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BRPI0810658B1 - DNA CONSTRUCTION, METHOD OF PRODUCING A TRANSGENIC CORN PLANT WITH HIGH ASPARAGINE CONTENT, FOOD OR FEED AND METHOD OF PRODUCING THE SAME - Google Patents

DNA CONSTRUCTION, METHOD OF PRODUCING A TRANSGENIC CORN PLANT WITH HIGH ASPARAGINE CONTENT, FOOD OR FEED AND METHOD OF PRODUCING THE SAME Download PDF

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BRPI0810658B1
BRPI0810658B1 BRPI0810658-4A BRPI0810658A BRPI0810658B1 BR PI0810658 B1 BRPI0810658 B1 BR PI0810658B1 BR PI0810658 A BRPI0810658 A BR PI0810658A BR PI0810658 B1 BRPI0810658 B1 BR PI0810658B1
Authority
BR
Brazil
Prior art keywords
plant
protein
dna
seq
asparagine
Prior art date
Application number
BRPI0810658-4A
Other languages
Portuguese (pt)
Inventor
Scott Andersen
James Crowley
Stephen M. Duff
Bradon J. Fabbri
Qungang Qi
Bo-Xing Qiu
Steven Screen
Original Assignee
Monsanto Technology Llc
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 Monsanto Technology Llc filed Critical Monsanto Technology Llc
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Publication of BRPI0810658A2 publication Critical patent/BRPI0810658A2/en
Publication of BRPI0810658B1 publication Critical patent/BRPI0810658B1/en

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Abstract

PLANTAS E SEMENTE DE MILHO COM TEOR AUMENTADO DE ASPARAGINA E PROTEÍNA. A presente invenção refere-se a uma e a uma semente de milho com níveis aumentados de proteína e aminoácidos. A invenção refere-se também a construtos de DNA que proveem expressão em células de milho transgênicas de uma enzima asparagina sintetase. Os construtos de DNA são usados em um método para produzir plantas e sementes de milho transgênicas e selecionar plantas e semente com níveis aumentados de proteína e aminoácidos.CORN PLANTS AND SEEDS WITH INCREASED ASPARAGINE AND PROTEIN CONTENT. The present invention relates to a corn seed with increased levels of protein and amino acids. The invention also relates to DNA constructs that provide expression in transgenic maize cells of an asparagine synthetase enzyme. DNA constructs are used in a method to produce transgenic corn plants and seeds and select plants and seeds with increased levels of protein and amino acids.

Description

ANTECEDENTES DA INVENÇÃOBACKGROUND OF THE INVENTION 1. Campo da Invenção1. Field of Invention

[0001] A presente invenção refere-se em geral ao campo de biotecnologia de planta e mais especificamente a aumento de asparagina e proteína em plantas e sementes.[0001] The present invention relates generally to the field of plant biotechnology and more specifically to increasing asparagine and protein in plants and seeds.

2. Descrição da Técnica Relacionada2. Description of Related Art

[0002] Fazendeiros e consumidores desejam plantas de cultura com características agronômicas aperfeiçoadas tais como rendimento aumentado, produção de proteína de semente aumentada e composição nutricional aperfeiçoada. Componentes nutricionais desejados de plantas de cultura incluem, entre outros, fibra, antioxidantes tais como Vitamina E, selênio, ferro, magnésio, zinco, vitaminas B, lignanos, ácidos fenólicos, aminoácidos essenciais e fitoestrogênios. Embora esforços consideráveis em cultivo de planta tenham provido alguns ganhos nessas características desejáveis, a habilidade em introduzir DNA não-hospedeiro específico em um genoma de planta provê mais oportunidades para geração de plantas com essas características. Em particular, embora o rendimento de milho convencional tenha aumentado uniformemente com os anos, não houve um aumento similar na capacidade de plantas de milho em assimilar nitrogênio mais eficientemente ou aumentar o teor de proteína da semente.[0002] Farmers and consumers desire crop plants with improved agronomic characteristics such as increased yield, increased seed protein production and improved nutritional composition. Desired nutritional components of crop plants include, among others, fiber, antioxidants such as Vitamin E, selenium, iron, magnesium, zinc, B vitamins, lignans, phenolic acids, essential amino acids and phytoestrogens. Although considerable efforts in plant breeding have provided some gains in these desirable traits, the ability to introduce specific non-host DNA into a plant genome provides more opportunities for generating plants with these traits. In particular, although the yield of conventional corn has increased uniformly over the years, there has not been a similar increase in the ability of corn plants to assimilate nitrogen more efficiently or increase seed protein content.

[0003] Disponibilidade de nitrogênio tem um impacto positivo significante sobre produtividade de planta, biomassa e rendimento de cultura incluindo a produção de proteína de semente. Em plantas, nitrogênio inorgânico é assimilado do solo, reduzido para amônia e incorporado a nitrogênio orgânico na forma de aminoácidos de transporte de nitrogênio asparagina, glutamina, ácido aspártico e ácido glutâmico. Asparagina (Asn) é a molécula de transporte de amida preferida por causa de sua razão de nitrogênio para carbono alta (2N:4C versus 2N:5C) e porque ela é relativamente inerte. Asn e outros aminoácidos também são usados como elementos básicos para síntese de proteína.[0003] Nitrogen availability has a significant positive impact on plant productivity, biomass and crop yield including seed protein production. In plants, inorganic nitrogen is assimilated from the soil, reduced to ammonia, and incorporated into organic nitrogen in the form of the nitrogen-carrying amino acids asparagine, glutamine, aspartic acid, and glutamic acid. Asparagine (Asn) is the preferred amide transport molecule because of its high nitrogen to carbon ratio (2N:4C versus 2N:5C) and because it is relatively inert. Asn and other amino acids are also used as building blocks for protein synthesis.

[0004] Em plantas, Asn é sintetizada a partir de glutamina, aspartato e ATP, em uma reação catalisada pela enzima asparagina sintetase (AsnS). Glutamato, AMP e pirofosfato são formados como subprodutos. Duas formas de AsnS foram descritas: uma forma dependente de glutamina e uma forma dependente de amônia. A AsnS dependente de glutamina pode catalisar ambas as reações dependentes de glutamina e dependentes de amônia embora glutamina seja a fonte de nitrogênio preferida.[0004] In plants, Asn is synthesized from glutamine, aspartate and ATP, in a reaction catalyzed by the enzyme asparagine synthetase (AsnS). Glutamate, AMP and pyrophosphate are formed as byproducts. Two forms of AsnS have been described: a glutamine-dependent form and an ammonia-dependent form. Glutamine-dependent AsnS can catalyze both glutamine-dependent and ammonia-dependent reactions although glutamine is the preferred nitrogen source.

[0005] Concentração alta de proteína é considerada uma característica de qualidade importante para a maioria das principais culturas, incluindo soja, milho e trigo. Variedades de milho, trigo e sojas com muita proteína, por exemplo, foram identificadas através de geração tradicional. No entanto, a maioria das linhagens com muita proteína desenvolvida desta maneira têm obstáculo de rendimento ou outras desvantagens agronômicas. Seria desejável se o teor de proteína de culturas, especialmente milho, pudesse ser aumentado acima dos níveis atualmente disponíveis, ambos para o consumo humano e para o uso do produto em rações animais. Isto ofereceria o benefício de valor de nutriente bastante aumentado quando a cultura é usada como alimento e ração para seres humanos e animais.[0005] High protein concentration is considered an important quality characteristic for most major crops, including soybeans, corn and wheat. Varieties of corn, wheat and soybeans with a lot of protein, for example, were identified through traditional generation. However, most high-protein lines developed in this way have yield obstacles or other agronomic disadvantages. It would be desirable if the protein content of crops, especially corn, could be increased above currently available levels, both for human consumption and for use in animal feed. This would offer the benefit of greatly increased nutrient value when the crop is used as food and feed for humans and animals.

SUMÁRIO DA INVENÇÃOSUMMARY OF THE INVENTION

[0006] A invenção provê métodos e composições para desenvolvimento de culturas e produtos de planta para aumentar o teor de proteína e aminoácido. Os métodos e as composições aumentam o nível de aminoácidos e proteína livres em tecidos de planta, particularmente em sementes. Mais especificamente, plantas e sementes transgênicas são providas, as quais contêm composições de DNA heterólogo que expressam um produto de gene envolvido em biossíntese de asparagina aumentada e proteína aumentada. A expressão do produto aumenta o valor nutricional de fontes de milho para alimento e milho para ração e produtos processados derivados de semente de milho transgênico ou partes do mesmo.[0006] The invention provides methods and compositions for developing crops and plant products to increase protein and amino acid content. The methods and compositions increase the level of free amino acids and protein in plant tissues, particularly in seeds. More specifically, transgenic plants and seeds are provided, which contain heterologous DNA compositions that express a gene product involved in increased asparagine and increased protein biosynthesis. Product expression increases the nutritional value of food and feed corn sources and processed products derived from transgenic corn seed or parts thereof.

[0007] Em um aspecto, a invenção provê métodos para aumento do teor de proteína em uma planta de milho. Construtos de DNA compreendendo uma sequência de polinucleotídeo codificando polipeptídeos com atividade de asparagina sintetase são também providos.[0007] In one aspect, the invention provides methods for increasing the protein content in a corn plant. DNA constructs comprising a polynucleotide sequence encoding polypeptides with asparagine synthetase activity are also provided.

[0008] Em outra modalidade, a presente invenção compreende uma célula de planta de milho transformada com a composição de DNA heterólogo codificando uma asparagina sintetase identificada aqui. Em modalidades específicas, a expressão heteróloga de uma molécula de polinucleotídeo de AsnS4 (isozima 4 de asparagina sintetase) de milho é provida, por exemplo, para resultar em asparagina e/ou proteína elevada em uma planta transgênica, incluindo as sementes, com relação à planta da mesma variedade não expressando a molécula de polinucleotídeo de AsnS2 de milho heteróloga.[0008] In another embodiment, the present invention comprises a corn plant cell transformed with the heterologous DNA composition encoding an asparagine synthetase identified here. In specific embodiments, heterologous expression of a corn AsnS4 (asparagine synthetase isozyme 4) polynucleotide molecule is provided, for example, to result in elevated asparagine and/or protein in a transgenic plant, including seeds, relative to plant of the same variety not expressing the heterologous maize AsnS2 polynucleotide molecule.

[0009] Em modalidades particulares, uma sequência de ácido nucleico é provida, bem como métodos de uso da mesma, onde a sequência é selecionada do grupo consistindo em: (a) uma sequência de acido nucleico compreendendo a sequência de SEQ ID NO: 50; (b) uma sequência de ácido nucleico com pelo menos cerca de 90% de identidade com a sequência de SEQ ID NO: 50, onde a sequência de ácido nucleico codifica um polipeptídeo compreendendo atividade de asparagina sintetase; (c) uma sequência de ácido nucleico que codifica a sequência de polipeptídeo de SEQ ID NO: 51; (d) uma sequência de ácido nucleico que codifica uma sequência de polipeptídeo com pelo menos cerca de 90% de identidade com a sequência da SEQ ID NO: 51, onde o polipeptídeo compreende atividade de asparagina sintetase; e (e) uma sequência de ácido nucleico que hibridiza para uma sequência de (a)-(d) sob condições de estringência de cerca de 0,2 x SSC e 65°C, onde a sequência de ácido nucleico codifica um polipeptídeo compreendendo atividade de asparagina sintetase. Em modalidades particulares, são providos ácidos nucleicos tendo pelo menos 90%, 93%, 95%, 96%, 97%, 98% ou 99% de identidade de sequência com a sequência da SEQ ID NO: 50. Em modalidades adicionais, são providos ácidos nucleicos codificando uma sequência de polipeptídeo tendo pelo menos 90%, 93%, 95%, 96%, 97%, 98% ou 99% de identidade de sequência com a sequência da SEQ ID NO: 51. A invenção também provê sequências de polipeptídeo isoladas compreendendo SEQ ID NO: 51, bem como sequências tendo pelo menos 90%, 93%, 95%, 96%, 97%, 98% ou 99% de identidade de sequência com ela.[0009] In particular embodiments, a nucleic acid sequence is provided, as well as methods of using the same, where the sequence is selected from the group consisting of: (a) a nucleic acid sequence comprising the sequence of SEQ ID NO: 50 ; (b) a nucleic acid sequence with at least about 90% identity to the sequence of SEQ ID NO: 50, wherein the nucleic acid sequence encodes a polypeptide comprising asparagine synthetase activity; (c) a nucleic acid sequence encoding the polypeptide sequence of SEQ ID NO: 51; (d) a nucleic acid sequence encoding a polypeptide sequence with at least about 90% identity to the sequence of SEQ ID NO: 51, wherein the polypeptide comprises asparagine synthetase activity; and (e) a nucleic acid sequence that hybridizes to a sequence of (a)-(d) under stringency conditions of about 0.2 x SSC and 65°C, wherein the nucleic acid sequence encodes a polypeptide comprising activity of asparagine synthetase. In particular embodiments, nucleic acids are provided having at least 90%, 93%, 95%, 96%, 97%, 98% or 99% sequence identity with the sequence of SEQ ID NO: 50. In additional embodiments, there are provided nucleic acids encoding a polypeptide sequence having at least 90%, 93%, 95%, 96%, 97%, 98% or 99% sequence identity with the sequence of SEQ ID NO: 51. The invention also provides sequences of isolated polypeptide comprising SEQ ID NO: 51, as well as sequences having at least 90%, 93%, 95%, 96%, 97%, 98% or 99% sequence identity therewith.

[00010] A presente invenção refere-se também a alimento ou à ração de animal preparada a partir de uma semente provida pela invenção com teor de proteína e/ou aminoácido aumentado, ou um produto processado de tal semente, por exemplo, uma farinha. Deste modo, a presente invenção também compreende uma semente de milho contendo uma enzima asparagina sintetase produzida através da expressão de um construto de DNA heterólogo compreendendo uma molécula de DNA codificando uma enzima asparagina sintetase de milho. Uma modalidade de tal semente é grão colhido, a presente invenção também compreende uma farinha, glúten e outros produtos de milho feitos de tal grão.[00010] The present invention also relates to food or animal feed prepared from a seed provided by the invention with increased protein and/or amino acid content, or a processed product from such a seed, for example, a flour. Thus, the present invention also comprises a corn seed containing an asparagine synthetase enzyme produced through the expression of a heterologous DNA construct comprising a DNA molecule encoding a corn asparagine synthetase enzyme. One embodiment of such a seed is harvested grain, the present invention also comprises a flour, gluten and other corn products made from such grain.

[00011] A presente invenção inclui sequências de iniciador de ácido nucleico isoladas compreendendo uma ou mais SEQ ID NOs: 52-59 ou um complemento das mesmas. A presente invenção inclui um método para detectar ou identificar, no genoma de uma planta transformada ou progênie da mesma, uma molécula de polinucleotídeo heteróloga codificando um polipeptídeo de AsnS de planta, ou um polipeptídeo de planta tendo atividade de AsnS da presente invenção, compreendendo uma molécula de polinucleotídeo selecionada do grupo consistindo em SEQ ID NOs: 52-59, onde a dita molécula de polinucleotídeo é usada como um iniciador de DNA em um método de amplificação de DNA.[00011] The present invention includes isolated nucleic acid primer sequences comprising one or more SEQ ID NOs: 52-59 or a complement thereof. The present invention includes a method for detecting or identifying, in the genome of a transformed plant or progeny thereof, a heterologous polynucleotide molecule encoding a plant AsnS polypeptide, or a plant polypeptide having AsnS activity of the present invention, comprising a polynucleotide molecule selected from the group consisting of SEQ ID NOs: 52-59, wherein said polynucleotide molecule is used as a DNA primer in a DNA amplification method.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FigurasBRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES

[00012] A Figura 1 ilustra o mapa de plasmídeo de pMON79706.[00012] Figure 1 illustrates the plasmid map of pMON79706.

[00013] A Figura 2 ilustra o mapa de plasmídeo de pMON66229.[00013] Figure 2 illustrates the plasmid map of pMON66229.

[00014] A Figura 3 ilustra o mapa de plasmídeo de pMON66230.[00014] Figure 3 illustrates the plasmid map of pMON66230.

[00015] A Figura 4 ilustra o mapa de plasmídeo de pMON66231.[00015] Figure 4 illustrates the plasmid map of pMON66231.

[00016] A Figura 5 ilustra o mapa de plasmídeo de pMON66239.[00016] Figure 5 illustrates the plasmid map of pMON66239.

[00017] Figura 6 Expressão de transgene em eventos de pMON79706. Barras de erro representam intervalo de 95% de segurança, com n=5 para eventos transgênicos e n=10 para controle de consanguíneo.[00017] Figure 6 Transgene expression in pMON79706 events. Error bars represent 95% safety interval, with n=5 for transgenic events and n=10 for inbred control.

[00018] Figura 7 Expressão de transgene em eventos de pMON92870. Barras de erro representam intervalo de 95% de segurança, com n>3 plantas para eventos transgênicos e n=8 plantas para controle consanguíneo.[00018] Figure 7 Transgene expression in pMON92870 events. Error bars represent 95% safety interval, with n>3 plants for transgenic events and n=8 plants for inbred control.

DESCRIÇÃO DAS SEQUÊNCIAS DE ÁCIDO NUCLEICO E POLIPEPTÍDEODESCRIPTION OF NUCLEIC ACID AND POLYPEPTIDE SEQUENCES

[00019] A SEQ ID NO: 1 é uma sequência de polinucleotídeo codificando uma Asn1 de Zea mays.[00019] SEQ ID NO: 1 is a polynucleotide sequence encoding a Zea mays Asn1.

[00020] A SEQ ID NO: 2 é um polipeptídeo de AsnS1 de Zea mays.[00020] SEQ ID NO: 2 is a Zea mays AsnS1 polypeptide.

[00021] A SEQ ID NO: 3 é uma sequência de polinucleotídeo codificando AsnS2 de Zea mays.[00021] SEQ ID NO: 3 is a polynucleotide sequence encoding AsnS2 from Zea mays.

[00022] A SEQ ID NO: 4 é um polipeptídeo de AsnS2 de Zea mays.[00022] SEQ ID NO: 4 is an AsnS2 polypeptide from Zea mays.

[00023] A SEQ ID NO: 5 é uma sequência de polinucleotídeos codificando AsnS3 de Zea mays.[00023] SEQ ID NO: 5 is a polynucleotide sequence encoding AsnS3 from Zea mays.

[00024] A SEQ ID NO: 6 é um polipeptídeo de AsnS3 de Zea mays.[00024] SEQ ID NO: 6 is an AsnS3 polypeptide from Zea mays.

[00025] A SEQ ID NO: 7 é uma sequência de polinucleotídeo codificando AsnS de Glycine max.[00025] SEQ ID NO: 7 is a polynucleotide sequence encoding AsnS from Glycine max.

[00026] A SEQ ID NO: 8 é um polipeptídeo de AsnS de Glycine max.[00026] SEQ ID NO: 8 is a Glycine max AsnS polypeptide.

[00027] A SEQ ID NO: 9 é uma sequência de polinucleotídeo codificando uma AsnS de Xylella fastidiosa.[00027] SEQ ID NO: 9 is a polynucleotide sequence encoding an AsnS from Xylella fastidiosa.

[00028] A SEQ ID NO: 10 é uma sequência de polinucleotídeo codificando uma AsnS de Xanthomonas campestris.[00028] SEQ ID NO: 10 is a polynucleotide sequence encoding an AsnS from Xanthomonas campestris.

[00029] A SEQ ID NO: 11 é uma sequência de polinucleotídeo codificando uma AsnS de Bacillus halodurans.[00029] SEQ ID NO: 11 is a polynucleotide sequence encoding an AsnS from Bacillus halodurans.

[00030] A SEQ ID NO: 12 é uma sequência de polinucleotídeo codificando uma AsnS de Oryza sativa.[00030] SEQ ID NO: 12 is a polynucleotide sequence encoding an AsnS from Oryza sativa.

[00031] A SEQ ID NO: 13 é uma sequência de polinucleotídeo codificando uma AsnS de Galdieria sulphuraria.[00031] SEQ ID NO: 13 is a polynucleotide sequence encoding an AsnS from Galdieria sulphuraria.

[00032] A SEQ ID NO: 14 é uma sequência de polinucleotídeo codificando uma AsnS de Galdieria sulphuraria.[00032] SEQ ID NO: 14 is a polynucleotide sequence encoding an AsnS from Galdieria sulphuraria.

[00033] A SEQ ID NO: 15 é uma sequência de polinucleotídeo codificando uma AsnS de Galdieria sulphuraria.[00033] SEQ ID NO: 15 is a polynucleotide sequence encoding an AsnS from Galdieria sulphuraria.

[00034] A SEQ ID NO: 16 é uma sequência de polinucleotídeo codificando uma AsnS de Galdieria sulphuraria.[00034] SEQ ID NO: 16 is a polynucleotide sequence encoding an AsnS from Galdieria sulphuraria.

[00035] A SEQ ID NO: 17 é uma sequência de polinucleotídeo codificando uma AsnS CGPG3913 de Saccharomyces cerevisiae.[00035] SEQ ID NO: 17 is a polynucleotide sequence encoding an AsnS CGPG3913 from Saccharomyces cerevisiae.

[00036] A SEQ ID NO: 18 é uma sequência de iniciador de PCR de AsnS avançado (f).[00036] SEQ ID NO: 18 is a forward AsnS PCR primer sequence (f).

[00037] A SEQ ID NO: 19 é uma sequência de iniciador de PCR de AsnS avançado (f).[00037] SEQ ID NO: 19 is a forward AsnS PCR primer sequence (f).

[00038] As SEQ ID NOs:20-43 são sequências de iniciador de PCR de AsnS avançado (f) e reverso (r) primárias e secundárias usadas em um procedimento de clonagem Gateway.[00038] SEQ ID NOs:20-43 are primary and secondary AsnS forward (f) and reverse (r) PCR primer sequences used in a Gateway cloning procedure.

[00039] A SEQ ID NO: 44, uma sequência de iniciador de PCR de AsnS avançado (f).[00039] SEQ ID NO: 44, a forward AsnS PCR primer sequence (f).

[00040] SEQ ID NO: 45, uma sequência de iniciador de PCR de AsnS avançado (f).[00040] SEQ ID NO: 45, a forward AsnS PCR primer sequence (f).

[00041] SEQ ID NO: 46 iniciador sensoZmAS.[00041] SEQ ID NO: 46 sensorZmAS initiator.

[00042] SEQ ID NO: 47 iniciador antissensoZmAS.[00042] SEQ ID NO: 47 ZmAS antisense primer.

[00043] SEQ ID NO: 48 iniciador avançado de AsnS3 de milho[00043] SEQ ID NO: 48 maize AsnS3 forward primer

[00044] SEQ ID NO: 49 iniciador reverso de AsnS3 de milho[00044] SEQ ID NO: 49 corn AsnS3 reverse primer

[00045] SEQ ID NO: 50 é uma sequência de polinucleotídeo codificando AsnS4 de Zea mays.[00045] SEQ ID NO: 50 is a polynucleotide sequence encoding AsnS4 from Zea mays.

[00046] A SEQ ID NO: 51 é um polipeptídeo AsnS4 de Zea mays.[00046] SEQ ID NO: 51 is an AsnS4 polypeptide from Zea mays.

[00047] A SEQ ID NO: 52 é um iniciador de PCR avançado, Zm- AsnS1_for1.[00047] SEQ ID NO: 52 is an advanced PCR primer, Zm-AsnS1_for1.

[00048] A SEQ ID NO: 53 é um iniciador de PCR reverso, Zm- AsnS1_rev1.[00048] SEQ ID NO: 53 is a reverse PCR primer, Zm-AsnS1_rev1.

[00049] A SEQ ID NO: 54 é um iniciador de PCR avançado, Zm- AsnS3_for2.[00049] SEQ ID NO: 54 is an advanced PCR primer, Zm-AsnS3_for2.

[00050] A SEQ ID NO: 55 é um iniciador de PCR reverso, Zm- AsnS3_rev2.[00050] SEQ ID NO: 55 is a reverse PCR primer, Zm-AsnS3_rev2.

[00051] A SEQ ID NO: 56 é um iniciador de PCR avançado, Zm- AsnS4_for3.[00051] SEQ ID NO: 56 is an advanced PCR primer, Zm-AsnS4_for3.

