DE60028751T2 - HERBICIDRESISTENT PLANTS - Google Patents
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft rekombinante DNA-Technologie und insbesondere die Herstellung von transgenen Pflanzen, die substantielle Resistenz oder substantielle Toleranz für Herbizide im Vergleich mit nicht-transgenen ähnlichen Pflanzen aufweisen. Die Erfindung betrifft auch u.a. die Nukleotidsequenzen (und Expressionsprodukte davon), die in der Produktion der transgenen Pflanzen verwendet oder durch die transgenen Pflanzen hergestellt werden.The The present invention relates to recombinant DNA technology and in particular the production of transgenic plants, the substantial Resistance or substantial tolerance for herbicides compared with non-transgenic similar Have plants. The invention also relates to u.a. the nucleotide sequences (and expression products thereof) involved in the production of transgenic Plants used or produced by the transgenic plants become.
Pflanzen, die substantiell "tolerant" für ein Herbizid sind, wenn sie ihm ausgesetzt werden, stellen eine Dosis/Reaktionskurve bereit, die nach rechts im Vergleich mit derjenigen verschoben ist, die durch in ähnlicher Weise unterworfene nicht-tolerante ähnliche Pflanzen bereitgestellt wird. Solche Dosis/Reaktionskurven weisen die "Dosis" auf der X-Achse aufgetragen und die "prozentuale Abtötung", "herbizide Wirkung" etc. auf der y-Achse aufgetragen auf. Tolerante Pflanzen werden typischerweise wenigstens zweimal so viel Herbizid wie nicht-tolerante ähnliche Pflanzen erfordern, um eine vorgegebene herbizide Wirkung zu erzeugen. Pflanzen, die substantiell "resistent" für das Herbizid sind, weisen wenige, falls überhaupt, nekrotische, lytische, chlorotische oder andere Läsionen auf, wenn sie dem Herbizid in Konzentrationen und Mengen ausgesetzt werden, die typischerweise durch die landwirtschaftliche Gemeinschaft eingesetzt werden, um Unkraut auf dem Feld abzutöten, auf dem Anbauten für gewerbliche Zwecke kultiviert werden sollen.Plants, the substantially "tolerant" for a herbicide when exposed to it, provide a dose / response curve ready, which is shifted to the right in comparison with the one by the similar way subjected to non-tolerant similar Plants is provided. Such dose / response curves have the "dose" on the X-axis plotted and the "percentage Killing "," herbicidal action "etc. on the y-axis applied on. Tolerant plants will typically be at least require twice as much herbicide as non-tolerant similar plants, to produce a given herbicidal action. Plants that Substantially "resistant" to the herbicide are few, if any, necrotic, lytic, chlorotic or other lesions, when exposed to the herbicide in concentrations and amounts that typically used by the agricultural community be used to kill weeds on the field on the annexes for commercial Purposes are to be cultivated.
Es ist besonders bevorzugt, daß die Pflanzen substantiell resistent oder substantiell tolerant für Herbizide (nachfolgend "Glyphosat") sind, die 5-Enolpyruvylshikimatphosphatsynthetase nachfolgend "EPSPS") als ihren Wirkungsort aufweisen, worunter N-Phosphonomethylglycin (und seine verschiedenen Salze) das herausragende Beispiel ist.It is particularly preferred that the Plants are substantially resistant or substantially tolerant to herbicides (hereafter "glyphosate") are the 5-enolpyruvyl-shikimate phosphate synthetase hereinafter "EPSPS") as their place of action of which N-phosphonomethylglycine (and its various Salts) is the outstanding example.
Das Herbizid kann entweder vor oder nach dem Auflaufen gemäß gewöhnlichen Techniken für die Herbizidausbringung auf Felder ausgebracht werden, die Anbauten umfassen, die resistent für (gegen) das Herbizid gemacht wurden. Die vorliegende Erfindung stellt u.a. Nukleotidsequenzen bereit, die nützlich in der Herstellung solcher herbizidtoleranter oder -resistenter Pflanzen sind.The Herbicide can be used either before or after emergence as usual Techniques for herbicides are applied to fields, crops include those that are resistant to (against) the herbicide was made. The present invention provides et al Nucleotide sequences useful in the preparation of such herbicide tolerant or resistant plants.
Erfindungsgemäß wird ein isoliertes Polynukleotid bereitgestellt, das die in SEQ ID NO: 43 dargestellte Sequenz umfaßt. Die Erfindung stellt auch ein Polynukleotid ausschließlich der cDNA, die das Reis- und Mais-EPSPS codiert, bereit, das ein EPSPS codiert und komplementär für eines ist, das bei Inkubation bei einer Temperatur von 65 bis 70°C in 0,1-konzentrierter citratgepufferter Kochsalzlösung, die 0,1% SDS enthält, gefolgt von Spülen bei der gleichen Temperatur mit 0,1-konzentrierter citratgepufferter Kochsalzlösung, die 0,1% SDS enthält, noch mit der in SEQ ID NO: 43 dargestellten Sequenz hybridisiert. Ein erfindungsgemäßes EPSPS-codierendes Polynukleotid kann jedoch durch Durchmusterung von pflanzlichen genomischen DNA-Bibliotheken mit einem Nukleotid erhalten werden, das ein Intron innerhalb der Sequenz von SEQ ID NO: 43 darstellt, und die Erfindung schließt auch eine solche Sequenz, die aus der Durchmusterung erhältlich ist, ein.According to the invention is a isolated polynucleotide having the sequence shown in SEQ ID NO: 43 illustrated sequence. The invention also provides a polynucleotide exclusive of cDNA encoding the rice and corn EPSPS ready containing an EPSPS coded and complementary for one is that when incubated at a temperature of 65 to 70 ° C in 0.1-concentrated citrate buffered saline, which contains 0.1% SDS followed of rinsing at the same temperature with 0.1-concentrated citrate buffered Saline, containing 0.1% SDS, still hybridized with the sequence shown in SEQ ID NO: 43. An inventive EPSPS-coding However, polynucleotide can be obtained by screening of plant genomic DNA libraries are obtained with a nucleotide which represents an intron within the sequence of SEQ ID NO: 43, and the invention concludes also such a sequence, which is available from the survey, a.
