximately 30 amino acids. FT proteins could physically associate with each other to form a metabolic channel, therefore, the distance separating FT genes within the translational fusion could affect protein function. FT fusion proteins preferably contain sequences representing domains that are highly conserved among FT, INV and FEH proteins from LoHum perenne plants indicated in Figures 17, 18 and 36.
[0258] A sequência de cADN, que codifica a proteína madura Lpl-SST, foram previamente expressa em Pichia pastoris para caracterização funcional (Chalmers, et ai., 2003) e a conversão de sacarose em 1-cestose, por expressão desta proteína, foi demonstrada. Similarmente, o cADN de Lp6G-FFT foi clonado no vetor de expressão pPICZoA (Invitrogen), que contém um promotor induzível por metanol e a sequência de fator o de Saccharomyces cerevisiae para permitir a secreção da proteína recombinante para isolamento para caracterização funcional. A enzima Lp6G-FFT recombinante foi produzida a partir de colônicas únicas de P. pastoris transformada inoculada em um meio de pré-cultura e induzida pela adição de metanol durante 45 horas de duração. O sobrenadante foi concentrado e as amostras foram incubadas com sacarose 10 mM durante uma noite. Os carboidratos produzidos foram analisados por CTAAD de acordo com Chalmers, et ai., 2003, usando extratos de frutana a partir de cebola como um controle (Figura 19).[0258] The cDNA sequence, which encodes the mature Lpl-SST protein, was previously expressed in Pichia pastoris for functional characterization (Chalmers, et al., 2003) and the conversion of sucrose into 1-ketose, by expression of this protein, was demonstrated. Similarly, the Lp6G-FFT cDNA was cloned into the pPICZoA expression vector (Invitrogen), which contains a methanol-inducible promoter and the Saccharomyces cerevisiae o-factor sequence to allow secretion of the recombinant protein for isolation for functional characterization. The recombinant Lp6G-FFT enzyme was produced from single colonic transformed P. pastoris inoculated into a pre-culture medium and induced by the addition of methanol for 45 hours duration. The supernatant was concentrated and samples were incubated with 10 mM sucrose overnight. The carbohydrates produced were analyzed by CTAAD according to Chalmers, et al., 2003, using fructan extracts from onion as a control (Figure 19).
[0259] Inúmeros vetores foram construídos usando tecnologia Invitrogen Multisite Gateway™ (ver www.lnvitroqen.com para o manual de produto) com base em clonagem recombinante. Essa metodologia vale-se da regeneração de plasmídeos Entry individuais contendo cada uma das sequências de promotor, de gene de interesse (GOI) ou de terminador flanqueadas por sítios de recombinação. Os sítios de recombinação facilitam a inserção tripla direcional de cada um dos plasmídeos Entry em um vetor de destino possibilitado por portão, por recombinação. O vetor final é, então, sequenciado e usado diretamente para cotransformação de plantas com um plasmídeo, ou cassete de expressão, para expressão de um marcador selecionável de planta.[0259] Numerous vectors have been constructed using Invitrogen Multisite Gateway™ technology (see www.lnvitroqen.com for product manual) based on recombinant cloning. This methodology uses the regeneration of individual Entry plasmids containing each of the promoter, gene of interest (GOI) or terminator sequences flanked by recombination sites. The recombination sites facilitate triple-directional insertion of each of the Entry plasmids into a gate-enabled destination vector, by recombination. The final vector is then sequenced and used directly for cotransformation of plants with a plasmid, or expression cassette, for expression of a plant selectable marker.
[0260] A fim de testar a função da proteína de fusão de FT, as ORFs de fusões 1 e 3 de FT foram clonadas sob o controle do promotor de vírus de mosaico de couve-flor intensificado (CAMV)35S2 (Kay, et ai, 1987), usando o sistema de recombinação de tecnologia Multisite Gateway™ (ver www.lnvitrogen.com para manual de produto) em vetor de binário Agrobacterium (Figura 21) (Hajdukiewicz, et ai., 1994).[0260] In order to test the function of the FT fusion protein, FT fusion ORFs 1 and 3 were cloned under the control of the enhanced cauliflower mosaic virus (CAMV)35S2 promoter (Kay, et al. , 1987), using the Multisite Gateway™ technology recombination system (see www.lnvitrogen.com for product manual) in Agrobacterium binary vector (Figure 21) (Hajdukiewicz, et al., 1994).
[0261] Vetores Entry de portão foram construídos para o promotor (CAMV)35S2, a sequência de terminador de TaRbcS, assim como ORFs de fusões 1 e 3 de FT. Os fragmentos clonados foram verificados quanto à sequência e usados para clonagem por recombinação trilateral com as sequências de cADN de GOI clonadas no vetor de destino pPZP200-ubi:bar-nos R4 R3. Em adição, os construtos também incluíram a ORF única de Lp6G-FFT e de Lpl-SST compelida pelo promotor (CAMV)35S2 como controles. Como um exemplo, a ORF única de Lpl-FFT (ou de Lp6-SFT, Lp6-SST) também é clonada da mesma maneira. Como um controle, ORF de GUS foi usada para confirmação de expressão. Os seguintes construtos foram feitos. • pPZP200-35S2::Lp6G-FFT::TaRbcS • pPZP200-35S2::Lpl -SST::TaRbcS • pPZP200-35S2: :(Lpl-FFT/ Lp6-SFT/Lp-SST)::TaRbcS . pPZP200-35S2::Lpl-SST: :6G-FFT::TaRbcS (fusões 1 e 3 de FT) . pPZP200-35S2::GUS: TaRbcS[0261] Gate Entry vectors were constructed for the (CAMV)35S2 promoter, the TaRbcS terminator sequence, as well as FT fusion 1 and 3 ORFs. The cloned fragments were sequence checked and used for cloning by trilateral recombination with the GOI cDNA sequences cloned into the destination vector pPZP200-ubi:bar-nos R4 R3. In addition, the constructs also included the unique Lp6G-FFT and Lpl-SST ORF driven by the (CAMV)35S2 promoter as controls. As an example, the single ORF of Lpl-FFT (or Lp6-SFT, Lp6-SST) is also cloned in the same way. As a control, GUS ORF was used for expression confirmation. The following constructs were made. • pPZP200-35S2::Lp6G-FFT::TaRbcS • pPZP200-35S2::Lpl -SST::TaRbcS • pPZP200-35S2: :(Lpl-FFT/ Lp6-SFT/Lp-SST)::TaRbcS . pPZP200-35S2::Lpl-SST: :6G-FFT::TaRbcS (FT fusions 1 and 3) . pPZP200-35S2::GUS: TaRbcS
[0262] Utilizando tecnologia Invitrogen Multisite Gateway™, os seguintes vetores são criados contendo o promotor fotossintético Atrbcs e o terminador (CAMV)35S para uso em ensaios transientes. • pPZP200-AtrbcS::Lpl-SST::35S . pPZP200-AtrbcS::Lp6G-FFT::35S • pPZP200-AtrbcS: :(Lpl-FFT/Lp6-SFT/Lp-SST): :35S • pPZP200-AtrbcS::Lpl-SST::6G-FFT::35S (fusões 1 e 3 de FT)[0262] Using Invitrogen Multisite Gateway™ technology, the following vectors are created containing the Atrbcs photosynthetic promoter and the (CAMV)35S terminator for use in transient assays. • pPZP200-AtrbcS::Lpl-SST::35S . pPZP200-AtrbcS::Lp6G-FFT::35S • pPZP200-AtrbcS: :(Lpl-FFT/Lp6-SFT/Lp-SST): :35S • pPZP200-AtrbcS::Lpl-SST::6G-FFT::35S (FT mergers 1 and 3)
[0263] Para prova de função, expressão transiente dos construtos, contendo genes de Lpl-SST, de Lp6G-FFT e de proteínas de fusão de FT quiméricos compelidos pelo promotor (CaMV)35S, foi conduzida em plantas de tabaco, já que elas não produzem naturalmente frutanas. O método envolveu agro-infiltração dos construtos individuais em folhas de N. benthamiana (Kapila, et a/., 1997; Wydro, et aL, 2006) seguida por análise bioquímica por cromatografia de troca aniônica. Um diagrama do procedimento de expressão transiente está ilustrado na Figura 21. Três dias depois da injeção, o material foi colhido e os carboidratos solúveis em água usando cromatografia de troca aniônica de alto desempenho (CTTAD). Os resultados mostram produção de frutanas, com a produção aumentada tanto de 1-cestose quanto de 6G-cestose pela proteína de fusão de FT (Figura 22). Um experimento equivalente é usado para avaliar os construtos de função contendo genes de Lpl-SST, de Lp6G-FFT e de proteína de fusão de FT quiméricos compelidos pelo promotor AtRbcS.[0263] For proof of function, transient expression of the constructs, containing genes for Lpl-SST, Lp6G-FFT and chimeric FT fusion proteins driven by the (CaMV)35S promoter, was conducted in tobacco plants, as they do not naturally produce fructans. The method involved agro-infiltration of the individual constructs into leaves of N. benthamiana (Kapila, et al., 1997; Wydro, et al., 2006) followed by biochemical analysis by anion exchange chromatography. A diagram of the transient expression procedure is illustrated in Figure 21. Three days after injection, the material was harvested and water-soluble carbohydrates using high-performance anion exchange chromatography (CTTAD). The results show production of fructans, with increased production of both 1-ketose and 6G-ketose by the FT fusion protein (Figure 22). An equivalent experiment is used to evaluate function constructs containing chimeric Lpl-SST, Lp6G-FFT, and FT fusion protein genes driven by the AtRbcS promoter.
[0264] Para avaliar a função da biossíntese de frutana, quando coordenada transcricionalmente em conjunto em uma célula, experimentos de agro-infiltração trilateral são conduzidos usando os grupos de vetores esboçados abaixo. O procedimento de expressão transiente, conforme ilustrado na Figura 21 é usado para inserir três vetores em conjunto no mesmo tecido vegetal. Três dias depois da injeção, o material de planta é coletado e os carboidratos solúveis em água são extraídos usando um método de extração com água quente. Os extratos são separados usando cromatografia de troca aniônica de elevado desempenho (CTAAD). Os resultados indicam as diferenças resultando da expressão independente de três genes de biossíntese de frutana no genoma vegetal. • pPZP200-35S2::Lp6G-FFT::TaRbcS + . pPZP200-35 S2::Lpl-SST:TaRbcS + • pPZP200-35 S2::(Lpl-FFT/Lp6-SFT/Lp-SST)::TaRbcS • pPZP200-AtRbcS::Lpl-SST::35S+ • pPZP200-AtRbcS:: Lp6G-FFT::35S + • pPZP200-AtRbcS: :(Lpl-FFT/Lp6-SFT/Lp-SST):: 35S[0264] To evaluate the function of fructan biosynthesis, when transcriptionally coordinated together in a cell, trilateral agro-infiltration experiments are conducted using the groups of vectors outlined below. The transient expression procedure as illustrated in Figure 21 is used to insert three vectors together into the same plant tissue. Three days after injection, the plant material is collected and the water-soluble carbohydrates are extracted using a hot water extraction method. Extracts are separated using high performance anion exchange chromatography (CTAAD). The results indicate differences resulting from the independent expression of three fructan biosynthesis genes in the plant genome. • pPZP200-35S2::Lp6G-FFT::TaRbcS + . pPZP200-35 S2::Lpl-SST:TaRbcS + • pPZP200-35 S2::(Lpl-FFT/Lp6-SFT/Lp-SST)::TaRbcS • pPZP200-AtRbcS::Lpl-SST::35S+ • pPZP200- AtRbcS:: Lp6G-FFT::35S + • pPZP200-AtRbcS: :(Lpl-FFT/Lp6-SFT/Lp-SST):: 35S
[0265] Por comparação à cotransformação transcricional, são conduzidos experimentos para comparar cotransformação traducional, conduzindo-se ensaios transientes com os vetores que tinham sido previamente discutidos e que são indicados abaixo. • pPZP200-35S2: :Lpl-SST_6G-FFT: : TaRbcS (fusões 1 e 3 de FT) • pPZP200-AtRbcS::Lpl-SST_6G-FFT::35S (fusões 1 e 3 de FT)[0265] By comparison with transcriptional cotransformation, experiments are conducted to compare translational cotransformation, conducting transient assays with the vectors that had been previously discussed and which are indicated below. • pPZP200-35S2: :Lpl-SST_6G-FFT: : TaRbcS (FT fusions 1 and 3) • pPZP200-AtRbcS::Lpl-SST_6G-FFT::35S (FT fusions 1 and 3)
[0266] A tecnologia LXR® se baseia em vetores contendo um gene de biossíntese de citocinina, que codifica isopentenil transferase (IPT) para senescência de folhas retardada, sob o controle do promotor de gene AtMYB32. O vetor LXR®, para transformação biolística, foi construído utilizando tecnologia Gateway Multisite™. Os detalhes do vetor binário pBS-ubi::bar::nos_AtMYB32_IPT_35S são descritos no pedido de patente internacional de número PCT/AUOl/01092.[0266] LXR® technology is based on vectors containing a cytokinin biosynthesis gene, which encodes isopentenyl transferase (IPT) for delayed leaf senescence, under the control of the AtMYB32 gene promoter. The LXR® vector, for biolistic transformation, was constructed using Gateway Multisite™ technology. Details of the binary vector pBS-ubi::bar::nos_AtMYB32_IPT_35S are described in international patent application number PCT/AUOl/01092.