[00052] A SEQ ID NO: 57 é um iniciador de PCR reverso, Zm- AsnS4_rev3.[00052] SEQ ID NO: 57 is a reverse PCR primer, Zm-AsnS4_rev3.

[00053] A SEQ ID NO: 58 é um iniciador de PCR avançado, Zm- AsnS2_for4.[00053] SEQ ID NO: 58 is an advanced PCR primer, Zm-AsnS2_for4.

[00054] A SEQ ID NO: 59 é um iniciador de PCR reverso, Zm- AsnS2_rev4. DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO[00054] SEQ ID NO: 59 is a reverse PCR primer, Zm-AsnS2_rev4. DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

[00055] O que segue é uma descrição detalhada da invenção provida para auxiliar aqueles versados na técnica na prática da presente invenção. A menos que de outro modo aqui definido, os termos devem ser compreendidos de acordo com o uso convencional por aqueles versados na técnica relevante. Definições de termos comuns em biologia molecular podem ser também encontradas em Rieger e outros, 1991; e Lewin, 1994. A nomenclatura para bases de DNA conforme mostrado em 37 CFR § 1.822 é usada. A nomenclatura-padrão de uma letra e três letras para resíduos de aminoácidos é usada. Modificações e variações nas modalidades descritas aqui podem ser feitas por aqueles versados na técnica sem se afastar do espírito ou escopo da presente invenção.[00055] What follows is a detailed description of the invention provided to assist those skilled in the art in the practice of the present invention. Unless otherwise defined herein, the terms are to be understood in accordance with conventional usage by those skilled in the relevant art. Definitions of common terms in molecular biology can also be found in Rieger et al., 1991; and Lewin, 1994. The nomenclature for DNA bases as shown in 37 CFR § 1.822 is used. The standard one-letter and three-letter nomenclature for amino acid residues is used. Modifications and variations in the embodiments described herein may be made by those skilled in the art without departing from the spirit or scope of the present invention.

[00056] A presente invenção provê um método para aumentar o teor de proteína em uma planta de milho através de introdução no genoma de uma célula de planta de milho de um polinucleotídeo heterólogo que expressa um polipeptídeo de AsnS na célula de planta transgênica. A presente invenção provê construtos de DNA que compreendem (compreende significa "incluindo, mas não limitado a") moléculas de polinucleotídeo, ou segmentos de uma molécula de polinucleotídeo que codifica um polipeptídeo de AsnS, opcionalmente operavelmente ligadas a um peptídeo de trânsito de cloroplasto.[00056] The present invention provides a method for increasing the protein content in a corn plant by introducing into the genome of a corn plant cell a heterologous polynucleotide that expresses an AsnS polypeptide in the transgenic plant cell. The present invention provides DNA constructs comprising (comprising means "including, but not limited to") polynucleotide molecules, or segments of a polynucleotide molecule encoding an AsnS polypeptide, optionally operably linked to a chloroplast transit peptide.

[00057] Moléculas de polinucleotídeo codificando um polipeptídeo AsnS ou análogo ou alelo do mesmo ou moléculas de polinucleotídeo codificando um peptídeo de trânsito ou gene marcador/repórter são "isoladas" pelo fato de que elas foram pelo menos parcialmente preparadas in vitro, por exemplo, isoladas de seu estado nativo, de uma célula, purificadas e amplificadas, por exemplo, elas estão em combinação com elementos genéticos heterólogos para aqueles encontrados normalmente associados a elas em seu estado nativo. Conforme aqui usado, um construto de DNA heterólogo compreendendo uma molécula de polinucleotídeo codificando AsnS que foi introduzido em uma célula hospedeiro é preferivelmente não-idêntico a nenhuma molécula de polinucleotídeo presente na célula em seu estado nativo, não-transformado, e é isolado com relação a outras moléculas de DNA que acontecem no genoma da célula hospedeiro.[00057] Polynucleotide molecules encoding an AsnS polypeptide or analogue or allele thereof or polynucleotide molecules encoding a transit peptide or marker/reporter gene are "isolated" by the fact that they were at least partially prepared in vitro, e.g. isolated from their native state, from a cell, purified and amplified, for example, they are in combination with genetic elements heterologous to those normally found associated with them in their native state. As used herein, a heterologous DNA construct comprising a polynucleotide molecule encoding AsnS that has been introduced into a host cell is preferably non-identical to any polynucleotide molecule present in the cell in its native, untransformed state, and is isolated with respect to to other DNA molecules that occur in the host cell's genome.

[00058] Conforme aqui usado, níveis "alterados ou aumentados" de asparagina em uma planta, tecido de planta ou célula de planta transformado são níveis que são maiores do que os níveis encontrados na planta, tecido de planta ou células de planta correspondentes não contendo os construtos de DNA da presente invenção.[00058] As used herein, "altered or increased" levels of asparagine in a plant, plant tissue or transformed plant cell are levels that are greater than the levels found in the corresponding plant, plant tissue or plant cells not containing the DNA constructs of the present invention.

[00059] Os agentes da presente invenção podem ser também recombinantes. Conforme aqui usado, o termo recombinante significa qualquer agente (por exemplo, DNA, peptídeo, etc.) que é, ou resulta, mesmo indiretamente, de manipulação humana de uma molécula de polinucleotídeo.[00059] The agents of the present invention can also be recombinant. As used herein, the term recombinant means any agent (e.g., DNA, peptide, etc.) that is, or results, even indirectly, from human manipulation of a polynucleotide molecule.

[00060] Conforme aqui usado em um aspecto preferido, um aumento na qualidade nutricional de uma semente, por exemplo, teor de proteína de semente aumentado, é determinado pela habilidade de uma planta em produzir uma semente tendo um rendimento maior de proteína ou um componente nutricional do que uma semente sem tal aumento em proteína ou qualidade nutricional. Em um aspecto particularmente preferido da presente invenção, o aumento em qualidade nutricional é medido com relação a uma planta com uma base genética similar à planta nutricionalmente mais elevada exceto que a planta da presente invenção expressa ou superexpressa uma proteína ou fragmento da mesma descrita nos presentes construtos de DNA heterólogo.[00060] As used herein in a preferred aspect, an increase in the nutritional quality of a seed, e.g., increased seed protein content, is determined by the ability of a plant to produce a seed having a greater yield of protein or a component nutritional value than a seed without such an increase in protein or nutritional quality. In a particularly preferred aspect of the present invention, the increase in nutritional quality is measured with respect to a plant with a genetic basis similar to the nutritionally higher plant except that the plant of the present invention expresses or overexpresses a protein or fragment thereof described herein. heterologous DNA constructs.

Moléculas de PolinucleotídeoPolynucleotide Molecules

[00061] A presente invenção inclui e provê plantas e semente de milho transgênicas que compreendem em seu genoma um transgene compreendendo uma molécula de DNA heterólogo codificando uma enzima asparagina sintetase de milho (Zm.AsnS4), a molécula de DNA, por exemplo, compreendendo SEQ ID NO: 50 e sequências tendo pelo menos 90%, 95% ou 99% de identidade com tais sequências com atividade de asparagina sintetase.[00061] The present invention includes and provides transgenic corn plants and seeds that comprise in their genome a transgene comprising a heterologous DNA molecule encoding a corn asparagine synthetase enzyme (Zm.AsnS4), the DNA molecule, for example, comprising SEQ ID NO: 50 and sequences having at least 90%, 95% or 99% identity with such sequences with asparagine synthetase activity.

[00062] Um aspecto adicional da invenção é um método para aumento da proteína em uma planta de milho através da introdução em uma célula de milho de um construto de DNA que provê moléculas de polinucleotídeo heterólogas, por exemplo, SEQ ID NOs: 1, 3, 5, 7, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17 e 50 que codificam uma enzima asparagina sintetase. O polinucleotídeo pode diferir de qualquer um desses exemplos sem alterar o polipeptídeo que ele codifica. Por exemplo, é compreendido que códons capazes de codificar tais substituições de aminoácido conservativas são conhecidos na técnica. Adicionalmente, a invenção compreende que polipeptídeos onde um ou mais aminoácidos foram deletados, substituídos ou adicionados sem alterar a função da asparagina sintetase podem ser usados na invenção.[00062] A further aspect of the invention is a method for increasing protein in a corn plant by introducing into a corn cell a DNA construct that provides heterologous polynucleotide molecules, for example, SEQ ID NOs: 1, 3 , 5, 7, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17 and 50 which encode an asparagine synthetase enzyme. The polynucleotide may differ from any of these examples without changing the polypeptide it encodes. For example, it is understood that codons capable of encoding such conservative amino acid substitutions are known in the art. Additionally, the invention comprises that polypeptides where one or more amino acids have been deleted, replaced or added without altering the function of asparagine synthetase can be used in the invention.

[00063] Em um aspecto da presente invenção, os polinucleotídeos da presente invenção são ditos ser moléculas de polinucleotídeo introduzidas. Uma molécula de polinucleotídeo é dita ser "introduzida" se ela for inserida em uma célula ou organismo como um resultado de manipulação humana, sem importar o quanto indireto. Exemplos de moléculas de polinucleotídeo introduzidas incluem, sem-limitação, polinucleotídeos que foram introduzidos em células através de transformação, transfecção, injeção e projeção e aqueles que foram introduzidos em um organismo através de conjugação, endocitose, fagocitose, etc. Preferivelmente, o polinucleotídeo é inserido no genoma da célula.[00063] In one aspect of the present invention, the polynucleotides of the present invention are said to be introduced polynucleotide molecules. A polynucleotide molecule is said to be "introduced" if it is inserted into a cell or organism as a result of human manipulation, no matter how indirect. Examples of introduced polynucleotide molecules include, without limitation, polynucleotides that have been introduced into cells through transformation, transfection, injection and projection and those that have been introduced into an organism through conjugation, endocytosis, phagocytosis, etc. Preferably, the polynucleotide is inserted into the genome of the cell.

[00064] Um subconjunto das moléculas de polinucleotídeo da presente invenção são moléculas de polinucleotídeo em fragmento. Moléculas de polinucleotídeo em fragmento podem consistir em porção(ões) significante(s) de, ou na verdade a maioria das moléculas de polinucleotídeo da presente invenção, tais como aquelas especificamente descritas. Alternativamente, os fragmentos podem compreender oligonucleotídeos menores (tendo de a partir de cerca de 15 a cerca de 400 resíduos de nucleotídeo e mais preferivelmente cerca de 15 a cerca de 30 resíduos de nucleotídeo ou cerca de 50 a cerca de 100 resíduos de nucleotídeo ou cerca de 100 a cerca de 200 resíduos de nucleotídeo ou cerca de 200 a cerca de 400 resíduos de nucleotídeo ou cerca de 275 a cerca de 350 resíduos de nucleotídeo). Um fragmento de uma ou mais moléculas de polinucleotídeo da presente invenção pode ser uma sonda e especificamente uma molécula de iniciador de PCR. Um iniciador de PCR é uma molécula de polinucleotídeo capaz de iniciar uma atividade de polimerase enquanto em uma estrutura de fita dupla com outro polinucleotídeo. Vários métodos para determinação da estrutura de sondas de PCR e técnicas de PCR existem na técnica.[00064] A subset of the polynucleotide molecules of the present invention are fragment polynucleotide molecules. Fragmented polynucleotide molecules may consist of a significant portion(s) of, or indeed the majority of, the polynucleotide molecules of the present invention, such as those specifically described. Alternatively, the fragments may comprise smaller oligonucleotides (having from about 15 to about 400 nucleotide residues and more preferably about 15 to about 30 nucleotide residues or about 50 to about 100 nucleotide residues or about from 100 to about 200 nucleotide residues or from about 200 to about 400 nucleotide residues or from about 275 to about 350 nucleotide residues). A fragment of one or more polynucleotide molecules of the present invention can be a probe and specifically a PCR primer molecule. A PCR primer is a polynucleotide molecule capable of initiating a polymerase activity while in a double-stranded structure with another polynucleotide. Various methods for determining the structure of PCR probes and PCR techniques exist in the art.

[00065] Conforme aqui usado, duas moléculas de polinucleotídeo são ditas ser capazes de especificamente hibridizar uma para a outra se as duas moléculas forem capazes de formar uma estrutura de polinucleotídeo antiparalela, de fita dupla.[00065] As used herein, two polynucleotide molecules are said to be capable of specifically hybridizing to each other if the two molecules are capable of forming an antiparallel, double-stranded polynucleotide structure.

[00066] Uma molécula de polinucleotídeo é dita ser o "complemento" de outra molécula de polinucleotídeo se elas exibirem complementaridade completa. Conforme aqui usado, moléculas são ditas exibir "complementaridade completa" quando cada nucleotídeo de uma das moléculas for complementar a um nucleotídeo da outra. Duas moléculas são ditas ser "minimamente complementares" se elas puderem hibridizar uma para a outra com estabilidade suficiente para permitir que elas permaneçam aneladas uma à outra pelo menos sob condições de "baixa estringência" convencionais. Similarmente, as moléculas são ditas ser "complementares" se elas puderem hibridizar uma para a outra com estabilidade suficiente para permitir que elas permaneçam aneladas umas para as outras sob condições de "alta estringência" convencionais. Condições de estringência convencionais são descritas por Sambrook e outros (2001) e por Haymes e outros (1985). Afastamentos de complementaridade completa são então permissíveis, contanto que tais afastamentos não impeçam completamente a capacidade das moléculas em formar uma estrutura de fita dupla. Então, a fim de que uma molécula de polinucleotídeo sirva como um iniciador ou sonda ela precisa ser apenas suficientemente complementar em sequência para ser capaz de formar uma estrutura de fita dupla sob concentrações de solvente e sal particulares empregadas.[00066] A polynucleotide molecule is said to be the "complement" of another polynucleotide molecule if they exhibit complete complementarity. As used herein, molecules are said to exhibit "complete complementarity" when each nucleotide of one of the molecules is complementary to a nucleotide of the other. Two molecules are said to be "minimally complementary" if they can hybridize to each other with sufficient stability to allow them to remain annealed to each other at least under conventional "low stringency" conditions. Similarly, molecules are said to be "complementary" if they can hybridize to each other with sufficient stability to allow them to remain annealed to each other under conventional "high stringency" conditions. Conventional stringency conditions are described by Sambrook et al. (2001) and by Haymes et al. (1985). Departures from complete complementarity are then permissible, as long as such departures do not completely impede the ability of the molecules to form a double-stranded structure. Thus, in order for a polynucleotide molecule to serve as a primer or probe it needs to be just sufficiently complementary in sequence to be capable of forming a double-stranded structure under the particular solvent and salt concentrations employed.

[00067] Condições de estringência apropriadas que promovem hibridização de DNA são, por exemplo, 6 X cloreto de sódio/citrato de sódio (SSC) em cerca de 45°C, seguido por uma lavagem de 2,0 X SSC a 20-25°C, são conhecidas daqueles versados na técnica ou podem ser encontradas em Ausubel e outros, Eds. (1989), seção 6.3.1-6.3.6. Por exemplo, a concentração de sal na etapa de lavagem pode ser selecionada de uma baixa estringência de cerca de 2,0 X SSC a 50°C a uma alta estringência de cerca de 0,2 X SSC a 65°C. Ainda, a temperatura na etapa de lavagem pode ser aumentada de condições de baixa estringência em temperatura ambiente, cerca de 22°C, a condições de alta estringência em cerca de 65°C. Ambos a temperatura e o sal podem ser variados ou a temperatura ou a concentração de sal pode ser mantida constante de modo que ácido nucleico hibridize especificamente para uma ou mais moléculas de polinucleotídeo providas aqui, por exemplo, conforme mostrado nas: SEQ ID NOs: 1, 3, 5, 7, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18-45 e 50, e complementos das mesmas, sob condições moderadamente estringentes, por exemplo, em cerca de 2,0 X SSC e cerca de 65°C.[00067] Appropriate stringency conditions that promote DNA hybridization are, for example, 6X sodium chloride/sodium citrate (SSC) at about 45°C, followed by a wash of 2.0X SSC at 20-25 °C, are known to those skilled in the art or can be found in Ausubel et al., Eds. (1989), section 6.3.1-6.3.6. For example, the salt concentration in the washing step can be selected from a low stringency of about 2.0 X SSC at 50 ° C to a high stringency of about 0.2 X SSC at 65 ° C. Furthermore, the temperature in the washing step can be increased from low stringency conditions at room temperature, about 22°C, to high stringency conditions at about 65°C. Both the temperature and the salt can be varied or the temperature or salt concentration can be kept constant so that nucleic acid hybridizes specifically to one or more polynucleotide molecules provided herein, for example, as shown in: SEQ ID NOs: 1 , 3, 5, 7, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18-45 and 50, and complements thereof, under moderately stringent conditions, for example, at about 2.0 X SSC and about 65°C.

[00068] Em uma modalidade de um método da presente invenção, qualquer uma das sequências de polinucleotídeo ou sequências de polipeptídeo, ou fragmentos de qualquer uma, da presente invenção pode ser usada para pesquisar sequências relacionadas. Conforme aqui usado, "pesquisa por sequências relacionadas" significa qualquer método de determinação da relação entre duas sequências incluindo, mas não limitado a, pesquisas que comparam homologia de sequência: por exemplo, uma pesquisa PBLAST de um banco de dados quanto à relação com uma sequência de polipeptídeo única. Outras pesquisas podem ser conduzidas usando métodos à base de perfil, tal como o HMM (Hidden Markov model) META-MEME, que é mantido pela South Dakota State University, SD e PSI-BLAST, que é mantido pelo National Center for Biotechnology Information, National Library of Medicine, National Institutes of Health (NCBI).[00068] In one embodiment of a method of the present invention, any of the polynucleotide sequences or polypeptide sequences, or fragments of any, of the present invention can be used to search for related sequences. As used herein, "search for related sequences" means any method of determining the relationship between two sequences including, but not limited to, searches that compare sequence homology: for example, a PBLAST search of a database for relationship to a unique polypeptide sequence. Other research can be conducted using profile-based methods, such as HMM (Hidden Markov model) META-MEME, which is maintained by South Dakota State University, SD, and PSI-BLAST, which is maintained by the National Center for Biotechnology Information, National Library of Medicine, National Institutes of Health (NCBI).

[00069] Uma molécula de polinucleotídeo pode codificar uma molécula de polipeptídeo substancialmente idêntica ou substancialmente homóloga. Os graus de identidade ou homologia podem ser determinados através do uso de software de computador tal como o Programa Gap WISCONSIN PACKAGE. O programa Gap no WISCONSIN PACKAGE versão 10.0-UNIX da Genetics Computer Group, Inc. é baseado no método de Needleman e Wunsch, 1970. Usando o programa TBLASTN no software suite BLAST 2.2.1 (Altschul e outros, 1977) ou usando matriz BLOSUM62 (Henikoff e Henikoff, 1992). Uma molécula de polinucleotídeo da presente invenção pode também codificar um polipeptídeo homólogo. Conforme aqui usado, uma molécula de polipeptídeo homólogo ou fragmento da mesma é uma molécula de proteína contraparte ou fragmento da mesma em uma segunda espécie (por exemplo, subunidade pequena rubisco de milho é um homólogo da subunidade pequena rubisco de Arabidopsis). Um homólogo pode ser também gerado através de técnicas de evolução molecular ou embaralhamento de DNA, de modo que a molécula retém pelo menos uma característica funcional ou de estrutura do polipeptídeo original (vide, por exemplo, Patente U.S. 5.811.238).[00069] A polynucleotide molecule can encode a substantially identical or substantially homologous polypeptide molecule. Degrees of identity or homology can be determined through the use of computer software such as the Gap WISCONSIN PACKAGE Program. The Gap program in WISCONSIN PACKAGE version 10.0-UNIX from Genetics Computer Group, Inc. is based on the method of Needleman and Wunsch, 1970. Using the TBLASTN program in the BLAST 2.2.1 software suite (Altschul et al., 1977) or using the BLOSUM62 matrix (Henikoff and Henikoff, 1992). A polynucleotide molecule of the present invention may also encode a homologous polypeptide. As used herein, a homologous polypeptide molecule or fragment thereof is a counterpart protein molecule or fragment thereof in a second species (e.g., maize rubisco small subunit is a homologue of the Arabidopsis rubisco small subunit). A homologue can also be generated through molecular evolution or DNA shuffling techniques, so that the molecule retains at least one functional or structural characteristic of the original polypeptide (see, for example, U.S. Patent 5,811,238).

[00070] Em uma modalidade preferida, qualquer uma das moléculas de polinucleotídeo da presente invenção pode ser operavelmente ligada a uma região promotora que funciona em uma célula de planta para causar a produção de uma molécula de mRNA, onde a molécula de polinucleotídeo que é ligada ao promotor é heteróloga com relação àquele promotor. Conforme aqui usado, DNA "heterólogo" é qualquer sequência de DNA que não seja naturalmente encontrada próximo ao DNA adjacente. "Nativo" refere-se a uma sequência de ácido nucleico de ocorrência natural. Sequência "heteróloga" frequentemente se origina de uma fonte ou espécie estranha ou, se da mesma fonte, é modificada de sua forma e/ou localização original no genoma.[00070] In a preferred embodiment, any of the polynucleotide molecules of the present invention can be operably linked to a promoter region that functions in a plant cell to cause the production of an mRNA molecule, where the polynucleotide molecule that is linked to the promoter is heterologous with respect to that promoter. As used herein, "heterologous" DNA is any DNA sequence that is not naturally found in proximity to adjacent DNA. "Native" refers to a naturally occurring nucleic acid sequence. "Heterologous" sequence often originates from a foreign source or species or, if from the same source, is modified from its original form and/or location in the genome.

[00071] Conforme aqui usado, o termo "proteína", "molécula de peptídeo" ou "polipeptídeo" inclui qualquer molécula que compreenda cinco ou mais aminoácidos. Sabe-se bem na técnica que moléculas de proteína, peptídeo ou polipeptídeo podem sofrer modificação, incluindo modificações pós-traducionais, tais como, mas não limitado a, formação de ligação dissulfeto, glicosilação, fosforilação ou oligomerização. Então, conforme aqui usado, o termo "proteína", "molécula de peptídeo" ou "polipeptídeo" inclui qualquer proteína que seja modificada por qualquer processo biológico ou não-biológico. Os termos "aminoácido" e "aminoácidos" referem-se a todos os L-aminoácidos de ocorrência natural. A definição pretende incluir norleucina, norvalina, ornitina, homocisteína e homosserina.[00071] As used herein, the term "protein", "peptide molecule" or "polypeptide" includes any molecule comprising five or more amino acids. It is well known in the art that protein, peptide or polypeptide molecules can undergo modification, including post-translational modifications, such as, but not limited to, disulfide bond formation, glycosylation, phosphorylation or oligomerization. Therefore, as used herein, the term "protein", "peptide molecule" or "polypeptide" includes any protein that is modified by any biological or non-biological process. The terms "amino acid" and "amino acids" refer to all naturally occurring L-amino acids. The definition is intended to include norleucine, norvaline, ornithine, homocysteine, and homoserine.

[00072] Um "fragmento de proteína" é uma molécula de peptídeo ou polipeptídeo cuja sequência de aminoácido compreende um subconjunto da sequência de aminoácido daquela proteína. Uma proteína ou um fragmento da mesma que compreende uma ou mais regiões de peptídeo adicionais não-derivadas daquela proteína é uma proteína "de fusão". Tais moléculas podem ser derivatizadas para conter carboidrato ou outras porções (tal como hemocianina do molusco keyhole limpet). Proteína de fusão ou moléculas de peptídeo da presente invenção são preferivelmente produzidas através de meios recombinantes.[00072] A "protein fragment" is a peptide or polypeptide molecule whose amino acid sequence comprises a subset of the amino acid sequence of that protein. A protein or fragment thereof that comprises one or more additional peptide regions not derived from that protein is a "fusion" protein. Such molecules can be derivatized to contain carbohydrate or other moieties (such as hemocyanin from the keyhole limpet clam). Fusion protein or peptide molecules of the present invention are preferably produced by recombinant means.