Die Erfindung schließt auch ein isoliertes Polynukleotid ein, das eine Region umfaßt, die ein Chloroplastentransitpeptid und eine Glyphosat-resistente 5-Enolpyruvylshikimatphosphatsynthase (EPSPS) 3' des Peptids codiert, wobei die Region unter der Expressionskontrolle eine Pflanzen-funktionsfähigen Promotors ist, mit den Maßgaben, daß der Promotor nicht heterolog in bezug auf die Region ist und das Chloroplastentransitpeptid nicht heterolog in bezug auf die Synthase ist.The Invention includes also an isolated polynucleotide comprising a region which a chloroplast transit peptide and a glyphosate-resistant 5-enolpyruvyl-shikimate phosphate synthase (EPSPS) 3 'of the peptide where the region under the expression control is a plant-functional promoter, with the provisos, that the Promoter is not heterologous with respect to the region and the chloroplast transit peptide is not heterologous with respect to the synthase.
Mit "heterolog" ist aus einer unterschiedlichen Quelle gemeint, und entsprechend bedeutet "nicht-heterolog" aus der gleichen Quelle stammend – aber auf der Ebene eines Gens anstelle eines Organismus oder eines Gewebes. Zum Beispiel ist der CaMV35S-Promotor klar heterolog in bezug auf eine Petunia-EPSPS-codierende Sequenz, insoweit der Promotor aus einem Virus und die Sequenz (deren Expression er kontrolliert) aus einer Pflanze stammt. Der Begriff "heterolog" gemäß der vorliegenden Erfindung hat jedoch eine noch engere Bedeutung. Zum Beispiel bedeutet "heterolog" in bezug auf die vorliegende Erfindung, daß die Petunia-EPSPS-codierende Sequenz "heterolog" in bezug auf zum Beispiel einen Promotor ist, der auch aus Petunia stammt – anders als derjenige, der die Expression des EPSPS-Gens kontrolliert. In diesem Sinne ist der aus dem Petunia-EPSPS-Gen stammende Petunia-Promotor, der dann zur Kontrolle der Expression einer EPSPS-codierenden Sequenz verwendet wird, die gleichsam aus Petunia stammt, "nicht-heterolog" in bezug auf die codierende Sequenz. "Nicht-heterolog" meint jedoch nicht, daß der Promotor und die codierende Sequenz notwendigerweise aus ein und demselben (ursprünglichen oder Vorläufer-)Polynukleotid erhalten worden sein müssen. Gleiches in bezug auf Transitpeptide. Zum Beispiel ist ein aus Sonnenblume stammendes Rubisco-Chloroplastentransitpeptid "heterolog" in bezug auf die codierende Sequenz eines EPSPS-Gens, das gleichsam aus der Sonnenblume (der gleichen Pflanze, dem gleichen Gewebe oder der gleichen Zelle) stammt. Eine Rubisco-Transitpeptid-codierende Sequenz, die aus Sonnenblume stammt, ist "nicht-heterolog" in bezug auf eine Rubiscoenzym-codierende Sequenz, die auch aus der Sonnenblume stammt, selbst wenn die Ursprünge beider Sequenzen unterschiedliche Polynukleotide sind, die in unterschiedlichen Zellen, Geweben oder Sonnenblumenpflanzen vorhanden gewesen sein können.By "heterologous" is meant from a different source, and accordingly "non-heterologous" means originating from the same source - but at the level of a gene instead of an organism or a tissue. For example, the CaMV35S promoter is clearly heterologous to a Petunia EPSPS coding sequence insofar as the promoter is from a virus and the sequence (the expression of which it controls) is from a plant. However, the term "heterologous" according to the present invention has an even closer meaning. For example, "heterologous" with respect to the present invention means that the Petunia EPSPS coding sequence is "heterologous" with respect to, for example, a promoter also derived from Petunia - unlike that expressing the EPSPS gene controlled. In this sense, the Petunia promoter derived from the Petunia EPSPS gene, which is then used to control the expression of an EPSPS coding sequence, as it were from Petunia, is "non-heterologous" to the coding sequence. However, "non-heterologous" does not mean that the promoter and coding sequence must necessarily have been obtained from one and the same (original or precursor) polynucleotide. Same with respect to transit peptides. For example, a sunflower-derived Rubisco chloroplast transit peptide is "heterologous" to the coding sequence of an EPSPS gene as it were from the sunflower (the same plant, the same tissue or the same cell). A Rubisco transit peptide coding sequence derived from sunflower is "non-heterologous" to a rubisco enzyme coding sequence also derived from the sunflower, even if the origins of both sequences are distinct polynucleotides present in different cells, Tissues or sunflower plants may have been present.
