CZ20021139A3 - Specifické promotory albumenu rostlinných zrn - Google Patents

Specifické promotory albumenu rostlinných zrn Download PDF

Info

Publication number
CZ20021139A3
CZ20021139A3 CZ20021139A CZ20021139A CZ20021139A3 CZ 20021139 A3 CZ20021139 A3 CZ 20021139A3 CZ 20021139 A CZ20021139 A CZ 20021139A CZ 20021139 A CZ20021139 A CZ 20021139A CZ 20021139 A3 CZ20021139 A3 CZ 20021139A3
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
plant
gene
promoter
expression
plasmid
Prior art date
Application number
CZ20021139A
Other languages
English (en)
Inventor
Jean-Francois Bonello
Peter Rogowsky
Pascual Perez
Original Assignee
Biogemma
Centre National De La Recherche Scientifique (C. N
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Biogemma, Centre National De La Recherche Scientifique (C. N filed Critical Biogemma
Publication of CZ20021139A3 publication Critical patent/CZ20021139A3/cs

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N15/00Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
    • C12N15/09Recombinant DNA-technology
    • C12N15/63Introduction of foreign genetic material using vectors; Vectors; Use of hosts therefor; Regulation of expression
    • C12N15/79Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts
    • C12N15/82Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts for plant cells, e.g. plant artificial chromosomes (PACs)
    • C12N15/8241Phenotypically and genetically modified plants via recombinant DNA technology
    • C12N15/8261Phenotypically and genetically modified plants via recombinant DNA technology with agronomic (input) traits, e.g. crop yield
    • C12N15/8287Phenotypically and genetically modified plants via recombinant DNA technology with agronomic (input) traits, e.g. crop yield for fertility modification, e.g. apomixis
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07KPEPTIDES
    • C07K14/00Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof
    • C07K14/415Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof from plants
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N15/00Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
    • C12N15/09Recombinant DNA-technology
    • C12N15/63Introduction of foreign genetic material using vectors; Vectors; Use of hosts therefor; Regulation of expression
    • C12N15/79Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts
    • C12N15/82Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts for plant cells, e.g. plant artificial chromosomes (PACs)
    • C12N15/8216Methods for controlling, regulating or enhancing expression of transgenes in plant cells
    • C12N15/8222Developmentally regulated expression systems, tissue, organ specific, temporal or spatial regulation
    • C12N15/823Reproductive tissue-specific promoters
    • C12N15/8234Seed-specific, e.g. embryo, endosperm
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N15/00Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
    • C12N15/09Recombinant DNA-technology
    • C12N15/63Introduction of foreign genetic material using vectors; Vectors; Use of hosts therefor; Regulation of expression
    • C12N15/79Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts
    • C12N15/82Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts for plant cells, e.g. plant artificial chromosomes (PACs)
    • C12N15/8241Phenotypically and genetically modified plants via recombinant DNA technology
    • C12N15/8261Phenotypically and genetically modified plants via recombinant DNA technology with agronomic (input) traits, e.g. crop yield
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A40/00Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production
    • Y02A40/10Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production in agriculture
    • Y02A40/146Genetically Modified [GMO] plants, e.g. transgenic plants

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Cell Biology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plant Pathology (AREA)
  • Botany (AREA)
  • Gastroenterology & Hepatology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
  • Developmental Biology & Embryology (AREA)
  • Pregnancy & Childbirth (AREA)
  • Reproductive Health (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
  • Breeding Of Plants And Reproduction By Means Of Culturing (AREA)