Construtos de Planta e Transformantes de PlantaPlant Constructs and Plant Transformants

[00073] Um ou mais construtos de DNA da presente invenção que codificam uma asparagina sintetase podem ser usados em transformação ou transfecção de planta. Material genético exógeno pode ser transferido para uma célula de planta e a célula de planta regenerada em uma planta inteira, fértil ou estéril. Material genético exógeno é qualquer material genético, seja de ocorrência natural ou outro, de qualquer fonte que seja capaz de ser inserida em qualquer organismo.[00073] One or more DNA constructs of the present invention that encode an asparagine synthetase can be used in plant transformation or transfection. Exogenous genetic material can be transferred into a plant cell and the plant cell regenerated into a whole, fertile or sterile plant. Exogenous genetic material is any genetic material, whether naturally occurring or otherwise, from any source that is capable of being inserted into any organism.

[00074] Em um aspecto adicional da presente invenção, sequências de polinucleotídeo da presente invenção também codificam peptídeos envolvidos em localização intracelular, exportação ou modificação pós- traducional, por exemplo, peptídeos de trânsito de cloroplasto.[00074] In a further aspect of the present invention, polynucleotide sequences of the present invention also encode peptides involved in intracellular localization, export or post-translational modification, for example, chloroplast transit peptides.

[00075] Conforme aqui usado, o termo "gene" inclui uma molécula de ácido nucleico que provê regulação de transcrição que inclui um promotor que funciona em plantas, moléculas não-traduzidas 5', por exemplo, íntrons e sequências-líder, uma molécula de ácido nucleico transcrita e uma molécula de terminação transcripcional 3'.[00075] As used herein, the term "gene" includes a nucleic acid molecule that provides transcriptional regulation that includes a promoter that functions in plants, 5' untranslated molecules, for example, introns and leader sequences, a molecule of transcribed nucleic acid and a 3' transcriptional termination molecule.

[00076] As moléculas de ácido nucleico codificando um polipeptídeo da presente invenção podem ser combinadas com outras sequências não-nativas ou heterólogas de várias maneiras. Por sequências "heterólogas" se quer dizer qualquer sequência que não seja encontrada naturalmente unida a uma sequência de nucleotídeo codificando polipeptídeo da presente invenção incluindo, por exemplo, combinações de sequências de nucleotídeo da mesma planta que não são naturalmente encontradas juntas, ou as duas sequências se originam de duas espécies diferentes. O termo "operativamente ligado" conforme usado em referência à disposição física e função de moléculas de polinucleotídeo reguladoras e estruturais que causam expressão regulada de uma molécula de polinucleotídeo estrutural operativamente ligada.[00076] The nucleic acid molecules encoding a polypeptide of the present invention can be combined with other non-native or heterologous sequences in various ways. By "heterologous" sequences is meant any sequence that is not naturally found joined to a polypeptide-encoding nucleotide sequence of the present invention including, for example, combinations of nucleotide sequences from the same plant that are not naturally found together, or both sequences originate from two different species. The term "operatively linked" as used in reference to the physical arrangement and function of regulatory and structural polynucleotide molecules that cause regulated expression of an operably linked structural polynucleotide molecule.

[00077] A expressão de um construto de DNA ou transgene significa a transcrição e o acúmulo estável de RNA senso ou antissenso ou proteína derivada da molécula de polinucleotídeo da presente invenção ou tradução da mesma. RNA "senso" significa transcrito de RNA que inclui o mRNA e então pode ser traduzido em polipeptídeo ou proteína pela célula."RNA antissenso" significa um transcrito de RNA que é complementar a todo ou parte de um transcrito primário alvo ou mRNA e que bloqueia a expressão de um gene-alvo (Patente U.S. 5.107.065, incorporado aqui a título de referência). A complementaridade de um RNA antissenso pode ser com qualquer parte do transcrito de gene específico, isto é, na sequência de não-codificação 5', sequência não- traduzida 3', íntrons ou a sequência de codificação. "Transcrito de RNA" significa o produto resultante de transcrição catalisada por polimerase de RNA de uma sequência de DNA. Quando o transcrito de RNA é uma cópia complementar perfeita da sequência de DNA, ele é referido como o transcrito primário ou ele pode ser uma sequência de RNA derivada de processamento pós-transcripcional do transcrito primário e é referido como o RNA maduro.[00077] Expression of a DNA construct or transgene means the transcription and stable accumulation of sense or antisense RNA or protein derived from the polynucleotide molecule of the present invention or translation thereof. "Sense" RNA means an RNA transcript that includes mRNA and can then be translated into a polypeptide or protein by the cell."antisense RNA" means an RNA transcript that is complementary to all or part of a target primary transcript or mRNA and that blocks the expression of a target gene (U.S. Patent 5,107,065, incorporated herein by reference). The complementarity of an antisense RNA can be with any part of the specific gene transcript, i.e., in the 5' non-coding sequence, 3' non-translated sequence, introns or the coding sequence. "RNA transcript" means the product resulting from RNA polymerase-catalyzed transcription of a DNA sequence. When the RNA transcript is a perfect complementary copy of the DNA sequence, it is referred to as the primary transcript or it may be an RNA sequence derived from post-transcriptional processing of the primary transcript and is referred to as the mature RNA.

[00078] Conforme aqui usado, o termo cassete de expressão de planta refere-se a um construto compreendendo as moléculas reguladoras de DNA necessárias operavelmente ligadas à molécula- alvo para prover expressão em uma célula de planta.[00078] As used herein, the term plant expression cassette refers to a construct comprising the necessary DNA regulatory molecules operably linked to the target molecule to provide expression in a plant cell.

[00079] O construto de DNA da presente invenção pode, em uma modalidade, conter um promotor que causa a superexpressão do polipeptídeo da presente invenção, onde "superexpressão" significa a expressão de um polipeptídeo ou não normalmente presente na célula hospedeiro ou presente na dita célula hospedeiro em um nível maior do que normalmente expresso a partir do gene endógeno codificando o dito polipeptídeo. Promotores, que podem causar a superexpressão do polipeptídeo da presente invenção, são geralmente conhecidos na técnica, exemplos de tais que proveem padrão de expressão constitutivo incluem promotor do vírus do mosaico da couve-flor 19S e promotor do vírus do mosaico da couve-flor 35S (Patente U.S. 5.352.605), promotor do vírus do mosaico da escrofularia 35S (Patente U.S. 6.051.753), promotor do vírus baciliforme da cana-de-açúcar (Patente U.S. 5.994.123), promotor do vírus mosqueado amarelo da comelina (Medberry e outros, 1992), subunidade pequena do promotor da ribulose-1,5-bifosfato carboxilase, promotor da triosefosfato isomerase citosólica do arroz, promotor da adenina fosforribosiltransferase, promotor 1 da actina do arroz (Patente U.S. 5.641.876), promotor da ubiquitina do milho, promotor da manopina sintase e promotor da octopina sintase.[00079] The DNA construct of the present invention may, in one embodiment, contain a promoter that causes overexpression of the polypeptide of the present invention, where "overexpression" means the expression of a polypeptide either not normally present in the host cell or present in said host cell at a level greater than normally expressed from the endogenous gene encoding said polypeptide. Promoters, which can cause overexpression of the polypeptide of the present invention, are generally known in the art, examples of such which provide constitutive expression pattern include 19S cauliflower mosaic virus promoter and 35S cauliflower mosaic virus promoter. (U.S. Patent 5,352,605), scrofularia mosaic virus 35S promoter (U.S. Patent 6,051,753), sugarcane bacilliform virus promoter (U.S. Patent 5,994,123), comelina yellow mottle virus promoter ( Medberry et al., 1992), small subunit of ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase promoter, rice cytosolic triosephosphate isomerase promoter, adenine phosphoribosyltransferase promoter, rice actin 1 promoter (U.S. Patent 5,641,876), maize ubiquitin, mannopine synthase promoter and octopine synthase promoter.

[00080] Tais construtos genéticos podem ser transferidos ou para plantas monocotiledôneas ou dicotiledôneas incluindo, mas não limitado a, alfafa, maçã, Arabidopsis, banana, Brassica campestris, canola, mamona, café, milho, algodão, semente de algodão, crisântemo, crambe, pepino, Dendrobium spp., Dioscorea spp., eucalipto, festuca, linho, gladiolus, liliácea, semente de linho, painço, melão cantalupo, mostarda, aveia, palmas de óleo, colza de semente oleosa, amendoim, azevém perene, Phaseolus, semente de colza, arroz, sorgo, soja, centeio, tritórdeo, gramado, trigo, açafrão, sésamo, beterraba açucareira, cana-de-açúcar, amora, papaia, açafrão e girassol (Christou, 1996). Em uma modalidade preferida, o material genético é transferido para uma célula de milho.[00080] Such genetic constructs can be transferred to either monocotyledonous or dicotyledonous plants including, but not limited to, alfalfa, apple, Arabidopsis, banana, Brassica campestris, canola, castor bean, coffee, corn, cotton, cottonseed, chrysanthemum, crambe , cucumber, Dendrobium spp., Dioscorea spp., eucalyptus, fescue, flax, gladiolus, liliaceae, flax seed, millet, cantaloupe melon, mustard, oats, oil palms, oilseed rape, peanuts, perennial ryegrass, Phaseolus, rape seed, rice, sorghum, soybeans, rye, wheatgrass, lawn, wheat, saffron, sesame, sugar beet, sugar cane, blackberry, papaya, saffron and sunflower (Christou, 1996). In a preferred embodiment, genetic material is transferred to a corn cell.

[00081] Transferência de uma molécula de polinucleotídeo que codifica uma proteína pode resultar em expressão ou superexpressão daquele polipeptídeo em uma célula transformada ou planta transgênica. Uma ou mais proteínas ou fragmentos das mesmas codificadas por moléculas de polinucleotídeo da presente invenção podem ser superexpressas em uma célula transformada ou planta transformada.[00081] Transfer of a polynucleotide molecule that encodes a protein can result in expression or overexpression of that polypeptide in a transformed cell or transgenic plant. One or more proteins or fragments thereof encoded by polynucleotide molecules of the present invention can be overexpressed in a transformed cell or transformed plant.

[00082] Em uma modalidade, construtos de DNA da presente invenção compreendem uma molécula de polinucleotídeo codificando uma sequência de polipeptídeo selecionada do grupo consistindo em SEQ ID NOs: 1, 3, 5, 7, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17 e 50. A invenção provê células de milho transformadas onde, com relação a uma planta de milho não-transformada sem tal construto de DNA, a célula tem um nível de asparagina aumentado.[00082] In one embodiment, DNA constructs of the present invention comprise a polynucleotide molecule encoding a polypeptide sequence selected from the group consisting of SEQ ID NOs: 1, 3, 5, 7, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17 and 50. The invention provides transformed corn cells where, relative to an untransformed corn plant without such a DNA construct, the cell has an increased level of asparagine.

[00083] Em outra modalidade, os construtos de DNA da presente invenção compreendem uma molécula de DNA heteróloga operavelmente ligada a uma sequência de codificação de asparagina sintetase de milho, por exemplo, SEQ ID NO.: 1, 3, 5 ou 50, e o construto de DNA é célula de milho transformada. Em uma modalidade, construtos de DNA da presente invenção compreendendo SEQ ID NO: 50 ou sequências relacionadas descritas aqui são providos em uma célula de milho transformada, e expressão do construto de DNA provê um tecido de planta de milho com asparagina aumentada ou uma semente de planta de milho com proteína aumentada com relação à planta de milho não-transformada com o construto de DNA.[00083] In another embodiment, the DNA constructs of the present invention comprise a heterologous DNA molecule operably linked to a maize asparagine synthetase coding sequence, e.g., SEQ ID NO.: 1, 3, 5 or 50, and the DNA construct is transformed corn cell. In one embodiment, DNA constructs of the present invention comprising SEQ ID NO: 50 or related sequences described herein are provided in a transformed corn cell, and expression of the DNA construct provides an asparagine-enhanced corn plant tissue or a seed of corn plant with increased protein compared to the corn plant not transformed with the DNA construct.

[00084] Em algumas modalidades, os níveis de um ou mais produtos da AsnS podem ser aumentados em uma planta toda ou localizados em um ou mais órgãos ou tecidos específicos da planta. Sem limitar o escopo da presente invenção, várias sequências de promotor são úteis para expressão do gene da enzima acima. Por exemplo, promotor PPDK do tipo C4 de milho (Glackin e outros, 1990), promotor PEPC do tipo C4 de milho (Hudspeth e Grula, 1989), promotor da subunidade pequena da Rubisco de arroz (Kyozuka e outros, 1993) e promotor da proteína de ligação a/b de clorofila de captação de luz (Sakamoto e outros, 1991), promotor da P-FDA (US20040216189A1, cuja sequência de polinucleotídeo é aqui incorporada a título de referência) e promotor da P-RTBV (Patente U.S. 5.824.857), cuja sequência de polinucleotídeo é aqui incorporada a título de referência). Por exemplo, os níveis de asparagina ou proteína podem ser aumentados em um ou mais tecidos e órgãos de uma planta incluindo sem limitação: raízes, tubérculos, caules, folhas, talos, frutas, bagas, nozes, casca, vagens, sementes e flores. Um órgão preferido é uma semente.[00084] In some embodiments, the levels of one or more AsnS products can be increased throughout an entire plant or localized in one or more specific organs or tissues of the plant. Without limiting the scope of the present invention, various promoter sequences are useful for expressing the above enzyme gene. For example, maize C4-type PPDK promoter (Glackin et al., 1990), maize C4-type PEPC promoter (Hudspeth and Grula, 1989), rice Rubisco small subunit promoter (Kyozuka et al., 1993), and light-harvesting chlorophyll a/b binding protein (Sakamoto et al., 1991), P-FDA promoter (US20040216189A1, the polynucleotide sequence of which is incorporated herein by reference), and P-RTBV promoter (U.S. Pat. 5,824,857), the polynucleotide sequence of which is incorporated herein by reference). For example, asparagine or protein levels may be increased in one or more tissues and organs of a plant including without limitation: roots, tubers, stems, leaves, stalks, fruits, berries, nuts, bark, pods, seeds and flowers. A preferred organ is a seed.

[00085] Para o propósito de expressão em tecidos de fonte da planta, tal como a folha, semente, raiz ou caule, é preferido que promotores utilizados tenham expressão relativamente alta nesses tecidos específicos. Expressão específica de tecido de uma proteína da presente invenção é uma modalidade particularmente preferida.[00085] For the purpose of expression in plant source tissues, such as the leaf, seed, root or stem, it is preferred that promoters used have relatively high expression in these specific tissues. Tissue-specific expression of a protein of the present invention is a particularly preferred embodiment.

[00086] Construtos ou vetores de DNA podem também incluir, com a região de codificação de interesse, uma sequência de polinucleotídeo que age, no todo ou em parte, para terminar a transcrição daquela região. Várias tais sequências foram isoladas, incluindo a região 3' T- NOS (Ingelbrecht e outros, 1989; Bevan e outros, 1983). Regiões de terminação de transcrição reguladoras podem ser providas em construtos de expressão de planta da presente invenção também. Regiões de terminação de transcrito podem ser providas pela sequência de DNA codificando o gene de interesse ou uma região de terminação de transcrição conveniente derivada de uma fonte de gene diferente, por exemplo, a região de terminação de transcrito que é naturalmente associada à região de iniciação de transcrito. O versado na técnica vai reconhecer que qualquer região de terminação de transcrito conveniente que é capaz de terminar transcrição em uma célula de planta pode ser empregada nos construtos da presente invenção.[00086] DNA constructs or vectors may also include, with the coding region of interest, a polynucleotide sequence that acts, in whole or in part, to terminate transcription of that region. Several such sequences have been isolated, including the 3' T-NOS region (Ingelbrecht et al., 1989; Bevan et al., 1983). Regulatory transcription termination regions can be provided in plant expression constructs of the present invention as well. Transcript termination regions may be provided by the DNA sequence encoding the gene of interest or a convenient transcription termination region derived from a different gene source, for example, the transcript termination region that is naturally associated with the initiation region. of transcript. One skilled in the art will recognize that any convenient transcript termination region that is capable of terminating transcription in a plant cell can be employed in the constructs of the present invention.

[00087] Um vetor ou o construto pode também incluir elementos reguladores, tal como íntrons. Exemplos de tais incluem o íntron Adh 1 (Callis e outros, 1987), o íntron da sucrose sintase (Vasil e outros, 1989), íntron hsp70 (Patente U.S. 5.859.347) e o elemento ômega TMV (Gallie e outros, 1989). Esses e outros elementos reguladores podem ser incluídos quando apropriado.[00087] A vector or construct may also include regulatory elements, such as introns. Examples of such include the Adh 1 intron (Callis et al., 1987), the sucrose synthase intron (Vasil et al., 1989), hsp70 intron (U.S. Patent 5,859,347), and the TMV omega element (Gallie et al., 1989). . These and other regulatory elements may be included where appropriate.

[00088] Um vetor ou construto pode incluir também um marcador selecionável. Marcadores selecionáveis podem ser também usados para selecionar plantas ou células de planta que contêm o material genético exógeno. Exemplos de tais incluem, mas não estão limitados a: um gene neo (Potrykus e outros, 1985), que codifica resistência à canamicina e pode ser selecionado usando canamicina, nptII, G418, hpt, etc; um gene bar, que codifica resistência a bialafos; um gene da EPSP sintase mutante (Hinchee e outros, 1988; Reynaerts e outros, 1988; Jones e outros, 1987), que codifica resistência a glifosato; um gene da nitrilase que confere resistência à bromoxinila; um gene da acetolactato sintase mutante (ALS) que confere resistência à imidazolinona ou sulfonilureia (Patente U.S. 4.761.373); D'Halluin e outros, 1992); e um gene da DHFR resistente a metotrexato (Thillet e outros, 1988).[00088] A vector or construct may also include a selectable marker. Selectable markers can also be used to select plants or plant cells that contain exogenous genetic material. Examples of such include, but are not limited to: a neo gene (Potrykus et al., 1985), which encodes kanamycin resistance and can be selected using kanamycin, nptII, G418, hpt, etc.; a bar gene, which encodes resistance to bialaphos; a mutant EPSP synthase gene (Hinchee et al., 1988; Reynaerts et al., 1988; Jones et al., 1987), which encodes glyphosate resistance; a nitrilase gene that confers resistance to bromoxynil; a mutant acetolactate synthase (ALS) gene that confers resistance to imidazolinone or sulfonylurea (U.S. Patent 4,761,373); D'Halluin et al., 1992); and a methotrexate-resistant DHFR gene (Thillet et al., 1988).

Transformação de PlantaPlant Transformation

[00089] Os métodos mais comumente usados para transformação de células de planta são processo de transferência de DNA mediados por Agrobacterium e o processo mediado por biolística ou bombardeamento de microprojétil (isto é, a pistola de gene). Tipicamente, transformação nuclear é desejada, mas se for desejado transformar especificamente plasmídeos, tais como cloroplastos ou amiloplastos, plastídeos de planta podem ser transformados utilizando uma aplicação mediada por microprojétil do polinucleotídeo desejado.[00089] The most commonly used methods for plant cell transformation are the Agrobacterium-mediated DNA transfer process and the biolistics-mediated process or microprojectile bombardment (i.e., the gene gun). Typically, nuclear transformation is desired, but if it is desired to specifically transform plasmids, such as chloroplasts or amyloplasts, plant plastids can be transformed using a microprojectile-mediated delivery of the desired polynucleotide.

[00090] Os métodos para introdução de transgenes em plantas através de transformação mediada por Agrobacterium utilizam um T- DNA (DNA de transferência) que incorpora os elementos genéticos do transgene e transfere esses elementos genéticos para o genoma de uma planta. Em geral, o(s) transgene(s) tendo em volta uma molécula de DNA de borda da direita (RB) e uma molécula de DNA de borda da esquerda (LB) é (são) transferido(s) para o genoma de planta em um local único. A molécula de "T-DNA" refere-se a uma molécula de DNA que integra em um genoma de planta através de um método de transformação mediado por Agrobacterium. As extremidades da molécula de T-DNA são definidas na presente invenção como sendo flanqueadas pelas regiões de borda do T-DNA de plasmídeos Ti de Agrobacterium. Essas regiões de borda são geralmente referidas como as regiões de borda da direita (RB) e borda da esquerda (LB) e existem como variações em sequência e comprimento de nucleotídeo dependendo de se elas são derivadas de linhagens produtoras de nopalina ou octopina de Agrobacterium. As regiões de borda geralmente usadas em construtos de DNA elaborados para transferência de transgenes em plantas são frequentemente de várias centenas de polinucleotídeos de comprimento e compreendem um sítio de corte onde uma endonuclease digere o DNA para prover um sítio para inserção no genoma de uma planta. Moléculas de T-DNA geralmente contêm um ou mais cassetes de expressão de planta.[00090] Methods for introducing transgenes into plants through Agrobacterium-mediated transformation utilize a T-DNA (transfer DNA) that incorporates the genetic elements of the transgene and transfers these genetic elements to the genome of a plant. In general, the transgene(s) having around a right border (RB) DNA molecule and a left border (LB) DNA molecule is (are) transferred into the plant genome in a unique location. The "T-DNA" molecule refers to a DNA molecule that integrates into a plant genome through an Agrobacterium-mediated transformation method. The ends of the T-DNA molecule are defined in the present invention as being flanked by the border regions of the T-DNA of Agrobacterium Ti plasmids. These border regions are generally referred to as the right border (RB) and left border (LB) regions and exist as variations in sequence and nucleotide length depending on whether they are derived from nopaline- or octopine-producing strains of Agrobacterium. The border regions commonly used in DNA constructs designed for transgene transfer into plants are often several hundred polynucleotides in length and comprise a cutting site where an endonuclease digests the DNA to provide a site for insertion into the genome of a plant. T-DNA molecules generally contain one or more plant expression cassettes.

[00091] Com relação a bombardeamento de microprojétil (Patentes U.S. 5.550.318; 5.538.880; e 5.610.042; cada uma das quais é especificamente aqui incorporada a título de referência em sua totalidade), partículas são revestidas com polinucleotídeos e aplicadas a células através de uma força propelente. Partículas exemplares incluem aquelas compreendidas de tungstênio, platina e, preferivelmente, ouro. Um método útil para aplicação de DNA a células de planta através de aceleração de partícula é o Biolistics Particle Delivery System (BioRad, Hercules, Califórnia), que pode ser usado para propelir partículas revestidas com DNA ou células através de uma tela, tal como uma tela de aço inoxidável ou tela Nytex, em uma superfície de filtro coberta com células de planta monocotiledôneas culturadas em suspensão. Técnicas de bombardeamento de microprojétil são amplamente aplicáveis, e podem ser usadas para transformar virtualmente qualquer espécie de planta. Exemplos de espécies que foram transformadas através de bombardeamento de microprojétil incluem espécies monocotiledôneas tais como milho (Publicação PCT WO 95/06128), cevada, trigo (Patente U.S. 5.563.055, incorporada aqui a título de referência em sua totalidade), arroz, aveia, centeio, cana-de-açúcar e sorgo; bem como várias dicotiledôneas incluindo tabaco, soja (patente U.S. 5.322.783, incorporada aqui a título de referência em sua totalidade), girassol, amendoim, algodão, tomate e legumes em geral (Patente U.S. 5.563.055, incorporada aqui a título de referência em sua totalidade).[00091] In connection with microprojectile bombardment (U.S. Patents 5,550,318; 5,538,880; and 5,610,042; each of which is specifically incorporated herein by reference in its entirety), particles are coated with polynucleotides and applied to cells through a propelling force. Exemplary particles include those comprised of tungsten, platinum and, preferably, gold. A useful method for delivering DNA to plant cells through particle acceleration is the Biolistics Particle Delivery System (BioRad, Hercules, Calif.), which can be used to propel DNA-coated particles or cells through a screen, such as a stainless steel screen or Nytex screen, on a filter surface covered with cultured monocot plant cells in suspension. Microprojectile bombardment techniques are widely applicable, and can be used to transform virtually any plant species. Examples of species that have been transformed through microprojectile bombardment include monocot species such as corn (PCT Publication WO 95/06128), barley, wheat (U.S. Patent 5,563,055, incorporated herein by reference in its entirety), rice, oats , rye, sugar cane and sorghum; as well as various dicotyledons including tobacco, soybeans (U.S. Patent 5,322,783, incorporated herein by reference in its entirety), sunflower, peanuts, cotton, tomatoes and legumes in general (U.S. Patent 5,563,055, incorporated herein by reference in its entirety).