Eine bevorzugte Form des Polynukleotids umfaßt die folgenden Komponenten in der 5'- zu 3'-Richtung der Transkription:
- (i) Wenigstens einen Transkriptionsverstärker, der die verstärkende Region ist, die stromaufwärts vom Transkriptionsstart der Sequenz ist, aus der der Verstärker erhalten wird, und wobei der Verstärker als solcher nicht als Promotor entweder in der Sequenz, in der er endogen umfaßt ist, oder dann, wenn er heterolog als Teil eines Konstrukts vorhanden ist, funktioniert;
- (ii) Den Promotor aus dem Reis-EPSPS-Gen;
- (iii) Die genomische Sequenz aus Reis, die das Reis-EPSPS-Chloroplastentransitpeptid codiert;
- (iv) Die genomische Sequenz, die das Reis-EPSPS codiert;
- (v) Einen Transkriptionsterminator;
- (i) at least one transcriptional enhancer which is the amplifying region upstream of the transcriptional start of the sequence from which the enhancer is obtained, and wherein the enhancer as such is not included as a promoter either in the sequence in which it is endogenously encompassed, or then, when heterologous as part of a construct, works;
- (ii) the promoter from the rice EPSPS gene;
- (iii) the rice genomic sequence encoding the rice EPSPS chloroplast transit peptide;
- (iv) The genomic sequence encoding the rice EPSPS;
- (v) a transcription terminator;
Die verstärkende Region umfaßt bevorzugt eine Sequenz, deren 3'-Ende wenigstens 40 Nukleotide stromaufwärts des nächsten Transkriptionsstarts der Sequenz ist, aus der der Verstärker erhalten wird. In einer weiteren Ausführungsform des Polynukleotids umfaßt die verstärkende Region eine Region, deren 3'-Ende wenigstens 60 Nukleotide stromaufwärts des nächsten Starts ist, und in noch einer weiteren Ausführungsform des Polynukleotids umfaßt die verstärkende Region eine Sequenz, deren 3'-Ende wenigstens 10 Nukleotide stromaufwärts des ersten Nukleotids der TATA-Konsensus-Sequenz derjenigen Sequenz ist, aus der Verstärker erhalten wird.The reinforcing Region includes prefers a sequence whose 3'-end at least 40 nucleotides upstream of the next transcription start the sequence from which the amplifier is obtained. In another embodiment of the polynucleotide the reinforcing Region a region whose 3'-end at least 60 nucleotides upstream the next Starts, and in yet another embodiment of the polynucleotide comprises the enhancing region a sequence whose 3'-end at least 10 nucleotides upstream of the first nucleotide of the TATA consensus sequence the sequence from which the amplifier is obtained.
Das erfindungsgemäße Polynukleotid kann zwei oder mehr Transkriptionsverstärker umfassen, worin eine besondere Ausführungsform des Polynukleotids als Tandem vorhanden sein kann.The polynucleotide according to the invention may comprise two or more transcriptional enhancers, wherein one particular embodiment of the polynucleotide may be present as a tandem.
Im erfindungsgemäßen Polynukleotid kann das 3'-Ende des Verstärkers oder des ersten Verstärkers, falls mehr als einer vorhanden ist, zwischen 100 und 1000 Nukleotide stromaufwärts des Codons, das dem Translationsstart des EPSPS-Transitpeptids entspricht, oder des ersten Nukleotids eines Introns in der 5'-untranslatierten Region für den Fall, daß die Region ein Intron enthält, sein. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des Polynukleotids ist das 3'-Ende des Verstärkers oder ersten Verstärkers zwischen 150 und 1000 Nukleotiden stromaufwärts des Codons, das dem Translationsstart des EPSPS-Transitpeptids entspricht, oder des ersten Nukleotids eines Introns in der 5'-untranslatierten Region, und in einer noch mehr bevorzugten Ausführungsform kann das 3'-Ende des Verstärkers oder ersten Verstärkers zwischen ca. 300 und ca. 950 Nukleotiden stromaufwärts des ersten Codons, das dem Translationsstart des EPSPS-Transitpeptids entspricht, oder des ersten Nukleotids eines Introns in der 5'-untranslatierten Region sein. In einer noch mehr bevorzugten Ausführungsform kann sich das 3'-Ende des Verstärkers oder ersten Verstärkers zwischen ca. 770 und ca. 790 Nukleotiden stromaufwärts des Codons, das dem Translationsstart des EPSPS-Transitpeptids entspricht, oder des ersten Nukleotids eines Introns in der 5'-untranslatierten Region befinden.in the polynucleotide according to the invention can the 3'-end of the amplifier or the first amplifier, if more than one is present, between 100 and 1000 nucleotides upstream of the Codons corresponding to the translation start of the EPSPS transit peptide, or the first nucleotide of an intron in the 5'-untranslated region Region for the case that the Region contains an intron, be. In a particularly preferred embodiment of the polynucleotide is the 3'-end of the amplifier or first amplifier between 150 and 1000 nucleotides upstream of the codon, the translation start of the EPSPS transit peptide, or the first nucleotide of an intron in the 5'-untranslated region Region, and in a more preferred embodiment, the 3 'end of the amplifier or first amplifier between about 300 and about 950 nucleotides upstream of the first codon corresponding to the translation start of the EPSPS transit peptide, or the first nucleotide of an intron in the 5'-untranslated region Be a region. In a still more preferred embodiment, the 3'-end of the enhancer or first amplifier between about 770 and about 790 nucleotides upstream of the Codons corresponding to the translation start of the EPSPS transit peptide, or the first nucleotide of an intron in the 5'-untranslated region Located in the region.