[0267] A produção dos vetores LXR® para transformação mediada por Agrobacteríum é revelada no pedido de patente internacional de número PCT/AUOl/01092. Os construtos genéticos candidatos foram completamente sequenciados e os vetores foram gerados para transformação mediada por Agrobacteríum seguindo protocolos de segurança de qualidade estritos.[0267] The production of LXR® vectors for Agrobacteríum-mediated transformation is disclosed in international patent application number PCT/AUOl/01092. Candidate genetic constructs were completely sequenced and vectors were generated for Agrobacteríum-mediated transformation following strict quality assurance protocols.
[0268] Um fragmento de promotor de 695 Kb, a partir de sequência previamente publicada contendo o sinal TATA a partir do gene TaRbcS (número de acesso ao NCBI AB042069) foi amplificado por PCR com sítios de recombinação Gateway™ (Invitrogen) nos flancos do iniciador. O fragmento foi clonado no vetor Invitrogen pDONRP4-Pl R Entry usando tecnologia de recombinação Gateway™. A sequência de sinal de terminação de gene TaRbcS de 696 pb (Sasanuma, 2001) foi também amplificada por PCR, usando iniciadores com sítios de recombinação, e clonada no vetor Invitrogen pDONRP2-P3R Entry. Os fragmentos clonados foram verificados quanto à sequência e usados para clonagem por recombinação trilateral com as sequências de cADN de GOI no vetor de destino pDEST-R4R3: pDESTRl-R2R-Lpl-SST, pDESTRl-R2-Lp6G-FFT e pDESTPl-P2R- Lpl-SST_Lp6G-FFT, vetores de expressão de fusão de FT de gene. Os seguintes construtos, para regulação fotossintética de expressão de frutosil-transferases pelo promotor TaRbcS a ser usado, são mostrados abaixo e retratados graficamente na Figura 23. Sequências de cassetes de expressão para fusões 1 e 3 de FT pDEST-TaRbcS: :Lpl- SST::TaRbcS, pDEST-TaRbcS::Lp6G-FFT::TaRbcS e pDEST-TaRbcS::Lpl-SST_Lp6G- FFT::TaRbcS são fornecidas nas Figuras 24 - 27. • pDEST-TaRbcS: :Lpl-SST::TaRbcS • pDEST-TaRbcS:: Lp6G-FFT: :TaRbcS • fusões 1 e 3 de FT pDEST-TaRbcS: :Lpl-SST_Lp6G-FFT::TaRbcS . pDEST-TaRbcS: :GUS::TaRbcS[0268] A 695 Kb promoter fragment, from a previously published sequence containing the TATA signal from the TaRbcS gene (NCBI accession number AB042069) was amplified by PCR with Gateway™ recombination sites (Invitrogen) on the flanks of the launcher. The fragment was cloned into the Invitrogen pDONRP4-Pl R Entry vector using Gateway™ recombination technology. The 696-bp TaRbcS gene termination signal sequence (Sasanuma, 2001) was also amplified by PCR, using primers with recombination sites, and cloned into the Invitrogen pDONRP2-P3R Entry vector. The cloned fragments were sequence checked and used for cloning by trilateral recombination with the GOI cDNA sequences in the destination vector pDEST-R4R3: pDESTRl-R2R-Lpl-SST, pDESTRl-R2-Lp6G-FFT and pDESTPl-P2R- Lpl-SST_Lp6G-FFT, gene FT fusion expression vectors. The following constructs, for photosynthetic regulation of fructosyl transferase expression by the TaRbcS promoter to be used, are shown below and graphically depicted in Figure 23. Expression cassette sequences for FT fusions 1 and 3 pDEST-TaRbcS: :Lpl- SST ::TaRbcS, pDEST-TaRbcS::Lp6G-FFT::TaRbcS and pDEST-TaRbcS::Lpl-SST_Lp6G- FFT::TaRbcS are provided in Figures 24 - 27. • pDEST-TaRbcS: :Lpl-SST::TaRbcS • pDEST-TaRbcS:: Lp6G-FFT: :TaRbcS • FT merges 1 and 3 pDEST-TaRbcS: :Lpl-SST_Lp6G-FFT::TaRbcS . pDEST-TaRbcS: :GUS::TaRbcS
[0269] Construtos contendo um promotor fotossintético de azevém foram produzidos por métodos de clonagem convencionais. A sequência de terminação de gene de frutosil- transferase 4 (LpFT4) de 693 pares de bases (pb) (Lidgett, et a/., 2002) foi amplificada por PCR, usando iniciadores específicos de gene contendo o sítio de endonuclease de restrição (ER) de EcoR I na extremidade 5' do iniciador de PCR para frente. Sítios de endonucleases de restrição EcoR 1/ e Xma I foram incorporados na extremidade 3' do iniciador de PCR reverso. O produto de PCR foi clonado nos sítios de endonucleases de restrição EcoR I e Xma I do ADN de vetor pBlueScript SK(-) (Short, et a!., 1988), resultando no plasmídeo pBS-LpFT4 (Figura 28).[0269] Constructs containing a ryegrass photosynthetic promoter were produced by conventional cloning methods. The 693 base pair (bp) fructosyltransferase 4 (LpFT4) gene termination sequence (Lidgett, et al., 2002) was amplified by PCR using gene-specific primers containing the restriction endonuclease site ( ER) of EcoR I at the 5' end of the forward PCR primer. EcoR 1/ and Xma I restriction endonuclease sites were incorporated into the 3' end of the reverse PCR primer. The PCR product was cloned into the EcoR I and
[0270] O promotor de LpRbcS foi amplificado usando iniciadores específicos de gene contendo os sítios de endonucleases de restrição Xho le EcoR V, na extremidade 5' do iniciador para frente, e um sítio de restrição de EcoR 7foi incorporado na extremidade 3' do iniciador reverso. O produto de PCR de 610 pb foi clonado no plasmídeo pBS-LpFT4 digerido com EcoRIe. Xho I, resultando no plasmídeo pBS-LpRbcS::LpFT4 (Figura 29A). A região de codificação de Lpl-SST foi amplificada a partir de um molde de cADN (Chalmers et al., 2003) com sítios de EcoR/flanqueando iniciadores de PCR tanto para frente quanto reverso, e clonados no sítio de EcoR Zdo vetor pBS-LpRbcS::LpFT4, gerando o construto final pBS-LpRbcS::Lpl-SST::LpFT4 (Figura 29B). Sequência do cassete de expressão, indicando promotor e terminador, assim como ORF, é fornecida na Figura 31. O cassete de expressão contendo as sequências de L. perenne pode ser excisado a partir do ADN de vetor de plasmídeo usando endonuclease de restrição EcoR k Seguindo eletroforese em gel de agarose, o fragmento de ADN resultante é purificado a partir da matriz de agarose antes de ser usado para transformação de planta, para produzir ADN sem sequências de cadeia principal de vetor.[0270] The LpRbcS promoter was amplified using gene-specific primers containing the Xho l and EcoR V restriction endonuclease sites at the 5' end of the forward primer, and an EcoR 7 restriction site was incorporated into the 3' end of the primer reverse. The 610-bp PCR product was cloned into the EcoRIe-digested plasmid pBS-LpFT4. Xho I, resulting in the plasmid pBS-LpRbcS::LpFT4 (Figure 29A). The Lpl-SST coding region was amplified from a cDNA template (Chalmers et al., 2003) with EcoR/Z sites flanking both forward and reverse PCR primers, and cloned into the EcoR Z site of the vector pBS- LpRbcS::LpFT4, generating the final construct pBS-LpRbcS::Lpl-SST::LpFT4 (Figure 29B). Sequence of the expression cassette, indicating promoter and terminator, as well as ORF, is provided in Figure 31. The expression cassette containing the L. perenne sequences can be excised from the plasmid vector DNA using restriction endonuclease EcoR k Following agarose gel electrophoresis, the resulting DNA fragment is purified from the agarose matrix before being used for plant transformation, to produce DNA without vector backbone sequences.
[0271] O plasmídeo pBS-LpFT4 (Figura 28), contendo a sequência de terminador LpFT4 com 693 pares de base, foi preparado conforme delineado acima. O fragmento de promotor de LpCAB de 870 pares de base foi amplificado com um iniciador de PCR para frente contendo os sítios de Xho Ze EcoR Ke um iniciador de PCR reverso contendo os sítio de restrição de EcoR I. Esse fragmento foi clonado nos sítios de Xho Ze EcoR Ze de pBS-LpFT4, gerando o plasmídeo pBS-LpCAB::LpFT4 (Figura 30A). A região que codifica Lp6G-FFT foi amplificada a partir de um molde de cADN (Chalmers, et a!., 2005) com sítios de EcoR I flanqueando iniciadores de PCR tanto para frente quanto reverso, e clonada no sítio de EcoR Zdo vetor pBS-LpCAB::LpFT4, gerando o construto final pBS- LpCAB::Lp6G-FFT::LpFT4 (Figura 30B). A sequência do cassete de expressão, indicando promotor e terminador, assim como ORF, é fornecida na Figura 32. O cassete de expressão de ADN pode ser excisado a partir do ADN de vetor de plasmídeo usando endonuclease de restrição de EcoR k Seguindo eletroforese em gel de agarose, o fragmento de ADN resultante é purificado a partir da matriz de agarose antes de ser usado para transformação de planta, para produzir ADN sem sequências principais de vetor.[0271] Plasmid pBS-LpFT4 (Figure 28), containing the 693 base pair LpFT4 terminator sequence, was prepared as outlined above. The 870 base pair LpCAB promoter fragment was amplified with a forward PCR primer containing the Xho Ze EcoR K sites and a reverse PCR primer containing the EcoR I restriction sites. Ze EcoR Ze of pBS-LpFT4, generating the plasmid pBS-LpCAB::LpFT4 (Figure 30A). The region encoding Lp6G-FFT was amplified from a cDNA template (Chalmers, et al., 2005) with EcoR I sites flanking both forward and reverse PCR primers, and cloned into the EcoR Z site of the pBS vector. -LpCAB::LpFT4, generating the final construct pBS- LpCAB::Lp6G-FFT::LpFT4 (Figure 30B). The sequence of the expression cassette, indicating promoter and terminator, as well as ORF, is provided in Figure 32. The DNA expression cassette can be excised from the plasmid vector DNA using EcoR k restriction endonuclease Following gel electrophoresis agarose matrix, the resulting DNA fragment is purified from the agarose matrix before being used for plant transformation, to produce DNA without vector backbone sequences.
[0272] Para gerar um construto de expressão, a fusão de FT traducional entre os genes Lpl-SST e Lp6G-FFT foi amplificada a partir de plasmídeos de fusões 1 e 3 de FT pDEST-TaRbcS::Lpl-SST_Lp6G-FFT::TaRbcS FT (Figura 23C-D) usando iniciadores específicos para uma região logo do lado de fora da ORF, com sítios de restrição de EcoR I engenheirados na região 3' nos iniciadores tanto para sempre quanto reverso. A ORF de 3.920 pb foi amplificada por PCR e clonada no vetor pCR®-Blunt (Invitrogen) para produzir fusão de FT de Blunt-Lpl-SST-Lp6G-FFT por PCR (Figura 33). Ela foi, então, excisada usando enzimas de restrição de EcoR I para remover as sequências específicas de vetor, e clonada no plasmídeo pBS-LpRbcS::LpFT4 (Figura 29A) no sítio de restrição EcoR I, gerando o pBS-LpRbcS::Lpl-SST_Lp6G- FFT::LpFT4 (Figura 34). A sequência do cassete de expressão de fusões 1 e 3 de FT indicando domínios relevantes (fusão 3 de FT), é fornecida na Figura 35 e 36, respectivamente. O cassete de expressão de ADN pode ser excisado a partir do ADN de vetor de plasmídeo usando a endonuclease de restrição EcoR V. Seguindo eletroforese em gel de agarose, o fragmento de ADN resultante é purificado a partir da matriz de agarose antes de ser usado para transformação de planta, para produzir ADN sem sequências principais de vetor.[0272] To generate an expression construct, the translational FT fusion between the Lpl-SST and Lp6G-FFT genes was amplified from FT fusion 1 and 3 plasmids pDEST-TaRbcS::Lpl-SST_Lp6G-FFT:: TaRbcS FT (Figure 23C-D) using primers specific to a region just outside the ORF, with EcoR I restriction sites engineered into the 3' region in both the forward and reverse primers. The 3,920 bp ORF was amplified by PCR and cloned into the pCR®-Blunt vector (Invitrogen) to produce Blunt-Lpl-SST-Lp6G-FFT TF fusion by PCR (Figure 33). It was then excised using EcoR I restriction enzymes to remove the vector-specific sequences, and cloned into the plasmid pBS-LpRbcS::LpFT4 (Figure 29A) at the EcoR I restriction site, generating pBS-LpRbcS::Lpl -SST_Lp6G- FFT::LpFT4 (Figure 34). The sequence of the expression cassette of FT fusions 1 and 3 indicating relevant domains (FT fusion 3), is provided in Figure 35 and 36, respectively. The DNA expression cassette can be excised from the plasmid vector DNA using the EcoR V restriction endonuclease. Following agarose gel electrophoresis, the resulting DNA fragment is purified from the agarose matrix before being used for plant transformation, to produce DNA without vector backbone sequences.