[00092] Para selecionar ou registrar as células de planta transformadas sem importar a metodologia de transformação, o DNA introduzido na célula contém um gene que funciona em um tecido de planta regenerável para produzir um composto que confere ao tecido da planta resistência a um composto de outro modo tóxico. Genes de interesse para uso como um marcador selecionável, classificável ou registrável incluiriam, mas não seriam limitados a genes de tolerância a GUS, proteína fluorescente verde (GFP), luciferase (LUX) e antibiótico ou herbicida. Exemplos de genes de resistência a antibiótico incluem aqueles que conferem resistência à canamicina (e neomicina, G418) e bleomicina.[00092] To select or register transformed plant cells regardless of the transformation methodology, the DNA introduced into the cell contains a gene that functions in a regenerable plant tissue to produce a compound that confers the plant tissue resistance to a compound of otherwise toxic. Genes of interest for use as a selectable, classifiable, or registerable marker would include, but would not be limited to, GUS, green fluorescent protein (GFP), luciferase (LUX), and antibiotic or herbicide tolerance genes. Examples of antibiotic resistance genes include those that confer resistance to kanamycin (and neomycin, G418) and bleomycin.

[00093] A regeneração, o desenvolvimento e o cultivo de plantas de vários explantes transformados são bem documentados na técnica. Este processo de regeneração e crescimento tipicamente inclui as etapas de seleção de células transformadas e cultura dessas células individualizadas através de estágios comuns de desenvolvimento embriônico através do estágio de muda enraizada. Embriões e sementes transgênicos são similarmente regenerados. Os brotos enraizados transgênicos resultantes são em seguida plantados em um meio de crescimento de planta apropriado tal como solo. As células que sobrevivem à exposição ao agente seletivo, ou células que foram registradas positivas em um ensaio de avaliação, podem ser culturadas em meio que apóia a regeneração de plantas. Mudas em desenvolvimento são transferidas para mistura de crescimento de planta sem solo, e aclimatizadas, antes da transferência para uma estufa ou câmara de crescimento para maturação.[00093] The regeneration, development and cultivation of plants from various transformed explants are well documented in the art. This process of regeneration and growth typically includes the steps of selecting transformed cells and culturing these individualized cells through common stages of embryonic development through the rooted seedling stage. Transgenic embryos and seeds are similarly regenerated. The resulting transgenic rooted shoots are then planted in an appropriate plant growth medium such as soil. Cells that survive exposure to the selective agent, or cells that are recorded positive in an evaluation assay, can be cultured in medium that supports plant regeneration. Developing seedlings are transferred to soilless plant growth mix, and acclimatized, before transfer to a greenhouse or growth chamber for maturation.

[00094] A presente invenção pode ser usada com qualquer célula ou tecido transformável. Por transformável conforme aqui usado se quer dizer uma célula ou um tecido que é capaz de propagação adicional para dar origem a uma planta. Aqueles versados na técnica reconhecem que várias células ou tecidos de planta são transformáveis onde após inserção de DNA exógeno e condições de cultura apropriadas as células ou tecidos de planta podem se formar em uma planta diferenciada. Tecido adequado para esses propósitos podem incluir, mas não estão limitados a, embriões imaturos, tecido escutelar, culturas de célula de suspensão, inflorescência imatura, meristema de broto, explantes nodais, tecido de calo, tecido hipocótilo, cotilédones, raízes e folhas.[00094] The present invention can be used with any transformable cell or tissue. By transformable as used herein is meant a cell or tissue that is capable of further propagation to give rise to a plant. Those skilled in the art recognize that various plant cells or tissues are transformable where after insertion of exogenous DNA and appropriate culture conditions the plant cells or tissues can form into a differentiated plant. Suitable tissue for these purposes may include, but are not limited to, immature embryos, scutellar tissue, suspension cell cultures, immature inflorescence, shoot meristem, nodal explants, callus tissue, hypocotyl tissue, cotyledons, roots and leaves.

[00095] Qualquer meio de cultura de planta adequado pode ser usado. Exemplos de meios adequados incluiriam, mas não estão limitados a, meios à base de MS (Murashige e Skoog, 1962) ou meios à base de N6 (Chu e outros, 18:659, 1975) suplementados com reguladores de crescimento de planta adicionais incluindo, mas não limitado a, auxinas, citocinas, ABA e giberelinas. Aqueles versados na técnica são familiares com a variedade de meios de cultura de tecido, que, quando suplementados apropriadamente, apóiam crescimento e desenvolvimento de tecido de planta e são adequados para transformação e regeneração de planta. Esses meios de cultura de tecido podem ser ou comprados como uma preparação comercial ou preparados como de costume e modificados. Aqueles versados na técnica têm ciência de meios e suplementos de meios tais como nutrientes e reguladores de crescimento para uso em transformação e regeneração e outras condições de cultura tais como intensidade de luz durante incubação, pH e temperaturas de incubação que podem ser otimizadas para a variedade particular de interesse.[00095] Any suitable plant culture medium can be used. Examples of suitable media would include, but are not limited to, MS-based media (Murashige and Skoog, 1962) or N6-based media (Chu et al., 18:659, 1975) supplemented with additional plant growth regulators including , but not limited to, auxins, cytokines, ABA and gibberellins. Those skilled in the art are familiar with the variety of tissue culture media, which, when supplemented appropriately, support plant tissue growth and development and are suitable for plant transformation and regeneration. These tissue culture media can either be purchased as a commercial preparation or prepared as usual and modified. Those skilled in the art are aware of media and media supplements such as nutrients and growth regulators for use in transformation and regeneration and other culture conditions such as light intensity during incubation, pH and incubation temperatures that can be optimized for the variety. particular interest.

[00096] Qualquer uma das moléculas de polinucleotídeo da presente invenção pode ser introduzida em uma célula de planta de uma maneira permanente ou transiente em combinação com outros elementos genéticos tais como vetores, promotores, intensificadores, etc. Ainda, qualquer uma das moléculas de polinucleotídeo da presente invenção pode ser introduzida em uma célula de planta de modo que permita expressão ou superexpressão da proteína ou fragmento da mesma codificada pela molécula de polinucleotídeo.[00096] Any of the polynucleotide molecules of the present invention can be introduced into a plant cell in a permanent or transient manner in combination with other genetic elements such as vectors, promoters, enhancers, etc. Furthermore, any of the polynucleotide molecules of the present invention can be introduced into a plant cell in a manner that allows expression or overexpression of the protein or fragment thereof encoded by the polynucleotide molecule.

[00097] A presente invenção também provê partes das plantas, particularmente partes reprodutoras ou de armazenamento, da presente invenção. Partes de planta, sem limitação, incluem semente, endosperma, óvulo, pólen ou tubérculos. Em uma modalidade particularmente preferida da presente invenção, a parte da planta é uma semente de milho. Em uma modalidade, a semente de milho (ou grão) é um constituinte de ração animal.[00097] The present invention also provides parts of the plants, particularly reproductive or storage parts, of the present invention. Plant parts, without limitation, include seed, endosperm, ovule, pollen or tubers. In a particularly preferred embodiment of the present invention, the plant part is a corn seed. In one embodiment, corn seed (or grain) is a constituent of animal feed.

[00098] Em uma modalidade preferida, a ração de milho ou farinha de milho ou proteína da semente de milho é elaborada para animais de criação ou para seres humanos ou para ambos. Métodos para produzir ração, farinha e proteína são conhecidos na técnica. Vide, por exemplo, Patentes U.S. 4.957.748; 5.100.679; 5.219.596; 5.936.069; 6.005.076; 6.146.669; e 6.156.227. Em uma modalidade preferida, a preparação de proteína é uma preparação com muita proteína. Tal preparação com muita proteína tem preferivelmente um teor de proteína maior do que cerca de 5% (p/v), mais preferivelmente 10% (p/v) e mais preferivelmente ainda 15% (p/v).[00098] In a preferred embodiment, corn or corn flour or corn seed protein feed is prepared for farm animals or humans or both. Methods for producing feed, flour and protein are known in the art. See, for example, U.S. Patents 4,957,748; 5,100,679; 5,219,596; 5,936,069; 6,005,076; 6,146,669; and 6,156,227. In a preferred embodiment, the protein preparation is a protein-rich preparation. Such a high protein preparation preferably has a protein content greater than about 5% (w/v), more preferably 10% (w/v) and most preferably 15% (w/v).

[00099] Descrições de métodos de cruzamento que são geralmente usados para características e culturas diferentes podem ser encontradas em um de vários livros de referência (por exemplo, Hayward, 1993; Richards, 1997; Allard, 1999).[00099] Descriptions of breeding methods that are generally used for different traits and cultures can be found in one of several reference books (e.g., Hayward, 1993; Richards, 1997; Allard, 1999).

Outros OrganismosOther Organisms

[000100] Um polinucleotídeo da presente invenção pode ser introduzido em qualquer célula ou organismo tal como uma célula de mamífero, mamífero, célula de peixe, peixe, célula de ave, ave, célula de alga, alga, célula de fungo, fungos ou célula bacteriana. Uma proteína da presente invenção pode ser produzida em uma célula ou organismo apropriado. Hospedeiro e transformantes preferidos incluem: células de fungos tais como Aspergillus, leveduras, mamíferos, particularmente bovino e porcino, insetos, bactérias e algas. Bactérias particularmente preferidas são Agrobacterium tumefaciens e E. coli.[000100] A polynucleotide of the present invention can be introduced into any cell or organism such as a mammalian cell, mammalian cell, fish cell, fish cell, bird cell, avian cell, algae cell, algae, fungus cell, fungus cell or bacterial. A protein of the present invention can be produced in an appropriate cell or organism. Preferred hosts and transformants include: fungal cells such as Aspergillus, yeast, mammals, particularly bovine and porcine, insects, bacteria and algae. Particularly preferred bacteria are Agrobacterium tumefaciens and E. coli.

[000101] Em um aspecto da presente invenção, uma ou mais moléculas de ácido nucleico da presente invenção são usadas para determinar o nível de expressão (isto é, a concentração de mRNA em uma amostra, etc.) em uma planta (preferivelmente canola, milho, Brassica campestris, colza de semente oleosa, semente de colza, soja, crambe, mostarda, mamona, amendoim, sésamo, semente de algodão, semente de linhaça, açafrão, palma de óleo, cânhamo ou girassol) ou padrão (isto é, a cinética de expressão, taxa de decomposição, perfil de estabilidade, etc.) da expressão de uma proteína codificada em parte ou integral por uma ou mais da molécula de polinucleotídeo da presente invenção. Vários métodos podem ser usados para comparar a expressão entre duas ou mais amostras de células ou tecido. Esses métodos incluem ensaios de hibridização tais como northerns, ensaios de proteção de RNAse e hibridização in situ. Alternativamente, os métodos incluem ensaios do tipo PCR. Em um método preferido, expressão é avaliada através de hibridização de polinucleotídeos a partir de duas ou mais amostras para uma disposição de polinucleotídeos. A disposição contém uma pluralidade de sequências suspeitas conhecidas ou suspeitas estar presentes nas células ou tecidos das amostras.[000101] In one aspect of the present invention, one or more nucleic acid molecules of the present invention are used to determine the level of expression (i.e., the concentration of mRNA in a sample, etc.) in a plant (preferably canola, corn, Brassica campestris, oilseed rapeseed, rapeseed, soybean, crambe, mustard, castor, peanut, sesame, cottonseed, linseed, safflower, oil palm, hemp or sunflower) or standard (i.e. the expression kinetics, decay rate, stability profile, etc.) of the expression of a protein encoded in part or in full by one or more of the polynucleotide molecule of the present invention. Several methods can be used to compare expression between two or more cell or tissue samples. These methods include hybridization assays such as northerns, RNAse protection assays, and in situ hybridization. Alternatively, the methods include PCR-type assays. In a preferred method, expression is assessed by hybridizing polynucleotides from two or more samples to a polynucleotide array. The array contains a plurality of suspect sequences known or suspected to be present in the cells or tissues of the samples.

[000102] Os exemplos que seguem são incluídos para demonstrar aspectos da invenção, aqueles versados na técnica devem, à luz do presente relatório, compreender que muitas mudanças podem ser feitas nos aspectos específicos que são descritos e ainda obter um resultado igual ou similar sem se afastar do espírito e do escopo da invenção.[000102] The following examples are included to demonstrate aspects of the invention, those skilled in the art should, in light of the present report, understand that many changes can be made to the specific aspects that are described and still obtain the same or similar result without depart from the spirit and scope of the invention.

EXEMPLOSEXAMPLES

[000103] Aqueles versados na técnica vão compreender as muitas vantagens dos métodos e das composições providos pela presente invenção. Os exemplos que seguem são incluídos para demonstrar as modalidades preferidas da invenção. Deve ser compreendido por aqueles versados na técnica que as técnicas descritas nos exemplos que seguem representam técnicas constatadas pelos inventores funcionar bem na prática da invenção, e então podem ser consideradas constituir modos preferidos para sua prática. No entanto, aqueles versados na técnica devem, à luz do presente relatório, compreender que muitas mudanças podem ser feitas nas modalidades específicas que são descritas e ainda obter um resultado igual ou similar sem se afastar do espírito e do escopo da invenção. Todas as referências citadas aqui são incorporadas aqui a título de referência até o ponto que elas suplementem, expliquem, provejam uma base para ou ensinem metodologia, técnicas ou composições empregadas aqui.[000103] Those skilled in the art will understand the many advantages of the methods and compositions provided by the present invention. The following examples are included to demonstrate preferred embodiments of the invention. It should be understood by those skilled in the art that the techniques described in the examples that follow represent techniques found by the inventors to work well in the practice of the invention, and so may be considered to constitute preferred modes of practice thereof. However, those skilled in the art should, in light of the present report, understand that many changes can be made to the specific embodiments that are described and still obtain the same or similar result without departing from the spirit and scope of the invention. All references cited here are incorporated herein by reference to the extent that they supplement, explain, provide a basis for or teach methodology, techniques or compositions employed herein.

Exemplo 1Example 1 Construção de cDNA de planta de milho e soja e bibliotecas genômicasConstruction of corn and soybean plant cDNA and genomic libraries

[000104] Este exemplo descreve a produção de bibliotecas de cDNA feitas de tecidos de planta de milho e soja das quais as sequências de polinucleotídeo de AsnS de milho e de soja da presente invenção foram isoladas. Bibliotecas de cDNA foram geradas de tecido de Zea mays e Glycine Max usando técnicas conhecidas no campo, por exemplo, Alba, 2004. Bibliotecas de cDNA de milho foram feitas de dois tecidos diferentes. Uma biblioteca foi feita de sementes incipientes coletadas na fase lenta da linhagem consanguínea 90DDD5. Uma segunda biblioteca de cDNA de milho foi feita de tecido de cabelo de milho no estágio de crescimento de cabelo de milho da linhagem consanguínea de milho H99 e pólen em germinação da linhagem consanguínea de milho MO17. Para construção de uma biblioteca de cDNA de soja (Glycine Max), tecido meristemático e parte do hipocótilo foram excisados de sementes de soja secas reidratadas da variedade A3237 (Asgrow). Explantes foram preparados primeiro germinando sementes esterilizadas na superfície em meio de cultura de tecido sólido por 6 dias a 28°C em 18 horas de luz/dia, e então transferência das sementes germinadas para 4°C por pelo menos 24 horas. Para o tecido usado na preparação de biblioteca os cotilédones foram removidos para enriquecer o tecido específico de interesse. 0,5 a 2 gramas de tecido foram usados para preparação de RNA total e RNA poli A+. Para todas as bibliotecas de cDNA, tecidos de planta foram coletados e imediatamente congelados em nitrogênio líquido. O tecido coletado foi armazenado a -80°C até preparação de RNA total. O RNA total foi purificado usando reagente Trizol da Invitrogen Corporation (Invitrogen Corporation, Carlsbad, Califórnia, U.S.A.), essencialmente conforme recomendado pelo fabricante. RNA poli A+ (mRNA) foi purificado usando contas dT oligo magnéticas essencialmente conforme recomendado pelo fabricante (Dynabeads®, Dynal Biotech, Oslo, Norway).[000104] This example describes the production of cDNA libraries made from corn and soybean plant tissues from which the corn and soybean AsnS polynucleotide sequences of the present invention were isolated. cDNA libraries were generated from Zea mays and Glycine Max tissue using techniques known in the field, e.g., Alba, 2004. Maize cDNA libraries were made from two different tissues. A library was made from incipient seeds collected in the slow phase of the inbred line 90DDD5. A second corn cDNA library was made from corn hair tissue at the corn hair growth stage of the corn inbred line H99 and germinating pollen from the corn inbred line MO17. To construct a soybean cDNA library (Glycine Max), meristematic tissue and part of the hypocotyl were excised from rehydrated dry soybean seeds of the A3237 variety (Asgrow). Explants were prepared by first germinating surface-sterilized seeds in solid tissue culture medium for 6 days at 28°C on 18 hours of light/day, and then transferring the germinated seeds to 4°C for at least 24 hours. For the tissue used in library preparation the cotyledons were removed to enrich the specific tissue of interest. 0.5 to 2 grams of tissue was used for preparation of total RNA and poly A+ RNA. For all cDNA libraries, plant tissues were collected and immediately frozen in liquid nitrogen. The collected tissue was stored at −80°C until preparation of total RNA. Total RNA was purified using Invitrogen Corporation's Trizol reagent (Invitrogen Corporation, Carlsbad, Calif., U.S.A.), essentially as recommended by the manufacturer. Poly A+ RNA (mRNA) was purified using dT oligo magnetic beads essentially as recommended by the manufacturer (Dynabeads®, Dynal Biotech, Oslo, Norway).

[000105] Construção de bibliotecas de cDNA de planta é bem conhecida na técnica e várias estratégias de clonagem existem. Vários kits de construção de biblioteca de cDNA estão comercialmente disponíveis. Bibliotecas de cDNA foram preparadas usando o Superscript® Plasmid System para síntese de DNA e Plasmid Cloning (Invitrogen Corporation), conforme descrito no protocolo de síntese de biblioteca de cDNA Superscript II. As bibliotecas de cDNA foram checadas para confirmar uma razão de inserto:vetor apropriada.[000105] Construction of plant cDNA libraries is well known in the art and several cloning strategies exist. Several cDNA library construction kits are commercially available. cDNA libraries were prepared using the Superscript® Plasmid System for DNA Synthesis and Plasmid Cloning (Invitrogen Corporation) as described in the Superscript II cDNA Library Synthesis Protocol. The cDNA libraries were checked to confirm an appropriate insert:vector ratio.

[000106] Uma biblioteca de DNA genômico foi construída usando DNA genômico isolado de Zea mays usando um protocolo de isolamento de DNA genômico modificado descrito abaixo (Dellaporta e outros, 1983). Mudas de milho foram cultivadas em solo ou em placas de Petri, foram colhidas e mantidas congeladas em nitrogênio líquido até extração. O tecido foi moído em um pó fino usando um pilão enquanto mantendo o tecido congelado com nitrogênio líquido. O tecido em pó foi transferido para um misturador Waring contendo 200 mL de tampão de extração de DNA frio (0°C) (sorbitol a 350 mM; Tris a 100 mM; EDTA a 5 mM; pH para 7,5 com HCl; bissulfito de sódio, 3,8 mg/mL) que foi adicionado um pouco antes do uso e homogeneizado em velocidade alta por 30-60 segundos. O homogenato foi filtrado em uma camada de gaze de algodão e coletado em uma garrafa de centrífuga. As amostras foram então centrifugadas a 2500 xg por 20 minutos e o sobrenadante e qualquer material verde solto foram descartados. O pélete foi então ressuspenso em 1,25 mL de tampão de extração de DNA e transferido para um tubo de polipropileno de 50 mL. Tampão de lise de núcleo (1,75 mL contendo Tris a 200 mM; EDTA a 50 mM; NaCL a 2 M; 2,0% (p/v) CTAB; pH ajustado para 7,5 com HCl) foi então adicionado, seguido pela adição de 0,6 mL de sarcosila 5% a (p/v). Os tubos foram suavemente misturados e as amostras foram incubadas a 65°C por 20 minutos. Um volume igual de clorofórmio:álcool de isoamila (24:1) foi adicionado e os tubos foram novamente suavemente misturados. Os tubos foram então centrifugados a 2500xg por 15 minutos e o sobrenadante resultante foi transferido para um tubo limpo. Um volume igual de isopropanol gelado foi vertido na amostra, e a amostra foi invertida várias vezes até que um precipitado se formou. O precipitado foi removido da solução usando uma pipeta de vidro e álcool residual removido ao permitir que o precipitado secasse ao ar por 2-5 minutos. O precipitado foi ressuspenso em 400 μL de tampão TE (Tris-HCl a 10 mM, EDTA a 1 mM, pH ajustado para 8,0).[000106] A genomic DNA library was constructed using genomic DNA isolated from Zea mays using a modified genomic DNA isolation protocol described below (Dellaporta et al., 1983). Corn seedlings were grown in soil or in Petri dishes, harvested and kept frozen in liquid nitrogen until extraction. The tissue was ground into a fine powder using a pestle while keeping the tissue frozen with liquid nitrogen. The powdered tissue was transferred to a Waring mixer containing 200 mL of cold (0°C) DNA extraction buffer (350 mM sorbitol; 100 mM Tris; 5 mM EDTA; pH to 7.5 with HCl; bisulfite sodium, 3.8 mg/mL) which was added just before use and homogenized at high speed for 30-60 seconds. The homogenate was filtered through a layer of cotton gauze and collected in a centrifuge bottle. The samples were then centrifuged at 2500 x g for 20 minutes and the supernatant and any loose green material were discarded. The pellet was then resuspended in 1.25 mL of DNA extraction buffer and transferred to a 50 mL polypropylene tube. Core lysis buffer (1.75 mL containing 200 mM Tris; 50 mM EDTA; 2 M NaCL; 2.0% (w/v) CTAB; pH adjusted to 7.5 with HCl) was then added, followed by the addition of 0.6 mL of 5% sarcosyl (w/v). The tubes were gently mixed and the samples were incubated at 65°C for 20 minutes. An equal volume of chloroform:isoamyl alcohol (24:1) was added and the tubes were again gently mixed. The tubes were then centrifuged at 2500xg for 15 minutes and the resulting supernatant was transferred to a clean tube. An equal volume of ice-cold isopropanol was poured into the sample, and the sample was inverted several times until a precipitate formed. The precipitate was removed from the solution using a glass pipette and residual alcohol removed by allowing the precipitate to air dry for 2-5 minutes. The precipitate was resuspended in 400 μL of TE buffer (10 mM Tris-HCl, 1 mM EDTA, pH adjusted to 8.0).

Exemplo 2Example 2 Isolamento de sequências de polinucleotídeo de AsnS através de métodos de clonagem independentes de ligação e Gateway® e transformação de milhoIsolation of AsnS polynucleotide sequences via ligation-independent cloning and Gateway® methods and maize transformation

[000107] Este exemplo ilustra o isolamento de moléculas de polinucleotídeo codificando AsnS usando métodos de clonagem independentes de ligação e Gateway® e a construção de construtos de DNA da presente invenção que compreendem as moléculas de polinucleotídeo que codificam polipeptídeos de AsnS isolados de várias fontes de plantas e micro-organismos conforme descrito na Tabela 1. As moléculas de promotor usadas para direcionar a expressão das moléculas de polinucleotídeo codificando AsnS ligadas são o promotor 1 da actina de arroz, P-Os.Act1 (Patente U.S. 5.641.876, aqui incorporada a título de referência); a PPDK de Zea mays (Matsuoka e outros, 1993), P-RTBV-1 (Patente U.S. No. 5.824.857, aqui incorporada a título de referência) e a P-Zm.NAS (molécula promotora da região genômica codificando um polipeptídeo da nicotianamina sintase 2 do milho).Tabela 1. Fonte da sequência de codificação de AsnS, promotor e construtos de DNA [000107] This example illustrates the isolation of polynucleotide molecules encoding AsnS using ligation and Gateway® independent cloning methods and the construction of DNA constructs of the present invention comprising polynucleotide molecules encoding AsnS polypeptides isolated from various sources of plants and microorganisms as described in Table 1. The promoter molecules used to direct expression of the linked AsnS-encoding polynucleotide molecules are the rice actin promoter 1, P-Os.Act1 (US Patent 5,641,876, incorporated herein for reference purposes); the Zea mays PPDK (Matsuoka et al., 1993), P-RTBV-1 (US Patent No. 5,824,857, incorporated herein by reference) and P-Zm.NAS (genomic region promoter molecule encoding a polypeptide of maize nicotianamine synthase 2).Table 1. Source of AsnS coding sequence, promoter and DNA constructs

[000108] C onagem independente de ligação foi d esenvolvida para clonar produtos de PCR e é baseada no anelamento de extremidades de fita simples não-palindrômicas. LIC é um método de clonagem eficiente, que não é limitado por sítios de restrição ou a necessidade de restrição de digestão de enzima ou reações de ligação e deixa junções sem suturas (Aslanidis e de Jong, 1990).[000108] Ligation-independent cloning was developed to clone PCR products and is based on the annealing of non-palindromic single-strand ends. LIC is an efficient cloning method that is not limited by restriction sites or the need for restriction of enzyme digestion or ligation reactions and leaves junctions unstitched (Aslanidis and de Jong, 1990).