In einem alternativen erfindungsgemäßen Polynukleotid kann sich das 3'-Ende des Verstärkers oder ersten Verstärkers zwischen ca. 300 und ca. 380 Nukleotiden stromaufwärts des Codons, das dem Translationsstart des EPSPS-Transitpeptids entspricht, oder des ersten Nukleotids eines Introns in der 5'-untranslatierten Region befinden, und in einer bevorzugten Ausführungsform dieses alternativen Polynukleotids befindet sich das 3'-Ende des Verstärkers oder ersten Verstärkers zwischen ca. 320 und ca. 350 Nukleotiden stromaufwärts des Codons, das dem Translationsstart des EPSPS-Transitpeptids entspricht, oder des ersten Nukleotids eines Introns in der 5'-untranslatierten Region.In an alternative polynucleotide of the invention can be the 3'-end of the amplifier or first amplifier between about 300 and about 380 nucleotides upstream of the Codons corresponding to the translation start of the EPSPS transit peptide, or the first nucleotide of an intron in the 5'-untranslated region Region, and in a preferred embodiment this alternative Polynucleotide is the 3 'end of the amplifier or first amplifier between about 320 and about 350 nucleotides upstream of the Codons corresponding to the translation start of the EPSPS transit peptide, or the first nucleotide of an intron in the 5 'untranslated region.
Im erfindungsgemäßen Polynukleotid kann die Region stromaufwärts des Promotors aus dem Reis-EPSPS-Gen wenigstens einen Verstärker umfassen, der aus einer Sequenz stammt, die stromaufwärts des Transkriptionsstarts entweder des CaMV35S- oder FMV35S-Promotors ist.in the polynucleotide according to the invention can the region upstream the promoter from the rice EPSPS gene comprise at least one enhancer, which originates from a sequence upstream of the transcription start either the CaMV35S or FMV35S promoter.
Entsprechend kann das Polynukleotid in der 5'- zu 3'-Richtung einen ersten Verstärker, der eine transkriptionsverstärkende Region umfaßt, die aus einer Sequenz stammt, die stromaufwärts des Transkriptionsstarts des GOS2-Promotors ist, und einen zweiten Verstärker umfassen, der eine transkriptionsverstärkende Region umfaßt, die aus einer Sequenz stammt, die stromaufwärts des Transkriptionsstarts entweder des CaMV35S- oder FMV35S-Promotors ist.Corresponding the polynucleotide in the 5 ' to 3'-direction one first amplifier, the one transcriptional enhancer Region includes, which originates from a sequence upstream of the transcription start of the GOS2 promoter, and a second enhancer comprising a transcriptional enhancement region comprises which originates from a sequence upstream of the transcription start either the CaMV35S or FMV35S promoter.
Alternativ kann das Polynukleotid in der 5'- zu 3'-Richtung einen ersten Verstärker, der eine transkriptionsverstärkende Region umfaßt, die aus einer Sequenz stammt, die stromaufwärts des Transkriptionsstarts des Reis-Actinpromotors ist, und einen zweiten Verstärker umfassen, der eine transkriptionsverstärkende Region umfaßt, die aus einer Sequenz stammt, die stromaufwärts des Transkriptionsstarts entweder des FMV435S- oder CaMV35S-Promotors ist.alternative the polynucleotide in the 5 ' to 3'-direction one first amplifier, the one transcriptional enhancer Region includes, which originates from a sequence upstream of the transcription start of the Rice actin promoter, and a second enhancer comprising a transcriptional enhancement region comprises which originates from a sequence upstream of the transcription start either the FMV435S or CaMV35S promoter.
Alternativ kann das Polynukleotid in der 5'- zu 3'-Richtung einen ersten Verstärker, der eine transkriptionsverstärkende Region umfaßt, die aus einer Sequenz stammt, die stromaufwärts des Transkriptionsstarts des Gerste-Plastocyaninpromotors ist, und einen zweiten Verstärker umfassen, der eine transkriptionsverstärkende Region umfaßt, die aus einer Sequenz stammt, die stromaufwärts des Transkriptionsstarts entweder des CaMV35S- oder FMV35S-Promotors ist.alternative the polynucleotide in the 5 ' to 3'-direction one first amplifier, the one transcriptional enhancer Region includes, which originates from a sequence upstream of the transcription start of the Barley plastocyanine promoter, and comprise a second enhancer, the one transcriptional enhancer Region includes, which originates from a sequence upstream of the transcription start either the CaMV35S or FMV35S promoter.
Alternativ kann das Polynukleotid in der 5'- zu 3'-Richtung einen ersten Verstärker, der eine transkriptionsverstärkende Region umfaßt, die aus einer Sequenz stammt, die stromaufwärts des Transkriptionsstarts des Mais-Polyubiquitinprotomotors ist, und einen zweiten Verstärker umfassen, der eine transkriptionsverstärkende Region umfaßt, die aus einer Sequenz stammt, die stromaufwärts des Transkriptionsstarts entweder des CaMV35S- oder FMV35S-Promotors ist.alternative the polynucleotide in the 5 ' to 3'-direction one first amplifier, the one transcriptional enhancer Region includes, which originates from a sequence upstream of the transcription start of the Maize polyubiquitin protomotors, and comprise a second enhancer, the one transcriptional enhancer Region includes, which originates from a sequence upstream of the transcription start either the CaMV35S or FMV35S promoter.