[0273] Os construtos para regulação fotossintética de expressão de frutosil- transferases por sequências de promotor de L perenne são mostrados abaixo: • pBS-LpRbcS:: Lpl-SST: :LpFT4 • pBS-LpCAB::Lp6G-FFT::LpFT4 • fusões 1 e 3 de FT pBS-LpRbcS: :Lpl-SST_Lp6G-FFT::LpFT4[0273] The constructs for photosynthetic regulation of fructosyl transferase expression by L perenne promoter sequences are shown below: • pBS-LpRbcS:: Lpl-SST: :LpFT4 • pBS-LpCAB::Lp6G-FFT::LpFT4 • FT fusions 1 and 3 pBS-LpRbcS: :Lpl-SST_Lp6G-FFT::LpFT4
[0274] Um construto contendo um promotor fotossintético de Arabidopsis, compelindo expressão de fusão 3 de FT, foi produzido usando métodos de clonagem de Multisite Gateway fusão 3 de FT -pPZP200_AtRbcS::Lpl-SST_6G-FFT::35S (Figura 37). A sequência do cassete de expressão de fusão 3 de FT AtRbcS::Lpl-SST_6G-FFT::nos é fornecida na Figura 38.[0274] A construct containing an Arabidopsis photosynthetic promoter, compelling expression of FT fusion 3, was produced using Multisite Gateway cloning methods FT fusion 3 -pPZP200_AtRbcS::Lpl-SST_6G-FFT::35S (Figure 37). The sequence of the FT AtRbcS::Lpl-SST_6G-FFT::nos fusion 3 expression cassette is provided in Figure 38.
[0275] Construtos, contendo o promotor e o primeiro intron do gene de ubiquitina (Ubi) de milho (Zea mays} (Christensen, et ai., 1992) foram produzidos por métodos de clonagem convencionais. O promotor Ubi é considerado um promotor constitutivo, mas a expressão é a mais elevada em tecidos jovens de gramíneas que crescem ativamente (Rooke, et al., 2000).[0275] Constructs containing the promoter and first intron of the maize (Zea mays) ubiquitin (Ubi) gene (Christensen, et al., 1992) were produced by conventional cloning methods. The Ubi promoter is considered a constitutive promoter , but expression is highest in young tissues of actively growing grasses (Rooke, et al., 2000).
[0276] Uma cópia de cADN dos genes candidatos, Lpl-SST e Lp6G-FFT, foi amplificada por PCR conforme descrito por Chalmers, et al. (2003), e clonada no vetor pBlueScript SK(-) (Figura 39). Os fragmentos de cADN foram excisados usando as endonucleases de restrição Xho Ze Xba I, e, então, clonada em extremidade abrupta no sítio de BamHZdo vetor p-Ubi-35S (Figura 40). O vetor de expressão vegetal binário p-Ubi-35S fora previa mente descrito em outros experimentos de transformação de L. multiflorum (Ye, et al., 2001). Os clones p-Ubi::Lpl-SST: :35S e p-Ubi ::Lp6G-FFT::35S contendo a inserção de ADN na orientação 5' to 3' exigida, foram confirmados por sequenciamento de ADN. Uma sequência representativa do promotor (Ubi) constitutivo com uma proteína de fusão de FT e uma sequência de terminador são fornecidas na Figura 41. Um método similar é usado para construir clones p-Ubi::Lpl-FFT::35S.[0276] A cDNA copy of the candidate genes, Lpl-SST and Lp6G-FFT, was amplified by PCR as described by Chalmers, et al. (2003), and cloned into the pBlueScript SK(-) vector (Figure 39). The cDNA fragments were excised using the restriction endonucleases Xho Z and Xba I, and then cloned at the blunt end into the BamHZ site of the p-Ubi-35S vector (Figure 40). The binary plant expression vector p-Ubi-35S had been previously described in other L. multiflorum transformation experiments (Ye, et al., 2001). The clones p-Ubi::Lpl-SST: :35S and p-Ubi ::Lp6G-FFT::35S containing the DNA insertion in the required 5' to 3' orientation were confirmed by DNA sequencing. A representative sequence of the promoter (Ubi) constitutive with an FT fusion protein and a terminator sequence is provided in Figure 41. A similar method is used to construct p-Ubi::Lpl-FFT::35S clones.
[0277] Os construtos para regulação fotossintética de expressão de frutosil- transferases pelas sequências de promotor Ubi são mostradas abaixo. • p-Ubi: :Lpl-SST::35S • p-Ubi: :Lp6G-FFT::35S • p-Ubi:: (Lpl-FFT/Lp6-SFT/Lp-SST):: 35S[0277] The constructs for photosynthetic regulation of fructosyltransferase expression by Ubi promoter sequences are shown below. • p-Ubi: :Lpl-SST::35S • p-Ubi: :Lp6G-FFT::35S • p-Ubi:: (Lpl-FFT/Lp6-SFT/Lp-SST):: 35S
[0278] Os construtos para regulação de expressão de frutosil-transferases sob o controle do promotor de vírus de mosaico de couve-flor intensificado (CAMV)35S2 (Kay, et al., 1987), são descritos em uma seção prévia e são mostrados abaixo. • pPZP200-35S2::Lp6G-FFT: :Ta RbcS • pPZP200-35S2:: Lpl-SST: :TaRbcS • pPZP200-35S2: :(Lpl-FFT/Lp6-SFT/Lp-SST): :TaRbcS • fusões 1 e 3 de FT pPZP200-35S2: :Lpl-SST_6G-FFT: :TaRbcS[0278] Constructs for regulating expression of fructosyl transferases under the control of the enhanced cauliflower mosaic virus (CAMV)35S2 promoter (Kay, et al., 1987), are described in a previous section and are shown below. • pPZP200-35S2::Lp6G-FFT: :Ta RbcS • pPZP200-35S2:: Lpl-SST: :TaRbcS • pPZP200-35S2: :(Lpl-FFT/Lp6-SFT/Lp-SST): :TaRbcS • fusions 1 and 3 of FT pPZP200-35S2: :Lpl-SST_6G-FFT: :TaRbcS
[0279] Promotores com especificidade de tecido são desejáveis para compelir expressão de transgenes em culturas para dirigir a acumulação em tecidos/órgãos particulares e para evitar expressão indesejada em outros lugares. Exemplos de diferentes promotores, para compelir expressão de transgenes para diferentes objetivos, são apresentados na Tabela 5. Exemplos representativos de promotores constitutivos (Ubi, (CAMV)35S2, RUBQ2, OsActl), específicos de tubérculos e estolhos (Cathlnh), regulados por estresse (Atrd29a) e que respondem à sacarose (14-3-3 família de proteínas 16R) ligados às fusões de FT, são apresentados nas Figuras 42 - 48, respectivamente. Tabela 5. Exemplos de diferentes promotores para compelir a expressão de transgene [0279] Promoters with tissue specificity are desirable to compel expression of transgenes in cultures to direct accumulation in particular tissues/organs and to avoid unwanted expression elsewhere. Examples of different promoters, to compel expression of transgenes for different purposes, are presented in Table 5. Representative examples of constitutive (Ubi, (CAMV)35S2, RUBQ2, OsActl), tuber and runner specific (Cathlnh), stress-regulated promoters (Atrd29a) and sucrose-responsive (14-3-3 family of 16R proteins) linked to TF fusions are shown in Figures 42 - 48, respectively. Table 5. Examples of different promoters to compel transgene expression
[0280] Vários promotores fotossintéticos mostraram ser fortes reguladores de expressão de transgenes em tecidos que respondem à luz. As vantagens de promotores fotossintéticos para expressão de genes de biossíntese de frutana incluem o fato de que eles são ativos no grande grupo de células das folhas e parte superior dos caules, que abrange a maioria da biomassa vegetal. Eles não são expressos constitutivamente, entretanto, o seu padrão de expressão se sobrepõe, temporalmente e espacialmente, à acumulação de sacarose.[0280] Several photosynthetic promoters have been shown to be strong regulators of transgene expression in light-responsive tissues. The advantages of photosynthetic promoters for expression of fructan biosynthesis genes include the fact that they are active in the large group of cells in leaves and upper parts of stems, which comprise the majority of plant biomass. They are not expressed constitutively, however, their expression pattern overlaps, temporally and spatially, with sucrose accumulation.
[0281] Os seguintes vetores são transformados isoladamente ou em grupos (dupla ou tripla) para avaliar as respostas sinergísticas de coexpressão necessária para a geração de frutanas de baixo e elevado GP. • pDEST-TaRbcS::Lpl-SST::TaRbcS • pBS-LpRbcS:: Lpl-SST: :LpFT4 • p-Ubi::Lpl-SST::35S • pPZP200-35S2:: Lpl-SST: :TaRbcS • pDEST-TaRbcS:: Lp6G-FFT: :TaRbcS • pBS-LpCAB::Lp6G-FFT::LpFT4 • p-Ubi: :Lp6G-FFT::35S • pPZP200-35S2::Lp6G-FFT::TaRbcS • pDEST-TaRbcS: :(Lpl-FFT/Lp6-SFT/l_p-SST): :TaRbcS • p-Ubi:: (Lpl-FFT/Lpβ-SFT/Lp-SST):: 35S • pPZP200-35S2: :(Lpl-FFT/Lp6-SFT/Lp-SST): :TaRbcS[0281] The following vectors are transformed singly or in groups (double or triple) to evaluate the synergistic co-expression responses necessary for the generation of low and high GP fructans. • pDEST-TaRbcS::Lpl-SST::TaRbcS • pBS-LpRbcS:: Lpl-SST: :LpFT4 • p-Ubi::Lpl-SST::35S • pPZP200-35S2:: Lpl-SST: :TaRbcS • pDEST -TaRbcS:: Lp6G-FFT: :TaRbcS • pBS-LpCAB::Lp6G-FFT::LpFT4 • p-Ubi: :Lp6G-FFT::35S • pPZP200-35S2::Lp6G-FFT::TaRbcS • pDEST-TaRbcS : :(Lpl-FFT/Lp6-SFT/l_p-SST): :TaRbcS • p-Ubi:: (Lpl-FFT/Lpβ-SFT/Lp-SST):: 35S • pPZP200-35S2: :(Lpl-FFT /Lp6-SFT/Lp-SST): :TaRbcS
[0282] Para fazer comparações com cotransformações traducionais, conforme indicado acima, experimentos de cotransformação traducional são também conduzidos com os vetores de fusão de FT, que foram previamente discutidos e estão indicados abaixo. • fusões 1 e 3 de FT pDEST-TaRbcS: :Lpl-SST_Lp6G-FFT::TaRbcS • fusões 1 e 3 de FT pBS-LpRbcS::Lpl-SST_Lp6G-FFT::LpFT4 • fusões 1 e 3 de FT pPZP200-35S2: :Lpl-SST_6G-FFT: : TaRbcS[0282] To make comparisons with translational cotransformations, as indicated above, translational cotransformation experiments are also conducted with the FT fusion vectors, which have been previously discussed and are indicated below. • FT fusions 1 and 3 pDEST-TaRbcS: :Lpl-SST_Lp6G-FFT::TaRbcS • FT fusions 1 and 3 pBS-LpRbcS::Lpl-SST_Lp6G-FFT::LpFT4 • FT fusions 1 and 3 pPZP200-35S2 : :Lpl-SST_6G-FFT: : TaRbcS
[0283] Construtos genéticos da presente invenção podem ser introduzidos em células vegetais por transdução, transfecção, transformação ou direcionamento de gene. Tais técnicas incluem introdução mediada por Agrobacterium, eletroporação de tecidos, células e protoplastos, fusão de protoplastos, injeção em órgãos reprodutivos, injeção em embriões imaturos e introdução de projetis de elevada velocidade em células, tecidos, calos embriões imaturos e maduros, microinjeção em células e protoplastos, transferência de genes direta mediada por polietileno glicol, transformação biolística, transformação de Whiskers e combinações dos mesmos. A escolha da técnica depende grandemente do tipo de planta a ser transformada e do vetor apropriado para o método escolhido são usados.[0283] Genetic constructs of the present invention can be introduced into plant cells by transduction, transfection, transformation or gene targeting. Such techniques include Agrobacterium-mediated introduction, electroporation of tissues, cells and protoplasts, fusion of protoplasts, injection into reproductive organs, injection into immature embryos and introduction of high velocity projectiles into cells, tissues, callus immature and mature embryos, microinjection into cells and protoplasts, direct gene transfer mediated by polyethylene glycol, biolistic transformation, Whiskers transformation and combinations thereof. The choice of technique depends largely on the type of plant to be transformed and the appropriate vector for the chosen method is used.