Description

Oblast, techniky • · · · · · v « l/1é>
Vynález se týká řízení exprese genů v průběhu vývoje albumenu. Obzvláště se týká nukleotidových promotorových sekvencí umožňujících specifickou expresi na rozhraní mezi klíčkem a albumenem a časnou během vývoje albumenu.
Dosavadní stav techniky
Albumen, charakteristický útvar zrna krytosemenných rostlin, je živnou tkání pro klíček. Je to komplexní tkáň svou strukturou a svým vývojem zejména u obilovin. Středová zóna albumenu sestává z velkých buněk s vakuolami, ve kterých jsou uloženy zásoby škrobu a proteinů, zatímco oblast, obklopující klíček, se vyznačuje buňkami spíše menšími obsazenými do velké míry cytoplasmou. Dosud není známa funkce těchto buněk nazývaných husté cytoplasmové buňky CSchel J.H.N. a kol., Can. J. Biol. 62, str. 2842 až 2856, 1984). V roce 1997 identikovali Opsahl a kol. COpsahl-Ferstad H.D. a kol., The Plant J. 12, str. 235 až 246, 1997) gen vyskytující se specificky v této oblasti kolem klíčku kukuřice, gen, který nazvali Esr <Embryo Surrounding Region).
Autoři vynálezu nyní izolovali promotorové nukleotidové sekvence umožňující expresi kódujících sekvencí, na které by mohly být vázány, což je specifické pro oblast albumenu obklopující klíček v zrnech krytosemenných rostlin a které zasahují zejména v raných stadiích vývoje albumenu. Tyto promotorové sekvence jsou obzvlášť užitečné pro zacílení nebo řízení exprese sledovaných genů.
V rámci zlepšování rostlin transgenesí, je možno vázat pracovní postup takové nukleotidové promotorové sekvence se • · ·· · · · · · · ·· · · ·«··*· · · · · · sekvencí kódující sledovaný gen.
Nukleotidové konstrukce, s výhodou v podobě vektoru, je možno použít k transformaci rostlinných buněk stabilním způsobem takového druhu, že takto transformované rostliny obsahují ve svém genomu sledovaný gen spojený s promotorovou sekvencí podle vynálezu.
Zrna, která se vyvíjejí oplodňováním z této rostliny, obsahují rovněž ve svém genomu tento transgen.
Vzhledem k souvislosti s promotorovou sekvencí podle vynálezu se sledovaný transgen exprimuje pouze v oblasti albumenu obklopující klíček, tedy ve shora uvedených hustých cytoplasmovýeh buňkách.
K expresi transgenu dochází v prvních dnech po opylení přesněji čtvrtého dne po opylení.
Promotorové sekvence podle vynálezu je možno volit ze souboru zahrnujícího sekvence SEQ ID No. 1, 2, 3, 4, 5, 6 nebo 7 nebo všechny nukleotidové sekvence, které jsou jejich homology
Sekvence SEQ ID No 1 odpov í dá promotoru genu ESR1
Sekvence SEQ ID No 2 odpovídá promotoru genu ESR2
Sekvence SEQ ID No 3 odpovídá promotoru genu ESR3
Sekvence SEQ ID No 4 odpovídá promotoru genu ESR4
Sekvence SEQ ID No 5 odpovídá fragmentu 499 párů bází na SEQ ID No 2 (nukleotidům 1995-2493)
Sekvence SEQ ID No 6 odpovídá fragmentu 507 párů bází na SEQ • · «4 ·· ··· 4 44 ··
4 4 4 4 4 4 ··· • »44 4 4 · «·· · 4 • 4 4 4 · 4 4 · 4
4444 44 44 44 ·· 44··
ID No 3 (nukleotidům 1202-1708)
Sekvence SEQ ID No 7 je konzenzuální sekvencí 265 nukleotidů, získaná porovnáním mezi sekvencemi SEQ ID No 1, No 2 a No 3Označením homologová nukleotidová sekvence se rozumí všechny nukleotidové sekvence, které se liší od sekvence SEQ ID No 1, No 2, No 3, No 4, No 5, No 6 nebo No 7 substitucí, deleci a/nebo inzercí jednoho nebo několika nukleotidů v polohách, jakými homologové nukleotidové sekvence konzervují vlastnosti specifického promotoru sekvencí SEQ ID No 1 až No 7 S výhodou taková homologová nukleotidová sekvence obnáší alespoň 70 % sekvencí SEQ ID No 1 až No 7, s výhodou alespoň 80 % a ještě výhodněji alespoň 95 %.
Homologie je obecně určena použitím logiky analysy sekvencí (například Sequence Analysis Software Package Genetics Computer Group, University of Wisconsin Biotechnology Center, 1710 University Avenue, Madison, VI 53705}. Podobné nukleotidové sekvence jsou seřazeny k získání maximálního stupně homologie (identity). K tomu může být nutno zavést do sekvence umělý způsob prostorů (mezer“). Jakmile se uskuteční optimální seřazení, stanoví se stupeň homologie (například identity) zaznamenáním všech poloh, pro které jsou nukleotidy dvou porovnávaných sekvencí stejné, vzhledem k celkovému počtu poloh.
S výhodou taková homologová nukleotidová sekvence hybriduje specificky na komplementárních sekvencích sekvencí SEQ ID No 1 až No 7 za striktních podmínek. Parametry definující striktní podmínky závisejí na teplotě, při které se odděluje 50 % spárovaných větví (Tm).
U sekvencí obsahujících více než 30 bází, je teplota Tm definována vztahem:
• · titi · ti · · · · ·· · ti • · · ti · · · · · · • ti ti ti ti ti ti tititi 0 ti
Tm = 81,5 + 0,41 (%G-*-C)+16,6 Log(koncentrace kationtů)-0,63(% formamidu)-(600/počet bází) (Sambrook a kol., Molecular Cloning, A laboratory manual, Cold Spring Harbor laboratory Press str. 9-54 až 9.62, 1989).
U sekvencí s délkou menší než 30 bází je teplota Tm definována vztahem Tm = 4(G-*-C) + 2(A-»-T).
Za vhodných striktních podmínek, pří kterých se specifické sekvence nehybridují je teplota hybridizace přibližně 5 až 30 o o
C, s výhodou 5 až 10 C pod Tm, a použitými hybridizačními pufry jsou s výhodou roztoky se zvýšenou iontovou sílou jako je například roztok 6xSSC.
Různé nukleotidové sekvence podle vynálezu mohou být nebo nemusejí být umělého původu. Může jít o sekvence ADN získané probírkou banky sekvencí za použití sond zpracovaných na základě sekvencí SEQ ID No 1 až No 7. Takové banky mohou být připraveny klasickými technikami molekulární biologie, známými pracovníkům v oboru.
Nukleotidové sekvence podle vynálezu mohou být rovněž připraveny chemickou cestou nebo smíšenými způsoby zahrnujícími chemickou nebo enzymatickou modifikaci sekvencí získaných probírkou bank.
Promotorové nukleotidové sekvence podle vynálezu jsou s výhodou sekvence izolované z obilnin, obzvláště z kukuřice.
Promotorové nukleotidové sekvence podle vynálezu mohou být obzvláště izolovány způsoby inversní PCR nebo za použití genomů (Devic a kol., Plant Physiol. Biochem. 35= 35(4), str. 331 až 339, 1997).
Promotorové nukleotidové sekvence podle vynálezu mohou • · ♦· ·· ···· ·· ·· » · · · · · · · · · · • ··· ♦ · · » · · · · ···· ·· ·· ·· ·· ···· naopak obsahovat nebo mohou být spojené s regulačním motivem cis CTACACCA opakovaným s výhodou za sebou nebo s docela jiným motivem obsahujícím jednu nebo několik degenerovaných bází majících stejnou funkci.
Vynález se týká také nukleotidové konstrukce nazývané expresní kazeta, obsahující jednu promotorovou nukleotidovou sekvenci, jako je sekvence uvedená shora, operativně vázanou na alespoň jeden sledovaný gen.
Sledovaný gen může být spojen s jinými regulačními prvky, jako jsou aktivátory a sekvence terminace transkripce (terminátory) . Jako příklad je možno uvést jako terminátor použitelný v těchto konstrukcích zakončení 3 genu nopalinové syntházy Agrobacterium tumefaciens.
Sledovaný gen může například kódovat protein účastnící se na vývoji klíčku a/nebo albumenu, na buněčném růstu, na metabolismu cukrů (Invertázy) a mastných kyselin, toku živin (transportérech). Může rovněž kódovat toxický protein, nebo ještě aktivační nebo inhibiční protein ostatních genů, jako je protein inhibující transkripční faktor (například domény regrese typu engr&illed (Poole a kol. Cell 40, str. 3? až 43, 1989) nebo například korepresorů).
Podle výhodného způsobu kóduje sledovaný gen protein, jehož specifická exprese v zóně obklopující klíček by umožňovala ovlivňovat tvar klíčku a/nebo jeho vývoj. Například může takový gen kódovat barnázu nebo isopentenylovou transferázu.
Sledovaný gen může být umístěn ve směru nebo v proti směru.
Promotorové nukleotidová sekvence podle vynálezu může být také spojena s markerovým genem, například s genem umožňujícím selekci rostliny transformované od rostliny, která neobsahuje ·· «φ φφ φ··φ φ· φφ φφφφ φφ < · · · · > φ # # φ φ φ φφ* · · •φφφ ·· ·· ·· ·· ···· cizí transfektovanou ADH. Jako markerový gen je možno uvést zejména gen vykazující odolnost vůči antibiotiku (Herrera-Estrella a kol., EMBO J. 2, str. 987 až 995, 1983) nebo odolnost vůči herbicidu CEP 242246).
Vynález se týká také nukleotidového vektoru, jako je plasmidový vektor, vhodný k transformaci hostitelských buněk, obsahující shora uvedenou expresní kazetu- Konstrukci expresních vektoru pro transformaci volí pracovník v oboru ze standardních způsobů.
Vynález se týká také hostitelské buňky krytosemenné rostliny, jmenovitě obilniny transformované vektorem podle vynálezu .
Vynález se také týká transgenní rostliny nebo části transgenní rostliny, jmenovitě semen, plodů a pylů vytvořených z takové buňky.
Jako buňky, schopné transformace způsobem podle vynálezu, se příkladně uvádějí buňky rostlin ve velkých kulturách (například kukuřice, pšenice, řepka, slunečnice, hrách, sója a ječmen) nebo zelinářské rostliny a květiny. Přednostně je možno volit rostliny, o nichž je známo, že obsahují velké zásoby (proteinové, glycidové a lipidové), zejména obilniny nebo rostliny olejnaté.