Alternativ kann das Polynukleotid in der 5'- zu 3'-Richtung einen ersten Verstärker, der eine transkriptionsverstärkende Region umfaßt, die aus einer Sequenz stammt, die stromaufwärts des Transkriptionsstarts des FMV35S-Promotors ist, und einen zweiten Verstärker umfassen, der eine transkriptionsverstärkende Region umfaßt, die aus einer Sequenz stammt, die stromaufwärts des Transkriptionsstarts des FMV35S-Promotors ist.alternative the polynucleotide in the 5 ' to 3'-direction one first amplifier, the one transcriptional enhancer Region includes, which originates from a sequence upstream of the transcription start of the FMV35S promoter, and a second enhancer comprising a transcriptional enhancement region comprises which originates from a sequence upstream of the transcription start of the FMV35S promoter.
Unabhängig von der Identität und Nebeneinanderstellung der verschiedenen, im Polynukleotid vorhandenen Verstärker können die Nukleotide 5' des Codons, das den Translationsstart des Reis-EPSPS-Chlorplastentransitpeptids darstellt, Kozack-bevorzugt sein. Was damit gemeint ist, ist dem Fachmann wohlbekannt und wird aus den nachfolgenden Beispielen weiter ersichtlich werden.Independent of the identity and juxtaposition of the various polynucleotides present in the polynucleotide amplifier can the nucleotides 5 'of the Codons, which initiate the translation of rice EPSPS chloroplast transit peptide represents Kozack-prefers. What is meant by that is One skilled in the art and will continue from the following examples become apparent.
Besonders bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Polynukleotids haben eine nicht-translatierte Region, die eine Sequenz umfaßt, die als ein Intron funktioniert, die sich 5' der genomischen Sequenz aus Reis befindet, die das Reis-EPSPS-Chloroplastentransitpeptid codiert. Die nicht-translatierte Region kann die in SEQ ID NO: 55 dargestellte Sequenz umfassen. Insbesondere kann die nicht-translatierte Region das Mais-ADHI-Intron umfassen, das die Sequenz SEQ ID NO: 55 aufweist.Especially preferred embodiments of the polynucleotide according to the invention have a non-translated region that includes a sequence that functions as an intron located 5 'of the rice genomic sequence, which encodes the rice EPSPS chloroplast transit peptide. The untranslated one Region may include the sequence shown in SEQ ID NO: 55. In particular, the untranslated region may be the maize ADHI intron comprising the sequence SEQ ID NO: 55.
Das Polynukleotid der Erfindung kann einen Virus-abgeleiteten Translationsverstärker umfassen, der sich innerhalb der nicht-translatierten Region 5' der genomischen Sequenz aus Reis befindet, die das Reis-EPSPS-Chloroplastentransitpeptid codiert. Der Fachmann ist sich der Identität solcher geeigneter Translationsverstärker bewußt – wie die Omega- und Omega'-Sequenzen, die aus TMV stammen, und diejenigen, die aus dem Tabakätzvirus stammen, und wie solche Translationsverstärker in das Polynukleotid eingeführt werden können, um das gewünschte Ergebnis bereitzustellen.The Polynucleotide of the invention may comprise a virus-derived translation enhancer, located within the untranslated region 5 'of the genomic Rice sequence encoding the rice EPSPS chloroplast transit peptide. The skilled person is aware of the identity of such suitable translation enhancers - like the Omega and Omega sequences, that come from TMV, and those that come from the tobacco etch virus and how such translational enhancers can be introduced into the polynucleotide the wished To provide the result.
Das erfindungsgemäße Polynukleotid kann ferner Regionen umfassen, die Proteine codieren, die Pflanzenmaterial, das sie enthält, wenigstens eines der folgenden landwirtschaftlich wünschenswerten Merkmale verleihen können: Resistenz gegen Insekten, Pilze, Viren, Bakterien, Nematoden, Streß, Austrocknung und Herbizide. Obwohl ein solches Polynukleotid erwägt, daß das Herbizidresistenz verleihende Gen von einem EPSPS verschieden ist, wie zum Beispiel Glyphosatoxidoreduktase (GOX), kann das Herbizid von Glyphosat verschieden sein, wobei in diesem Fall die Resistenz verleihenden Gene aus der Gruppe ausgewählt werden können, die die folgende Proteine codiert: Phosphinothricinacetyltransferase (PAT), Hydroxyphenylpyruvatdioxygenase (HPPD), Glutathion-S-transferase (GST), Cytochrom P450, Acetyl-CoA-Carboxylase (ACCase), Acetolactatsynthase (ALS), Protoporphyrinogenoxidase (PPO), Dihydropteroatsynthase, Polyamintransportproteine, Superoxiddismutase (SOD), Bromoxynilnitrilase, Phytoendesaturase (PDS), das Produkt des tfdA-Gens, erhältlich aus Alcaligenes eutrophus, und bekannte mutagenisierte oder anders modifizierte Varianten der Proteine. Für den Fall, daß das Polynukleotid multiple Herbizidresistenz bereitstellt, können solche Herbizide aus der Gruppe ausgewählt werden, die aus Dinitroanilinherbizid, Triazolopyrimidinen, Uracil, einem Phenylharnstoff, Triketon, Isoxazol, Acetanilid, Oxadiazol, Triazinon, Sulfonanilid, Amid, Anilid, RP201772, Fluorchloridon, Norflurazon und Herbizid vom Triazolinon-Typ besteht, und das Nachauflaufherbizid ist aus der Gruppe ausgewählt, die aus Glyphosat und Salzen davon, Glufosinat, Asulam, Bentazon, Bialaphos, Bromacil, Sethoxydim oder einem andere