[0284] Células incorporando os construtos genéticos da presente invenção podem ser selecionadas, conforme dirigida pelos vetores usados, e, então, cultivadas em um meio apropriado para regenerar plantas transformadas, usando técnicas bem estabelecidas. As plantas resultantes podem ser reproduzidas, ou sexualmente ou assexualmente, para produzir gerações de plantas transformadas.[0284] Cells incorporating the genetic constructs of the present invention can be selected, as directed by the vectors used, and then cultured in an appropriate medium to regenerate transformed plants, using well-established techniques. The resulting plants can be reproduced, either sexually or asexually, to produce generations of transformed plants.
[0285] A presente invenção pode ser aplicada a uma variedade de plantas, incluindo monocotiledôneas [tais como trigo, milho, arroz, cevada, sorgo, cana-de-açúcar, aveias, centeio, gramíneas (por exemplo, trigo, turfa e gramíneas de bioenergia, incluindo azevém perene, festuca alta, azevém italiano, festuca vermelha, alpiste de cana, milho-das- vassouras grande, cordgrass, napiergrass, switchgrass, wildrye, cana-de-açúcar selvagem, Miscanthus, Paspaium}}, dicotiledôneas [tais como Arabidopsis, tabaco, soja, canola, alfafa, algodão, batata, tomate, tabaco, trevos (por exemplo, trevo branco, trevo vermelho, trevo subterrâneo), vegetais de Brassica, alface, espinafre] e gimnospermas. Em particular, a invenção pode ser aplicada a cereais, tais como Triticum aestivum (trigo), gramíneas de C3 contendo frutanas nativas, tais como LoHum perenne (azevém) e LoHum arundinaceum (festuca alta), assim como Paspaium diiatatum (paspaium} uma gramínea apomítica perene sem frutanas nativas. A invenção também pode ser aplicada a dicotiledôneas, tais como Arabidopsis thaiiana, Brassica napus (canola), Nicotiana benthamiana (tabaco) e Trifoiium repe/?s (trevo branco).[0285] The present invention can be applied to a variety of plants, including monocotyledons [such as wheat, corn, rice, barley, sorghum, sugar cane, oats, rye, grasses (e.g., wheat, peat and grasses of bioenergy, including perennial ryegrass, tall fescue, Italian ryegrass, red fescue, cane seed, big broom corn, cordgrass, napiergrass, switchgrass, wildrye, wild sugar cane, Miscanthus, Paspaium}}, dicots [ such as Arabidopsis, tobacco, soybeans, canola, alfalfa, cotton, potatoes, tomatoes, tobacco, clovers (e.g., white clover, red clover, underground clover), Brassica vegetables, lettuce, spinach] and gymnosperms. invention can be applied to cereals, such as Triticum aestivum (wheat), C3 grasses containing native fructans, such as LoHum perenne (ryegrass) and LoHum arundinaceum (tall fescue), as well as Paspaium diiatatum (paspaium} a perennial apomictic grass without fructans natives. The invention can also be applied to dicotyledons, such as Arabidopsis thaiiana, Brassica napus (canola), Nicotiana benthamiana (tobacco) and Trifoiium repe/?s (white clover).
[0286] Os genes candidatos são inseridos no genoma vegetal por bombardeamento com partículas, usando plasmídeos integrais, assim, sequências de cadeia principal também podem ser incorporadas ao genoma. Tecidos de plantas transgênicas são recobertas por sobrevivência em meios de cultura de tecidos contendo um agente seletivo.[0286] Candidate genes are inserted into the plant genome by particle bombardment using integral plasmids, thus main chain sequences can also be incorporated into the genome. Tissues from transgenic plants are coated for survival in tissue culture media containing a selective agent.
[0287] A transformação mediada por Agrobacterium toma vantagem da atividade patogênica natural da bactéria de solo Agrobacterium tumefaciens A. tumefaciens infecta as raizes e os caules de plantas dicotiledôneas resultando em infecção direcionada pelo plasmídeo indutor de tumor (Ti) pela inserção de genes específicos (T-ADN) no genoma de células vegetais infectadas. Os genes candidatos foram inseridos no genoma vegetal por transformação mediada por Agrobacterium usando vetores binários baseados nos plasmídeos Ti.[0287] Agrobacterium-mediated transformation takes advantage of the natural pathogenic activity of the soil bacterium Agrobacterium tumefaciens A. tumefaciens infects the roots and stems of dicotyledonous plants resulting in infection directed by the tumor-inducing plasmid (Ti) through the insertion of specific genes ( T-DNA) in the genome of infected plant cells. Candidate genes were inserted into the plant genome by Agrobacterium-mediated transformation using binary vectors based on Ti plasmids.
[0288] A cotransformação biolística de azevém perene com os vetores contendo as sequências reguladoras TaRbcS e LpRbcS, compelindo a expressão de genes de frutana individuais ou como fusão traducional de FT, e o vetor pAcHl para resistência à higromicina foi previamente construído e tem sido usado de maneira bem sucedida em experimentos de transformação de plantas (Bilang, et a!., 1991; Spangenberg, et a!., 1995a; Spangenberg, et a!., 1995b; Ye, et a!., 1997; Bai, et al., 2001). O gene marcador GUS também foi clonado como um controle positivo. A Tabela 6 resume a transformação e a análise molecular para a geração dessas linhagens. Tabela 6. Resumo de produção de plantas de azevém perene transgênico para expressão de Lpl-SST e Lp6G-FFT e ORFs de fusão de FT, sob controle de promotor fotossintético a partir de trigo. [0288] Biolistic cotransformation of perennial ryegrass with vectors containing the TaRbcS and LpRbcS regulatory sequences, compelling the expression of individual fructan genes or as a translational fusion of FT, and the pAcHl vector for hygromycin resistance has been previously constructed and has been used successfully in plant transformation experiments (Bilang, et a!., 1991; Spangenberg, et a!., 1995a; Spangenberg, et a!., 1995b; Ye, et a!., 1997; Bai, et al., 2001). The GUS marker gene was also cloned as a positive control. Table 6 summarizes the transformation and molecular analysis to generate these strains. Table 6. Summary of production of transgenic perennial ryegrass plants for expression of Lpl-SST and Lp6G-FFT and FT fusion ORFs, under control of photosynthetic promoter from wheat.
[0289] ADN de cassete contendo sequências de L perenne foi excisado a partir de vetores de plasmídeo pBS-LpRbcS::Lpl-SST::LpFT4, pBS-LpCAB::Lp6G-FFT::LpFT4 e pBS- LpRbcS::Lpl-SST_Lp6G-FFT::LpFT4 (Figuras 29, 30 e 34, respectiva mente) usando a endonuclease de restrição EcoR k Seguindo a eletroforese em gel de agarose, o fragmento de ADN resultante foi purificado a partir do gel de agarose antes ser usado para transformação de plantas, para produzir ADN sem sequências de cadeia principal de vetor. O vetor de pAcHl, previamente construído e usado de maneira bem sucedida em experimentos de transformação de plantas, também foi digerido com enzimas de restrição para produzir um fragmento de ADN, para expressão somente do marcador selecionável.[0289] Cassette DNA containing L perenne sequences was excised from plasmid vectors pBS-LpRbcS::Lpl-SST::LpFT4, pBS-LpCAB::Lp6G-FFT::LpFT4 and pBS- LpRbcS::Lpl- SST_Lp6G-FFT::LpFT4 (Figures 29, 30 and 34, respectively) using the EcoR k restriction endonuclease Following agarose gel electrophoresis, the resulting DNA fragment was purified from the agarose gel before being used for transformation. of plants, to produce DNA without vector backbone sequences. The pAcHl vector, previously constructed and successfully used in plant transformation experiments, was also digested with restriction enzymes to produce a DNA fragment for expression of only the selectable marker.
[0290] A cotransformação biolística de azevém perene, com os vetores contendo as sequências reguladoras de L perenne, compelindo a expressão de genes de frutana individuais ou como uma fusão de FT traducional, e o cassete de expressão de pAcHl para resistência à higromicina, foi conduzida em calos embrionários para azevém perene. A Tabela 7 resume a transformação e a análise molecular para a geração dessas linhagens. Tabela 7. Resumo do progresso de transformação para produção de plantas de azevém perene transgênico para expressão de Lpl-SST e Lp6G-FFT e ORFs de fusão de FT, sob controle de promotores fotossintético de azevém. [0290] The biolistic cotransformation of perennial ryegrass, with the vectors containing the L perenne regulatory sequences, compelling the expression of individual fructan genes or as a translational TF fusion, and the pAcHl expression cassette for hygromycin resistance, was conducted in embryonic callus for perennial ryegrass. Table 7 summarizes the transformation and molecular analysis to generate these strains. Table 7. Summary of transformation progress for production of transgenic perennial ryegrass plants for expression of Lpl-SST and Lp6G-FFT and FT fusion ORFs, under control of ryegrass photosynthetic promoters.
[0291] Durante a regeneração das plantas de azevém perene transgênicas, foram observadas diferenças em fenótipos de crescimento entre as linhagens. Tanto os regenerantes de cultura de tecido quanto plantas crescidas em solo correspondente, a partir de plantas transgênicas tanto da fusão 1 quanto da fusão 3 mostraram um fenótipo de desempenho de crescimento superior, comparadas às plantas transgênicas contendo ou um gene de biossíntese de frutana único ou às plantas de controle contendo somente o marcador selecionável, hph. Exemplos fenotípicos de plantas de azevém perene transgênicas em cultura de tecido são exibidas para o promotor TaRbcS e transgênicos de fusão de FT LpRbcS nas Figuras 48-51.[0291] During the regeneration of transgenic perennial ryegrass plants, differences in growth phenotypes were observed between lines. Both tissue culture regenerants and plants grown in corresponding soil from both fusion 1 and fusion 3 transgenic plants showed a superior growth performance phenotype compared to transgenic plants containing either a single fructan biosynthesis gene or to control plants containing only the selectable marker, hph. Phenotypic examples of transgenic perennial ryegrass plants in tissue culture are shown for the TaRbcS promoter and LpRbcS FT fusion transgenics in Figures 48-51.
[0292] As plantas mostrando o fenótipo de desempenho de crescimento superior foram conformados para conter o gene de FT de interesse. O fenótipo de desempenho de crescimento superior das plantas de fusão 1 de FT e de fusão 3 de FT transgênicas foi primeiramente observado durante os estágios precoces de regeneração de planta conduzidos em placas. De maneira específica, logo depois de 12 dias depois de incubação sob luzes os calos transgênicos mostraram brotos verdes adicionalmente desenvolvidos. A rápida taxa de crescimento das plantas transgênicas de fusão de FT se tornaram mais evidentes 22 dias depois de transferência para meios de enraizamento. Plantas transgênicas contendo construtos ou de fusão 1 de FT ou de fusão 3 de FT mostraram números claramente maiores de rebentos. Em adição, as plantas transgênicas de fusão de FT mostraram, de maneira consistente, uma densidade de rebentos mais elevada por planta comparadas às plantas de controle in vitro (Figuras 48-49).[0292] Plants showing the superior growth performance phenotype were conformed to contain the FT gene of interest. The superior growth performance phenotype of transgenic FT fusion 1 and FT fusion 3 plants was first observed during the early stages of plant regeneration conducted on plates. Specifically, as early as 12 days after incubation under lights the transgenic calli showed additionally developed green shoots. The rapid growth rate of the FT fusion transgenic plants became more evident 22 days after transfer to rooting media. Transgenic plants containing either FT fusion 1 or FT fusion 3 constructs showed clearly increased numbers of shoots. In addition, FT fusion transgenic plants consistently showed a higher shoot density per plant compared to control plants in vitro (Figures 48-49).