Hybridní rostliny získané křížením rostlin podle vynálezu, patří také do rozsahu vynálezu.
Vynález se týká také způsobu získávání krytosemenné rostliny vykazující zlepšené agronomické nebo nutriční kvality, přičemž se při způsobu:
- transormuje alespoň jedna buňka krytosemenné rostliny shora uvedeným vektorem, ► · · · ·· ··
- kultivuje se takto transformovaná buňka způsobem k vytvoření rostliny obsahující ve svém genomu expresní kazetu podle vynálezu.
Transformace rostlinných buněk se může realizovat způsoby známými pracovníkům v oboru.
Uvádějí se jmenovitě způsoby přímého transferu genů jako je mikroinjektování do klíěekidní (klíčky vytvářející) rostliny (Neuhaus a kol., 1987), infiltrace ve vakuu (Bechtold a kol., 1993) nebo elektroporace (Chupeau a kol., 1989) nebo také přímé vysrážení za použití PEG (Schocher a kol. 1986) nebo bombardování znovu nabytými částicemi sledované plasmidické ADN (Fromm a kol., 1990).
Je také možno naočkovat rostlinu bakteriálním kmenem, jmenovitě Agrobakteriem- Podle jednoho provádění způsobu podle vynálezu se rostlinné buňky transformují vektorem podle vynálezu, přičemž buněčný hostitel je schopen infikovat uvedené rostlinné buňky umožněním integrace do jejich genomu sledované nukleotidové sekvence původně obsažené v genomu dále uvedeného vektoru. S výhodou je používaným buněčným hostitelem Agrobacterium tumefaciens obzvláště způsobem, který popsal An a kol. (1986) nebo také Agrobacterium rhizogenes způsobem, který popsal Guerche a kol. (Mol. Gen. Genet. str. 206 až 328, 1987).
Například se může transformace rostlinných buněk provádět transferem oblasti T cirkulárního plasmidu extrachromosomového indukt-oru tumorů Ti Agrobacter i um tumefaciens za použití binárního systému (Watson a kol. 1994). K tomu se sestrojí dva vektory. V jednom z nich se delecí vypustí oblast T s výjimkou levého a pravého okraje, přičemž se markerový gen začlení mezi ně k umožnění selekce v buňkách rostlin. Druhým partnerem binárního systému je pomocný plasmid Ti, což je modifikovaný plasmid, který už nemá oblast T, ale obsahuje vždy geny virové
44 ·· 4444 44 44 • 4 · 4 4 4 4 4444
444 444 ·· 4 ··· 444 4 4 4 4 ·
4 4444 ···
4444 44 44 44 44 4444 virulence potřebné k transformování rostlinné buňky.
Přednost se dává způsobu, který popsal Ishida a kol. (Nature Biotechnology 14, str. 745 až 750, 19961 k transformaci monoděložných rostlin.
Podle jiného protokolu se transformace provádí způsobem, který popsal Finer J. CPlant Cell Report. 11, str- 323 až 328, 19921 za použití bombardování částicemi wolframu nebo zlata.
Podstata vynálezu
Podstatou vynálezu je nukleotidová promotorová izolovaná sekvence umožňující expresi kódujících sekvencí, na kterých je vázána, přičemž exprese je il specifická pro oblast albumenu obklopující klíček v zrnech krytosemenných rostlin a iii působí obzvláště v časných stadiích vývoje albumenu.
Ve skutečností je možno časnou akci a specifickou pro vývoj kličkových tkání a albumenu nalézt: podle vzájemného tvaru jedné nebo druhé tkáně, bylo by možno získat zrna nebo plody obohacené škrobem (silný albumenl a/nebo olejem (silný klíčekl cestou použití příslušných stimulačních genů (například hormonu buněčného cyklul nebo inhibičních genů (například toxického proteinu nebo inhibitoru transkripce!. Albuminy bez klíčků by bylo možno získat také podle tohoto modelu, pro průmyslové aplikace ve škrobárnách a mlýnech.
Například použití genů kódujících hormony (cytokiny, auxinyl buněčného cyklu za řízení promotorů podle vynálezu by umožňovalo modifikovat proces vzniku buněk a korelačním způsobem vývoj albumenu, jak popsal R.J. Scott (19981.
Působení, zaměřené na akumulaci živin v klíčku a v albumenu, může být rovněž hledáno v použití například jako určitých toto ·· i · · · • to to •to ···· ·· ···· ·« • •to ·· · ·· ···· · • · · · · ·· • to ·· ·· ···· genů, genii kódujících trans portery živin (zejména cukrů) na rozhraní rostlina/albumen a albumen/klíček nebo geny kódující inhibitory těchto přenosů pro diferencovanou akumulaci živin v albumenu nebo v klíčku.
Vynález se týká také způsobu modifikace zemědělských a/nebo nutričních kvalit rostliny cíleným a časným působením na vývoj klíčku/albumenu použitím transformace rostlin vektorem podle vynálezu. Obzvlášť se vynález týká modifikace tvaru a/ nebo vývoje klíčků/albumenu. Poukazuje také na změny ve vývoji klíčku s cílem produkce zrn bez klíčků pro obiloviny zajímavé pro průmysl škrobáren a mlýnů.
Zvláště se vynález týká shora definované expresní kazety k získání krytozrnné rostliny vykazující zlepšené zemědělské nebo nutriční kvality. S výhodou může získaná tranšgenní rostlina produkovat zrna s upraveným obsahem škrobu nebo oleje v porovnání s rostlinhou netransformovanouVynález se týká také použití tranšgenních rostlin získaných podle vynálezu nebo částí těchto rostlin, zejména semen, zrn a plodů pro přípravu odvozených produktů zejména potravinových .
Do rozsahu vynálezu patří také získané produkty, jako jsou olejnatá semena obohacená olejem, mouky ze semen obohacených škrobem nebo olejem.
Vynález se týká také veškerých složek lidské nebo zvířecí potravy připravených ze získaných produktů.
Vynález objasňují, nijak však neomezují následující příklady praktického provedení pomocí připojených schémat..
toto ·« • ·· · ·· · • ··· • « ••toto ·· • to totototo ·· · to·* ·· ·· • ·· · ·· «to ·· ·· « · · · ·» » • · · • to · ·· totoito
Seznam obrázků na výkresech
Na obr. Na obr.
Na obr.
Na obr.
Na obr1.
Na obr.
Na obr.
Na obr.
Na obr.
Na obr. Na obr.
je schéma znázorňující etapy klonování promotoru ESR je restrikční obraz plasmidu L82/34 obsahujícího jmenovitě promotor pEsrl napojený na Bus.
je restrikční obraz plasmidu L124/19 obsahujícího jmenovitě promotor pEsr2 napojený na Gus.
je restrikční obraz plasmidu L127a5 obsahujícího jmenovitě promotor pEsr3 napojený na Gus.
je restrikční obraz plasmidu L78al obsahujícího jmenovitě promotor pEsrl napojený na Ipt.
je restrikční obraz plasmidu L125a2 obsahujícího jmenovitě promotor pEsr2 napojený na lpt.
je restrikční obraz plasmidu L77alOl obsahujícího jmenovitě promotor pEsrl napojený na Barnase.
je restrikční obraz plasmidu L126a3 obsahujícího jmenovitě promotor pEsrl napojený na Barnase.
je porovnání sekvencí promotorů genů Esrl, Esr2 a Esr3 (případně prEsrl, prEsr2 a prEsr3, nebo SEQ ID No 1, SEQ ID No 2 a SEQ ID No 3), přičemž konzervované části jsou seřazeny.
je restrikční obraz plasmidu pWP280.
je restrikční obraz plasmidu L129/46 obsahujícího zejména promotor pEsr2 napojený na sekvenci Esr2 v prot i směru.
Příklady provedení vynálezu
Příklad 1
Kvantitativní exprese Esrl,2,3
Opsahl-Ferstad a kol. (The Plant J. 12, str. 235 až 246, 1997) umožnil identifikovat “diferenčním displejem specifický amplikon albunenu Esral (číslo dostupnosti na bázi daných EMBL
0 • I · ·
Χ98495) a izolovat tříděním genomových a komplementárních bank na linii hybridu HGS^HD? (Barloy a kol., Maydica 34, str. 303 až 308, 1989) a linii A188 (Gerdes J.T. a Tracy W.F., Corp Sci. 33, str. 334 až 337, 1993) odpovídající klony. Z genomických sekvencí Esrlgl (číslo dostupnosti na EMBL=X98497) a Esr2gl (číslo dostupnosti na EMBL=X98499) a Esr3g2 (číslo dostupnosti na EMBL:X99970), bylo možno uvést ve známost zvláště tři geny Esrl, Esr2 a Esr3.
Autoři vynálezu vyhodnotili relativní příspěvky exprese každého z genů Esr díky zkušenostem RT-PCR, digesce enzymy restrikce a kvantifikace způsoby známými pracovníkům v oboru z materiálů JAP 7 a JAP 9 (dny po opylení Jour Apres Pollinisation).
Kvantifikace různých identických skupin na migračním gelu ukazuje relativní střední příspěvky 18 %, 53 % a 29 % pro transkripty Esrl, EsR2 a Esr3. Promotor Esr2 tedy umožňuje kvantitativní expresi nejsilnější z genu, který řídí.
Příklad 2
Izolování a klonování promotorových sekvencí
Jak je znázorněno na obr. 1, byly fragmenty obsahující fáze otevřeného čtení Esrl, Esr2 a Esr3 (Opsahl-Ferstad H.D. a kol., The Plant J. 12, str.235 až 246, 1997) i sekvence v protisměru a po směru subklonovány v plasmidu pBluescript SK+ (Stratagene) způsobem, který popsal Sambrook a kol. (Molecular Cloning - A laboratory manual. CoId Sprlg Harbor
Press, 1989). Část pocházející z plasmidu L23/7 fragment Sall o 2,1 kb lambdaEsrlgl, plasmid L33/1 obsahující fragment BamHI o 3,4 kb lambdaEsr2gl, plasmid L33/10 obsahující fragment BamHI o 1,9 kb lambdaEsr2gl a plasmid L102c24 obsahující fragment HinDIII o 4,5 kb lambdaEl-111. Místa Xbal,
Laboratory obsahuj íc í • 0 0 0 ·· ♦··* ·* ·* ···· ·· · · « · • · · * * · · * • ···«· · · · · · ’ <j « ···<* · · · • · · · · · · * · * ·· · · 1 situovaná hned v protisměru otevřeného čtení (TCTGATTCCATG) umožnila rozlišit domnělé promotory příslušných fází otevřeného čtení. Zejména fragment SallZXbal o 0,53 kb L23/7 byl označen jako domnělý promotor Esrl, fragment HindlII/BamHI o 2,35 kb L33/1 (část v proti směru promotoru) a fragment BamHI/ Xbal 0,14 o kb L33/10 (po směru promotoru), domnělého promotoru Esr2, fragment HindlII/Xbal 1,71 kb, domnělý promotor Esr3 a fragment Xbal/Xbal o 1,62 kb obsahující domnělý promotor Esr4. Funkční promotor Esr2 o 2,49 kb byl rekonstituován z fragmentu HindiII/BamHI o 2,35 kb L33/1 a fragmentu BamHI/ Xbal o 0,14 kb L33/10 ze základního plasmidu typu pBSSK+ (Stratagene). Orientace šipkami na obr. 1 znamená orientaci 5 3