Cyclohexandion, Dicamba, Fosamin, Flupoxam, Phenoxypropionat, Quizalofop oder einem anderen Aryloxyphenoxypropanoat, Picloram, Fluormetron, Atrazin oder einem anderen Triazin, Metribuzin, Chlorimuron, Chlorsulfuron, Flumetsulam, Halosulfuron, Sulfometron, Imazaquin, Imazathapyr, Isoxaben, Imazamox, Metosulam, Pyrithrobac, Rimsulfuron, Bensulfuron, Nicosulfuron, Fomesafen, Fluroglycofen, KIH9201, ET751, Carfentrazon, ZA1296, Sulcotrion, Paraquat, Diquat, Bromoxynil und Fenoxaprop besteht.The polynucleotide of the invention may further comprise regions encoding proteins which may confer to plant material containing them at least one of the following agronomically desirable traits: insect resistance, fungi, viruses, bacteria, nematodes, stress, dehydration and herbicides. Although such a polynucleotide contemplates that the herbicide resistance-conferring gene is different from an EPSPS, such as glyphosate oxido-reductase (GOX), the herbicide may be different from glyphosate, in which case the resistance-conferring genes may be selected from the group consisting of phosphinothricin acetyltransferase (PAT), hydroxyphenylpyruvate dioxygenase (HPPD), glutathione S-transferase (GST), cytochrome P450, acetyl-CoA carboxylase (ACCase), acetolactate synthase (ALS), protoporphyrinogen oxidase (PPO), dihydropteroate synthase, polyamine transport proteins, superoxide dismutase (SOD), bromoxynilonitrilase, phytoene desaturase (PDS), the product of the tfdA gene, available from Alcaligenes eutrophus, and known mutagenized or otherwise modified variants of the proteins. In the event that the polynucleotide provides multiple herbicide resistance, sol herbicides are selected from the group consisting of dinitroaniline herbicide, triazolopyrimidines, uracil, a phenylurea, triketone, isoxazole, acetanilide, oxadiazole, triazinone, sulfonanilide, amide, anilide, RP201772, fluorochlorideone, norflurazon and triazolinone-type herbicide; Postemergent herbicide is selected from the group consisting of glyphosate and salts thereof, glufosinate, asulam, bentazone, bialaphos, bromacil, sethoxydim or other cyclohexanedione, dicamba, fosamine, flupoxam, phenoxypropionate, quizalofop or other aryloxyphenoxypropanoate, picloram, fluorormetron, atrazine or another triazine, metribuzin, chlorimuron, chlorosulfuron, flumetsulam, halosulfuron, sulfometrone, imazaquin, imazathapyr, isoxaben, imazamox, metosulam, pyrithrobac, rimsulfuron, bensulfuron, nicosulfuron, fomesafen, fluroglycofen, KIH9201, ET751, carfentrazone, ZA1296, sulcotrione, paraquat, Diquat, Bromoxynil and Fenoxaprop.
Für den Fall, daß das Polynukleotid Sequenzen umfaßt, die insektizide Proteine codieren, können diese Proteine aus der Gruppe ausgewählt werden, die aus Kristalltoxinen, die aus Bt stammen, einschließlich sezernierter Bt-Toxine; Protease-Inhibitoren, Lectinen, Xenhorabdus/Photorhabdus-Toxinen besteht; die Pilzresistenz verleihenden Gene können aus der Gruppe ausgewählt werden, die aus denjenigen besteht, die bekannte AFPs, Defensine, Chitinasen, Glucanasen, Avf-Cf-9 codieren. Besonders bevorzugte insektizide Proteine sind cryIAy, cryIAb, cry3A, Vip1A, Vip1B, Cysteinproteaseinhibitoren und Schneeglöckchen-Lectin. Für den Fall, daß das Polynukleotid bakterielle Resistenz verleihende Gene umfaßt, können diese aus der Gruppe ausgewählt werden, die aus denjenigen besteht, die Cecropine und Techyplesin und Analoga davon codieren. Virusresistenz verleihende Gene können aus der Gruppe ausgewählt werden, die aus denjenigen besteht, die Virushüllproteine, Bewegungsproteine, virale Replikasen und Antisense- und Ribozym-Sequenzen codieren, die für die Bereitstellung von Virusresistenz bekannt sind; wohingegen die Streß-, Salz- und Austrocknungsbeständigkeit verleihenden Gene aus denjenigen ausgewählt werden können, die Glutathion-S-transferase codieren, der Sequenz, die die bekannte CBF1-regulatorische Sequenz darstellt, und Genen, die für die Bereitstellung von Anreicherung von Trehalose bekannt sind.In the case, that this Polynucleotide sequences comprises which encode insecticidal proteins, these proteins can be derived from the Group selected are made from crystal toxins derived from Bt, including secreted ones Bt toxins; Protease inhibitors, lectins, Xenhorabdus / Photorhabdus toxins consists; the fungal resistance-conferring genes can be selected from the group consisting of those known AFPs, defensins, chitinases, Encode glucanases, Avf-Cf-9. Particularly preferred insecticides Proteins are cryIAy, cryIAb, cry3A, Vip1A, Vip1B, cysteine protease inhibitors and snowdrop lectin. For the Case, that Polynucleotide includes bacterial resistance conferring genes, these can selected from the group which consists of those who are Cecropine and Techyplesin and analogs thereof. Virus resistance conferring genes can be the group selected which consists of those containing viral envelope proteins, motor proteins, encode viral replicases and antisense and ribozyme sequences which for the Provision of virus resistance are known; whereas the stress, salt and and dehydration resistance lending genes can be selected from those that Glutathione-S-transferase encode the sequence containing the known CBF1 regulatory sequence represents, and genes for the provision of enrichment of trehalose are known.