[000109] Segmentos de DNA de fita simples, terminais, são produzidos no vetor através do uso de uma "endonuclease de corte" e endonuclease de restrição. Uma endonuclease de corte é uma endonuclease que corta uma fita do dúplex de polinucleotídeo para criar fitas simples no vetor de clonagem. O vetor é primeiro linearizado com uma endonuclease de restrição padrão. Isto é então seguido por digestão com uma endonuclease de corte. Após tratamento com calor, segmentos de DNA de fita simples são produzidos no vetor. Um teor de GC de mais ou menos 55% é recomendado para amplificação por PCR a jusante e anelamento eficiente. O promotor, marcador ou outro elemento de sequência pode ser adicionado às extremidades 5' e 3' do produto amplificado através de PCR para criar um construto linear que pode ser usado em aplicações a jusante.[000109] Terminal, single-stranded DNA segments are produced in the vector through the use of a "cutting endonuclease" and restriction endonuclease. A nicking endonuclease is an endonuclease that cuts one strand of the polynucleotide duplex to create single strands in the cloning vector. The vector is first linearized with a standard restriction endonuclease. This is then followed by digestion with a nicking endonuclease. After heat treatment, single-stranded DNA segments are produced in the vector. A GC content of plus or minus 55% is recommended for downstream PCR amplification and efficient annealing. The promoter, tag, or other sequence element can be added to the 5' and 3' ends of the PCR-amplified product to create a linear construct that can be used in downstream applications.

[000110] O construto de DNA pMON92870 foi montado a partir do vetor-base, pMON82060, e uma molécula de polinucleotídeo de AsnS3 de milho codificando um polipeptídeo de AsnS provido como SEQ ID NO: 5. A estrutura principal do plasmídeo pMON82060 foi linearizada usando a endonuclease de restrição, HpaI. A estrutura principal do plasmídeo foi então tratada com a endonuclease de corte, N.BbvC IA (New England Biolabs, Beverly, MA). Após digestão, a reação foi aquecida para 65°C. Isto faz com que as fitas cortadas de DNA dissociem de suas fitas de DNA complementares. A estrutura principal de plasmídeo linearizada resultante foi deixada com dois segmentos de DNA de fita simples, terminais, disponíveis para montagem.[000110] The DNA construct pMON92870 was assembled from the base vector, pMON82060, and a maize AsnS3 polynucleotide molecule encoding an AsnS polypeptide provided as SEQ ID NO: 5. The backbone of the plasmid pMON82060 was linearized using the restriction endonuclease, HpaI. The plasmid backbone was then treated with the nicking endonuclease, N.BbvC IA (New England Biolabs, Beverly, MA). After digestion, the reaction was heated to 65°C. This causes the cut strands of DNA to dissociate from their complementary DNA strands. The resulting linearized plasmid backbone was left with two terminal, single-stranded DNA segments available for assembly.

[000111] A reação em cadeia da polimerase foi empregada para produzir os segmentos de DNA de fita simples terminais na molécula de DNA codificando AsnS. A sequência de polinucleotídeo de AsnS3 de milho (SEQ ID NO: 5) codificando o polipeptídeo de AsnS foi usada para a elaboração de iniciador de PCR avançado (SEQ ID NO: 48) e iniciador de PCR reverso (SEQ ID NO: 49). SEQ ID NO: 48: GCAGTCGCTGTCGTTACCCGGCATCATGTGTGGC ATC SEQ ID NO: 49: GCGAGTACCGCTGGGTTCTAACGTACTCTCGTCAG AC CGCG[000111] The polymerase chain reaction was employed to produce the terminal single-stranded DNA segments in the DNA molecule encoding AsnS. The maize AsnS3 polynucleotide sequence (SEQ ID NO: 5) encoding the AsnS polypeptide was used to prepare the forward PCR primer (SEQ ID NO: 48) and reverse PCR primer (SEQ ID NO: 49). SEQ ID NO: 48: GCAGTCGCTGTCGTTACCCGGCATCATGGTTGGC ATC SEQ ID NO: 49: GCGAGTACCGCTGGGTTCTAACGTACTCTCGTCAG AC CGCG

[000112] Amplificação de reação em cadeia da polimerase foi realizada usando a polimerase térmica de alta fidelidade, KOD hot start DNA polimerase (Novagen, Madison, WI). A reação em cadeia da polimerase foi realizada em um volume de 25 μL contendo: 1X de tampão de KOD hot start DNA polimerase, betaína a 1M (Sigma, St. Louis, MO), MgSO4 a 1 mM, dNTPS a 250 μM, 5 pmols de cada iniciador e 1 unidade de KOD hot start DNA polimerase. A reação em cadeia da polimerase foi realizada em um ciclizador térmico PTC-225 DNA Engine Tetrad® (MJ Research Inc., Waltham, MA) usando os parâmetros de ciclizador que seguem: 1. 94°C por 2 minutos 2. 94°C por 15 segundos 3. 70°C por 30 segundos (-1°C por ciclo) 4. 72°C por 5 minutos 5. Ir para a etapa 2, 9 vezes 6. 94°C por 15 segundos 7. 60°C por 30 segundos 8. 72°C por 5 minutos 9. Ir para a etapa 6, 24 vezes 10. 72°C por 10 minutos 11. manter 10°C 12. fim[000112] Polymerase chain reaction amplification was performed using the high-fidelity thermal polymerase, KOD hot start DNA polymerase (Novagen, Madison, WI). The polymerase chain reaction was performed in a 25 μL volume containing: 1X KOD hot start DNA polymerase buffer, 1 M betaine (Sigma, St. Louis, MO), 1 mM MgSO4, 250 μM dNTPS, 5 pmols of each primer and 1 unit of KOD hot start DNA polymerase. The polymerase chain reaction was performed on a PTC-225 DNA Engine Tetrad® thermal cycler (MJ Research Inc., Waltham, MA) using the following cycler parameters: 1. 94°C for 2 minutes 2. 94°C for 15 seconds 3. 70°C for 30 seconds (-1°C per cycle) 4. 72°C for 5 minutes 5. Go to step 2, 9 times 6. 94°C for 15 seconds 7. 60°C for 30 seconds 8. 72°C for 5 minutes 9. Go to step 6, 24 times 10. 72°C for 10 minutes 11. maintain 10°C 12. end

[000113] Uma segunda rodada de reação em cadeia da polimerase foi realizada para introduzir resíduos uridina na região onde os segmentos de DNA de fita simples, terminais, foram produzidos. Muitas polimerases de DNA são incapazes de ler resíduos uridina na fita molde de DNA ou são incapazes de polimerizar fitas usando resíduos uridina. Reação em cadeia da polimerase foi então realizada usando uma enzima capaz de incorporação e leitura de uridinas (Expand High Fidelity® mais PCR System; Roche, Indianapolis, IN). Modificação deste método e uso de outros métodos que proveem o resultado esperado são conhecidos por aqueles versados na técnica.[000113] A second round of polymerase chain reaction was performed to introduce uridine residues into the region where the terminal, single-stranded DNA segments were produced. Many DNA polymerases are unable to read uridine residues on the DNA template strand or are unable to polymerize strands using uridine residues. Polymerase chain reaction was then performed using an enzyme capable of incorporating and reading uridines (Expand High Fidelity® plus PCR System; Roche, Indianapolis, IN). Modification of this method and use of other methods that provide the expected result are known to those skilled in the art.

[000114] O construto de DNA montado foi transformado em células competentes de E. coli ElectroMAX® DH10B (Invitrogen, Carlsbad, CA). Uma alíquota de 0,5 μL (microlitro) da reação de montagem foi misturada com 20 μL de células competentes ElectroMAX® DH10B em gelo e carregadas em um cadinho de eletroporação de 0,2 mm MicroPulser (Bio-Rad Laboratories, Inc., Hercules, CA) para eletroporação. As células foram submetidas à eletroporação a 1,8 kV usando um 165-2100 MicroPulser Electroporator (Bio-Rad Laboratories, Inc.). As células eletroporadas foram incubadas em 180 μL de meio SOC (Invitrogen, Inc.) a 37°C por 1 hora. As células foram então plaqueadas em placas de ágar LB contendo espectinomicina (75 mg/mL) e cultivadas da noite para o dia a 37°C. Colônias foram selecionadas e cultivadas em meio LB da noite para o dia a 37°C. O construto de DNA de plasmídeo foi isolado usando o QIAprep® Spin Miniprep Kit (QIAgen Sciences, Valencia, CA). Sequenciamento de DNA foi realizado em um ABI 3730x1 DNA Analyzer, usando terminador BigDye® (Applied Biosystems, Foster City, CA).[000114] The assembled DNA construct was transformed into E. coli ElectroMAX® DH10B competent cells (Invitrogen, Carlsbad, CA). A 0.5 μL (microliter) aliquot of the assembly reaction was mixed with 20 μL of ElectroMAX® DH10B competent cells on ice and loaded into a 0.2 mm MicroPulser electroporation crucible (Bio-Rad Laboratories, Inc., Hercules , CA) for electroporation. Cells were electroporated at 1.8 kV using a 165-2100 MicroPulser Electroporator (Bio-Rad Laboratories, Inc.). The electroporated cells were incubated in 180 μL of SOC medium (Invitrogen, Inc.) at 37°C for 1 hour. Cells were then plated on LB agar plates containing spectinomycin (75 mg/mL) and cultured overnight at 37°C. Colonies were selected and grown in LB medium overnight at 37°C. The plasmid DNA construct was isolated using the QIAprep® Spin Miniprep Kit (QIAgen Sciences, Valencia, CA). DNA sequencing was performed on an ABI 3730x1 DNA Analyzer, using BigDye® terminator (Applied Biosystems, Foster City, CA).

[000115] A clonagem de sequências de polinucleotídeo codificando AsnS AsnS2 de milho, AsnS de soja e AsnS1 de levedura foi realizada usando o método de clonagem Gateway® conforme descrito pelo fabricante (Invitrogen Corp.). O objetivo do método de clonagem Gateway® é fazer um clone de expressão. Este processo de duas etapas envolve primeiro, a clonagem do gene de interesse em um vetor de entrada, seguido por subclonagem do gene de interesse a partir do vetor de entrada para um vetor de destino para produzir um vetor de expressão. A tecnologia de clonagem é baseada no sistema de recombinação específica de sítio usado por fago lambda para integrar seu DNA no cromossomo de E. coli.[000115] Cloning of polynucleotide sequences encoding corn AsnS AsnS2, soybean AsnS and yeast AsnS1 was performed using the Gateway® cloning method as described by the manufacturer (Invitrogen Corp.). The goal of the Gateway® cloning method is to make an expression clone. This two-step process involves first cloning the gene of interest into an input vector, followed by subcloning the gene of interest from the input vector into a destination vector to produce an expression vector. Cloning technology is based on the site-specific recombination system used by lambda phage to integrate its DNA into the E. coli chromosome.

[000116] Construtos de DNA para uso em clonagem de recombinação subsequente, duas sequências de recombinação attB ou attR foram clonadas em um vetor recombinante flanqueando um gene de resistência à Espectinomicina/Estreptomicina (SPC/STR) e uma sequência de polinucleotídeo codificando AsnS. As sequências de polinucleotídeo codificando AsnS foram isoladas de bibliotecas de cDNA ou genômicas feitas de suas respectivas espécies usando as sequências de iniciador primárias e secundárias (SEQ ID NOs: 20-43). Os attB1/R1, gene de SPC/STR, gene de AsnS e sequências att-B2/R2 contíguos foram movidos como uma molécula de polinucleotídeo única para um construto recombinante para expressão em células de planta, os plasmídeos de DNA de fita dupla chamados pMON79706 (AsnS2 de Zea mays), pMON79700 (AsnS de Glycine Max) ou pMON79653 (AsnS de Saccharomyces cerevisiae). Esses construtos de DNA compreendem as regiões da borda direita (O-OTH.-RB) e as regiões da borda esquerda (LB) de Agrobacterium, e outros descritos por Herrera- Estrella e outros 1983; Bevan, 1984; Klee e outros, 1985, o promotor e35S (P-CAMV.35S, intensificador duplicado em tandem Patente U.S. 5.322.938), o elemento genético attB1/R1 (O-Lam.attB1/R1), o gene de SPC/STR, a respectiva região de codificação de AsnS (CR), o elemento genético attB2/R2 (O-Lam.attB2/R2), terminador II do inibidor da protease da batata (St.Pis), o promotor NOS de Agrobacterium (P- AGRtu..nos, Fraley e outros, 1983), a borda da esquerda de Agrobacterium (O-OTH.-LB), o gene de resistência à canamicina (CR- OTH.Kan, Patente U.S. 6.255.560) e a origem de replicação de E. coli (Ec.ori.ColE).[000116] DNA constructs for use in subsequent recombination cloning, two attB or attR recombination sequences were cloned into a recombinant vector flanking a Spectinomycin/Streptomycin resistance gene (SPC/STR) and a polynucleotide sequence encoding AsnS. The polynucleotide sequences encoding AsnS were isolated from cDNA or genomic libraries made from their respective species using the primary and secondary primer sequences (SEQ ID NOs: 20-43). The contiguous attB1/R1, SPC/STR gene, AsnS gene and att-B2/R2 sequences were moved as a single polynucleotide molecule into a recombinant construct for expression in plant cells, double-stranded DNA plasmids called pMON79706 (AsnS2 from Zea mays), pMON79700 (AsnS from Glycine Max) or pMON79653 (AsnS from Saccharomyces cerevisiae). These DNA constructs comprise the right border regions (O-OTH.-RB) and the left border regions (LB) of Agrobacterium, and others described by Herrera-Estrella et al. 1983; Bevan, 1984; Klee et al., 1985, the e35S promoter (P-CAMV.35S, tandem duplicated enhancer U.S. Patent 5,322,938), the attB1/R1 genetic element (O-Lam.attB1/R1), the SPC/STR gene, the respective AsnS coding region (CR), the attB2/R2 genetic element (O-Lam.attB2/R2), potato protease inhibitor terminator II (St.Pis), the Agrobacterium NOS promoter (P-AGRtu ..nos, Fraley et al., 1983), the left edge of Agrobacterium (O-OTH.-LB), the kanamycin resistance gene (CR-OTH.Kan, U.S. Patent 6,255,560), and the origin of replication of E. coli (Ec.ori.ColE).

[000117] Os construtos de DNA foram amplificados em células Library Efficiency® DB3.1® (Invitrogen Corporation) sob seleção de cloranfenicol (25 μg/ml) e seleção de canamicina (50 μg/mL) para pMON79706, pMON79700 ou pMON79653. O DNA de vetor foi purificado a partir de culturas bacterianas usando um QIAGEN Plasmid Kit (QIAGEN Inc.).[000117] The DNA constructs were amplified in Library Efficiency® DB3.1® cells (Invitrogen Corporation) under chloramphenicol selection (25 μg/ml) and kanamycin selection (50 μg/mL) for pMON79706, pMON79700 or pMON79653. Vector DNA was purified from bacterial cultures using a QIAGEN Plasmid Kit (QIAGEN Inc.).

[000118] DNA para pMON79700, pMON79706 e pMON79653 foi introduzido nos embriões de milho conforme descrito na Patente U.S. No. 5.015.580 usando o dispositivo de aplicação de gene de aceleração de partícula de descarga elétrica. Para bombardeamento de microprojétil de embriões imaturos pré-culturados de LH59, 35% a 45% de tensão máxima foram preferivelmente usados. Seguindo bombardeamento por microprojétil, o tecido de milho foi culturado no escuro a 27°C. Métodos de transformação e materiais para fabricação de plantas transgênicas da presente invenção, por exemplo, vários meios e células-alvo recipientes, transformação de embriões imaturos e subsequente regeneração de plantas transgênicas férteis são descritos nas Patentes U.S. 6.194.636 e 6.232.526 e Publicação de Pedido de Patente U.S. 20040216189, que são aqui incorporadas a título de referência.[000118] DNA for pMON79700, pMON79706 and pMON79653 was introduced into corn embryos as described in U.S. Patent No. 5,015,580 using the electrical discharge particle acceleration gene delivery device. For microprojectile bombardment of pre-cultured immature embryos of LH59, 35% to 45% maximum voltage was preferably used. Following microprojectile bombardment, maize tissue was cultured in the dark at 27°C. Transformation methods and materials for manufacturing transgenic plants of the present invention, e.g., various media and recipient target cells, transformation of immature embryos, and subsequent regeneration of fertile transgenic plants are described in U.S. Patents 6,194,636 and 6,232,526 and Publication of U.S. Patent Application 20040216189, which are incorporated herein by reference.

[000119] Plantas de milho transgênicas férteis foram produzidas a partir de células de milho transformadas através do cultivo de calos transformados no meio de regeneração apropriado para iniciar desenvolvimento de broto e formação de muda. As mudas foram transferidas para o solo quando elas tinham cerca de 7,62 cm (3 polegadas) de altura e possuíam raízes (cerca de quatro a 6 semanas após transferência para o meio). As plantas foram mantidas por duas semanas em uma câmara de crescimento a 26°C, seguido por duas semanas em uma bancada com névoa em uma estufa. As plantas foram subsequentemente transplantadas em potes de 18,93 L (5 galões) e cultivadas até a maturidade na estufa. Polinações recíprocas foram feitas com a linhagem consanguínea LH59 de milho. A semente foi coletada de plantas de milho e usadas para análise de proteína e atividades de cruzamento adicionais.[000119] Fertile transgenic corn plants were produced from transformed corn cells by cultivating transformed callus in the appropriate regeneration medium to initiate shoot development and seedling formation. Seedlings were transferred to soil when they were about 7.62 cm (3 inches) tall and had roots (about four to 6 weeks after transfer to medium). Plants were maintained for two weeks in a growth chamber at 26°C, followed by two weeks on a mist bench in a greenhouse. Plants were subsequently transplanted into 18.93 L (5 gallon) pots and grown to maturity in the greenhouse. Reciprocal pollinations were performed with the maize inbred line LH59. Seed was collected from corn plants and used for protein analysis and further breeding activities.

Exemplo 3Example 3 Construção de vetor e transformação de milho com sequências de polinucleotídeo de AsnSVector construction and maize transformation with AsnS polynucleotide sequences

[000120] A AsnS2 de milho (SEQ ID NO: 3, pMON79706, Figura 1) foi amplificada através do uso de PCR (reação em cadeia da polimerase). As condições de reação para reação de PCR seguiram o protocolo do fabricante (PE Applied Biosystems, Foster City, CA). Aproximadamente 100 ng de DNA de milho, preparados conforme acima descrito, foram amplificados usando 30 nmols de cada um de iniciador avançado (f) (SEQ ID NO: 32) e iniciador reverso (r) (SEQ ID NO: 33) e 10 micromols de cada dATP, dCTP, dGTP e TTP, 2,5 unidades de TaKaRaLa Taq em 1X LA PCR Buffer II (Takara Bio INC., Shiga, Japão). Após incubação inicial a 94°C por 1 minuto, 35 ciclos de PCR foram realizados a 94°C por 45 segundos, seguido por anelamento a 60°C por 45 segundos, 72°C por 1 minuto e 15 segundos, seguido por 1 ciclo de 72°C por 7 minutos.[000120] Maize AsnS2 (SEQ ID NO: 3, pMON79706, Figure 1) was amplified using PCR (polymerase chain reaction). Reaction conditions for PCR reaction followed the manufacturer's protocol (PE Applied Biosystems, Foster City, CA). Approximately 100 ng of maize DNA, prepared as described above, was amplified using 30 nmols each of forward primer (f) (SEQ ID NO: 32) and reverse primer (r) (SEQ ID NO: 33) and 10 micromoles of each dATP, dCTP, dGTP and TTP, 2.5 units of TaKaRaLa Taq in 1X LA PCR Buffer II (Takara Bio INC., Shiga, Japan). After initial incubation at 94°C for 1 minute, 35 cycles of PCR were performed at 94°C for 45 seconds, followed by annealing at 60°C for 45 seconds, 72°C for 1 minute and 15 seconds, followed by 1 cycle 72°C for 7 minutes.

[000121] Cinco construtos de DNA de AsnS2 foram feitos. O primeiro construto de AsnS2 de milho foi feito isolando um fragmento de AsnS de 1821 pares de base de pMON79706 através de PCR, conforme acima descrito, seguido por digestão por restrição com enzimas de restrição XbaI e EcoRI. O gene de AsnS2 resultante foi ligado a pMON61560, que tinha sido também digerido com XbaI e EcoRI. O vetor de embaralhamento resultante (pMON66246) foi digerido com NotI e o inserto contendo o gene de AsnS2, em ligação operável com o promotor PPDK e terminador RGLUT1, foi ligado em pMON30167, que tinha também sido digerido com NotI. O plasmídeo pMON30167, que contém o gene de EPSPS, provê seleção com glifosato. O plasmídeo final resultante foi chamado pMON66230 (Figura 3).[000121] Five AsnS2 DNA constructs were made. The first maize AsnS2 construct was made by isolating a 1821 base pair AsnS fragment from pMON79706 via PCR as described above, followed by restriction digestion with XbaI and EcoRI restriction enzymes. The resulting AsnS2 gene was ligated into pMON61560, which had also been digested with XbaI and EcoRI. The resulting scramble vector (pMON66246) was digested with NotI and the insert containing the AsnS2 gene, in operable linkage with the PPDK promoter and RGLUT1 terminator, was ligated into pMON30167, which had also been digested with NotI. Plasmid pMON30167, which contains the EPSPS gene, provides selection with glyphosate. The resulting final plasmid was called pMON66230 (Figure 3).

[000122] Um segundo construto AsnS2 foi feito usando o gene de AsnS2 (pMON79706). O construto foi feito através da inserção do gene de AsnS2 digerido por XbaI/EcoRI em pMON61562, que tinha sido também digerido com XbaI e EcoRI, resultando no gene de AsnS2 estando em ligação operável com o promotor NAS e terminador RGLUT1. O plasmídeo resultante foi digerido com NotI e ligado ao pMON30167 digerido com NotI. O plasmídeo resultante foi chamado pMON66229 (Figura 2).[000122] A second AsnS2 construct was made using the AsnS2 gene (pMON79706). The construct was made by inserting the XbaI/EcoRI-digested AsnS2 gene into pMON61562, which had also been digested with XbaI and EcoRI, resulting in the AsnS2 gene being in operable linkage with the NAS promoter and RGLUT1 terminator. The resulting plasmid was digested with NotI and ligated into NotI-digested pMON30167. The resulting plasmid was called pMON66229 (Figure 2).

[000123] Um terceiro construto de AsnS2 foi feito usando o gene de AsnS2 acima mencionado (pMON79706). O promotor P-FDA usado neste construto foi isolado de pMON78810 através de digestão com enzimas de restrição NotI e XbaI. O promotor P-FDA foi então ligado a pMON66246, que foi previamente digerido com NotI e XbaL para remover seu promotor PPDK. O plasmídeo resultante foi digerido com NotI e ligado ao pMON30167 digerido com NotI. O plasmídeo resultante foi chamado pMON66231 (Figura 4).[000123] A third AsnS2 construct was made using the aforementioned AsnS2 gene (pMON79706). The P-FDA promoter used in this construct was isolated from pMON78810 through digestion with NotI and XbaI restriction enzymes. The P-FDA promoter was then ligated into pMON66246, which was previously digested with NotI and XbaL to remove its PPDK promoter. The resulting plasmid was digested with NotI and ligated into NotI-digested pMON30167. The resulting plasmid was called pMON66231 (Figure 4).