Příklad 3
Struktura sekvencí v protisměru genů Esr
Porovnání mezi sekvencemi oblastí 5 ukázalo dva typy ho mologie: jednu sekvenci vysoce konzervovanou, která odpovídá sekvenci, která se blíží k 265 párům bází a retrotranspozní sekvence v distální části. Ačkoli retrotranspozní sekvence jsou ve všech třech promotorech v různých orientacích a polohách, nezdá se, že hrají významnou úlohu v expresi genů Esr. V důsledku toho 265 párů bází by obsahovalo celou informaci cis potřebnou k expresi genů specifických pro oblast obklopující klíček.
Dohodnutá sekvence (SEQ ID No 7) se získá po seřazení tří promotorových nukleotidových sekvencí a použitím logického Sequenceru 3.1 společnosti Genes Codes Corporation (Ann. Arbor, MI 48106).
Degenerované báze jsou popsány v publikaci Nomenclature Committee of the International Union of Biochemistry (1985): Nomenclature for incompletly specified nucleic acid sequences.
• 0
European Journal of Biochemistry 150=1-5. Zejména
B=C, G nebo T, ale nikoli A
D=A, G nebo T, ale n i ko1 i C
H=A. C nebo T, ale nikol i G
K=G nebo T
M=A nebo C
N=G, A.T nebo C
R==G nebo A
S=C nebo G
V=A,C,nebo G, ale nikoli T
V=A nebo T
X—G , A,T nebo C a
Y=C nebo T.
Patrná je také homologie mezi sousedícími oblastmi, které zasahují do přibližně 500 párů bází mezi promotorem Esr2 a Esr3, jak jsou definovány v SEQ ID No 5 a No 6.
Přítomnost prvků činných v cis se volí ze souboru zahrnujícího konzervované sekvence, z nichž nejvýraznějsi je CTACACCA v tandemu právě 50 bází protisměrně otevřené fáze čtení (obr. 9). Tato sekvence je dobrým kandidátem stát se elementem zodpovědným za genovou expresi specifickou pro tkáň. První z tohoto opakování je ostatně umístěna v kruhu nejvýznamnějšího inversního opakování nacházejícího se ve třech promotorech- 0pakované sekvence plus dvakrát jsou konzervovány pouze mezi promotory pEsr2 a pEsr3 v oblasti s chybějícím promotorem Esrl= například sekvence ATTCT a TTTTA, potenciální usnadňovači transkripce vzhledem ke slabší expresi Esrl (obr. 9) se opakují každá čtyřikrát.
K předvedení funkčnosti elementů cis se připraví konstrukty obsahující nukleotidové promotorové oddělené sekvence napojené na GUS.
4 4 · • *4 * « V · · • · 4 • 4 • ·4 • 444 ·4 • · · · · · 4 · ·
r. <* · • · · · • · 4 ·
44
• 444
Jako příklad k vytvoření delece promotoru Esr2 se použije dvou technik^
- extensivní deleci 5 až 3 na fragmentu HindlII-Xbal pomocí kitu Erase-a-base™ od Promega (konstrukce L140),
- zesílením PCR fragmentů promotoru (konstrukce L194).
Plasmidy L140 a L194 obsahují oddělené promotory Ers2 napojené na referenční Gus a terminátor technikou popsanou v následujícím příkladu.
Pro transformační etapu se fragmenty obsahující konstrukty oddělených promotorů Esr2-Gusa-ter transferují do jiného plasmidu obsahujícího konstrukt “promotoru ubiquitin-luciferase-ter“, který slouží jako interní standard pro kvalifikování aktivity Gus a ke korigování účinku polohy Inserce transgenu do genomu pod expresí, proměnlivé u různých rostlin.
V následující tabulce I jsou fragmenty promotoru Esr2 pocházejícího z těchto deleci.
Tabulka I
Technika zvolené delece Fragment zbylý z promotoru Esr2x
Digesční kit (L140)
Zesílení PCR (L194)
985-2493
1254-2493
1865-2493
1874-2493
1880-2493
2077-2493
2163-2493
2275-2493
2373-2493 x Očíslování promotoru Esr2 je založeno na sekvenci pEsr2 • « · · · 9 9 · · « 99999 9 «
9 9 ·*<
9999 99 ·· 9» uvedené v dodatku (SEQ ID No 2), která pochází z HindlII (AAGCTT nebo A=Poloha 1) na XbaKTCTAGA nebo A=poloha 2493).
K předvedení funkčnosti shora popsaných pomocných nukleotidových sekvencí je autoři klonovali v protisměru raportního genu GUS a získaných konstruktů použili k transformaci rostlin.
Výhodně se získají deletované promotory Esr2 podle následujících protokolů.
Předně se provedou delece 5 na 3 pomocí exonukleázy III. Plasmid L124/19 obsahující promotor genu Esr2 napojený na gen β-glukuronidázu popsanou v příkladu 4.1 se digeruje Hind III k vytvoření místa iniciace delece a pomocí Pstl k vytvoření ochranného místa proti působení exonukleázy III. Delece se provedou za použití kitu Erase-a-base™ (Promega).
Za druhé se promotory zesílí pomocí aiaorce ESRX (5'GGGGTCTAGACT6TGAAGCTATTTTCCA3' ) C SEQ ID restrikční místo (Xbal (podtržené) a ESRH1 (5'GGGGAAGCTTTACATTCTTGCCATAACATA3' (SEQ ID (5'GGGGAAGCTTTTCATCAATAATGCCTCATT3- (SEQ ID (5'GGGGAAGCTTTAATTTCTTACTTCCTATCT3' (SEQ ID cí restrikční místo Hind III (podtržené), digerované Xbal a HindlII nahradí celkový promotor Esr2 protisměrně genu β-glukuronidázy v plaswmidu L124/19.
Ho 8)) obsahující
No 9)), ESRH2 No 10)), ESRH3 No 11)) obsahujíProdukty zesílení
Spojené deletované promotory na genu β-glukuronidázy se pak klonují do plasmidu obsahujícího gen luciferázy pod kontrolou promotoru aktinu rýže. Ten se získá klonováním fragmentu Xhol/Ncol plasmidu pActl-F4 (Mc Elroy D. a kol-, Mol. Gen. Genet. 231, str. 150 až 160, 1991) odpovídajícího promotoru a prvnímu intronu aktinu rýže v plasmidu typu pGP214 obsahujícího gen luciferázy a terminátor nopalinové syntházy (Twell D. a • « toto to to «< · · » ·· · · · to · · • · · to ···· ·· to* ·♦ kol., Development. 109, str. 705 až 713, 1990) digerované Sall/ Ncol. Adaptor obsahující místa restrikce Sall a Notl, vytvořeného nukleotidy 5'GGCCAGTCGACAAAGCGGCCGCATGCA3* (SEQ ID No 12) a 5'TCAGCTGTTTCGCCGGCGT3' (SEQ ID No 13) se zavede do získaného plasmidů digerovaného Notl a Pstl (plasmidů L210). Fragmenty Sall/Notl obsahující deletované promotory spojené s genem (X-glukuronidázy se klonují do plasmidů L210 digerovaného Sall a Notl.
Příklad 4
Příprava chimerních konstrukt.fi
Všechny konstrukty se mohou realizovat zvláště způsoby, které popsal Sambrook a kol. (Molecular Cloning - A laboratory manual. Cold Sprig Harbor Laboratory Press, 1989). Adaptátory, kterých je možno použít jako příkladu pro klonování těchto fragmentů v protisměru různých ovlivňjících genů, jsou popsány v restrikčních plánech odpovídajících plasmidů.
4-1 Chimérní konstrukty GUS
Plasmid L23/7 (Esrl) se deletuje z fragmentu Sací obshujícího místa nežádoucí restrikce. Pak se zavede fragment Xbal/ EcoRI s 2164 páry bází plasmidů pBHOl (Jefferson a kol, Plant Nuclear Biology Reportér 5 (4), str. 387 až 405, 1987) obsahujícího gen Gus (kódující B-glukuronidázu avšak zbavený promotoru) a koncová sekvence nos. Takto vytvořený nový plasmid a tedy digerovaný Xhol a produkt digesce obsahující podpůrnou oblast napojenou na gen Gus a umístěnou proti jeho směru se subklonují do vektoru pBCKS-»- (Stratagene) tak, aby promotor byl v blízkosti hybridizační zóny iniciátoru T7 umožnujuící tak získat plasmid L82/34 (obr. 2, tabulka II).
Podle podobného protokolu a s indikovanými restrikčními • · • · «444
4 4 · · ·
4· 44 enzymy podle obrázků je možno získat plasmidy L124/19 (pEsr2-GUS, obr. 3, tabulka III) a L127a5 (pEsr3-GUS, obr. 4, tabulka IV).
Je rovněž možno použít jiných reportérových genů nahražen£m GUS například GFP (Green Fluorescent Protein, Siemering K. R. a kol., Current Biology 6, str.1653 až 1663, 1996) k potvrzení získaných výsledků s GUS.
Podle právě popsaného podobného protokolu se napojí fragment HindiII-Xbal promotoru pEsr2 na sekvenci kódující GFP.
Tabulka II
Charakteristiky plasmidu L82/34
Fragment Poloha Odkaz
pEsrl Gus ter nos cat 741-1272 1302-3107 3181-3434 5878-5223
pBCKS+ L23/7 (pEsrl) pBIlOl L23/7 (proti ssěru) pBSSK+ pBCKS+ 1-740 741-1272 1273-3436 3437-3763 3764-3769 3770-6428 Stratagene Opsáhl-Ferstad et al, 1997* a podle příkladu Jefferson et al, 1987 Opsáhl-Ferstad et al, 1997 a podle příkladu Stratagene Stratagene
χ insert odpovídá fragmentu Esrlgl vyznačenému na obr. 4 podle Opsahl-Ferstada a kol. (The Plant J. 12, str. 235 až 246, 1997) φφ ··· · ·· ·· <· φ φ φφφφ φ φφφ· · •Φ φφ φφ φφφφ
Tabulka III
Charakteristiky plasmidu L124/Í9
Fragment Poloha Odkaz
pEsr2 Gus ter nos bia 689-3175 3205-5010 5084-5337 7441-6584
pBSSK+ 1-674 Stratagene
Linker JFB 34 675-688 podle příkladu1y
L33/1 (pEsr2') 689-3037 podle príkladuxx
L33/10 (pEsr2) 3038-3175 Opsahl-Ferstad et al, 1997 a (podle příkladux
pBIlOl 3176-5339 Jefferson et al, 1987
linker JFB56 5340-5346 podle příkladu25
pBSSK+ 5347-7566 Stratagene
χχ inserty jsou uvedeny částečně jako fragment Esr2gl na obr. 4 podle Opsahl-Ferstada a kol. (The Plant J. 12, str. 235 až 246, 1997).
1) adaptor JFB34 : 5' TCGACTGCAGCCCA 3' (SEQ ID n° 14)
3' GACGTCGGGTTCGA 5’ (SEQ ID n° 15)
2) adaptor JFB56: 5- CTAGACCCGAATTCGC 3’ (SEQ ID n° 16)
3' TGGGGTTAAGCGCCGG 5' (SEQ ID n° 17)
Tabulka IV
Charakteristiky plasmidu L127a5
Fragment Poloha Odkaz