[0293] Seguindo a transferência para o solo e a propagação sob condições de estufa, diferenças mais específicas foram observadas entre as linhagens de fusão 1 de FT e de fusão 3 de FT. Embora ambas as plantas de fusão de FT exibiram desempenho de crescimento intensificado, as plantas de fusão 1 de FT tinham lâminas de folhas mais espessas e de um verde levemente mais escuro. Também as plantas eram fisicamente mais robustas com bainhas de folhas e lâminas de folhas mais espessas. As linhagens de fusão 3 de FT continuaram a crescer mais rapidamente do que as outras plantas de controle com lâminas de folhas mais longas e crescimento de rebentos mais vigoroso, mas a morfologia de folha eram mais similar ao tipo selvagem. Um aumento de biomassa de raiz também foi observado em plantas de azevém perene transgênicas crescidas em solo tanto de fusão 1 de FT quanto de fusão 3 de FT (Figura 50). Plantas transgênicas de controle abrigando ou Lpl-SST ou Lp6G-FFT como genes únicos não mostraram o nível de taxa de crescimento aumentada, que foi observado nas plantas transgênicas de fusão 1 e 3 de FT. Suas aparências são similares umas às outras, embora algumas se desenvolveram mais vigorosamente do que as plantas transgênicas contendo ou GUS ou hph (Figura 50).[0293] Following transfer to soil and propagation under greenhouse conditions, more specific differences were observed between FT fusion 1 and FT fusion 3 strains. Although both FT fusion plants exhibited enhanced growth performance, FT fusion 1 plants had thicker, slightly darker green leaf blades. Also the plants were physically more robust with thicker leaf sheaths and leaf blades. The FT 3 fusion lines continued to grow faster than the other control plants with longer leaf blades and more vigorous shoot growth, but leaf morphology was more similar to the wild type. An increase in root biomass was also observed in transgenic perennial ryegrass plants grown in both FT fusion 1 and FT fusion 3 soil (Figure 50). Control transgenic plants harboring either Lpl-SST or Lp6G-FFT as single genes did not show the level of increased growth rate that was observed in the FT fusion 1 and 3 transgenic plants. Their appearances are similar to each other, although some developed more vigorously than transgenic plants containing either GUS or hph (Figure 50).
[0294] Um fenótipo similar àquele observado na estufa também foi observado no campo. As plantas transgênicas de fusão de FT mostraram um fenótipo de crescimento mais vigoroso com número de rebentos aumentado e lâminas de folhas mais longas (Figura 51). As plantas transgênicas de teste de campo foram analisadas para produção de biomassa (Tabela 8). A biomassa foi avaliada, conforme mostrado na Figura 52, variando desde uma classificação de 1 tendo a mais baixa biomassa até 5 tendo a mais elevada. Tabela 8. Percentagem de plantas indicando a faixa de classificações de biomassa por genótipo observado sob condições de crescimento de teste de campo. [0294] A phenotype similar to that observed in the greenhouse was also observed in the field. FT fusion transgenic plants showed a more vigorous growth phenotype with increased shoot number and longer leaf blades (Figure 51). Field test transgenic plants were analyzed for biomass production (Table 8). Biomass was evaluated, as shown in Figure 52, ranging from a rating of 1 having the lowest biomass to 5 having the highest. Table 8. Percentage of plants indicating range of biomass classifications by genotype observed under field test growth conditions.
[0295] Lâminas de folhas a partir de plantas individuais foram cortadas e secionadas manualmente (Figura 53). Diferenças óbvias vistas eram na quantidade de cloroplastos em cada célula, e no número de células com cloroplastos: sendo mais em ambas as plantas de fusão de FT transgênicas do que nas plantas de controle. Em adição, os cloroplastos estavam presentes em células localizadas no lado abaxial (parte inferior da folha) de plantas transgênicas, apesar de que ambas as plantas foram cultivadas sob as mesmas condições de luz no ambiente de crescimento. Algumas vezes, observou-se que as plantas de controle produziram mais cloroplastos em células mesófilas localizadas no lado adaxial (lado superior que se volta para fonte de luz) do que no lado abaxial, enquanto que as plantas transgênicas muitíssimo frequentemente produziram número quase igual de cloroplastos em ambos os lados.[0295] Leaf blades from individual plants were cut and sectioned manually (Figure 53). Obvious differences seen were in the amount of chloroplasts in each cell, and in the number of cells with chloroplasts: being more in both transgenic TF fusion plants than in the control plants. In addition, chloroplasts were present in cells located on the abaxial side (bottom of the leaf) of transgenic plants, even though both plants were grown under the same light conditions in the growth environment. It was sometimes observed that control plants produced more chloroplasts in mesophyll cells located on the adaxial side (upper side facing the light source) than on the abaxial side, whereas transgenic plants very often produced almost equal numbers of chloroplasts on both sides.
[0296] A análise bioquímica por CTAAD de carboidratos solúveis em água, extraídos de transformantes independentes abrigando os fusão 1 de FT TaRbcS: :Lpl-SST_Lp6G- FFT::TaRbcS, fusão 3 de FT TaRbcS::Lpl-SST_Lp6G-FFT::TaRbcS, TaRbcS::Lpl- SST: TaRbcS, TaRbcS:: Lp6G-FFT::TaRbcS, e duas linhagens de controle {somente hph}, mostrou que plantas transgênicas de fusão 1 de FT e de fusão 3 de FT continham níveis significativamente mais elevados de frutanas totais (Figura 54), ostentando aumento de até 2,5 vezes sobre as linhagens de controle (Figura 54). Em adição, os níveis de 1- cestose eram até 4 vezes mais elevados em linhagens de fusão 1 de FT (até 3,7 μg/mg de PS, frutanas totais: 20,5 μg/mg de PS e sacarose 51,2 μg/mg de PS), e 3 vezes mais elevados em linhagens de fusão 3 de FT (até 2,4 μg/mg de PS, frutanas totais: 26,0 μg/mg de PS e sacarose 49,8 μg/mg de PS) comparados aos controles de hph (Figura %%A-B). Nas plantas TaRbcS::Lpl-SST:TaRbcS, 1-cestose aumentou até 2,9 μg/mg de PS (um aumento de 3 vezes), enquanto que o teor em frutanas total somente aumentou 0,5 vezes para 14 μg/mg de PS. Em contraste, níveis de 1-cestose, nas linhagens de plantas transgênicas TaRbcS: :Lp6G-FFT::TaRbcS, mostraram aumentos marginais de até 1,6 μg/mg de PS para 1-cestose (até 0,5 vezes) e somente uma linhagem exibiu um pequeno aumento em frutanas totais para 10 μg/mg de PS (Figuras 55C-D e 56C-D). A análise de teores em sacarose de todas as linhagens revelou que algumas das linhagens de elevado teor em frutana também exibiam um aumento de teor em sacarose total (Figura 57).[0296] Biochemical analysis by CTAAD of water-soluble carbohydrates, extracted from independent transformants harboring FT fusion 1 TaRbcS: :Lpl-SST_Lp6G- FFT::TaRbcS, FT fusion 3 TaRbcS::Lpl-SST_Lp6G-FFT:: TaRbcS, TaRbcS::Lpl- SST: TaRbcS, TaRbcS:: Lp6G-FFT::TaRbcS, and two control lines {hph only}, showed that FT fusion 1 and FT fusion 3 transgenic plants contained significantly higher levels high levels of total fructans (Figure 54), showing an increase of up to 2.5 times over control strains (Figure 54). In addition, 1-ketose levels were up to 4 times higher in FT 1 fusion lines (up to 3.7 μg/mg PS, total fructans: 20.5 μg/mg PS and sucrose 51.2 μg /mg PS), and 3-fold higher in FT fusion 3 lines (up to 2.4 μg/mg PS, total fructans: 26.0 μg/mg PS and sucrose 49.8 μg/mg PS ) compared to hph controls (Figure %%A-B). In TaRbcS::Lpl-SST:TaRbcS plants, 1-kestose increased up to 2.9 μg/mg PS (a 3-fold increase), whereas total fructans only increased 0.5-fold to 14 μg/mg from PS. In contrast, 1-ketose levels in the TaRbcS::Lp6G-FFT::TaRbcS transgenic plant lines showed marginal increases of up to 1.6 μg/mg PS for 1-ketose (up to 0.5-fold) and only one strain exhibited a small increase in total fructans for 10 μg/mg PS (Figures 55C-D and 56C-D). Analysis of the sucrose content of all lines revealed that some of the lines with high fructan content also exhibited an increase in total sucrose content (Figure 57).
[0297] O azevém perene transgênico foi também avaliado sob condições de campo para o nível e a composição em frutanas totais (Figuras 58 e 59) e expressão transgênica (Figura 60C). As plantas de azevém perene transgênicas e de controle foram amostradas repetidamente ao logo de toda a estação de crescimento de teste de campo. A análise bioquímica de controles de tipo selvagem e de transformantes independentes foi conduzida para mostrar o nível de frutana total por planta. A Figura 58 ilustra os níveis de frutana em miligramas (mg) por grama (g) de peso seco (PS) de rebentos inteiros e lâminas de folhas crescidos no campo transgênicos e de tipo selvagem. Múltiplas plantas de fusão de FT individual e transgênicas LpRbcS::Lpl-SST foram identificadas com concentrações de frutana entre 80 a 120 por cento mais elevadas do que as plantas de controle de tipo selvagem (TS), em amostras tanto de rebentos quanto de lâminas de folhas (Figura 58).[0297] Transgenic perennial ryegrass was also evaluated under field conditions for the level and composition of total fructans (Figures 58 and 59) and transgene expression (Figure 60C). Transgenic and control perennial ryegrass plants were sampled repeatedly throughout the field test growing season. Biochemical analysis of wild-type controls and independent transformants was conducted to show the level of total fructan per plant. Figure 58 illustrates fructan levels in milligrams (mg) per gram (g) dry weight (DS) of wild-type and transgenic field-grown whole shoots and leaf blades. Multiple individual FT fusion plants and LpRbcS::Lpl-SST transgenics were identified with fructan concentrations between 80 to 120 percent higher than wild-type (TS) control plants, in both shoot and blade samples. of leaves (Figure 58).
[0298] Resultados representativos sobre a composição de frutanas em lâminas de folhas de três plantas de azevém perene transgênicas LpRbcS::Lpl-SST, quando comparados aos controles de tipo selvagem são mostrados na Figura 59. Os resultados indicam um nível aumentado de frutanas de elevado GP em plantas transgênicas, que expressam LpRbcS::Lpl-SST (Caixa 1, Figura 59).[0298] Representative results on the composition of fructans in leaf blades of three LpRbcS::Lpl-SST transgenic perennial ryegrass plants when compared to wild-type controls are shown in Figure 59. The results indicate an increased level of fructans from elevated GP in transgenic plants, which express LpRbcS::Lpl-SST (Box 1, Figure 59).
[0299] A expressão de transgene foi detectada em plantas de azevém perene de fusão de FT LpRbcS e transgênicas LpRbcS: :LplSST analisada por PCR de transcrição reversa quantitativa (qRT-PCR) (Figura 60).[0299] Transgene expression was detected in FT LpRbcS fusion and transgenic LpRbcS::LplSST perennial ryegrass plants analyzed by quantitative reverse transcription PCR (qRT-PCR) (Figure 60).
[0300] A fim de quantificar o aumento em rebentos únicos de biomassa foram separados a partir de cada uma das linhagens transgênicas To e linhagens de controle, e propagadas em mistura em potes sob condições de estufa. Depois de 7 semanas e de 12 semanas, cada planta foi analisada para altura de planta, largura de lâmina de folha e número total de rebentos (Figuras 61 e 62). Depois de 7 semanas, as plantas de controle mostraram uma altura média de 24 cm, a largura de folha média era de 2,5 mm, e cada planta tinha uma média de dois rebentos. As linhagens de fusão e de fusão 3 de FT transgênicas, contudo, exibiram um aumento de até 80% em altura de planta (43 cm), aumento de até 60% em largura de folha (4 mm) e aumento de até 3 vezes em número de rebentos (6 rebentos). Depois de 12 semanas, as plantas de controle tinham, em média, 43 cm de altura, a largura de lâmina de folha era de 3,5 mm, com 5 rebentos por planta produzida. Durante o mesmo período de tempo, as plantas de fusão 1 e de fusão 3 de FT transgênicas cresceram até 62 cm de altura (aumento de 43% comparado aos controles). A largura de folha era de até 6 mm (aumento de 70%) e o número máximo de rebentos observado era de 16 por planta (aumento de 220%) (Figura 62).[0300] In order to quantify the increase in biomass single shoots were separated from each of the To transgenic lines and control lines, and propagated in mixture in pots under greenhouse conditions. After 7 weeks and 12 weeks, each plant was analyzed for plant height, leaf blade width and total number of shoots (Figures 61 and 62). After 7 weeks, control plants showed an average height of 24 cm, the average leaf width was 2.5 mm, and each plant had an average of two shoots. The transgenic FT fusion and fusion 3 lines, however, exhibited up to an 80% increase in plant height (43 cm), up to a 60% increase in leaf width (4 mm), and up to a 3-fold increase in number of shoots (6 shoots). After 12 weeks, control plants were on average 43 cm tall, leaf blade width was 3.5 mm, with 5 shoots per plant produced. During the same time period, transgenic FT fusion 1 and fusion 3 plants grew to 62 cm in height (43% increase compared to controls). Leaf width was up to 6 mm (70% increase) and the maximum number of shoots observed was 16 per plant (220% increase) (Figure 62).