[000124] Um quarto construto de AsnS2 foi feito usando o gene de AsnS2 acima mencionado (pMON79706). O promotor P-RTBV a ser usado nesse construto foi gerado através de PCR a partir de pMON74576. O fragmento de 721 pb foi digerido com NotI e XbaI e ligado a pMON66246, que foi previamente digerido com NotI e XbaI. O plasmídeo resultante, contendo o gene de AsnS2 em ligação operável com o promotor P-RTBV e terminador RGLUTI foi digerido com NotI e ligado ao pMON30167 digerido com NotI. O plasmídeo resultante foi chamado pMON66239 (Figura 5).[000124] A fourth AsnS2 construct was made using the aforementioned AsnS2 gene (pMON79706). The P-RTBV promoter to be used in this construct was generated through PCR from pMON74576. The 721 bp fragment was digested with NotI and XbaI and ligated into pMON66246, which was previously digested with NotI and XbaI. The resulting plasmid, containing the AsnS2 gene in operable linkage with the P-RTBV promoter and RGLUTI terminator was digested with NotI and ligated to NotI-digested pMON30167. The resulting plasmid was called pMON66239 (Figure 5).

[000125] Um quinto construto de AsnS2 foi feito usando o gene de AsnS2 acima mencionado (pMON79706). Um par de iniciador de ZmASsentido, 5'TCCTAGACATGTCCGGCATACTTGCTG3' (SEQ ID NO: 46), e ZmASantissenso, 5'TGCAGAATTCTATCCCTCGATGG; (SEQ ID NO: 47), foi usado para amplificar AsnS2 de milho de pMON66240. Ajuste de PCR foi como segue: em um volume total de 50 μl de reação de PCR, 1 μl de 10 mM de cada iniciador de ZmASsentido e ZmASantissenso, 0,2 a 0,5 μg (1 μl) de DNA de plasmídeo de pMON66240, 5 μl de 10X AccuPrime® Pfx Reaction Mix, 1 μl de ACCuPrime® Pfx DNA Polymerase (Invitrogen) e 41 μl de água destilada. A reação de PCR foi realizada com os parâmetros de ciclo que seguem: 94°C por 1 minuto, seguido por 30 ciclos de 94°C por 15 segundos para desnaturação; 58°C por 15 segundos de anelamento e 68°C por 4 minutos; seguido por 10 minutos de extensão a 68°C. O produto de PCR foi purificado usando um estojo de purificação de PCR da QIAGEN (QIAGEN Inc.). Uma alíquota do produto de AsnS2 de milho da PCR foi digerida com enzima de restrição NcoI e EcoRI e outra alíquota do produto de PCR foi digerida com AflIII e NcoI. O fragmento de NcoI e EcoRI foi então clonado em sítios de NcoI e EcoRI de pMON94901. O fragmento da extremidade 5' de AflIII e NcoI de AsnS2 de milho foi clonado no NcoI e EcoRI do fragmento de AsnS2 de milho no sítio NcoI. O plasmídeo resultante (pMON74940), contendo AsnS2 de milho em ligação operável com o promotor e35S e o terminador Hsp17, foi digerido com NotI e ligado a pMON53616 digerido com NotI para construir pMON74946.[000125] A fifth AsnS2 construct was made using the aforementioned AsnS2 gene (pMON79706). A primer pair of ZmASense, 5'TCCTAGACATGTCCGGCATACTTGCTG3' (SEQ ID NO: 46), and ZmASantisense, 5'TGCAGAATTCTATCCCTCGATGG; (SEQ ID NO: 47), was used to amplify maize AsnS2 from pMON66240. PCR adjustment was as follows: in a total volume of 50 μl of PCR reaction, 1 μl of 10 mM each of ZmASense and ZmASantisense primers, 0.2 to 0.5 μg (1 μl) of pMON66240 plasmid DNA , 5 μl of 10X AccuPrime® Pfx Reaction Mix, 1 μl of ACCuPrime® Pfx DNA Polymerase (Invitrogen), and 41 μl of distilled water. The PCR reaction was performed with the following cycling parameters: 94°C for 1 minute, followed by 30 cycles of 94°C for 15 seconds for denaturation; 58°C for 15 seconds of annealing and 68°C for 4 minutes; followed by 10 minutes of extension at 68°C. The PCR product was purified using a QIAGEN PCR purification kit (QIAGEN Inc.). An aliquot of the maize AsnS2 PCR product was digested with restriction enzyme NcoI and EcoRI and another aliquot of the PCR product was digested with AflIII and NcoI. The NcoI and EcoRI fragment was then cloned into the NcoI and EcoRI sites of pMON94901. The 5' end fragment of AflIII and NcoI of maize AsnS2 was cloned into the NcoI and EcoRI of the maize AsnS2 fragment at the NcoI site. The resulting plasmid (pMON74940), containing maize AsnS2 in operable linkage to the e35S promoter and Hsp17 terminator, was digested with NotI and ligated to NotI-digested pMON53616 to construct pMON74946.

[000126] Cada construto descrito acima continha um cassete de expressão para expressão de um EPSPS do Tipo II insensível a glifosato como um meio para seleção de eventos transgênicos (Patente U.S. 5.633.435). A sequência de ácido nucleico de cada construto foi determinada usando metodologia padrão conforme descrito por PE Applied Biosystems BigDye terminator v.3.0 (PE Applied Biosystems, Foster City, CA) e a integridade das junções de clonagem confirmada. Os vetores pMON66229, pMON66230, pMON66231, pMON66239 e pMON74946 foram usados na transformação subsequente de células de milho e regeneração dessas células em plantas de milho intactas. Construtos de interesse foram introduzidos em embriões imaturos da linhagem de milho LH244 através de um método de transformação mediada por Agrobacterium, por exemplo, conforme descrito no Pedido de Patente Publicado U.S. 20050048624.[000126] Each construct described above contained an expression cassette for expression of a glyphosate-insensitive Type II EPSPS as a means for selection of transgenic events (U.S. Patent 5,633,435). The nucleic acid sequence of each construct was determined using standard methodology as described by PE Applied Biosystems BigDye terminator v.3.0 (PE Applied Biosystems, Foster City, CA) and the integrity of the cloning junctions confirmed. The vectors pMON66229, pMON66230, pMON66231, pMON66239 and pMON74946 were used in the subsequent transformation of maize cells and regeneration of these cells into intact maize plants. Constructs of interest were introduced into immature embryos of the corn line LH244 via an Agrobacterium-mediated transformation method, for example, as described in U.S. Published Patent Application 20050048624.

Exemplo 4Example 4 Análise de proteína e aminoácido de amostras de semente de milhoProtein and amino acid analysis of corn seed samples

[000127] Este exemplo mostra um método de análise de proteína e aminoácido para selecionar semente da presente invenção com asparagina e proteína aumentadas usando HPLC e medições quase infravermelhas. Para análise de proteína de semente, amostras brutas pequenas consistindo em de 50 a 100 sementes para cada tratamento foram medidas usando espectroscopia de transmitância quase infravermelha (modelo Infratec 1221, Tecator, Hoganas Suécia). Este procedimento era baseado na observação que uma relação linear existe entre a absorção de radiação quase infravermelha e a quantidade de constituintes químicos compreendida em uma amostra de semente típica. Antes da análise de amostras desconhecidas, dados espectrais foram coletados com amostras de calibragem que foram subsequentemente analisadas usando uma técnica de análise primária. A técnica primária usada foi combustão de nitrogênio (Murray e Williams, 1987). Um modelo multivariado foi desenvolvido usando os dados espectrais do espectrômetro e os dados primários. No presente caso, um modelo multivariado PLS-1 (Partial Least Squares Regression Type I) foi construído usando 152 amostras de calibragem. Cada amostra desconhecida foi varrida no espectrômetro pelo menos cinco vezes e seu teor de proteína previsto com cada varredura. Cada vez que a amostra foi varrida, ela foi adicionada de volta ao cadinho de amostra para prover uma representação precisa da amostra testada. Os valores de proteína previstos tiveram média feita para as múltiplas varreduras e então relatados para cada amostra.[000127] This example shows a protein and amino acid analysis method for selecting seed of the present invention with increased asparagine and protein using HPLC and near-infrared measurements. For seed protein analysis, small raw samples consisting of 50 to 100 seeds for each treatment were measured using near-infrared transmittance spectroscopy (model Infratec 1221, Tecator, Hoganas Sweden). This procedure was based on the observation that a linear relationship exists between the absorption of near-infrared radiation and the amount of chemical constituents comprised in a typical seed sample. Prior to analysis of unknown samples, spectral data were collected with calibration samples that were subsequently analyzed using a primary analysis technique. The primary technique used was nitrogen combustion (Murray and Williams, 1987). A multivariate model was developed using the spectrometer spectral data and the primary data. In the present case, a multivariate PLS-1 (Partial Least Squares Regression Type I) model was constructed using 152 calibration samples. Each unknown sample was scanned on the spectrometer at least five times and its protein content predicted with each scan. Each time the sample was swept, it was added back to the sample pan to provide an accurate representation of the sample tested. Predicted protein values were averaged across multiple scans and then reported for each sample.

[000128] Análise de aminoácido livre foi realizada em tecidos de milho através de HPLC. Para cada amostra, 20-50 mg de tecido liofilizado foram extraídos com 1,5 mL de ácido tricloroacético a 10% em tubos microfuge de 2 mL. As amostras foram extraídas em temperatura ambiente de um dia para o outro com agitação suave. As amostras extraídas foram limpas através de centrifugação e o sobrenadante foi removido para análise adicional. Análise de aminoácido livre foi realizada através de HPLC em uma Agilent Series 1100 HPLC com um detector de fluorescência e autoamostrador de placa de 96 cavidades equipado com uma coluna Zorbax Eclipse AAA C18 (4,6 x 75 mm, 3,5 mícrons, Agilent Technologies, Palo Alto, CA) e coluna de guarda analítica Zorbax Eclipse AAA (4,6 x 12,5 mm, 5 mícrons). As amostras foram pré-derivatizadas com o-ftalaldeído imediatamente antes da separação. Aminoácidos livres foram separados com um tampão de fosfato a 40 mM, pH 7,6/gradiente de Metanol/Acetonitrila seguido por detecção de fluorescência a 340 nm/450 nm (excitação/emissão). Aminoácidos livres foram quantificados com base em padrões de aminoácido externos e picos foram integrados com software ChemStation (Agilent). Desviosopadrão relativos eram tipicamente menos do que 8%.[000128] Free amino acid analysis was performed on corn tissues using HPLC. For each sample, 20-50 mg of lyophilized tissue was extracted with 1.5 mL of 10% trichloroacetic acid in 2 mL microfuge tubes. Samples were extracted at room temperature overnight with gentle shaking. The extracted samples were cleaned by centrifugation and the supernatant was removed for further analysis. Free amino acid analysis was performed via HPLC on an Agilent Series 1100 HPLC with a fluorescence detector and 96-well plate autosampler equipped with a Zorbax Eclipse AAA C18 column (4.6 x 75 mm, 3.5 microns, Agilent Technologies , Palo Alto, CA) and Zorbax Eclipse AAA analytical guard column (4.6 x 12.5 mm, 5 microns). Samples were pre-derivatized with o-phthalaldehyde immediately before separation. Free amino acids were separated with a 40 mM phosphate buffer, pH 7.6/Methanol/Acetonitrile gradient followed by fluorescence detection at 340 nm/450 nm (excitation/emission). Free amino acids were quantified based on external amino acid standards and peaks were integrated with ChemStation software (Agilent). Relative standard deviations were typically less than 8%.

Exemplo 5Example 5 Avaliação de campo de níveis de asparagina e teor de proteína de grão em plantas de milho transgênicasField evaluation of asparagine levels and grain protein content in transgenic corn plants

[000129] Este exemplo mostra o resultado de uma avaliação de campo dos efeitos dos construtos de AsnS de milho (pMON79706 e pMON92870) sobre níveis de asparagina e proteína em plantas e semente de milho transformadas; os efeitos dos construtos de AsnS de milho (pMON79700 e pMON79653) sobre teor de proteína do grão. A concentração relativa de asparagina livre em tecidos de milho foi obtida a partir de linhagens consanguíneas de plantas de milho R0 transformadas com pMON79706 ou pMON92870. Para pMON79706, transformantes R0 foram retrocruzados com o consanguíneo de origem, LH59, para criar semente BC1. A semente BC1, que segrega com o transgene, foi plantada em um viveiro de campo e plantas individuais foram classificadas quanto à presença do gene marcador NPTII. Tecido de folha foi coletado para análise de aminoácido para plantas positivas para transgene e negativas para transgene para cada evento transgênico para análise de aminoácido livre. Aminoácidos livres de folha de plantas transgênicas pMON79706 foram comparados a plantas isolina negativas dentro de cada evento e analisadas estatisticamente através do teste T de student com software JMP 5.1 (SAS Institute, Cary, NC). Para pMON92870, transformantes R0 foram retrocruzados com o consanguíneo de origem, LH244, para criar semente BC1. A semente BC1 foi plantada em um viveiro de campo e autopolinizada para criar a semente BC1S1, que foi subsequentemente plantada em um segundo viveiro de consanguíneo. Plantas positivas para transgene foram identificadas para cada evento transgênico seguindo classificação quanto à presença do gene marcador NPTII. Tecido de folha foi coletado de plantas BC1S1 positivas para transgene e lotes de consanguíneo de origem plantados em intervalos regulares no viveiro. Aminos ácidos livres de folha para pMON92870 foram analisados estatisticamente através da realização de análise de variância e comparando lançamentos transgênicos com controle de origem através da condução do teste T de Student usando software SAS 9.1. Para análises de aminoácido livre para ambos os construtos, tecido de folha foi coletado através da remoção de uma folha completamente aberta superior em antese seguido por congelamento em gelo seco. Amostras de folha foram congeladas moídas, liofilizadas e medidas quanto ao teor de aminoácido através de HPLC.[000129] This example shows the result of a field evaluation of the effects of corn AsnS constructs (pMON79706 and pMON92870) on asparagine and protein levels in transformed corn plants and seed; the effects of maize AsnS constructs (pMON79700 and pMON79653) on grain protein content. The relative concentration of free asparagine in maize tissues was obtained from inbred lines of R0 maize plants transformed with pMON79706 or pMON92870. For pMON79706, R0 transformants were backcrossed to the parent inbred, LH59, to create BC1 seed. The BC1 seed, which segregates with the transgene, was planted in a field nursery and individual plants were scored for the presence of the NPTII marker gene. Leaf tissue was collected for amino acid analysis for transgene-positive and transgene-negative plants for each transgenic event for free amino acid analysis. Leaf-free amino acids from pMON79706 transgenic plants were compared to isoline-negative plants within each event and statistically analyzed using the Student's T test with JMP 5.1 software (SAS Institute, Cary, NC). For pMON92870, R0 transformants were backcrossed to the parent inbred, LH244, to create BC1 seed. The BC1 seed was planted in a field nursery and self-pollinated to create the BC1S1 seed, which was subsequently planted in a second inbred nursery. Transgene-positive plants were identified for each transgenic event following classification for the presence of the NPTII marker gene. Leaf tissue was collected from transgene-positive BC1S1 plants and parent inbred plots planted at regular intervals in the nursery. Sheet-free amino acids for pMON92870 were statistically analyzed by performing analysis of variance and comparing transgenic releases with source control by conducting Student's T test using SAS 9.1 software. For free amino acid analyzes for both constructs, leaf tissue was collected by removing a fully opened upper leaf at anthesis followed by freezing on dry ice. Leaf samples were frozen ground, freeze-dried and measured for amino acid content via HPLC.

[000130] Eventos transgênicos múltiplos de pMON79706 e pMON92870 foram observados mostrar aumentos substanciais em teor de asparagina em folha (Tabela 2). Quatro de sete eventos de pMON79706 testados mostraram aumentos significantes na concentração de asparagina na folha, conforme indicado por um valor p de 0,05 ou menos. Em eventos transgênicos de pMON92870, expressão de um segundo gene de asparagina sintetase de milho, quatro de cinco eventos mostraram aumentos significantes em níveis de asparagina na folha (Tabela 2). Esses dados mostram que expressão transgênica de AsnS2 de milho e AsnS3 de milho sob promotor da actina do arroz em pMON79706 e pMON92870, respectivamente, pode resultar em um aumento específico em asparagina livre, que está de acordo com a superexpressão de asparagina sintetase ativa.[000130] Multiple transgenic events of pMON79706 and pMON92870 were observed to show substantial increases in leaf asparagine content (Table 2). Four of seven pMON79706 events tested showed significant increases in leaf asparagine concentration, as indicated by a p value of 0.05 or less. In transgenic events of pMON92870, expression of a second maize asparagine synthetase gene, four of five events showed significant increases in leaf asparagine levels (Table 2). These data show that transgenic expression of maize AsnS2 and maize AsnS3 under rice actin promoter in pMON79706 and pMON92870, respectively, can result in a specific increase in free asparagine, which is in accordance with overexpression of active asparagine synthetase.

[000131] A concentração relativa de proteína em semente de milho foi obtida de linhagens consanguíneas derivadas de plantas de milho R0 transformadas com pMON79706 ou pMON92870. Plantas transgênicas BC1 de pMON79706 (descritas acima) foram autopolinizadas e o grão BC1S1 resultante foi cultivado até a maturidade e medido quanto ao teor de proteína através de orelhas simples. A proteína foi medida como uma porcentagem de peso seco a 0% de umidade. Proteína do grão para plantas transgênicas pMON79706 foi comparada com plantas isolina negativas dentro de cada evento e analisadas estatisticamente através do teste T de Student com software SAS 9.1. Para pMON98270, plantas BC1S1 foram autopolinizadas para crescerem até a maturidade e medidas quanto ao teor de proteína através de orelhas simples. Proteína do grão para pMON92870 foi analisada estatisticamente com um método espacial desenvolvido como de costume através da condução de análise "by-location". A análise "by-location" é um processo de duas etapas. A primeira etapa na análise envolveu estimativa da autocorrelação espacial no campo ao adaptar um modelo de semivariograma esférico anisotrópico usando todos os lotes de checagem espacial que foram postos sistematicamente no campo (cada 6° lote). O segundo estágio de análise envolvia ajuste dos valores dos lançamentos transgênicos para a variabilidade espacial usando a estrutura de autocorrelação esp’acial estimada no primeiro estágio da análise. Seguindo o ajuste para autocorrelação espacial, comparação de média foi realizada onde o valor médio de um lançamento transgênico foi comparado com o controle de origem para testar a significância estatística da diferença entre a média do transgene e do controle.[000131] The relative concentration of protein in corn seed was obtained from inbred lines derived from R0 corn plants transformed with pMON79706 or pMON92870. BC1 transgenic plants from pMON79706 (described above) were self-pollinated and the resulting BC1S1 grain was grown to maturity and measured for protein content via single ears. Protein was measured as a percentage of dry weight at 0% moisture. Grain protein for pMON79706 transgenic plants was compared to isoline-negative plants within each event and statistically analyzed using the Student's T test with SAS 9.1 software. For pMON98270, BC1S1 plants were self-pollinated to grow to maturity and measured for protein content via single ears. Grain protein for pMON92870 was statistically analyzed with a spatial method developed as usual by conducting "by-location" analysis. "By-location" analysis is a two-step process. The first step in the analysis involved estimating spatial autocorrelation in the field by fitting an anisotropic spherical semivariogram model using all spatial check plots that were systematically placed in the field (every 6th plot). The second stage of analysis involved adjusting the transgenic release values for spatial variability using the spatial autocorrelation structure estimated in the first stage of the analysis. Following adjustment for spatial autocorrelation, mean comparison was performed where the mean value of a transgene release was compared to the source control to test the statistical significance of the difference between the mean of the transgene and the control.

[000132] Eventos múltiplos de ambos o pMON79706 e pMON92870 mostraram aumentos significantes em teor de proteína no grão de consanguíneo (Tabela 3). Três de cinco eventos de pMON79706 que foram analisados estatisticamente mostraram aumentos significantes em teor de proteína no grão (p <0,05) e dois outros eventos mostraram tendência a aumentos significantes (p <0,15). Dois eventos não retornaram números suficientes de orelhas para uma análise estatística. Três de quatro eventos transgênicos de pMON92870 mostraram aumentos significantes em teor de proteína de grão (p <0,1), com um evento não testado devido a números insuficientes de orelhas para análise. Esses dados confirmam que pMON79706 e pMON92870 produzem eventos transgênicos que aumentam o teor de proteína no grão em milho em adição a aumentar o teor de asparagina na folha. [000132] Multiple events of both pMON79706 and pMON92870 showed significant increases in protein content in the inbred grain (Table 3). Three of five pMON79706 events that were statistically analyzed showed significant increases in grain protein content (p <0.05) and two other events showed a trend towards significant increases (p <0.15). Two events did not return sufficient numbers of ears for statistical analysis. Three of four pMON92870 transgenic events showed significant increases in grain protein content (p < 0.1), with one event not tested due to insufficient numbers of ears for analysis. These data confirm that pMON79706 and pMON92870 produce transgenic events that increase grain protein content in maize in addition to increasing leaf asparagine content.

[000133] O pMON79706 com fenótipo de muita asparagina e proteína no grão foi confirmado em tecidos múltiplo em um segundo teste. Após a geração BC1, cinco eventos de pMON79706 foram autopolinizados em dois viveiros seguintes para gerar semente BC1S3 que era homozigota para o transgene. A concentração relativa de asparagina resultante da expressão do construto de pMON79706 foi determinada em um estudo no estágio de crescimento V8 do milho através de comparação de plantas BC1S3 homozigotas e um controle de variedade de milho LH59 (Tabela 4). Transgênicos e controles foram plantados em um design em bloco completo aleatorizado com 5 blocos em réplica em um lote de campo. As folhas completamente abertas superiores e seções de caule de duas plantas foram amostradas e agrupadas, postas em gelo seco, moídas, liofilizadas e medidas quanto ao teor de aminoácido através de HPLC. Valores seguidos por "*" indicam uma diferença significante do controle LH59 (teste unilateral de Dunnet; (SAS 9.1, Cary, NC). Medições de asparagina obtidas em ambos o estágio de crescimento V8 e na geração R1 mostraram que plantas de cinco eventos de pMON79706 tinham aumentos significantes em asparagina livre. Níveis de asparagina livres relativos em tecido de folha V8 foram aumentados para até 13,9% comparado com 3,4% no controle da variedade LH59, e a asparagina no caule foi aumentada até 39% comparado com 9,6 no controle (Tabela 4). Para análise de proteína no grão, 10 orelhas foram amostradas por lote, escamadas e analisadas quanto à concentração de proteína do grão. Proteína do grão também aumentou significantemente em cinco eventos de pMON79706 (Tabela 4). Os resultados mostram que, como uma tendência geral, eventos produzindo um aumento significante em asparagina também produziram um aumento significante em proteína da semente (Tabelas 2-4).Tabela 4. Concentrações de asparagina relativas no estágio de crescimento V8 e concentração de proteína no grão na maturidade em plantas de milho BC1S3 transformadas com o gene de AsnS2 de milho (pMON79706). [000133] pMON79706 with a phenotype of high asparagine and protein in the grain was confirmed in multiple tissues in a second test. After the BC1 generation, five pMON79706 events were self-pollinated in the next two nurseries to generate BC1S3 seed that was homozygous for the transgene. The relative concentration of asparagine resulting from expression of the pMON79706 construct was determined in a study on the V8 growth stage of maize by comparing homozygous BC1S3 plants and a LH59 maize variety control (Table 4). Transgenics and controls were planted in a randomized complete block design with 5 replicate blocks in a field plot. The fully opened upper leaves and stem sections from two plants were sampled and pooled, placed on dry ice, ground, freeze-dried, and measured for amino acid content via HPLC. Values followed by "*" indicate a significant difference from the LH59 control (Dunnet's one-sided test; (SAS 9.1, Cary, NC). Asparagine measurements obtained at both the V8 growth stage and the R1 generation showed that plants from five growth events pMON79706 had significant increases in free asparagine. Relative free asparagine levels in V8 leaf tissue were increased to up to 13.9% compared to 3.4% in the LH59 control, and stem asparagine was increased to 39% compared to LH59. 9.6 in the control (Table 4). For grain protein analysis, 10 ears were sampled per batch, scaled and analyzed for grain protein concentration also increased significantly in five pMON79706 events (Table 4). The results show that, as a general trend, events producing a significant increase in asparagine also produced a significant increase in seed protein (Tables 2-4). Table 4. Relative asparagine concentrations at the V8 growth stage and protein concentration. in the grain at maturity in BC1S3 maize plants transformed with the maize AsnS2 gene (pMON79706).