pEsr3 Gus ter nos 689-2390 2420-4225 4229-4552
bia 6656-5799
Pbssk+ 1-674- Stratagene
Linker JFB 34 675-688 podle příkladu
L102c24 (pEsr3) 689-2390 podle příkladu
pBIlOl 2391-4554 Jefferson et al, 1987
linker JFB56 4555-4561 podle příkladu
pBSSK+ 4562-6781 Stratagene
·♦ ··
9 9 ·
9 9
9 9
9 9
9999 ·· ····
4-2 Chimérní konstrukty lpt
Gen kódu lpt pro isopentenyltransferázu, který je jedním z enzymů aplikovaných při syntese cytokininu, je fytohormon mající úlohu v buněčném růstu rostlin. Sekvenci genu stanovil Heidekamp F. a kol. (Nucl.Acids Res. 11, str. 611 až 6223, 1983). Další práce ukázaly, že tato sekvence za řízení jedním specifickým promotorem klíčku by umožnila zvýšit obsah v sušině rajčete (Martineau B. a kol., 1995).
Popsaným způsobem klonování a s fragmenty nukleových kyselin a restrikčních enzymů, vyznačených na odpovídajících obrázcích, mohly být připraveny konstrukty pEsrl-lpt (obr. 5, tabulka V) a pEsr2.1pt (obr. 6, tabulka VI). Rovněž je možno získat konstrukt pEsr3-lpt podle stejného protokolu. Pro přípravu těchto konstruktů bylo použito místo míst Xbal, míst Ncol (CCATGG) přečnívajících kodon ATG od začátku fáze otevřeného čtení.
Tabulka V
Charakteristiky plasmidu L78al
Fragment Poloha Odkaz
pEsrl. ipt ter ipt bia 310-844 846-1565 1566-1850 2963-3823
pUC118 1-231- Boehringer
L23/7 (pEsrl) 232-844 Opsahl-Ferstad et al, 1997 et cet exemple
přesná mutace , 845 Zhang et al, 1996
pRZl 846-1883 Zhang et al, 1995
pUC118 1884-4763 Boehringer
4 4 «
» ·· • · 4 • · ·
Tabulka VI
Charakteristiky plasmidu L125a2
Fragment Poloha Odkaz
pEsr2 ipt ter ipt bia 689-3183 3185-3904 3905-4189 6309-5449
pBSSK+ 1-674 Stratagene
Linker JFB 34 675-688 podle příkladu
L33/1 (pEsr2') 689-3037 podle příkladu
L33/10 (pEsr2) 3038-3183 Opsahl-Ferstad et al, 1997 a podle příkladu
přesná mutace 3184 Zhang et al, 1996
pRZl 3185-4198 Zhang et al, 1995
adaptateur JFB 56 4199-4214 ipodle příkladu
pBSSK+ 4215-6434 Stratagene
4-3 Chimerní konstrukty barnázy
Barnázový gen kóduje RNázu. Tento gen byl izolován pomocí Bacillus amylolíquefaciens (Hartley a kol., J. Mol. Biol. 202, str. 913 až 915, 1988). Jeho použití k vytvoření mužských sterilních rostlin je popsáno v evropském patentovém spise číslo EP 344 029 (Mariani a kol., 1990).
V rámci vynálezu byly získány plasmidy L77al01 (pEsrl-barnázy) a L126a3 (pEsr2-barnázy) popsané na obr. 7 (tabulka VII) a ba obr. 8 (tabulka VIII) z plasmidu promotoru A6-barnázy popsaného ve V0 92/11379 nahrazením pA6 promotory pEsrl a pEsr2 technikou zunámou pracovníkům v oboru.
Je také možno získat konstrukt pEsr3-Barnáza podle podobného protokolu.
• φ Φφφφ • Φ ·· φφφ* φφ φ φφφφ φφφ φφφ φφ · • φφφφφ φ φφφ φ φ φ φ φφφφ φφφ φφφφ φφ φφ φφ φφ φφφφ
Tabulka VII
Charakteristiky plasmidu L77al01
Fragment Poloha Odkaz du 1
pEsrl Bamase ter CaMV bia 80-605 613-945 1571-2257 4324-3467
pA3 L23/7 (pEsrl) pA3 1-28 29-605 606-4473 Scott et al, 1992 Opsahl-Ferstad et al, 1997 a podle příkla Scott et al, 1992
Tabulka VIII
Charakteristiky plasmidu L126a3
Fragment Poloha Odkaz
pEsr2 Bamase ter CaMV bia 43-2529 2537-2869 3495-4181 6248-5391
pA3 1-28 Scott et al, 1992
linker JFB34 29-42 podle příkladu
L33/1 (pEsr2') 43-2391 ipodle příkladu
L33/10 (pEsr2) 2392-2529 Opsahl-Ferstad et al, 1997 a podle příkla
pA3 2530-6397 Scott et al, 1992
4-4 Chimerní konstrukt antiEsr2
Rekonstituovaný funkční promotor Esr2 (2,49 kb), popsaný v příkladu 2 a volený přednostně se zřetelem k výsledkům kvantitativní exprese, popsaným v příkladu 1, se nafúzuje na sekvenci Esr2g2 (Opsahl-Ferstad H.D. a kol.,The Plant.J. 12, str. 235 až 246, 1997) vzatou v protisměru, jež je sama nafuzovaná na terminátor Nos.
Následujícím protokolem se s výhodou získá chimerní • · • »
4 4 4 « · • 44 ·
4 ·
konstrukt obsahující gen Esr2 v protisměru za řízení jeho čistým promotorem.
Do plasmidu odvozeného z pJIT3O obsahujícího promotor 35S se mezi místa BamHI a EcoRI začlení mnohočetné místo klonování a koncová sekvence viru mozaiky zelí (Guerineau F. a kol., Plant. Mol. Biol. 15, str. 127 až 136, 1990), adaptér obsahující místo Spěl a tvořený oligonukleotidy <5 'GATCCACTAGTCCCG (SEQ ID No 18) a (5'AATTCGGGACTAGTG CSEQ ID No 19). Fragment EcoRI/Spel plasmidu L42al4 (Opsahl-Ferstad H.D. a kol., The Plant. J. 12, str. 235 až 246, 1997)) se začlení do shora popsaného plasmidu. Takto získaná konstrukce obsahuje gen Esr2 v protisměrné orientaci za řízení promotorem 35S (plasmid L79b5).
Promotor 35S se zatlačí do plasmidu L79b5 restrikicí Sací a HindlII nahradí se adaptérem obsahujícím restriklční místa HindlII a Notl a tvořená oligonukleotidy C5'AAGCTTTTTGCGGCCGC (SEQ ID No 20) a (5'TC6AGCGGCCGCAAAAAGCTTAGCT (SEQ ID No 21)). Do tohoto adapteru se zavede promotor Esr2 ve formě fragmentu HindlII/Notl 2,44 kb. Takto získaná konstrukce obsahuje gen Esr2 v protisměrné orientaci za řízení jeho vlastním promotorem Cplasmid L129/46 (obr. 11).
Podobným protokolem je možno získat konstrukty obsahující promotor Esr2 navázaný na protisměrnou sekvenci Esrl a Esr3. Je také možno získat stejný t.yp chimerních konstruktů s jinými promotory Esr podle vynálezu. Získají se rovněž konstrukty obsahující konstitutivní promotor 35S, navázaný na protisměrnou shora popsanou sekvenci Esr.
Příklad 5
Získání transgenních rostlin (nutnost stabilní transformace kukuřice)
Zkušenosti s transitni expresí používající transformaci bombardováním rostlinných buněk chimerními konstrukty pEsr-GUS a konstrukčním promotorem Gus, nedávaly výsledky ukazující specifičnost exprese testovaných promotorů: nebyla pozorována žádná aktivita v zóně definované buňkami Esr. Malé rozměry této zóny a ostatních vlastních součástí mohly vysvětlovat skutečnost, že technika není přizpůsobena ve standardních podmínkách transitní expresi. Jako příklad jsou sledované konstitutivní testované promotory aktinu rýže (McElroy a kol., 1992), ubiquitinu kukuřice (Christensen a kol., Transgenic Res. 5, str. 213, 1996), Adh kukuřice (Denis a kol., Nucl. Ac. Res. 12, str. 3983 až 4000, 1984) a 35S (Oděli a kol., Nátuře 313, str. 810 až 812, 1985) zavádějící modré zabarvení do plného albumenu, což ukazovalo funkčnost transformačního systému, avšak nikoli v zóně obklopující klíček, což potvrzuje nepřizpůsobeni systému na tuto zónu.
K transformaci zaměřené na stabilní expresi bylo tedy nutno studovat specifičnost exprese promotorů podle vynálezu.
5-1 Bombardování částicemi
Způsob spočívá v použití bombardování částicemi stejnými jaké popsal J.Finer (Plant Cell Report 11, str. 323 až 328, 1992). Cílovými buňkami jsou buňky indiferentní k rychlému dělení mající zakonzervovanou schopnost regenerace celých rostlin. Tento typ buněk tvoří klíčkotvorný kalus kukuřice (nazývaný typ II). Kalusy se získají z nezralých klíčků genotypu Hill způsobem a v prostředí, které popsal Armstrong (Maize Handbook: nakladatelé M. Freeling, V.Walbot, str. 665 až 671, 1994). Tyto fragmenty kalusů o povrchu 10 až 20 mm2 se čtyři hodiny před bombardováním uloží v množství 16 fragmentů na misku do Petriho misek obsahujících kultivační prostředí identické s iniciačním prostředím s přísadou 0,2 M manitolu +0,2 M sorbitolu. Plasmidy, popsané v předchozích příkladech a ne24 toto toto • · to ·· tototo·
to · • · · •·· · · · • · ·
• to • · • · tto ···· soucť zaváděcí geny, se čistí na sloupci OiagenR podle instrukcí výrobce. Pak se vysrážejí na částicích wolframu (M10) podle Kleinova protokolu (Nátuře 327, str- 70 až 73, 1987). Takto obalené částice se vrhají na cílové buňky dělem podle protokolu, který popsal J. Finer (Finer J. Plant Cell Report. 11, str. 323 až 328, 1992). Misky s takto bombardovanými kalusy se pak zalijí prostředkem ScellofraisH, načež se kultivují ve tmě pří teplotě 27 C. K prvnímu prepichování dojde po 24 hodinách, pak vždy po 15 dnech během tří měsíců ve stejném výchozím prostředí s přísadou selektivního činidla. Po třech měsících nebo někdy dříve, se získají kalusy, jejichž růstu nebylo bráněno selektivním činidlem, obvykle a hlavně sestávajícím z buněk pocházejících z dělení buňky, do jejíhož genetického prostředí bylo integrováno několik kopií selekčního genu. Frekvence získávání takových kalusů je přibližně 0,8 kalusu na bombardovanou misku.
Kalusy se identifikují, rozjednotí, zesílí a pak se kultivují k regeneraci rostlin za modifikace hormonální a osmotické rovnováhy buněk způsobem který popsal Vain a kol. (Plant Cell Tissue and Organ Culture 18, str. 143 až 151, 1989). Tyto rostliny se aklimatizují ve skleníku nebo se mohou křížit k získání samosprašných hybridů.
5-2. Transformace agrobakteriem
Jinou technikou transformace, použitelnou v rámci vynálezu, je použití Agrobacter i um tumefaciens podle protokolu, který popsal Ishida a kol. (Nátuře Biotechnology 14, str. 745 až 750, 1996), zvláště na nezralých klíčcích deset dní po oplodnění. Všechna používaná prostředí jsou popsána v citované literatuře. Transformace začíná s fází společné kultury, kde jsou nezralé klíčky kukuřice uvedeny do styku na pět 5 minut s Agrobacteriem tumefaciens LBA 4404 obsahujícím superbinární vektory. Superbinární plasmid je výsledkem homologové rekombi25