[0301] A cotransformação da fusão de FT e da tecnologia LXR® produziu um fenótipo de crescimento intensificado. Plantas cultivadas sob condições de estufa exibiram um número de rebentos aumentado e uma biomassa de raízes intensificada, comparadas às plantas de controle e de LXR® transgênicas isoladamente (Figura 65).[0301] Cotransformation of the fusion of FT and LXR® technology produced an enhanced growth phenotype. Plants grown under greenhouse conditions exhibited increased shoot number and enhanced root biomass compared to control and transgenic LXR® plants alone (Figure 65).
[0302] Experimentos com peso seco de tecido vegetal foram conduzidos para estabelecer a biomassa de plantas transgênicas de fusão de FT e de LXR® individuais. Plantas de azevém perene transgênicas, cultivadas sob condições de estufa, foram aparadas 5 mm abaixo da mais baixa bainha de folha no estágio de 10 rebentos. Depois de 6 semanas, toda a biomassa vegetal a partir de uma altura de 5 cm acima do nível do solo foi coletada em bolsas de papel, secadas em forno e pesadas em uma balança de precisão.[0302] Plant tissue dry weight experiments were conducted to establish the biomass of individual FT and LXR® fusion transgenic plants. Transgenic perennial ryegrass plants, grown under greenhouse conditions, were trimmed 5 mm below the lowest leaf sheath at the 10-shoot stage. After 6 weeks, all plant biomass from a height of 5 cm above ground level was collected in paper bags, oven-dried and weighed on a precision scale.
[0303] O controle foi calculado como a média de cinco plantas negativas de gene de interesse (GOI-ve) independentes. Plantas transgênicas tanto de fusão de FT quanto de fusão de FT mais LXR® produziram plantas com um peso seco mais elevado (até duas vezes) do que o nível médio para o controle (Figura 64).[0303] The control was calculated as the average of five independent gene-of-interest (GOI-ve) negative plants. Both FT fusion and FT plus LXR® fusion transgenic plants produced plants with a dry weight higher (up to two times) than the average level for the control (Figure 64).
[0304] A análise bioquímica de controles de GOI-ve e de transformantes independentes também foi conduzida para mostrar os níveis de frutana total por planta. Os níveis de frutana nas lâminas de folhas de plantas transgênicas de fusão de FT isoladamente, assim como de fusão de FT mais LXR®, exibiram um aumento de até seis vezes comparado ao valor médio das plantas de controle (Figura 65).[0304] Biochemical analysis of GOI-ve controls and independent transformants was also conducted to show total fructan levels per plant. Fructan levels in leaf blades of FT fusion transgenic plants alone, as well as FT plus LXR® fusion, exhibited an increase of up to sixfold compared to the average value of control plants (Figure 65).
[0305] Foi conduzida a transformação de gramínea de festuca alta com os vetores contendo as sequências reguladoras de L. perenne, compelindo a fusão traducional de FT, e o cassete de expressão pAcHl para resistência à higromicina. Plantas de festuca alta transgênicas, cultivadas sob condições de estufa, exibiram um número de rebentos aumentado e uma biomassa de raízes intensificada comparadas às plantas transgênicas de controle (Figura 66).[0305] Transformation of tall fescue grass was conducted with vectors containing the L. perenne regulatory sequences, compelling the translational fusion of FT, and the pAcHl expression cassette for hygromycin resistance. Transgenic tall fescue plants grown under greenhouse conditions exhibited increased shoot number and enhanced root biomass compared to control transgenic plants (Figure 66).
[0306] Plantas de festuca alta {LoHum arundinaceum cv Jesup S3) transgênicas, que expressam somente fusão 3 de FT LpRbcS, somente fusão 3 de FT TaRbcS, assim como fusão 3 de FT TaRbcS mais tecnologia LXR® (AtMYB32::IPT) m conjunto foram produzidas. A Tabela 9 resume a transformação e a análise molecular para a geração dessas linhagens. Tabela 9. Resumo do progresso da transformação para festuca alta com expressão regulada fotossintética de fusão 3 de FT e/ou LXR®. [0306] Transgenic tall fescue plants {LoHum arundinaceum cv Jesup S3) that express only FT LpRbcS fusion 3, only FT TaRbcS fusion 3, as well as FT TaRbcS fusion 3 plus LXR® technology (AtMYB32::IPT) m set were produced. Table 9 summarizes the transformation and molecular analysis to generate these strains. Table 9. Summary of transformation progress for tall fescue with photosynthetically regulated expression of FT fusion 3 and/or LXR®.
[0307] Experimentos com peso seco de tecido vegetal foram conduzidos para estabelecer a biomassa de plantas transgênicas individuais. Plantas de festuca alta transgênicas, cultivadas sob condições de estufa, foram aparadas 5 mm abaixo da mais baixa bainha de folha no estágio de 5 rebentos. Depois de 6 semanas, toda biomassa vegetal, a partir de uma altura de 5 cm acima do nível do solo, foi coletada em bolsas de papel, secadas em forno e pesadas em uma balança de precisão.[0307] Plant tissue dry weight experiments were conducted to establish the biomass of individual transgenic plants. Transgenic tall fescue plants, grown under greenhouse conditions, were trimmed 5 mm below the lowest leaf sheath at the 5-shoot stage. After 6 weeks, all plant biomass, from a height of 5 cm above ground level, was collected in paper bags, oven-dried and weighed on a precision scale.
[0308] O controle foi calculado como a média de cinco plantas GOI-ve independentes. Plantas de festuca alta de fusão de FT transgênicas isoladamente e de fusão de FT mais LXR® transgênicas, ambas, mostraram um aumento de duas vezes de peso seco de ervagem, quando comparadas ao valor médio das plantas de controle (Figura 67).[0308] The control was calculated as the average of five independent GOI-ve plants. Transgenic FT fusion tall fescue plants alone and transgenic FT plus LXR® fusion tall fescue plants both showed a two-fold increase in dry grass weight when compared to the average value of control plants (Figure 67).
[0309] Experimentos de número de rebentos também foram conduzidos para estabelecer o vigor de crescimento de plantas transgênicas individuais. Tanto plantas transgênicas de festuca alta quanto de controle de GOI-ve, no estágio de 5 rebentos, foram aparadas conforme mencionado acima e deixadas crescer sob condições de estufa durante 6 semanas antes que os números de rebentos foram contados. O número de rebentos no controle representa o número de rebentos médio obtido a partir de cinco plantas GOI-ve independentes. Linhagens transgênicas de fusão de FT isoladamente e plantas de festuca alta de fusão de FT mais LXR® mostraram um aumento de até duas vezes em número de rebentos comparadas ao valor médio das plantas de controle (Figura 68).[0309] Shoot number experiments were also conducted to establish the growth vigor of individual transgenic plants. Both transgenic tall fescue and GOI-ve control plants at the 5-shoot stage were trimmed as mentioned above and allowed to grow under greenhouse conditions for 6 weeks before shoot numbers were counted. The shoot number in the control represents the average shoot number obtained from five independent GOI-ve plants. Transgenic fusion lines of FT alone and FT plus LXR® fusion tall fescue plants showed up to a twofold increase in shoot number compared to the average value of control plants (Figure 68).
[0310] Plantas de festuca alta transgênicas (5 rebentos) foram aparadas (conforme indicado acima) e cultivadas sob condições de estufa durante 6 semanas, quando as lâminas de folha foram coletadas e liofilizadas para análise de frutana. O nível de frutana médio em controles representa os dados obtidos a partir de cinco plantas de GOI-ve independentes. Linhagens transgênicas de plantas de festuca alta de fusão de FT mostram um aumento dramático (entre três a cinco vezes) em acumulação de frutana em lâminas de folhas comparadas ao nível de frutana médio em plantas de controle de GOI-ve (Figuras 69).[0310] Transgenic tall fescue plants (5 shoots) were trimmed (as indicated above) and grown under greenhouse conditions for 6 weeks, when leaf blades were collected and freeze-dried for fructan analysis. The average fructan level in controls represents data obtained from five independent GOI-ve plants. Transgenic lines of FT fusion tall fescue plants show a dramatic increase (between three to fivefold) in fructan accumulation in leaf blades compared to the average fructan level in GOI-ve control plants (Figures 69).
[0311] Foi conduzida a transformação biolística de trigo com os vetores contendo as sequências reguladoras de promotor fotossintético, compelindo a expressão de genes de frutana individuais ou como fusão de FT traducional, e um vetor contendo um gene marcador selecionável Ubi::bar::nos quimérico para resistência a glisofinato (pAcH25), em calos embrionários de trigo.[0311] Biolistic transformation of wheat was conducted with vectors containing photosynthetic promoter regulatory sequences, compelling the expression of individual fructan genes or as a translational TF fusion, and a vector containing a selectable marker gene Ubi::bar:: chimeric nos for resistance to glysofinate (pAcH25), in wheat embryonic callus.
[0312] Um vetor de transformação fora construído para transformação biolística de trigo contendo o AtMYB32::IPT::35S quimérico com um gene marcador selecionável Ubi::bar::nos quimérico para resistência a glifosinato. A transformação genética de trigo com vetor LXR® era baseada em transformação biolística de calos embrionários a partir de linhagem de trigo Tríticum aestivum L Bobwhite 26, conforme descrito no pedido de patente internacional PCT/AUOl/01092. O gene candidato foi inserido no genoma de trigo por bombardeamento com partículas usando plasmídeos completos, assim as sequências de cadeia principal de vetor também podem ser incorporadas ao genoma. Os tecidos vegetais transgênicos foram recuperados por sobrevivência em meios de cultura de tecidos contendo um agente seletivo.[0312] A transformation vector was constructed for biolistic transformation of wheat containing the chimeric AtMYB32::IPT::35S with a chimeric Ubi::bar::nos selectable marker gene for glyphosinate resistance. The genetic transformation of wheat with the LXR® vector was based on biolistic transformation of embryonic callus from the wheat line Triticum aestivum L Bobwhite 26, as described in the international patent application PCT/AUOl/01092. The candidate gene was inserted into the wheat genome by particle bombardment using complete plasmids, so vector backbone sequences can also be incorporated into the genome. Transgenic plant tissues were recovered by survival in tissue culture media containing a selective agent.
[0313] Usando os métodos mostrados acima, plantas transgênicas foram gerados, os quais contêm tanto genes biossintéticos de frutana compelidos por promotores regulados por luz quanto os genes de tecnologia LXR® para biossíntese de frutana reprogramada em células fotossintéticas e para vida estendida de células fotossintéticas. A Tabela 8 resume a transformação e a análise molecular para a geração dessas plantas transgênicas. Tabela 10. Resumo do progresso de transformação, para produção de plantas de trigo transgênicas para expressão de Lpl-SST e Lp6G-FFT e ORFs de fusão de FT sob controle de promotores fotossintéticos de trigo e em combinação com tecnologia LXR®, para biossíntese de frutana reprogramada em células fotossintéticas e para vida estendida de células fotossintéticas. [0313] Using the methods shown above, transgenic plants were generated which contain both fructan biosynthetic genes driven by light-regulated promoters and LXR® technology genes for reprogrammed fructan biosynthesis in photosynthetic cells and for extended life of photosynthetic cells . Table 8 summarizes the transformation and molecular analysis for the generation of these transgenic plants. Table 10. Summary of transformation progress, for production of transgenic wheat plants for expression of Lpl-SST and Lp6G-FFT and FT fusion ORFs under control of wheat photosynthetic promoters and in combination with LXR® technology, for biosynthesis of reprogrammed fructan in photosynthetic cells and for extended life of photosynthetic cells.
[0314] Durante a regeneração das plantas de trigo transgênicas, foram observadas diferenças de fenótipos de crescimento in vitro. Os regenerantes de cultura de tecido a partir de plantas transgênicas tanto da fusão 1 de FT quanto da fusão 3 de FT mostraram um fenótipo vigoroso superior comparadas às plantas de controle.[0314] During the regeneration of transgenic wheat plants, differences in growth phenotypes were observed in vitro. Tissue culture regenerants from both FT fusion 1 and FT fusion 3 transgenic plants showed a superior vigorous phenotype compared to control plants.
[0315] O fenótipo de crescimento superior das plantas de fusão 1 de FT e de fusão 3 de FT transgênicas foi primeiramente observado durante as etapas precoces de regeneração de plantas in vitro, conduzida em placas de cultura de tecidos. Seguindo a transformação biolística, calos foram mantidos durante duas semanas em placas de cultura de tecidos no escuro e, então, transferidos para condições de luz. Aproximadamente 6 semanas depois de incubação sob condições de luz, os calos transformados mostraram brotos verdes mais completamente desenvolvidos e as raízes dos regenerantes transgênicos de fusão de FT cresceram em taxa extremamente avançada (Figura 70).[0315] The superior growth phenotype of transgenic FT fusion 1 and FT fusion 3 plants was first observed during the early steps of in vitro plant regeneration, conducted in tissue culture plates. Following biolistic transformation, calli were maintained for two weeks in tissue culture dishes in the dark and then transferred to light conditions. Approximately 6 weeks after incubation under light conditions, the transformed calli showed more fully developed green shoots and the roots of the FT fusion transgenic regenerants grew at an extremely advanced rate (Figure 70).