Das erfindungsgemäße Polynukleotid kann zur Verstärkung der Expression der von ihm umfaßten Protein-codierenden Sequenzen modifiziert werden, indem mRNA-Instabilitätsmotive und/oder zufällige Spleißregionen entfernt werden können oder Anbauten-bevorzugte Codonen verwendet werden können, so daß die Expression des so modifizierten Polynukleotids in einer Pflanze ein im wesentlichen ähnliches Protein mit einer im wesentlichen ähnlichen Aktivität/Funktion zu derjenigen liefert, die durch Expression des unmodifizierten Polynukleotids im Organismus erhalten wird, in dem die Protein-codierenden Regionen des unmodifizierten Polynukleotids endogen sind. Der Identitätsgrad zwischen dem modifizierten Polynukleotid und einem Polynukleotid, das endogen in der Pflanze enthalten ist und im wesentlichen das gleiche Protein codiert, kann derart sein, daß eine Kosuppression zwischen den modifizierten und endogenen Sequenzen verhindert wird. In diesem Fall sollte der Identitätsgrad zwischen den Sequenzen bevorzugt weniger als ca. 70% sein.The polynucleotide according to the invention can for reinforcement the expression of protein encoded by him Sequences are modified by mRNA instability motifs and / or random splice regions can be removed or attachment-preferred codons can be used so that expression of the thus modified polynucleotide in a plant is substantially similar Protein with a substantially similar activity / function provides to those by expression of the unmodified Polynucleotide is obtained in the organism in which the protein coding Regions of the unmodified polynucleotide are endogenous. The degree of identity between the modified polynucleotide and a polynucleotide that endogenously contained in the plant and essentially the same protein encoded, may be such that a Cosuppression between the modified and endogenous sequences is prevented. In this case, the degree of identity should be between preferably less than about 70% of the sequences.
Die Erfindung schließt ferner einen biologischen oder Transformationsvektor ein, der das erfindungsgemäße Polynukleotid umfaßt. Entsprechend ist mit "Vektor" unter anderem eines der folgenden gemeint: ein Plasmid, Virus, Cosmid oder Bakterium, transformiert oder transfiziert, um das Polynukleotid zu enthalten.The Invention includes furthermore, a biological or transformation vector incorporating the polynucleotide according to the invention includes. Accordingly, with "vector" among other things one the following: a plasmid, virus, cosmid or bacterium, transformed or transfected to contain the polynucleotide.
Die Erfindung schließt ferner Pflanzenmaterial ein, das mit dem Polynukleotid oder Vektor transformiert wurde, sowie solches transformiertes Pflanzenmaterial, das weiter mit einem Polynukleotid transformiert wurde, oder ist, das Regionen umfaßt, die Proteine codieren, die auf Pflanzenmaterial, das es enthält, wenigstens eines der folgenden landwirtschaftlich wünschenswerten Merkmale verleihen kann: Resistenz gegen Insekten, Pilze, Viren, Bakterien, Nematoden, Streß, Austrocknung und Herbizide.The Invention includes and plant material associated with the polynucleotide or vector was transformed, as well as such transformed plant material, which has been further transformed with a polynucleotide, or which includes regions encode the proteins that contain plant material that contains it, at least confer one of the following agronomically desirable characteristics can: resistance to insects, fungi, viruses, bacteria, nematodes, Stress, Dehydration and herbicides.
Die Erfindung schließt ferner morphologisch normale, fruchtbare ganze Pflanzen, die aus dem im unmittelbar vorangehenden Absatz offenbarten Material regeneriert wurden, ihre Nachkommenschaftssamen und Teile ein, wobei die Nachkommenschaft das Polynukleotid oder den Vektor der Erfindung stabil in ihrem Genom aufgenommen und in Mendelscher Weise vererbbar umfaßt.The Invention includes furthermore, morphologically normal, fertile whole plants, which consist of regenerates the material disclosed in the immediately preceding paragraph were, their progeny seeds and parts, with the offspring the polynucleotide or vector of the invention is stable in its genome recorded and inherited in Mendelian manner.
Die Erfindung schließt ferner morphologisch normale fruchtbare Pflanzen ein, die das erfindungsgemäße Polynukleotid enthalten und die aus der Kreuzung von Pflanzen, die aus mit dem erfindungsgemäßen Polynukleotid oder Vektor transformierten Material regeneriert wurden, und Pflanzen resultieren, die mit einem Polynukleotid transformiert wurden, das Regionen umfaßt, die Proteine codieren, die auf Pflanzenmaterial, das es enthält, wenigstens eines der folgenden landwirtschaftlich wünschenswerten Merkmale übertragen können: Resistenz gegen Insekten, Pilze, Viren, Bakterien, Nematoden, Streß, Austrocknung und Herbizide, die Nachkommenschaft der resultierenden Pflanzen, ihre Samen und Teile.The Invention includes further morphologically normal fertile plants containing the polynucleotide of the invention contained and made from the crossing of plants that come out with the polynucleotide according to the invention or vector transformed material, and plants result, which were transformed with a polynucleotide, the Includes regions, encode the proteins that contain plant material that contains it, at least one of the following agronomically desirable features transmitted can: resistance against insects, fungi, viruses, bacteria, nematodes, stress, dehydration and herbicides, the progeny of the resulting plants, their seeds and parts.