nace mezi intermediárním vektorem nesoucím ADN-T obsahujícím sledovaný gen a/nebo selekční markér odvozený z plasmidů popsaných v předchozích příkladech a vektor pSBl japonského tabáku (evropský patentový spis číslo EP 672 752), který obsahuje: geny virB a virG plasmidu pTiBo542 obsažené v supervirulentní vrstvě A281 Agrobacterium tumefaciens (ATCC 37349) a homologickou oblast nacházející se v intermediárním vektoru umožňující tuto homologickou rekombinaci. Klíčky se pak uloží na tři dny do prostředí LSAs ve tmě při teplotě 25 C. K první selekci dojde na transformovaných kalusech: klíčkogenní kalusy se přenesou do prostředí LSD5 obsahujícího 5 rag/1 fosfinotricinu a cefotaximu 250 mg/l (vyloučení nebo omezení kontaminace Agrobacteriem tumefaciens). Tato etapa probíhá dva týdny za o
tmy při teplotě 25 C. Druhá etapa selekce se provádí přenesením klíčků, které se vyvinuly v prostředí LSD5 do prostředí LSD10 (fosfinotricin 10 mg/ml) v přítomnosti cefotaximu, během tří týdnů za stejných podmínek jako prve. Třetí etapa spočívá ve vyříznutí kalusů typu I (fragmenty 1 až 2 mm) a přeneo sení na tři týdny ve tmě při teplotě 25 C do prostředí LSD10 v přítomnosti cefotaximu.
Regenerace rostlinek se provede vyříznutím kalusů typu I, které proliferují a jejich přenesním do prostředí LSZ v přítomnosti 5 mg/l fosfinotricinu a cefotaximu na dva týdny při teplotě 22 C za tvalého osvětlení.
Regenerované rostlinky se přenesou do prostředí RM-+-G2 obsahujícího 100 mg/l Augmentinu na dva týdny při teplotě 22 C za trvalého osvětlení k vývojové etapě. Získané rostliny se pak přenesou do fytotronu k jejich aklimatizaci.
5-3 Způsob vhodný pro barnasové konstrukty: retransformace kalusů act-barstar
Chimerních barnasových konstruktů popsaných v příkladu 3
• ti titi • titi ti • · ti ti tititi ti ti • tititi titi • ti titititi • ti • ti • ti • ti ti se může využít ke klasické transformaci jedním nebo druhým shora popsaným způsobem.
Podle jednoho výhodného způsobu přizpůsobeného toxickému charakteru barnasy se používá k transformaci předběžně transformovaných kalusů obsahujících barst-arový gen, který kóduje specifický inhibitor Barnasy (Hartley a kol., J. Mol. Biol. 202, str. 913 až 915, 1988). Tento gen slouží jako ochrana'' během procesu regenerace těchto kalusů, který probíhá v podstatě z klíčekgeneze kukuřice.
Etapa a= získání linie exprimující barstar a plasmid obsahující gen resistentní k hygromycinu:
První etapa transformace probíhá podle popsaných protokolů s plasmidem pVP280 obsahujícím kazetu pActin-intron-Barstar-Nos póly A.
Tato kazeta se získá v těchto stupních: barnasový fragment se aplikuje pomocí PCR z plasmidu pTG2 (Horovitz a kol., J. Mol. Biol. 216, str. 1031 až 1044, 1990), pak se subklonuje až fragment Xbal/HindiII v plasmidu pBluescript KS+ (Stratagene) poskytujíce plasmid pWP118.
Barstarový gen se pak transfektuje na fragment Xbal/HincII v místě Xbal/Smal plasmidu pW90, odvozeného z plasmidu pJIT30 (Guerineau a kol.,Plant. Mol. Biol. 15, str. 127 až 136, 1990) (promotor 35SCaMV nahrazený dvojitým promotorem 35S a oblastí polyspojovník mezi místy Xbal a EcoRl nahraženými místy Spěl, BainHl, Smál a Pstl).
Oblast polyA CaMV získaného plasmidu se nahradí oblastí nos polyA pEI)23 (Dále a kol., Gene 91, str. 79 až 85, 1991) tvořící plasmid pWP266. Dvojitá promotorové oblast 35S CaMV se nakonec nahradí aktinovým promotorem rýže a intronem z pC0R113 (McElroy a kol., Mol. Gen. Genet.. 231, str. 150 až 160, 1991) φ · «·
φ φφφφ φ φ · φφφ φ φ φ φφφ φφ φφφφ
ΦΦ ΦΦ·· tvořícím plasmid pWP280 Cobr. 10).
Takto získané rostliny promotor aktin-barstar se analyzují způsobem Northern Blot k identifikování rostlin exprimujících korektně ARNm kódující Barstar. Rostliny tako vyrobené poskytují klíčky exprimující gen Barstar použitelné k produkci kalusů typu II známými způsoby: zavedením do kultury klíčků v indukčním prostředí kalogenese a přepichováním v selektivním prostředí obsahujícím hydromycin.
Etapa b; transformace těchto kalusů chimerním konstruktem barnasy:
Kalusy act-barstar získané v předchozí etapě se bombardují způsobem popsaným v odstavci 5-1 prve popsanými konstrukty promotor Esr-barnas plasmidem dodávajícím odolnost Basta CpDM302, McElroy a kol.,Mol. Gen. Genet. 231, str. 150 až 160, 1991). Pak se oba geny oddělí souproudně segregací k zísání samotného promotorového konstruktu Esr-barnase.
V porovnání s klasickým způsobem, který je zaměřen na přímé transformování kalusů konstruktem Esr-barnase se dosáhne výhodným způsobem nej lepších výsledků, zejména pokud jde o účinnost transformace a počet regenerovaných rostlin.
Příklad 6
Zavedení funkčnosti pomocných sekvencí Cpřípad konstruktů GUS)
Ke zjišťování aktivity β-glukuronidázy se sklidí kukuřičná zrna z rostlin transformovaných bombardováním částicemi v přesných stadiích vývoje a podélně se rozříznou. Inkubují se v přítomnosti 5-brom-4-chlor-3~ indoly 1-fJ-D-glukuronové kyseliny (X-GlcA, Duchefa) 24 hodin při teplotě 37 C CJefferson a kol., Plant Nuclear Biology Reportér 5 C4), str. 387 až 405, 1987).
···· • 4 • ·
•« ·· * 9 · • · · • ··· ···· ··
Zvláště v případě konstruktu Esr2-Gus je modré zabarvení omezeno na obrys embrya 4. a 5. dne po opylení, pak pouze na úrovni suspensoru 6. a 7. dne a nakonec na spodině suspensoru ve dnech 9, 12, 13 a 15.
Tyto výsledky exprese v transgenních rostlinách ukazují, že fragmenty 5 popsané ve vynálezu odpovídají funkčním promotorům, a že jsou postačující pro správnou prostoro-časovou expresi, v souhlasu s dosavadními výsledky COpsahal-Ferstad H.D. a kol. The Plant J. 12, str. 235 až 246, 1997).
Použití těchto pomocných nukleových sekvencí v molekulárních konstrukcích určených ke zlepšení kvality zemědělské, potravinové nebo průmyslové rostliny je obzvlášt zajímavé pro modifikování tvaru klíčku a nebo albumenu a jeho vývoje.
Průmyslová využitelnost
Modifikce potravinářských a průmyslových rostlin ke zvýšení jejich užitkovosti, zvláště obsahu škrobu nebo oleje.
/7
Česka republik fy. Vi • · · · • ·
99 9 · 9
L i teratura
Dále a kol
Dabis R.W. a kol., Can. J. Dennis, Nucl. Ac. Res. 12,
Devic a kol., Plant Physiol
Armstrong, Maize Handbook, nakladatelé Freeling M. Walbot V.
Eds-, str. 665 až 671, 1994.
Barloy D. a kol., Maydica 34, str. 303 až 308, 1989.
Becker H.A. a kol., Dopmains of gene expression in developlng endosperm str. 361 až 375, 1999.
Breton C.a kol., Plant Mol.Biol. 27, str. 105 až 113, 1995. Christensen a kol., Transgenic Res. 5, str. 213, 1996.
Clark J.K. a Sheridan W.F., J. Heredity77, str. 83 až 92, 1986. Gene 91, str. 79 až 85, 1990.
Biol. 68, str. 471 až 479, 1990. str. 3983 až 4000, 1984.
Biochem-35, str. 35(4)=331 až 339,
1997.
Finer J., Plant Cell Report. 11, str. 323 až 328, 1992. Gerdes J.T. a Tracy W.F., Crop Sci. 33, str. 334 až 337 Guerche a kol., Mol. Gen. Genet. str. 206 až 382, 1987.
1993.
Gueríneau a kol., Plant. Mol. Biol. 15, str. 127 až 136, 1990. Hartley a kol., J. Mod. Biol. 202, str. 913 až 915, 1988. Heidekamp F. a kol., Nucl. Acids Res. 11 stí'. 6211 až 6223, 1983.
Horovitz a kol., J. Mol. Biol. 216, str. 1031 až 1044, 1990.
Hu a kol., Molecular and General Genetics 248, str. 471 až 480, 1995.
Hueros Θ. a kol., Plant Cell. 7, str. 747 až 757, 1995.
Ishlda a kol., Nátuře Biotechnology 14, str. 745 až 750, 1996. Jefferson a kol-, Plant Nuclear Biology Reportér 5 (4), str.
387 až 405, 1987.
Klein, Nátuře 327, str- 70 až 73, 1987.
Kowles R.V. a Phillips R.L., Int. Rev Cytol. 112, str. 97 až 136, 1988.
Kýle D.J. a Styles E.D., Planta 137, str. 185 až 193, 1977. Liang P. a Pardee A.B., Science 257, str 967 až 971, 1*992.
Lopes M,A. a Larkins B.A., Plant Cell- 5, str. 1383 až 1399,
- a
0 «0
0» ««00
1993.
Maři an i a ko 1 . McElroy a kol. McElroy a kol. Oděli a kol., Opsahl-Ferstad , Nátuře 347, str. 737 až 741, 1990.
, Mol.Gen.Genet. 231, str. 150 až 160, , Plant Cell. 2, str. 163 až 171, 1990. Nátuře 313, str. 810 až 812, 1985.
H.D. a kol., The Plant J. 12, str. 235
1991.
až 246,
1997.
Poole a kol.. Cell 40, str. 37 až 43, 1985.
Sambrook a kol., Molecular Cloning- A laboratory manual- Cold Sprig Harbor Laboratory Press, 1989.
Schel J.H.N. a kol., Can. J. Bot. 62, str. 2842 až 2856, 1984. Scott a kol., světový patentový spis číslo W0 92/11379, 1992.
Siemering K.R. a kol., Current Biology 6, str. 1653 až 1663,
1996.
Twell D. a kol., Development 109, str. 705 až 713, C1990).
Vain a kol. Plant Cell Tissue and Organ Culture 18, str. 143 až 151, 1989.
Xu J. a kol., Plant Physiol. 108, str. 1293 až 1294, 1995. Zhang a kol., The effect of auxin on cytokinim levels and metabolism in transgenic tobacco tissue an ipt gene. Planta
196, str. 84 až 94, 1995.
Zhang a kol. Expression of the isopentyl transferase gene is regulated by auxin in transgenic tobacco tissues- Transgenic Res. 5, str. 57 až 65, 1996.
Vl
PATENTOVÉ • « • * * * ·»··