[000134] Aumentos significantes em proteína de grão híbrido foram observados para três construtos diferentes expressando genes da asparagina sintetase sob o promotor da actina do arroz. Linhagens de milho consanguíneas homozigotas foram produzidas de eventos transgênicos R0 de pMON79706 (AsnS2 de milho), pMON79700 (AsnS de soja) e pMON79653 (AsnS1 de levedura) através do primeiro evento R0 de retrocruzamento para a origem recorrente, LH59, seguido por autopolinações de seleções positivas para transgene em dois viveiros de cruzamento consanguíneo subsequentes usando o marcador selecionável NPTII para classificar zigosidade. Os eventos homozigotos para cada construto foram então usados como um doador de pólen masculino em um cruzamento com uma linhagem consanguínea fêmea para criar o híbrido F1. A semente híbrida F1 foi plantada em um teste de localização múltipla e eventos transgênicos para cada construto foram analisados quanto à proteína no grão final e comparados com o controle híbrido de origem recorrente seguindo uma análise de correção espacial com base em proteína no grão em híbridos controle que foram plantados em intervalos regulares em todo o campo. Grão foi coletado de cada lote, descamado e analisado quanto ao teor de proteína. Os dados foram analisados usando um método espacial desenvolvido como de costume através da condução de uma análise "by-location" e uma "across location". A análise "by-location" é um processo de duas etapas. A primeira etapa na análise envolvia estimativa da autocorrelação espacial no campo ao adaptar um modelo de semivariograma esférico anisotrópico usando todos os lotes de checagem espacial que foram postos sistematicamente no campo (cada 3° lote). O segundo estágio de análise envolvia ajuste dos valores dos lançamentos transgênicos para a variabilidade espacial usando a estrutura de autocorrelação espacial estimada no primeiro estágio da análise. Seguindo o ajuste para autocorrelação espacial em cada localização separadamente, uma análise "across-location" foi conduzida onde o valor médio de um lançamento transgênico foi comparado com o controle de origem para testar a significância estatística (P=0,20) entre a média do transgene e o controle. Todos os cinco eventos de pMON79706 mostraram aumentos significantes em proteína no grão no teste híbrido, de acordo com a observação de que proteína no grão foi aumentada nas linhagens consanguíneas de eventos transgênicos deste construto (Tabela 5). Dois outros construtos de asparagina sintetase, pMON79700 (AsnS de soja) e pMON79653 (AsnS de soja), também mostraram aumentos significantes em níveis de proteína no grão em dois de cinco eventos e dois de dois eventos, respectivamente. [000134] Significant increases in hybrid grain protein were observed for three different constructs expressing asparagine synthetase genes under the rice actin promoter. Homozygous inbred corn lines were produced from R0 transgenic events of pMON79706 (corn AsnS2), pMON79700 (soybean AsnS), and pMON79653 (yeast AsnS1) through the first R0 backcross event to the recurrent origin, LH59, followed by self-pollinations of transgene-positive selections in two subsequent inbreeding nurseries using the NPTII selectable marker to classify zygosity. The homozygous events for each construct were then used as a male pollen donor in a cross with a female inbred line to create the F1 hybrid. The F1 hybrid seed was planted in a multiple location test and transgenic events for each construct were analyzed for protein in the final grain and compared to the control hybrid of recurrent origin following a spatial correction analysis based on protein in the grain in control hybrids. which were planted at regular intervals across the field. Grain was collected from each batch, flaked and analyzed for protein content. Data were analyzed using a spatial method developed as usual by conducting a "by-location" and an "across location" analysis. "By-location" analysis is a two-step process. The first step in the analysis involved estimating spatial autocorrelation in the field by fitting an anisotropic spherical semivariogram model using all spatial check plots that were systematically placed in the field (every 3rd plot). The second stage of analysis involved adjusting GMO release values for spatial variability using the spatial autocorrelation structure estimated in the first stage of analysis. Following adjustment for spatial autocorrelation at each location separately, an "across-location" analysis was conducted where the mean value of a transgenic release was compared with the source control to test for statistical significance (P=0.20) between the mean of the transgene and the control. All five pMON79706 events showed significant increases in grain protein in the hybrid test, consistent with the observation that grain protein was increased in the inbred lines of transgenic events of this construct (Table 5). Two other asparagine synthetase constructs, pMON79700 (soybean AsnS) and pMON79653 (soybean AsnS), also showed significant increases in grain protein levels in two of five events and two of two events, respectively.

Exemplo 6Example 6 Avaliação de campo da expressão de transgene e atividade da enzima asparagina sintetase devido a pMON79706 e pMON92870Field evaluation of transgene expression and asparagine synthetase enzyme activity due to pMON79706 and pMON92870

[000135] Expressão de transgene foi confirmada em eventos transgênicos de pMON79706 e pMON92870. Para pMON79706, tecido usado para a determinação do teor de asparagina na folha no teste de campo com linhagens consanguíneas homozigotas BC1S3 foi também usado para determinação da expressão de transgene com base na medição da expressão a partir da sequência terminadora 3' (St.Pis4) de pMON79706 na antese. Duas amostras de folha foram coletadas e agrupadas de cada um de 5 lotes em réplica (10 para controle consanguíneo) e congeladas em gelo seco. Amostras de folha foram então congeladas moídas para análise de expressão. Para extração de RNA, 50 mg de tecido congelado foram separados em alíquota em placas de 96 cavidades. Cada amostra foi extraída com 500 μl de tampão de lise contendo uma solução 1:1 de solução de lise de ácido nucleico ABI (Applied Biosystems, Foster City, CA) para 1X PBS pH 7,4 (sem MgCl ou CaCl). RNA foi extraído de amostras de tecido recém-congeladas usando placas de filtro para capturar ácidos nucleicos de lisatos brutos, e 50 μl de tampão de eluição ABI foram usados para eluir RNA ligado. PCR quantitativa foi realizada usando um molde de RNA com 5 μl de reagente RT-PCR de uma etapa ABI. As reações foram realizadas por 40 ciclos de PCR em um instrumento de PCR ABI Taqman 7900, com parâmetros de ciclização de 48°C por 30 minutos, 95°C por 10 minutos, 95°C por 10 segundos, 60°C por 1 minuto. Medições fluorescentes foram obtidas de cada cavidade em cada um dos 40 ciclos para ambos a sequência terminadora derivada do inibidor II da protease de batata (St.Pis4) e o controle endógeno (ubiquitina). Um subconjunto de amostras foi administrado sem transcriptase reversa para monitorar contaminação de DNA. As amostras foram classificadas quanto à expressão relativa através da subtração dos valores limiares de ciclo para St.Pis4 do valor limiar do ciclo do controle endógeno. O limiar do ciclo (Ct) foi determinado, e o Ct delta foi calculado a partir do St.Pis4 menos valor do controle endógeno. Um tipo selvagem in situ foi criado através do cálculo dos sinais de controle endógeno médios e ajuste do valor de sinal de St.Pis4 em 40. O Ct delta das amostras desconhecidas foi subtraído do Ct delta do tipo selvagem in situ. Dados finais foram relatados como expressão de pinII (St.Pis4) com relação ao tipo selvagem. Análise RT-PCR quantitativa confirmou a superexpressão do transgene a partir de seis de seis eventos de pMON79706 (Figura 6).[000135] Transgene expression was confirmed in pMON79706 and pMON92870 transgenic events. For pMON79706, tissue used for determining leaf asparagine content in the field test with BC1S3 homozygous inbred lines was also used for determining transgene expression based on measurement of expression from the 3' terminator sequence (St.Pis4) of pMON79706 at anthesis. Two leaf samples were collected and pooled from each of 5 replicate batches (10 for inbred control) and frozen on dry ice. Leaf samples were then frozen ground for expression analysis. For RNA extraction, 50 mg of frozen tissue was aliquoted into 96-well plates. Each sample was extracted with 500 μl of lysis buffer containing a 1:1 solution of ABI nucleic acid lysis solution (Applied Biosystems, Foster City, CA) to 1X PBS pH 7.4 (no MgCl or CaCl ). RNA was extracted from freshly frozen tissue samples using filter plates to capture nucleic acids from crude lysates, and 50 μl of ABI elution buffer was used to elute bound RNA. Quantitative PCR was performed using an RNA template with 5 μl of ABI one-step RT-PCR reagent. Reactions were performed for 40 PCR cycles on an ABI Taqman 7900 PCR instrument, with cyclization parameters of 48°C for 30 minutes, 95°C for 10 minutes, 95°C for 10 seconds, 60°C for 1 minute . Fluorescent measurements were obtained from each well in each of 40 cycles for both the terminator sequence derived from potato protease inhibitor II (St.Pis4) and the endogenous control (ubiquitin). A subset of samples was administered without reverse transcriptase to monitor DNA contamination. Samples were scored for relative expression by subtracting the cycle threshold values for St.Pis4 from the cycle threshold value of the endogenous control. The cycle threshold (Ct) was determined, and the Ct delta was calculated from the St.Pis4 minus endogenous control value. An in situ wild type was created by calculating the average endogenous control signals and setting the St.Pis4 signal value to 40. The Ct delta of the unknown samples was subtracted from the Ct delta of the in situ wild type. Final data were reported as expression of pinII (St.Pis4) relative to wild type. Quantitative RT-PCR analysis confirmed transgene overexpression from six of six pMON79706 events (Figure 6).

[000136] Expressão de transgene foi também confirmada em eventos consanguíneos compreendendo pMON92870. Expressão de RNA foi determinada a partir de tecido de folha na antese de plantas consanguíneas em um viveiro de campo primeiro coletando uma folha aberta superior de cada planta (4-8 plantas por evento) e congelamento em gelo seco. Plantas positivas para transgene foram previamente identificadas com base na presença do gene marcador NPTII. Tecido de folha foi moído enquanto congelado e analisado quanto à expressão da sequência terminadora 3' (St.Pis4) de pMON92870. Análise de RP-PCR quantitativa mostrou que cinco de seis eventos compreendendo pMON92870 mostraram expressão de transgene aumentada comparado com um controle consanguíneo (Figura 7). A expressão de RNA baixa em evento de pMON92870 ZM_M103316 está de acordo com o teor de asparagina na folha e teor de proteína no grão baixo neste evento.[000136] Transgene expression was also confirmed in inbred events comprising pMON92870. RNA expression was determined from leaf tissue at anthesis of inbred plants in a field nursery by first collecting an open upper leaf from each plant (4-8 plants per event) and freezing on dry ice. Transgene-positive plants were previously identified based on the presence of the NPTII marker gene. Leaf tissue was ground while frozen and analyzed for expression of the 3' terminator sequence (St.Pis4) of pMON92870. Quantitative RP-PCR analysis showed that five of six events comprising pMON92870 showed increased transgene expression compared to an inbred control (Figure 7). The low RNA expression in pMON92870 event ZM_M103316 is in accordance with the low leaf asparagine content and low grain protein content in this event.

[000137] O efeito de expressão de genes da asparagina sintetase sobre atividade da asparagina sintetase foi medido em eventos transgênicos de pMON79706 e pMON92870. Tecido de folha moído, congelado, foi separado em alíquotas (200-400 mg) em cavidades de uma placa de 96 cavidades profundas pré-esfriadas. Proteína foi extraída em Tampão A (Hepes-OH a 100 mM, pH 8,0, EDTA a 0,1 mM, MgCl2 a 10 mM, aspartato a 2 mM, DTT a 0,5 mM, mercaptoetanol a 67 mM, glicerol a 20% (v/v), ATP a 0,1 mM, P9599 a 1% (v/v) (Sigma Company), KCl a 25 mM). Uma pequena quantidade de areia foi adicionada a cada cavidade. Tampão A foi então adicionado ao tecido de folha nas cavidades em uma razão de 4:1 (tampão:tecido). As placas foram então agitadas em um agitador de tinta por 2 minutos para misturar a amostra e então centrifugadas a 5000 x g por 10 minutos. O sobrenadante (100-200 μL) foi dessalinizado em uma macroplaca giratória de 96 cavidades (SNS S025L, The Nest Group Inc., Southboro, MA) equilibrada em tampão A. O sobrenadante foi então ou ensaiado imediatamente ou congelado em nitrogênio líquido e mantido a -80°C até ser usado. Para ensaiar atividade de asparagina sintetase, extratos de proteína dessalinizada (10-50 μL) foram adicionados a cavidades contendo 100 μL de solução de ensaio (Hepes a 100 mM, pH 8,0, MgCl2 a 10 mM, aspartato a 2 mM, DTT a 5 mM, ATP a 10 mM, ácido amino(oxi)acético a 1 mM (inibidor da aspartato amino transferase), semialdeído aspártico a 1 mM (inibidor da asparaginase). Para iniciar a reação, glutamina (concentração final de 2 mM para ensaio padrão) foi adicionada à solução, que foi então misturada. A mistura de ensaio foi então incubada por 1 a 2 horas. A reação foi então parada através da adição de um volume igual de ácido tricloroacético a 20% (p/v). A mistura foi então filtrada para remover precipitado e asparagina foi medida através de HPLC. O tamanho da amostra foi aumentado de 0,5 μl para 2,5 μL para HPLC, comprimento de onda de excitação foi reduzido de 340 nm para 235 nm e ganho de fluorímetro foi aumentado de 10 para 13. Isto resulta em uma sensibilidade de detecção de 0,5 a 100 mM de asparagina e permite a medição de níveis de atividade nos 100s de microunidades.[000137] The effect of expression of asparagine synthetase genes on asparagine synthetase activity was measured in transgenic events of pMON79706 and pMON92870. Frozen, ground leaf tissue was separated into aliquots (200-400 mg) into wells of a pre-chilled deep 96-well plate. Protein was extracted in Buffer A (100 mM Hepes-OH, pH 8.0, 0.1 mM EDTA, 10 mM MgCl2, 2 mM aspartate, 0.5 mM DTT, 67 mM mercaptoethanol, glycerol 20% (v/v), 0.1 mM ATP, 1% (v/v) P9599 (Sigma Company), 25 mM KCl). A small amount of sand was added to each cavity. Buffer A was then added to the leaf tissue in the wells at a ratio of 4:1 (buffer:tissue). The plates were then shaken on a paint shaker for 2 minutes to mix the sample and then centrifuged at 5000 x g for 10 minutes. The supernatant (100-200 μL) was desalted in a 96-well macrospinning plate (SNS S025L, The Nest Group Inc., Southboro, MA) equilibrated in buffer A. The supernatant was then either assayed immediately or frozen in liquid nitrogen and kept at -80°C until used. To assay asparagine synthetase activity, desalted protein extracts (10-50 μL) were added to wells containing 100 μL of assay solution (100 mM Hepes, pH 8.0, 10 mM MgCl2, 2 mM aspartate, DTT at 5 mM, 10 mM ATP, 1 mM amino(oxy)acetic acid (aspartate amino transferase inhibitor), 1 mM aspartic semialdehyde (asparaginase inhibitor). To initiate the reaction, glutamine (final concentration of 2 mM for). standard assay) was added to the solution, which was then mixed. The assay mixture was then incubated for 1 to 2 hours. The reaction was then stopped by adding an equal volume of 20% (w/v) trichloroacetic acid. The mixture was then filtered to remove precipitate and asparagine was measured via HPLC. Sample size was increased from 0.5 μl to 2.5 μL for HPLC, excitation wavelength was reduced from 340 nm to 235 nm and gain. fluorometer was increased from 10 to 13. This results in a detection sensitivity of 0.5 to 100 mM asparagine and allows measurement of activity levels in the 100s of microunits.

[000138] Para pMON79706, tecido usado para determinação da atividade da enzima asparagina sintetase na folha foi de um teste de campo com linhagens consanguíneas homozigotas BC1S3 coletadas no estágio de crescimento V7. Eventos de pMON79706 foram mostrados exibir atividade de asparagina sintetase na folha aumentada (Tabela 6). Atividade de asparagina sintetase foi aumentada até 5 vezes sobre o controle de variedade consanguínea. A atividade da enzima asparagina sintetase foi também determinada para eventos transgênicos de pMON92870 em um viveiro de campo consanguíneo no momento da antese. Quatro de cinco eventos de pMON92870 também mostraram atividade de enzima aumentada (Tabela 6). A atividade da enzima asparagina sintetase aumentada em plantas de milho expressando o AsnS2 de milho (pMON79706) ou AsnS3 de milho (pMON92870) sob o promotor da actina do arroz está de acordo com o aumento em expressão de gene e aumentos dem asparagina na folha observados com esses construtos. Tabela 6. Atividade da asparagina sintetase em linhagens consanguíneas de eventos transgênicos de pMON79706 e pMON92870a. a Atividades de enzima para pMON79706 e pMON92870 foram determinadas a partir de dois experimentos de campo diferentes.[000138] For pMON79706, tissue used to determine the activity of the asparagine synthetase enzyme in the leaf was from a field test with BC1S3 homozygous inbred lines collected at the V7 growth stage. Events from pMON79706 were shown to exhibit increased leaf asparagine synthetase activity (Table 6). Asparagine synthetase activity was increased up to 5-fold over the inbred control. Asparagine synthetase enzyme activity was also determined for pMON92870 transgenic events in an inbred field nursery at the time of anthesis. Four of five pMON92870 events also showed increased enzyme activity (Table 6). The increased asparagine synthetase enzyme activity in maize plants expressing maize AsnS2 (pMON79706) or maize AsnS3 (pMON92870) under the rice actin promoter is in agreement with the increase in gene expression and increases in leaf asparagine observed. with these constructs. Table 6. Asparagine synthetase activity in inbred lines from pMON79706 and pMON92870a transgenic events. a Enzyme activities for pMON79706 and pMON92870 were determined from two different field experiments.

Exemplo 7Example 7 Avaliação de campo dos efeitos de pMON66231, pMON66239 e pMON74946 sobre o teor de asparagina e proteína no grãoField evaluation of the effects of pMON66231, pMON66239 and pMON74946 on asparagine and protein content in grain

[000139] O teor relativo de asparagina livre em tecidos de milho foi obtido de linhagens híbridas derivadas de plantas de milho R0 (base LH244) transformadas com pMON66231 (Figura 4), onde AsnS2 de milho está sob o controle do promotor FDA de milho. Híbridos foram feitos através do cruzamento de plantas R0 com a linhagem consanguínea masculina LH59, que cria uma população F1 de segregação (1:1). A semente F1 resultante foi plantada em três locais no meio-oeste com réplicas em cada local. Os lotes foram pulverizados com glifosato no estágio de crescimento V3 para eliminar segregantes nulos. Um controle híbrido foi plantado no perímetro e comparações foram feitas com o controle híbrido. Folhas da parte superior foram coletadas e agrupadas das três plantas dentro de cada lote no momento da antese, duas horas após o pôr do sol, em todos os três locais. As folhas foram postas imediatamente em gelo seco e então armazenadas a -80°C até processamento. As folhas foram moídas congeladas, e uma porção foi liofilizada para análise de aminoácido livre através de HPLC. Os dados foram primeiros avaliados para outliers com o método de duas etapas para resíduos estudantizados deletados usando valores p ajustados por Bonferroni. Externos foram identificados e removidos do ajuste de dados antes da análise de cálculos de variância ser iniciada. Os dados foram analisados de acordo com uma elaboração de bloco completa aleatorizada "across-locations". Combinações de construto- evento foram modeladas com efeitos fixos, e locais e réplicas dentro de locais foram modelados com efeitos aleatórios. Comparações de tratamento foram feitas através da realização de contrastes das médias de quadrados mínimos das combinações construto-evento. Asparagina de folha relativa foi aumentada significantemente em 11 de 12 eventos de pMON66231, com níveis de asparagina tão altos quanto 16% comparado com 3% no controle (Tabela 7). Proteína de grão maduro foi também medida seguindo a coleta de 10 orelhas por lote seguido por descamação e agrupamento de semente para cada lote, o que foi então medido quanto ao teor de proteína no grão. Nove de 12 eventos foram verificados aumentar significantemente o teor de proteína no grão maduro sobre o controle híbrido LH244/LH59. Tabela 7. Teor de asparagina na folha e de proteína no grão maduro relativo em eventos transgênicos pMON66231. a Asparagina livre relativa medida como uma porcentagem de aminoácidos livres totais em tecido de folha b Comparado com controle híbrido.[000139] The relative content of free asparagine in corn tissues was obtained from hybrid lines derived from R0 corn plants (LH244 base) transformed with pMON66231 (Figure 4), where corn AsnS2 is under the control of the corn FDA promoter. Hybrids were made by crossing R0 plants with the male inbred line LH59, which creates a segregating F1 population (1:1). The resulting F1 seed was planted at three locations in the Midwest with replicates at each location. Batches were sprayed with glyphosate at the V3 growth stage to eliminate null segregants. A hybrid control was planted on the perimeter and comparisons were made with the hybrid control. Top leaves were collected and pooled from the three plants within each plot at the time of anthesis, two hours after sunset, at all three locations. The leaves were immediately placed on dry ice and then stored at -80°C until processing. The leaves were ground frozen, and a portion was lyophilized for free amino acid analysis by HPLC. Data were first evaluated for outliers with the two-step method for deleted studentized residuals using Bonferroni-adjusted p-values. Externals were identified and removed from data fitting before analysis of variance calculations began. Data were analyzed according to a randomized full block design "across-locations". Construct-event combinations were modeled with fixed effects, and sites and replicates within sites were modeled with random effects. Treatment comparisons were made by contrasting the least squares means of the construct-event combinations. Relative leaf asparagine was significantly increased in 11 of 12 pMON66231 events, with asparagine levels as high as 16% compared with 3% in the control (Table 7). Mature grain protein was also measured following the collection of 10 ears per batch followed by hulling and seed grouping for each batch, which was then measured for protein content in the grain. Nine of 12 events were found to significantly increase the protein content in mature grain over the LH244/LH59 hybrid control. Table 7. Relative leaf asparagine and mature grain protein content in pMON66231 transgenic events. a Relative free asparagine measured as a percentage of total free amino acids in leaf tissue b Compared to hybrid control.