[0316] A taxa de crescimento rápido das plantas transgênicas de fusão de FT se tornou mais evidente depois de transferência para meios de enraizamento. Plantas transgênicas de fusão de FT mostraram um aumento precoce óbvio no número de rebentos em torno de 2 meses, quando comparado aos controles nulos (até 5 rebentos comparados a um rebento observados em plantas de controle). A largura das folhas de algumas das plantas era de 4-5 mm comparadas às plantas de controle de 2-3 mm. Em adição, os transgênicos de fusão de FT mostraram, de maneira consistente, uma densidade de rebentos mais elevada por planta comparados às linhagens de controle (Figura 71).[0316] The rapid growth rate of FT fusion transgenic plants became more evident after transfer to rooting media. FT fusion transgenic plants showed an obvious early increase in shoot number at around 2 months when compared to null controls (up to 5 shoots compared to one shoot observed in control plants). The leaf width of some of the plants was 4-5 mm compared to control plants 2-3 mm. In addition, FT fusion transgenics consistently showed a higher shoot density per plant compared to control lines (Figure 71).
[0317] Seguindo a transferência para o solo e a propagação sob condições de estufa, as plantas de trigo transgênicas, que contêm os construtos de fusão de FT, continuara, a mostrar um aumento de número de rebentos, quando comparadas às plantas de controle (Figura 72).[0317] Following transfer to soil and propagation under greenhouse conditions, transgenic wheat plants containing the FT fusion constructs will continue to show an increased number of shoots when compared to control plants ( Figure 72).
[0318] As plantas de trigo transgênicas, que contêm o construto de tecnologia LXR®, mostraram um aumento do número de rebentos quando comparadas às plantas de controle sob condições de estufa (Figura 73A). Elas também mostraram um aumento de tecido fotossintético depois de 35 dias sob condições de estufa (Figura 73B).[0318] Transgenic wheat plants, which contain the LXR® technology construct, showed an increased number of shoots when compared to control plants under greenhouse conditions (Figure 73A). They also showed an increase in photosynthetic tissue after 35 days under greenhouse conditions (Figure 73B).
[0319] A cotransformação do construto de fusão de FT e de tecnologia LXR® produziu um fenótipo de crescimento intensificado de plantas de crescimento em estufa. Algumas das plantas também mostraram uma senescência tardia óbvia (aos 40 dias) sob condições de estufa (Figura 74). Plantas de trigo transgênicas, que expressão o construto de fusão de FT e o construto de fusão de FT mais LXR® também mostraram um nível de frutanas intensificado em folhas e um número de rebentos aumentado, quando comparadas às plantas de controle sob condições de estufa (Figura 75).[0319] Cotransformation of the FT fusion construct and LXR® technology produced an enhanced growth phenotype of greenhouse-grown plants. Some of the plants also showed obvious late senescence (at 40 days) under greenhouse conditions (Figure 74). Transgenic wheat plants expressing the FT fusion construct and the FT plus LXR® fusion construct also showed an enhanced level of fructans in leaves and an increased number of shoots when compared to control plants under greenhouse conditions ( Figure 75).
[0320] A análise bioquímica de controles de GOI-ve, assim como de transformantes de trigo Ti independentes de fusão de FT e de fusão de FT mais LXR®, cultivados sob condições de estufa, foi conduzida para mostrar níveis de frutana total por planta. Um aumento dramático de nível de frutana (de até cinco vezes) foi detectado paras ambas as linhagens transgênicas (Figura 76).[0320] Biochemical analysis of GOI-ve controls, as well as independent FT fusion and FT plus LXR® fusion Ti wheat transformants, grown under greenhouse conditions, was conducted to show levels of total fructan per plant . A dramatic increase in fructan level (up to fivefold) was detected for both transgenic lines (Figure 76).
[0321] Transformação genética de Paspalum dilatatum (dallisgrass apomíctica) baseou-se em transformação biolística, conforme descrito no pedido de patente internacional PCT/AUOl/01092.[0321] Genetic transformation of Paspalum dilatatum (apomictic dallisgrass) was based on biolistic transformation, as described in international patent application PCT/AUOl/01092.
[0322] O construto de expressão de gene candidato foi inserido no genoma de Paspalum dilatatum, por bombardeamento com partículas, usando plasmídeos completos, assim sequências de cadeia principal de vetor também podem ser incorporadas ao genoma. Tecidos de plantas transgênicas foram recuperados por sobrevivência em meios de cultura de tecido contendo um agente seletivo.[0322] The candidate gene expression construct was inserted into the Paspalum dilatatum genome by particle bombardment using complete plasmids, so vector backbone sequences can also be incorporated into the genome. Tissues from transgenic plants were recovered by survival in tissue culture media containing a selective agent.
[0323] A transformação genética de Paspalum dilatatum, com genes biossintéticos de frutana regulados fotossintéticos, é conduzida usando o mesmo método que foi usado para produzir as plantas de Paspalum dilatatum transgênicas de LXR®.[0323] Genetic transformation of Paspalum dilatatum, with photosynthetic regulated fructan biosynthetic genes, is conducted using the same method that was used to produce the LXR® transgenic Paspalum dilatatum plants.
[0324] Plantas de Paspalum dilatatum transgênicas, que expressam o gene IPT sob controle do promotor AtMYB32, revelaram uma acumulação de biomassa intensificada. Durante a regeneração das plantas de P. dilatatum transgênicas putativas, foram observadas diferenças em fenótipos de crescimento, mostrando um fenótipo de crescimento superior comparadas às plantas de controle. O fenótipo de crescimento distintivo pode ser usado como uma ferramenta de seleção para a identificação de plantas transformadas em combinação com vetores cotransformados.[0324] Transgenic Paspalum dilatatum plants, which express the IPT gene under control of the AtMYB32 promoter, revealed an enhanced biomass accumulation. During regeneration of putative transgenic P. dilatatum plants, differences in growth phenotypes were observed, showing a superior growth phenotype compared to control plants. The distinctive growth phenotype can be used as a selection tool for identifying transformed plants in combination with cotransformed vectors.
[0325] Vetores binários, contendo a fusão de FT e a tecnologia LXR®, foram gerados para transformação mediada por Agrobacteríum de plantas dicotiledôneas. vetores de transformação também continham um 35S: :nptll: :35S ou 35S: :hph: :35S quiméricos, como genes marcadores selecionáveis.[0325] Binary vectors, containing the fusion of FT and LXR® technology, were generated for Agrobacteríum-mediated transformation of dicotyledonous plants. Transformation vectors also contained a chimeric 35S: :nptll: :35S or 35S: :hph: :35S as selectable marker genes.
[0326] Trevo branco (Trifolium repens) transgênico e plantas de Arabidopsis thaliana, que expressam tecnologia de LXR® isoladamente (AtMYB32::IPT), fusão de FT AtRbcS: :Lpl-SST_Lp6G-FFT: :35S isoladamente, assim como tecnologia de LXR® e a fusão de FT AtRbcS::Lpl-SST_Lp6G-FFT::35S em conjunto foram produzidos (Figuras 77 e 80). As Tabelas 11 e 12 resume a transformação e a análise molecular para a geração dessas linhagens, respectivamente. Tabela 11. Resumo do progresso da transformação para trevo branco com expressão regulada fotossintética de Arabidopsis de fusão de FT e/ou LXR® Tabela 12. Resumo do progresso da transformação para Arabidopsis com expressão regulada fotossintética de Arabidopsis de fusão de FT e/ou LXR® [0326] Transgenic white clover (Trifolium repens) and Arabidopsis thaliana plants, which express LXR® technology alone (AtMYB32::IPT), FT fusion AtRbcS: :Lpl-SST_Lp6G-FFT: :35S alone, as well as LXR® and the FT fusion AtRbcS::Lpl-SST_Lp6G-FFT::35S together were produced (Figures 77 and 80). Tables 11 and 12 summarize the transformation and molecular analysis for the generation of these strains, respectively. Table 11. Summary of transformation progress to white clover with photosynthetically regulated expression of FT and/or LXR® fusion Arabidopsis Table 12. Summary of transformation progress for Arabidopsis with photosynthetically regulated expression of FT and/or LXR® fusion Arabidopsis
[0327] RT-PCR quantitativo foi usada para confirmar transformantes e para detectar os níveis de expressão da fusão de FT AtRbcS em linhagens selecionadas (Figura 78). Essas linhagens, exibindo expressão do transgene, também demonstraram um nível aumentado de frutanas (Figura 68B). Nenhuma expressão foi detectada em linhagens de controle (Figura 78).[0327] Quantitative RT-PCR was used to confirm transformants and to detect expression levels of the FT AtRbcS fusion in selected lines (Figure 78). These lines, exhibiting expression of the transgene, also demonstrated an increased level of fructans (Figure 68B). No expression was detected in control lines (Figure 78).
[0328] A análise bioquímica por CTAAD de carboidratos solúveis em água, extraídos a partir de transformantes independentes, que expressam somente fusão de FT AtRbcS, fusão de FT de AtRbcS mais LXR® e linhagens de controle de GOI-ve, foi conduzida para mostrar níveis de frutanas totais por planta. Linhagens transgênicas de fusão de FT AtRbcS e de fusão de FT AtRbcS mais LXR® exibiram um aumento de duas vezes de acumulação de frutana em folhas mais elevado do que observado nos controles (Figura 79).[0328] Biochemical analysis by CTAAD of water-soluble carbohydrates, extracted from independent transformants, expressing only AtRbcS FT fusion, AtRbcS FT fusion plus LXR® and GOI-ve control strains, was conducted to show total fructans levels per plant. FT AtRbcS fusion and FT AtRbcS plus LXR® fusion transgenic lines exhibited a twofold increase in fructan accumulation in leaves greater than that observed in controls (Figure 79).
[0329] RT-PCR quantitativa foi usada para confirmar transformantes e para detectar os níveis de expressão da fusão de FT AtRbcS em linhagens selecionadas (Figura 81). Plantas de Arabidopsis de fusão de FT T2 transgênicas, cultivadas no solo, são mostradas na Figura 82. Plantas negativas do gene de interesse (GOI-ve) são também apresentadas e não mostram qualquer diferenças fenotípica para plantas transgênicas de fusão de FT se mostraram a expressar 0 transgene.[0329] Quantitative RT-PCR was used to confirm transformants and to detect expression levels of the FT AtRbcS fusion in selected lines (Figure 81). Transgenic FT T2 fusion Arabidopsis plants, grown in soil, are shown in Figure 82. Gene of interest negative plants (GOI-ve) are also shown and do not show any phenotypic differences to transgenic FT fusion plants. express the transgene.
[0330] Vetores binários também foram usados para transformação mediada por Agrobacterium de segmentos hipocotiledôneos de Brassica napus (canola) (Patente PCT/AUOl/01092).[0330] Binary vectors have also been used for Agrobacterium-mediated transformation of hypocotyledonous segments of Brassica napus (canola) (Patent PCT/AUOl/01092).
[0331] Um fragmento funcionalmente ativo do promotor AtMYB32 foi usado para compelir expressão de IPT em plantas de trevo branco e de canola transgênicas, conforme descrito no pedido de patente internacional de número PCT/AUO1/01092. Os resultados observados a partir da tecnologia LXR® em plantas dicotiledôneas tinham sido senescência de folhas retardada; dinâmica de crescimento de folhas intensificada; morte de estolhos reduzida; produção de biomassa intensificada; área de folhas verdes cumulativa aumentada; rendimento em sementes aumentados; tolerância à aridez intensificada; tolerância ao sombreamento aumentada; qualidade de pastagem intensificada refletida por cinética de fermentação ruminai intensificada e digestibilidade de matéria seca mais elevada.[0331] A functionally active fragment of the AtMYB32 promoter was used to compel expression of IPT in transgenic white clover and canola plants, as described in international patent application number PCT/AUO1/01092. The results observed from LXR® technology in dicotyledonous plants had been delayed leaf senescence; intensified leaf growth dynamics; reduced runner death; intensified biomass production; increased cumulative green leaf area; increased seed yield; increased aridity tolerance; increased shading tolerance; intensified pasture quality reflected by intensified ruminal fermentation kinetics and higher dry matter digestibility.