Claims (16)

  1. NÁROKY
    i.
    Nukleotidová promotorové izolovaná sekvence umožňující expresi kódujících sekvencí, na kterých je vázána, přičemž exprese je i) specifická pro oblast albumenu obklopující klíček v zrnech krytosemenných rostlin a ii) působí obzvláště v časných stadiích vývoje albumenu.
  2. 2. Nukleotidová promotorova izolovaná sekvence podle nároku 1, izolováná z obilovin, zvláště z kukuřice.
  3. 3. Nukleotidová promotorové izolovaná sekvence podle nároku 1 nebo 2 , obsahující sekvence SEQ ID No 1, No 2, No 3, No 4, No 5 No 6 nebo No 7 nebo všechny jejich homologové sekvence.
  4. 4. Nukleotidová promotorova izolovaná sekvence podle nároku 1 až 3, obsahující regulační element cis definovaný motivem CTACACCA opakovaným s výhodou za sebou.
  5. 5. Expresní kazeta vyznačující se tím, že obsahuje promotorovou nukleotidovou sekvenci podle nároku 1 až 4, vázanou operativně na alespoň jeden sledovaný gen.
  6. 6- Expresní kazeta podle nároku 5,vyznačuj ící se t í a, že sledovaný gen kóduje protein volený ze souboru proteinů účastnících se ve vývoji klíčku nebo albumenu, buněčného růstu, metabolismu cukrů nebo mastných kyselin, toxického proteinu a proteinu inhibujícího transkripci.
  7. 7. Expresní kazeta podle nároku 5 nebo 6, vyznačující se tím, že sledovaný gen kóduje protein volený mezi barnásou a isopentenyltransferázou.
  8. 8. Expresní vektor, vyznačující že obsahuje expresní kazetu podle nároku 5 až 7.
    tím, *00 0 · 0 0 0 · 0 00000 0 000 0 0
  9. 9. Hostitelská buňka krytosemenné rostliny, zejména obilniny transformovaná vektorem podle nároku 8.
  10. 10. Transgenní rostlina nebo část této rostliny, zejména ovoce, semen, zrn, pyly, vzniklé z buňky podle nároku 9.
  11. 11. Rostlina nebo část rostliny podle nároku 10 ze souboru zahrnujícího obilovinu nebo rostlinu olejnatou, volenou ze souboru zahrnujícího pšenici, řepku, slunečnici a především kukuřici.
  12. 12. Hybridní transgenní rostlina získaná křížením rostlin podle nároku 10 nebo 11.
  13. 13. Způsob získávánmí krytosemenné rostliny se zlepšenými zemědělskými nebo nutričními vlastnostmi , vyznačuj í c i se t í m, že se
    - transorrauje alespoň jedna buňka krytosemenné rostliny vektorem podle nároku 8,
    - kultivuje se takto transformovaná buňka způsobem k vytvoření rostliny obsahující ve svém genomu expresní kazetu podle nároku 5 až 7.
  14. 14- Použití expresní kazety podle 5 až 7 k získání transgenní krytosemenné rostliny se zlepšenými zemědělskými nebo nutričními vlastnostmi.
  15. 15. Použití podle nároku 14 k získání transgenní rostliny produkující zrna obsahující škrob nebo olej modifikovaná v porovnání s netransformovanou rostlinou.
  16. 16. Použití rostliny nebo části rostliny jmenovitě semene, zrna nebo plodu podle nároku 10 až 12 k přípravě odvozených produktů, zejména potravinářských.
CZ20021139A 1999-10-01 2000-09-19 Specifické promotory albumenu rostlinných zrn CZ20021139A3 (cs)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR9912305A FR2799203B1 (fr) 1999-10-01 1999-10-01 Promoteurs specifiques de l'albumen des graines de vegetaux