[000140] O teor relativo de asparagina livre em tecidos de milho foi obtido de linhagens híbridas derivadas de plantas de milho R0 (base LH244) transformadas com pMON66239 e pMON74946, em que AsnS2 de milho está sob controle do promotor RTBV ou e35S, respectivamente. Os híbridos foram feitos cruzando as plantas R0 com a linhagem consanguínea masculina, LH59, que cria uma população F1 de segregação (1:1). A semente F1 resultante foi plantada em um local no Havaí com três réplicas para cada evento transgênico. Os lotes foram pulverizados com glifosato no estágio de crescimento V3 para eliminar segregantes nulos. Um controle híbrido sem o gene de AsnS2 de milho foi incluído para comparação. As folhas da parte superior foram coletadas e agrupadas de três plantas dentro de cada lote no momento da antese, duas horas após o pôr do sol. As folhas foram postas imediatamente em gelo seco e então armazenadas a -80°C até processamento. As folhas foram moídas congeladas e uma porção foi liofilizada para análise de aminoácido livre através de HPLC. Os dados foram primeiro avaliados quanto aos outliers com o método de duas etapas para resíduos estudantizados deletados usando valores p ajustados para Bonferroni. Externos foram identificados e removidos do ajuste de dados antes da análise de cálculos de variância ser iniciada. Os dados foram analisados de acordo com uma elaboração de bloco completa aleatorizada. Combinações de construto-evento foram modeladas com efeitos fixos, e réplicas foram modeladas com efeitos aleatórios. Comparações de tratamento foram feitas realizando contraste das médias de quadrado mínimo das combinações construto-evento. Asparagina de folha relativa foi aumentada significantemente em 10 de 13 eventos de pMON74946, com níveis de asparagina tão altos quanto 16% comparado com 2% no controle (Tabela 8). Proteína de grão maduro foi também medida seguindo a coleta de todas as orelhas por lote seguido por descamação e agrupamento de semente para cada lote, que foi então medida quanto ao teor de proteína no grão e analisada estatisticamente como a característica de asparagina na folha. Dez de treze eventos foram verificados possuir teor de proteína significantemente maior no grão maduro comparado com o controle híbrido, e os mesmos 10 eventos com mais asparagina na folha também mostraram mais proteína no teste de híbrido. Para eventos transgênicos de pMON66239, 11 de 15 eventos mostraram aumentos no teor de asparagina na folha e 3 de 15 eventos mostraram aumentos significantes em proteína no grão no nível alfa 0,05, embora mais cinco eventos transgênicos mostrassem mais proteína em p<0,15, indicando que expressão de AsnS2 de milho sob o promotor RTBV (pMON66239) pode aumentar o teor de asparagina da folha e teor de proteína da semente, mas a um grau menor do que sob o promotor e35s (pMON74946) (Tabela 8). Tabela 8. Teor de asparagina na folha e proteína no grão maduro relativo em eventos transgênicos pMON74946 e pMON66239 a Asparagina livre relativa medida como uma porcentagem de aminoácidos livres totais em tecido de folha b Comparado com controle híbrido.[000140] The relative content of free asparagine in corn tissues was obtained from hybrid lines derived from R0 corn plants (LH244 base) transformed with pMON66239 and pMON74946, in which corn AsnS2 is under control of the RTBV or e35S promoter, respectively. The hybrids were made by crossing the R0 plants with the male inbred line, LH59, which creates a segregating F1 population (1:1). The resulting F1 seed was planted at a site in Hawaii with three replicates for each transgenic event. Batches were sprayed with glyphosate at the V3 growth stage to eliminate null segregants. A hybrid control lacking the maize AsnS2 gene was included for comparison. Top leaves were collected and pooled from three plants within each plot at the time of anthesis, two hours after sunset. The leaves were immediately placed on dry ice and then stored at -80°C until processing. The leaves were ground frozen and a portion was lyophilized for free amino acid analysis using HPLC. Data were first evaluated for outliers with the two-step method for deleted studentized residuals using Bonferroni-adjusted p-values. Externals were identified and removed from the data fit before the analysis of variance calculations was initiated. Data were analyzed according to a randomized complete block design. Construct-event combinations were modeled with fixed effects, and replicates were modeled with random effects. Treatment comparisons were made by contrasting the least square means of the construct-event combinations. Relative leaf asparagine was significantly increased in 10 of 13 pMON74946 events, with asparagine levels as high as 16% compared with 2% in the control (Table 8). Mature grain protein was also measured following the collection of all ears per batch followed by flaking and seed grouping for each batch, which was then measured for protein content in the grain and statistically analyzed as the asparagine trait in the leaf. Ten of thirteen events were found to have significantly higher protein content in the mature grain compared to the hybrid control, and the same 10 events with more asparagine in the leaf also showed more protein in the hybrid test. For pMON66239 transgenic events, 11 of 15 events showed increases in leaf asparagine content and 3 of 15 events showed significant increases in grain protein at the alpha 0.05 level, although five more transgenic events showed more protein at p<0. 15, indicating that expression of maize AsnS2 under the RTBV promoter (pMON66239) can increase leaf asparagine content and seed protein content, but to a lesser degree than under the e35s promoter (pMON74946) (Table 8). Table 8. Relative leaf asparagine and mature grain protein content in transgenic events pMON74946 and pMON66239 a Relative free asparagine measured as a percentage of total free amino acids in leaf tissue b Compared to hybrid control.

Exemplo 8Example 8 Vetores de expressão bacteriana, purificação e cinética de isoformas de AsnSI, AsnS2, AsnS3 e AsnS4Bacterial expression vectors, purification and kinetics of AsnSI, AsnS2, AsnS3 and AsnS4 isoforms

[000141] Este exemplo descreve a clonagem da sequência de nucleotídeo para AsnS1 (SEQ ID NO: 1), AsnS2 (SEQ ID NO: 3), AsnS3 (SEQ ID NO: 5) e AsnS4 (SEQ ID NO: 50) em vetores de expressão de E. coli, bem como a expressão, purificação e cinética das formas recombinantes das quatro isoformas de AsnS.[000141] This example describes the cloning of the nucleotide sequence for AsnS1 (SEQ ID NO: 1), AsnS2 (SEQ ID NO: 3), AsnS3 (SEQ ID NO: 5) and AsnS4 (SEQ ID NO: 50) into vectors of E. coli expression, as well as the expression, purification and kinetics of recombinant forms of the four AsnS isoforms.

[000142] Pesquisas de bioinformática usando uma sequência de gene de AsnS de milho publicada (Chevalier e outros, 1996; gi984262) resultou na identificação de quatro sequências de cDNA de comprimento completo em coleções de cDNA internas da proprietária que foram identificadas como compartilhando similaridade de sequência significante com o gene de AsnS de milho publicado. Dois dos cDNAs de comprimento integral que compartilham identidade de sequência com a sequência de AsnS pública foram chamados Zm-AsnS1 e Zm- AsnS3. Os dois outros genes foram chamados Zm-AsnS2 e Zm-AsnS4 (SEQ ID NO: 50), respectivamente. Clonagem de sequências de Zm- AsnS1, Zm-AsnS2 e Zm-AsnS3 em vetores de expressão de planta é descrita nos Exemplos 2 e 3 acima. Esses três genes bem como Zm- AsnS4 foram clonados em vetores de expressão bacteriana como segue:[000142] Bioinformatics searches using a published maize AsnS gene sequence (Chevalier et al., 1996; gi984262) resulted in the identification of four full-length cDNA sequences in the proprietary's internal cDNA collections that were identified as sharing similarity of significant sequence with the published maize AsnS gene. Two of the full-length cDNAs that share sequence identity with the public AsnS sequence were named Zm-AsnS1 and Zm-AsnS3. The two other genes were called Zm-AsnS2 and Zm-AsnS4 (SEQ ID NO: 50), respectively. Cloning of Zm-AsnS1, Zm-AsnS2 and Zm-AsnS3 sequences into plant expression vectors is described in Examples 2 and 3 above. These three genes as well as Zm-AsnS4 were cloned into bacterial expression vectors as follows:

[000143] As sequências de codificação de comprimento completo Zm- AsnS1, Zm-AsnS3 e AsnS4 foram amplificadas através de reação em cadeia da polimerase (PCR) de clones de cDNA 700151670_FLI, LIB5399-001-A2 e LibLIB3732-039-F9_FLI, respectivamente, nas coleções de cDNA internas da proprietária. Sequências dos iniciadores avançado e reverso para fragmentos amplificados por PCR codificando o Zm-AsnS1 foram: Zm_AsnS1_for1 5'-ggaattccatATGTGTGGCATCTTAGC-3' (SEQ ID NO: 52) e Zm_AsnS1_rev1 5'-ataagaatgcggccgcGACCGCGATCGCGATT GCGA CA-3' (SEQ ID NO: 53) Sequências dos iniciadores avançado e reverso usadas para a amplificação por PCR de Zm-AsnS3 foram: Zm_AsnS3-for2 5'-ctagctagctagATGTGCGGCATCCTC-3' (SEQ ID NO: 54) e Zm_AsnS3-rev2 5'-ccgctcgagGACAGCTGTGGCTGAAGCAACG-3' (SEQ ID NO: 55). Um fragmento amplificado por PCR codificando o comprimento completo de AsnS4 (SEQ ID NO: 50) foi obtido com o par de iniciador que segue: Zm-AsnS4_for3 5'-gggaattccatATGTGTGGCATCTTAGC-3' (SEQ ID NO: 56) e Zm-AsnS4_rev3 5'-ataagaatgcggccgcCACCGCGATCGCGACAG CGA- 3' (SEQ ID NO: 57). A sequência de codificação de comprimento completo de Zm-AsnS2 foi amplificada através da reação em cadeia da polimerase (PCR) de pMON79706 (Figura 1; SEQ ID NO: 3). Sequências de iniciadores para amplificação por PCR de Zm-AsnS2 foram: Zm-AsnS2_for4 5'-tatgtgcggcatacttgctggctcgggt-3' (SEQ ID NO: 58) e Zm-AsnS2_rev4 5'-gctatccctcgatggcaacgccagat-3' (SEQ ID NO: 59).[000143] The full-length coding sequences Zm-AsnS1, Zm-AsnS3 and AsnS4 were amplified via polymerase chain reaction (PCR) from cDNA clones 700151670_FLI, LIB5399-001-A2 and LibLIB3732-039-F9_FLI, respectively , in the owner's internal cDNA collections. Sequences of the forward and reverse primers for PCR-amplified fragments encoding Zm-AsnS1 were: Zm_AsnS1_for1 5'-ggaattccatATGTGTGGCATCTTAGC-3' (SEQ ID NO: 52) and Zm_AsnS1_rev1 5'-ataagaatgcggccgcGACCGCGATCGCGATT GCGA CA-3' (SEQ ID NO: 53 ) Forward and reverse primer sequences used for PCR amplification of Zm-AsnS3 were: Zm_AsnS3-for2 5'-ctagctagctagATGTGCGGCATCCTC-3' (SEQ ID NO: 54) and Zm_AsnS3-rev2 5'-ccgctcgagGACAGCTGTGGCTGAAGCAACG-3' (SEQ ID NO: 55). A PCR-amplified fragment encoding the full length of AsnS4 (SEQ ID NO: 50) was obtained with the following primer pair: Zm-AsnS4_for3 5'-gggaattccatATGTGTGGCATCTTAGC-3' (SEQ ID NO: 56) and Zm-AsnS4_rev3 5 '-ataagaatgcggccgcCACCGCGATCGCGACAG CGA- 3' (SEQ ID NO: 57). The full-length coding sequence of Zm-AsnS2 was amplified via polymerase chain reaction (PCR) from pMON79706 (Figure 1; SEQ ID NO: 3). Primer sequences for PCR amplification of Zm-AsnS2 were: Zm-AsnS2_for4 5'-tatgtgcggcatacttgctggctcgggt-3' (SEQ ID NO: 58) and Zm-AsnS2_rev4 5'-gctatccctcgatggcaacgccagat-3' (SEQ ID NO: 59).

[000144] PCR foi realizada em um volume total de 50 μL usando o kit Expand® High Fidelity PCR (Boehringer Mannheim, Alemanha). A reação foi realizada em um ciclizador térmico PTC-200 Peltier (MJ Research Inc., Watertown, Massachusetts) sob as condições que seguem: Incubação inicial: 5 minutos a 95°C 27 ciclos de: 1 minuto a 95°C anelamento de 1 minuto a 56°C seguido por: extensão de 2 minutos a 72°C. incubação por 10 minutos a 72°C.[000144] PCR was performed in a total volume of 50 μL using the Expand® High Fidelity PCR kit (Boehringer Mannheim, Germany). The reaction was carried out in a PTC-200 Peltier thermal cycler (MJ Research Inc., Watertown, Massachusetts) under the following conditions: Initial incubation: 5 minutes at 95°C 27 cycles of: 1 minute at 95°C annealing of 1 minute at 56°C followed by: 2 minute extension at 72°C. incubation for 10 minutes at 72°C.

[000145] Os fragmentos de PCR resultantes foram subclonados em um dos plasmídeos de expressão pET30a(+) ou pET21(+) (Novagen, San Diego, CA), dando plasmídeos pET30a-Zm-AsnS1, pET30a- ZmAsnS2, pET30a-Zm-AsnS3 e pET21d-Zm-AsnS4. As sequências de plasmídeo foram confirmadas através de análise de sequência de DNA. Esses vetores são esperados produzir proteínas recombinantes com marcadores de histidina C-terminais.[000145] The resulting PCR fragments were subcloned into one of the expression plasmids pET30a(+) or pET21(+) (Novagen, San Diego, CA), giving plasmids pET30a-Zm-AsnS1, pET30a-ZmAsnS2, pET30a-Zm- AsnS3 and pET21d-Zm-AsnS4. Plasmid sequences were confirmed through DNA sequence analysis. These vectors are expected to produce recombinant proteins with C-terminal histidine tags.

[000146] Os vetores de expressão de E. coli descritos no parágrafo anterior foram usados para transformar células de E. coli Rosetta DE5® (Novagen). Células transformadas foram transferidas de placas de meios LB sólidos e cultivadas em meios LB líquidos contendo concentrações-padrão de canomicina (50 μM) e cloranfenicol (25 μM) a 37°C. Uma cultura da noite para o dia foi usada para inocular 25 mL de cultura, que foi cultivada a 37°C até a fase semi-log (OD600 = 0,4 - 0,6). As células foram então transferidas para 20°C por 30 minutos, após o que IPTG foi adicionado para uma concentração final de 0,5 mM. As células foram então cultivadas a 20°C por 12 horas e os péletes de célula foram coletados através de centrifugação.[000146] The E. coli expression vectors described in the previous paragraph were used to transform E. coli Rosetta DE5® cells (Novagen). Transformed cells were transferred from solid LB media plates and cultured in liquid LB media containing standard concentrations of kanomycin (50 μM) and chloramphenicol (25 μM) at 37°C. An overnight culture was used to inoculate 25 mL of culture, which was grown at 37°C to semi-log phase (OD600 = 0.4 - 0.6). Cells were then transferred to 20°C for 30 min, after which IPTG was added to a final concentration of 0.5 mM. Cells were then cultured at 20°C for 12 hours and cell pellets were collected via centrifugation.

[000147] A proteína foi recuperada da fração insolúvel enquanto ligada a uma coluna de níquel. Tampões usados para a purificação de AsnS recombinante foram:[000147] The protein was recovered from the insoluble fraction while attached to a nickel column. Buffers used for the purification of recombinant AsnS were:

[000148] Tampão A: Hepes a 100 mM-OH, pH = 7,6, EDTA a 0,1 mM, MgCl2 a 10 mM, aspartato a 2 mM, DTT a 0,5 mM, glicerol a 20% (v/v), ATP a 0,1 mM, coquetel inibidor de protease a 1% (v/v) (Produto Sigma N° P9599), KCl a 25 mM. Tampão B: (Tampão A + Guanidina-HCl 6 M) Tampão C: (Tampão A + Ureia a 6 M) Tampão D: (Tampão D + Ureia a 4 M) Tampão E: (Tampão A + Ureia a 2 M) Tampão F: (Tampão A + Ureia a 1 M) Tampão G: (Tampão A + imidazol a 500 mM)[000148] Buffer A: 100 mM Hepes-OH, pH = 7.6, 0.1 mM EDTA, 10 mM MgCl2, 2 mM aspartate, 0.5 mM DTT, 20% glycerol (v/ v), 0.1 mM ATP, 1% (v/v) protease inhibitor cocktail (Sigma Product No. P9599), 25 mM KCl. Buffer B: (Buffer A + 6 M Guanidine-HCl) Buffer C: (Buffer A + 6 M Urea) Buffer D: (Buffer D + 4 M Urea) Buffer E: (Buffer A + 2 M Urea) Buffer F: (Buffer A + 1 M Urea) Buffer G: (Buffer A + 500 mM imidazole)

[000149] Todos os procedimentos de purificação foram realizados a 4°C a menos que de outro modo declarado. Péletes de E. coli foram solubilizados em Tampão A e passados por uma French Press três vezes a 110,32 MPa (16.000 PSI). A amostra foi então centrifugada a 75.000 x g por pelo menos uma hora. O pélete (corpo de inclusão) foi congelado em N2 líquido e então armazenado a -80°C até ser usado.[000149] All purification procedures were carried out at 4°C unless otherwise stated. E. coli pellets were solubilized in Buffer A and passed through a French Press three times at 110.32 MPa (16,000 PSI). The sample was then centrifuged at 75,000 x g for at least one hour. The pellet (inclusion body) was frozen in liquid N2 and then stored at -80°C until use.

[000150] Todas as medições de cinética de rotina para enzimas AsnS de planta foram realizadas em formas de AsnS de planta marcadas com his que tinham sido redobradas na coluna de níquel durante purificação. Um pélete de E. coli resultante de bactérias expressando uma das formas de AsnS em 200 mL de meios LB conforme aqui descrito foi usado como o material de partida. Corpos de inclusão foram isolados usando o método descrito no Pierce Pro-Matrix® Protein Refolding Guide (Thermo Fisher Scientific, Rockford, IL, N° do produto 89867; Apêndice A) e então solublizados usando o protocolo Pierce Pro-Matrix Protein Refolding Guide (N° do produto 89867; Apêndice B) exceto que tampão B foi usado no lugar de GdnHCl 6-8 M, Tris 50 mM. A amostra solubilizada foi então aplicada em uma taxa de fluxo de 1 mL/min a uma coluna de agarose Nickel NTA de 3-5 mL (Qiagen) previamente equilibrada em Tampão B. A coluna foi então sucessivamente lavada em 1 mL/min com pelo menos dois volumes de leito de coluna de Tampões B, C, D e E e F. A coluna foi então lavada com Tampão A até que o OD280 do eluente da coluna fosse menos do que 0,05. O processo de lavagem todo foi completado dentro de 1-2 horas. A proteína foi então eluída com Tampão G em 1 mL/min. Frações de 2 mL foram obtidas e as três frações com as quantidades de proteína mais altas foram agrupadas, congeladas em N2 líquido e armazenadas a -80°C até serem ensaiadas conforme descrito no Exemplo 6. Os níveis de cada substrato (ATP, glutamina, NH4+ e aspartato) foram titulados para determinar os valores Km e Vmax individuais. Parâmetros cinéticos medidos foram Km (Asp), Km (Gln), Km (NH4+) e Vmax, para cada substrato, e para algumas enzimas. Os resultados são relatados na Tabela 9.[000150] All routine kinetic measurements for plant AsnS enzymes were performed on his-tagged forms of plant AsnS that had been refolded on the nickel column during purification. An E. coli pellet resulting from bacteria expressing one of the AsnS forms in 200 mL of LB media as described here was used as the starting material. Inclusion bodies were isolated using the method described in the Pierce Pro-Matrix® Protein Refolding Guide (Thermo Fisher Scientific, Rockford, IL, Product No. 89867; Appendix A) and then solubilized using the Pierce Pro-Matrix Protein Refolding Guide protocol ( Product No. 89867; Appendix B) except that buffer B was used in place of 6-8 M GdnHCl, 50 mM Tris. The solubilized sample was then applied at a flow rate of 1 mL/min to a 3-5 mL Nickel NTA agarose column (Qiagen) previously equilibrated in Buffer B. The column was then successively washed at 1 mL/min with at least minus two column bed volumes of Buffers B, C, D, and E and F. The column was then washed with Buffer A until the OD280 of the column eluent was less than 0.05. The entire washing process was completed within 1-2 hours. The protein was then eluted with Buffer G at 1 mL/min. 2 mL fractions were obtained and the three fractions with the highest amounts of protein were pooled, frozen in liquid N2, and stored at -80°C until assayed as described in Example 6. The levels of each substrate (ATP, glutamine, NH4+ and aspartate) were titrated to determine individual Km and Vmax values. Kinetic parameters measured were Km (Asp), Km (Gln), Km (NH4+) and Vmax, for each substrate, and for some enzymes. The results are reported in Table 9.

[000151] Todos os quatro genes codificam sequências que dão origem a polipeptídeos com atividade de AsnS. AsnS1, AsnS2 e AsnS3 parecem ser cineticamente distintas uma vez que Km (Gln) para AsnS2 é várias vezes menor do que as outras enzimas; e o Vmax de AsnS1 é varias vezes menor do que as outras enzimas.Tabela 9. Comparação cinética de asparagina sintetase de milho [000151] All four genes encode sequences that give rise to polypeptides with AsnS activity. AsnS1, AsnS2 and AsnS3 appear to be kinetically distinct since Km (Gln) for AsnS2 is several times lower than the other enzymes; and the Vmax of AsnS1 is several times lower than the other enzymes. Table 9. Kinetic comparison of corn asparagine synthetase

[000152] Todas as publicações, patentes e pedidos de patente são aqui incorporados a título de referência até o mesmo ponto como se cada publicação ou pedido de patente individual fosse especificamente e individualmente indicado estar incorporado a título de referência.[000152] All publications, patents and patent applications are incorporated herein by reference to the same extent as if each individual publication or patent application were specifically and individually indicated to be incorporated by reference.

REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICABIBLIOGRAPHIC REFERENCE

[000153] As referências que seguem, até o ponto que elas provejam detalhes de procedimento ou outros suplementares àqueles mostrados aqui, são especificamente aqui incorporadas a título de referência: Patente U.S. 4.761.373 Patente U.S. 4.957.748 Patente U.S. 5.100.679 Patente U.S. 5.219.596 Patente U.S. 5.322.783 Patente U.S. 5.322.938 Patente U.S. 5.538.880 Patente U.S. 5.550.318 Patente U.S. 5.563.055 Patente U.S. 5.610.042 Patente U.S. 5.633.435 Patente U.S. 5.936.069 Patente U.S. 6.005.076 Patente U.S. 6.146.669 Patente U.S. 6.156.227 Patente U.S. 6.194.636 Patente U.S. 6.232.526 Publicação do Pedido de Patente U.S. 20040216189Al Publicação do Pedido de Patente U.S. 20050048624A1 Alba, Plant J., 39(5): 681-808, 2004. Allard, Em: Principles of Plant Breeding, 2a Ed., John Wiley & Sons, ISBN: 0471023094, 1999. Altschul e outros, Nucleic Acids Res., 25:3389-3402, 1997. Aslanidis e de Jong, Nucleic Acids Res., 18(20):6069-6074, 1990. Ausubel e outros, eds. 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Claims (7)

1. Construto de DNA, caracterizado pelo fato de que compre-ende a sequência de ácido nucleico compreendendo a sequência de SEQ ID NO: 50; em que a sequência de ácido nucleico está operacionalmente ligada a um elemento regulador heterólogo ou um promotor heterólogo funcional em plantas.1. DNA construct, characterized by the fact that it comprises the nucleic acid sequence comprising the sequence of SEQ ID NO: 50; wherein the nucleic acid sequence is operably linked to a heterologous regulatory element or a heterologous promoter functional in plants. 2. Construto de DNA de acordo com a reivindicação 1, carac-terizado pelo fato de que a sequência de ácido nucleico codifica um polipeptídeo de asparagina sintetase.2. DNA construct according to claim 1, characterized by the fact that the nucleic acid sequence encodes an asparagine synthetase polypeptide. 3. Construto de DNA de acordo com a reivindicação 1, carac-terizado pelo fato de que o referido promotor heterólogo é um promotor de actina 1 de arroz.3. DNA construct according to claim 1, characterized by the fact that said heterologous promoter is a rice actin 1 promoter. 4. Método de produção de uma planta de milho transgênica com teor alto de asparagina, caracterizado pelo fato de que compreende: a) introdução em uma planta de milho de um construto de DNA como definido na reivindicação 1; b) cultivo da planta até a maturidade; e c) coleta da semente da planta.4. Method of producing a transgenic corn plant with high asparagine content, characterized by the fact that it comprises: a) introducing into a corn plant a DNA construct as defined in claim 1; b) cultivation of the plant until maturity; and c) collecting the plant seed. 5. Método de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que a referida sequênica de ácido nuclico codifica uma asparagina sintetase heteróloga.5. Method according to claim 4, characterized by the fact that said nucleic acid sequence encodes a heterologous asparagine synthetase. 6. Método de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que compreende ainda a etapa de: f) seleção de uma semente com teor de proteína aumentado.6. Method according to claim 4, characterized by the fact that it further comprises the step of: f) selecting a seed with increased protein content. 7. Método de produção de alimento ou ração, caracterizado pelo fato de que compreende obtenção da planta transgênica compreendendo o construto de DNA como definido na reivindicação 1, e produção de alimento ou ração a partir da planta ou uma parte da mesma.7. Method of producing food or feed, characterized by the fact that it comprises obtaining the transgenic plant comprising the DNA construct as defined in claim 1, and producing food or feed from the plant or a part thereof.
BRPI0810658-4A 2007-04-19 2008-04-18 DNA CONSTRUCTION, METHOD OF PRODUCING A TRANSGENIC CORN PLANT WITH HIGH ASPARAGINE CONTENT, FOOD OR FEED AND METHOD OF PRODUCING THE SAME BRPI0810658B1 (en)

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