[0332] A regulação de senescência de desenvolvimento pode ser avaliada por simulação e iniciação de envelhecimento artificial de folhas destacadas in vitro sobre papel de filtro úmido. A incubação de folhas destacadas no escuro é altamente eficaz na indução de Genes Associados à Senescência (GASS), no amarelamento de folhas e na perda de clorofila (Weaver e Amasino, 2001). A Figura 83 demonstra os dados de ensaio de senescência destacada associados com a expressão do gene IPT, sob controle de um dos dois fragmentos funcionalmente ativos do promotor AtMYB32, em trevo branco e canola. As plantas transgênicas exibiram um retardo significativo de senescência de folhas quando comparadas às folhas de plantas de controle 7-20 dias seguindo o destacamento.[0332] The regulation of developmental senescence can be assessed by simulating and initiating artificial aging of detached leaves in vitro on moist filter paper. Incubation of highlighted leaves in the dark is highly effective in inducing Senescence-Associated Genes (GASS), leaf yellowing and chlorophyll loss (Weaver and Amasino, 2001). Figure 83 demonstrates the highlighted senescence assay data associated with expression of the IPT gene, under the control of one of the two functionally active fragments of the AtMYB32 promoter, in white clover and canola. Transgenic plants exhibited a significant delay of leaf senescence when compared to leaves of control plants 7-20 days following detachment.
[0333] Usando os métodos mostrados acima, plantas transgênicas foram geradas, as quais contêm ambos os genes biossintéticos de frutana (FT incluindo genes de fusão de FT), sob controle sob controle de promotores fotossintéticos regulados por luz, para reprogramação de biossíntese de frutana em células fotossintéticas e tecnologia LXR® através de coexpressão de gene IPT compelido pelo promotor AtMYB32 para estender a vida das células fotossintéticas.[0333] Using the methods shown above, transgenic plants were generated, which contain both fructan biosynthetic genes (FT including FT fusion genes), under the control of light-regulated photosynthetic promoters, for reprogramming fructan biosynthesis in photosynthetic cells and LXR® technology through co-expression of IPT gene driven by the AtMYB32 promoter to extend the life of photosynthetic cells.
[0334] O fenótipo de crescimento superior das plantas de fusão 1 de FT ou de fusão 3 de FT transgênicas foi observado em todos os tipos de plantas, em relação aos quais transformou-se (por exemplo, azevém perene e trigo). Tanto em azevém quanto em trigo, foi primeiramente observado durante os estágios precoces de regeneração de plantas conduzidas em placas. Nos experimentos conduzidos sem seleção com antibióticos, a forte indução de brotos fora observada no estágio, quando, depois do bombardeamento, os calos tinham sido mantidos em condições de escuro durante 8 semanas. (Figura 84 A-C). Depois de transferência das placas para condições de luz (7 dias depois da transferência), forte indução de brotos foi observada nas plantas transgênicas e nível muito mais baixo de regeneração foi detectado em plantas de controle (Figura 84 D-F).[0334] The superior growth phenotype of transgenic FT fusion 1 or FT fusion 3 plants was observed in all types of plants from which it transformed (e.g., perennial ryegrass and wheat). In both ryegrass and wheat, it was first observed during the early stages of plate-driven plant regeneration. In experiments conducted without selection with antibiotics, the strong induction of shoots was observed at the stage when, after bombardment, the calli had been kept in dark conditions for 8 weeks. (Figure 84 A-C). After transferring the plates to light conditions (7 days after transfer), strong shoot induction was observed in the transgenic plants and much lower level of regeneration was detected in control plants (Figure 84 D-F).
[0335] A expressão da fusão de FT, sob controle de promotores TaRbcS ou de outros promotores regulados por sacarose fotossintéticos ou constitutivos, poderia ser usada como uma ferramenta de seleção para a identificação de plantas transformadas no estágio de cultura de tecido. A expressão da proteína de fusão de FT também pode ser compelida por um conjunto de promotores, que são ativos devido à elevada concentração de sacarose que existe no meio de cultura de tecido, e muito menos ativos nos baixos níveis de sacarose presentes em plantas cultivadas no solo. O transgene pode ser segregado subsequentemente longe das plantas transgênicas em gerações sucessivas. A biomassa aumentada das plantas transformadas, a ser usada como o agente seletivo, deve não necessitar de um marcador de resistência a antibiótico para o processo de seleção, permitindo a produção de um produto pronto para o mercado.[0335] Expression of the FT fusion, under control of TaRbcS promoters or other photosynthetic or constitutive sucrose-regulated promoters, could be used as a selection tool for identifying transformed plants at the tissue culture stage. Expression of the TF fusion protein can also be driven by a set of promoters, which are active due to the high concentration of sucrose that exists in the tissue culture medium, and much less active at the low levels of sucrose present in plants grown in the tissue culture. ground. The transgene can be subsequently secreted away from the transgenic plants in successive generations. The increased biomass of the transformed plants, to be used as the selective agent, should not require an antibiotic resistance marker for the selection process, allowing the production of a market-ready product.
[0336] A análise foi realizada para avaliar o uso do fenótipo de crescimento distintivo em detectar um resultado de transformação positivo em azevém perene. Calos de azevém perene embrionário FLP410-20 foram bombardeados com partículas de ouro recobertas somente em vetores de fusão 1 de FT TaRbcS, somente em vetores de fusão 3 de FT TaRbcS, somente em vetores de AtMYB32::IPT (LXR®), assim como vetores de fusão 1 de FT TaRbcS mais LXR® sem qualquer marcador selecionável. Calos de controle foram bombardeados apenas com partículas de ouro.[0336] The analysis was performed to evaluate the use of the distinctive growth phenotype in detecting a positive transformation outcome in perennial ryegrass. Calli of embryonic perennial ryegrass FLP410-20 were bombarded with gold particles coated only in FT TaRbcS fusion vector 1, only in FT TaRbcS fusion vector 3, only in AtMYB32::IPT (LXR®) vectors, as well as FT TaRbcS plus LXR® fusion vectors 1 without any selectable marker. Control calluses were bombarded with gold particles only.
[0337] Plantas foram regeneradas sem seleção com antibiótico e mantidas 2 semanas sob condições de escuro e, então, transferidas para condições de luz (foto-período de 16/8 horas luz/escuro). O crescimento da planta foi examinado antes de transferência para luz e semanalmente durante cinco semanas sob condições de luz. Calos foram mantidos sob condições de privação de nutrientes de maneira progressiva na mesma placa durante cinco semanas (Meio de indução de calos: força total de SM + 250 mg/L de L-asparagina + 2,5 mg/L de 2,4-D + sacarose à 6% + 0,7% de agar).[0337] Plants were regenerated without antibiotic selection and maintained for 2 weeks under dark conditions and then transferred to light conditions (16/8 hour light/dark photoperiod). Plant growth was examined before transfer to light and weekly for five weeks under light conditions. Calluses were maintained under nutrient deprivation conditions in a progressive manner on the same plate for five weeks (Callus induction medium: full strength SM + 250 mg/L L-asparagine + 2.5 mg/L 2,4- D + 6% sucrose + 0.7% agar).
[0338] O crescimento de plantas de controle foi iniciado durante as duas ou três primeiras semanas sob condições de luz, mais se tornou significativamente mais lento quatro e cinco semanas mais tarde (Figura 85). Alguns calos bombardeados com vetores de fusão de FT TaRbcS mostraram crescimento mais vigoroso durante duas a três semanas e continuaram o crescimento (com taxa reduzida) nas semanas quatro e cinco (Figura 85). Nenhuma diferença óbvia foi observada para calos bombardeados somente com LXR®.[0338] Growth of control plants was initiated during the first two or three weeks under light conditions, but became significantly slower four and five weeks later (Figure 85). Some calli bombarded with FT TaRbcS fusion vectors showed more vigorous growth for two to three weeks and continued growth (at a reduced rate) in weeks four and five (Figure 85). No obvious differences were observed for calluses bombarded with LXR® alone.
[0339] A cotransformação com vetores de fusão 1 de FT TaRbcS mais LXR®mostrou um fenótipo intermediário entre o controle e o vetor de fusão 1 de FT TaRbcS isoladamente (Figura 86).[0339] Cotransformation with FT TaRbcS fusion vector 1 plus LXR® showed an intermediate phenotype between the control and FT TaRbcS fusion vector 1 alone (Figure 86).
[0340] A análise molecular foi empreendida para detectar a presença dos transgenes de fusão de FT TaRbcS usando qRT-PCR em linhagens transgênicas putativas. Transgênicos de fusão de FT exibiram entre 60% e 70% de transformação e eficiência de seleção sem antibióticos. Nenhuma planta transgênica de LXR isoladamente mostrou a presença do transgene. A cotransformação de fusão de Ft TaRbcS e LXR exibiu uma eficiência de 11% de cotransformação e de seleção (Figura 86).[0340] Molecular analysis was undertaken to detect the presence of the FT TaRbcS fusion transgenes using qRT-PCR in putative transgenic lines. FT fusion transgenics exhibited between 60% and 70% transformation and selection efficiency without antibiotics. No single LXR transgenic plant showed the presence of the transgene. Fusion cotransformation of FtTaRbcS and LXR exhibited an 11% cotransformation and selection efficiency (Figure 86).
[0341] Um método de cotransformação de fusões de FT e LXR® para seleção positiva, para determinar a eficiência de cotransformação, tinha sido desenvolvido e é mostrado abaixo.[0341] A co-transformation method of FT and LXR® fusions for positive selection, to determine co-transformation efficiency, had been developed and is shown below.
[0342] Inicialmente, a eficiência de cotransformação é determinada para uma variedade de eventos de transformação, que incluem um vetor contendo um marcador selecionável com antibiótico. Esses eventos de cotransformação incluem: 1. Fusão de FT regulada por um promotor fotossintético + marcador selecionável 2. LXR® mais marcador selecionável hph 3. Fusão de FT regulada por um promotor fotossintético mais LXR® mais marcador selecionável hph[0342] Initially, cotransformation efficiency is determined for a variety of transformation events, which include a vector containing an antibiotic selectable marker. These cotransformation events include: 1. FT fusion regulated by a photosynthetic promoter + selectable marker 2. LXR® plus hph selectable marker 3. FT fusion regulated by a photosynthetic promoter plus LXR® plus hph selectable marker
[0343] A seleção ocorre em meios com antibiótico para transgênicos e a presença do transgene para cada evento de cotransformação duplo ou triplo é determinado, gerando um número de eficiência de transformação para cada evento.[0343] Selection occurs in antibiotic media for transgenics and the presence of the transgene for each double or triple cotransformation event is determined, generating a transformation efficiency number for each event.
[0344] Uma segunda rodada de eventos de cotransformação também ocorre sem um marcador selecionável com antibiótico em meios livres de seleção. Esses eventos de cotransformação incluem: 1. Fusão de FT regulada por um promotor fotossintético + marcador dsRED 2. LXR® mais marcador dsRED 3. Fusão de FT regulada por um promotor fotossintético mais LXR® mais marcador dsRED[0344] A second round of cotransformation events also occurs without an antibiotic selectable marker in selection-free media. These cotransformation events include: 1. FT fusion regulated by a photosynthetic promoter + dsRED marker 2. LXR® plus dsRED marker 3. FT fusion regulated by a photosynthetic promoter plus LXR® plus dsRED marker
[0345] Ocorre a seleção para taxa de crescimento aumentada de brotos e/ou raízes e a presença do transgene de cada evento de cotransformação dupla ou tripla é determinada. A presença do gene marcador dsRED é facilmente determinada por visualização de fluorescência e auxilia determinar a eficiência de cotransformação para cada um dos eventos de transformação. A comparação das eficiências de cotransformação, determinadas com e sem marcador selecionável, auxilia em estabelecer a eficácia de usar um fenótipo superior como uma ferramenta de seleção.[0345] Selection for increased growth rate of shoots and/or roots occurs and the presence of the transgene from each double or triple cotransformation event is determined. The presence of the dsRED marker gene is easily determined by fluorescence visualization and helps determine the cotransformation efficiency for each of the transformation events. Comparison of cotransformation efficiencies, determined with and without a selectable marker, assists in establishing the effectiveness of using a superior phenotype as a selection tool.
[0346] Os documentos citados neste relatório descritivo são somente para finalidades de referência e sua inclusão não é reconhecimento de que eles tomam parte do conhecimento comum geral na técnica relevante. Altenbach, D., et at. (2004) The large subunit determines catalytic specificity of barley sucrose : fructan 6-fructosyltransferase and fescue sucrose : sucrose 1- fructosyltransferase. FEBS Lett. 567: 214-218. Altenbach, D., et al. (2005) Mutational analysis of the active center of plant fructosyltransferases: Festuca 1-SST and barley 6-SFT. FEBSLett. 579: 4647-53. Bai, Y., et al. (2001 ). Genetic transformation of elite turf-type cultivars of Tall Fescue. International Turfgrass Society Research Journals. 129-136. Barry, G., et ai. (1984). Identification of a cloned cytokinin biosynthetic gene. Proc Nat AcadSciZl : 4776-4780. Biggs, D., et ai. (1998). In vitro digestion of bacterial and plant fructans and effects on ammonia accumulation in cow and sheep rumen fluids. 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