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CZ20021139A3 true CZ20021139A3 (cs) 2002-06-12

Family

ID=9550506

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ20021139A CZ20021139A3 (cs) 1999-10-01 2000-09-19 Specifické promotory albumenu rostlinných zrn

Country Status (9)

Country Link
US (1) US7071378B1 (cs)
EP (1) EP1218510B1 (cs)
AU (1) AU782957B2 (cs)
CA (1) CA2385763C (cs)
CZ (1) CZ20021139A3 (cs)
FR (1) FR2799203B1 (cs)
HU (1) HUP0203513A2 (cs)
PL (1) PL354293A1 (cs)
WO (1) WO2001025439A1 (cs)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7534933B2 (en) * 2000-08-18 2009-05-19 University Of Connecticut Transgenic plants overexpressing a plant vacuolar H + -ATPase
US20020178464A1 (en) * 1999-11-10 2002-11-28 Whitehead Institute For Biomedical Research Proton transporters and uses in plants
US8697950B2 (en) * 1999-11-10 2014-04-15 University Of Connecticut Vacuolar pyrophosphatases and uses in plants
FR2828210B1 (fr) * 2001-08-01 2004-08-06 Agronomique Inst Nat Rech Acide nucleique regulateur permettant l'expression d'un polynucleotide d'interet specifiquement dans l'endothelium d'une graine de plante, et ses applications
US7276596B2 (en) 2003-02-25 2007-10-02 Pioneer Hi-Bred International, Inc. Promoter from maize invertase inhibitor gene
GB0606033D0 (en) * 2006-03-24 2006-05-03 Univ Bath Plant Promoters, Coding Sequence And Their Uses
AU2017249663B2 (en) 2016-04-11 2023-04-20 BASF Agricultural Solutions Seed US LLC Seed-specific and endosperm-preferential promoters and uses thereof
EP3443098A1 (en) 2016-04-11 2019-02-20 Bayer CropScience NV Seed-specific and endosperm-preferential promoters and uses thereof

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0412006B1 (en) * 1989-08-04 2000-11-29 Aventis CropScience N.V. Plants with modified flowers, seeds or embryos
CA2071943C (en) * 1989-12-22 2007-04-24 Joan Tellefsen Odell Site-specific recombination of dna in plant cells
EP0611395A1 (en) * 1991-11-05 1994-08-24 Novartis AG Improved supersweet corn
US6326527B1 (en) * 1993-08-25 2001-12-04 Dekalb Genetics Corporation Method for altering the nutritional content of plant seed
FR2744134B1 (fr) * 1996-01-29 1998-04-03 Biocem Proteines de reserve de plantes enrichies en acides amines, notamment alpha-zeine de mais enrichie en lysine plantes exprimant ces proteines
WO1998008961A2 (en) * 1996-08-30 1998-03-05 Olsen Odd Arne Endosperm and nucellus specific genes, promoters and uses thereof
WO1998010062A1 (en) * 1996-09-03 1998-03-12 Monsanto Company Monocot seed gene expression system
US7053282B1 (en) * 1998-02-09 2006-05-30 Pioneer Hi-Bred International, Inc. Alteration of amino acid compositions in seeds

Also Published As

Publication number Publication date
EP1218510A1 (fr) 2002-07-03
CA2385763C (fr) 2012-11-27
AU782957B2 (en) 2005-09-15
FR2799203B1 (fr) 2003-03-21
US7071378B1 (en) 2006-07-04
AU7528300A (en) 2001-05-10
CA2385763A1 (fr) 2001-04-12
EP1218510B1 (fr) 2015-11-11
HUP0203513A2 (hu) 2003-08-28
FR2799203A1 (fr) 2001-04-06
PL354293A1 (en) 2003-12-29
WO2001025439A1 (fr) 2001-04-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2332628C (en) Seed-preferred promoters
US6215051B1 (en) Aarobacterium-mediated method for transforming rice
CA2544272C (en) Meg1 endosperm-specific promoters and genes
US6403862B1 (en) Seed-preferred promoter from maize
US5460952A (en) Gene expression system comprising the promoter region of the α-amylase genes
EP1000164B1 (en) Induction of male sterility in plants by expression of high levels of streptavidin
US20020148007A1 (en) Seed-preferred promoter from barley
AU2018220084A1 (en) Method for plant improvement
CN102575249B (zh) 胚乳中有效的植物启动子及其用途
US8796507B2 (en) MEG1 endosperm-specific promoters and genes
EP2189532A1 (en) Promoters from coffee
US6921815B2 (en) Cytokinin Oxidase Promoter from Maize
CZ20021139A3 (cs) Specifické promotory albumenu rostlinných zrn
CN1423520B (zh) 调节植物细胞分裂的组合物和方法
JP2004504031A (ja) リポキシゲナーゼ遺伝子、プロモーター、シグナルペプチド、およびそのタンパク質
US7741534B2 (en) Cytokinin oxidase promoter from maize
US7112723B2 (en) Globulin 2 regulatory region and method of using same
HU227022B1 (en) Plant reproduction proteins
US20050086716A1 (en) Nucleic acids coding for a ISUM2A polypeptide and use of said nucleic acids to obtain transformed plants producing seeds altered in germ development
CN105018496A (zh) 一种具有胚乳特异表达特性的DNA片段pENP5及其应用
WO2009030163A1 (fr) Gène responsable de la synthèse d&#39;acides gras dans le riz et son application
JP2000157080A (ja) アルファ―アミラ―ゼ遺伝子のプロモ―タ―領域を含んでなる遺伝子発現系
AU1468401A (en) Seed-preferred promoter from barley