Pflanzen der Erfindung können aus der Gruppe ausgewählt werden, die aus Feldfrüchten, Früchten und Gemüse wie Canola, Sonnenblume, Tabak, Zuckerrübe, Baumwolle, Mais, Weizen, Gerste, Reis, Sorghum, Tomate, Mango, Pfirsich, Apfel, Birne, Erdbeere, Banane, Melone, Kartoffel, Karotte, Salat, Kohl, Zwiebel, Soja spp., Zuckerrohr, Erbse, Ackerbohne, Pappel, Traube, Citrus, Alfalfa, Roggen, Hafer, Rasen und Futtergräsern, Flachs und Ölraps und nußerzeugenden Pflanzen, soweit sie nicht bereits spezifisch genannt sind, besteht, ihrer Nachkommenschaft, Samen und Teilen.plants of the invention selected from the group be made of crops, Fruits and vegetables like canola, sunflower, tobacco, sugarbeet, cotton, corn, wheat, Barley, Rice, Sorghum, Tomato, Mango, Peach, Apple, Pear, Strawberry, Banana, melon, potato, carrot, lettuce, cabbage, onion, soy spp., Cane, pea, field bean, poplar, grape, citrus, alfalfa, Rye, oats, turf and forage grasses, flax and oilseed rape and nußerzeugenden Plants, unless they are already specifically mentioned, their progeny, seeds and parts.
Solche besonders bevorzugten Pflanzen schließen Mais, Sojabohne, Baumwolle, Zuckerrübe und Canola ein.Such particularly preferred plants include corn, soybean, cotton, sugar beet and canola.
Die Erfindung umfaßt ferner ein Verfahren zur selektiven Bekämpfung von Unkraut in einem Feld, wobei das Feld Unkraut und Pflanzen der Erfindung oder deren herbizidresistente Nachkommenschaft umfaßt, wobei das Verfahren die Ausbringung eines Herbizids vom Glyphosat-Typ auf das Feld in einer ausreichenden Menge zur Bekämpfung des Unkrauts ohne substantielles Beeinträchtigen der Pflanzen umfaßt. Gemäß diesem Verfahren können eines oder mehrere aus einem Herbizid, Insektizid, Fungizid, Nematozid, Bakterizid und antiviralen Mittel auf das Feld (und somit auf die darin enthaltenen Pflanzen) entweder vor oder nach der Ausbringung des Glyphosatherbizids ausgebracht werden.The Invention Furthermore, a method for the selective control of weeds in one Field, the field weeds and plants of the invention or their herbicidal resistant offspring, the method Application of a glyphosate-type herbicide to the field in one sufficient amount to combat of weeds without substantially affecting the plants. According to this Procedures can one or more of a herbicide, insecticide, fungicide, nematocide, Bactericidal and antiviral agents on the field (and thus on the contained therein) either before or after application of the glyphosate herbicide.
Die Erfindung stellt ferner ein Verfahren zur Erzeugung von Pflanzen bereit, die substantiell tolerant für oder substantiell resistent gegenüber Glyphosatherbizid sind, umfassend die folgenden Schritte:
- (i) Transformieren von Pflanzenmaterial mit dem Polynukleotid oder Vektor der Erfindung;
- (ii) Selektieren des so transformierten Materials; und
- (iii) Regenerieren des so selektierten Materials zu morphologisch normalen, furchtbaren ganzen Pflanzen.
- (i) transforming plant material with the polynucleotide or vector of the invention;
- (ii) selecting the material so transformed; and
- (iii) regenerating the material so selected to morphologically normal, terrible whole plants.
Die Transformation kann die Einführung des Polynukleotids in das Material durch jedes bekannte Mittel beinhalten, aber insbesondere durch: (i) biolistische Bombardierung des Materials mit Partikeln, die mit dem Polynukleotid beschichtet sind; (ii) Aufspießen des Materials auf Siliciumcarbidfasern, die mit einer Lösung beschichtet sind, die das Polynukleotid umfaßt; oder (iii) Einführen des Polynukleotids oder Vektors in Agrobacterium und Kokultivierung des so transformierten Agrobacteriums mit Pflanzenmaterial, das dadurch transformiert wird und anschließend regeneriert wird. Pflanzentransformations-, -selektions- und -regenerierungstechniken, die eine routinemäßige Modifizierung in bezug auf eine besondere Pflanzenart erfordern können, sind dem Fachmann wohlbekannt. Das so transformierte Pflanzenmaterial kann durch seine Resistenz gegen Glyphosat selektiert werden.The Transformation can be the introduction of the polynucleotide in the material by any known means, but in particular by: (i) biolistic bombardment of the material with particles coated with the polynucleotide; (Ii) impale of the material on silicon carbide fibers coated with a solution which comprises the polynucleotide; or (iii) introducing the Polynucleotide or vector in Agrobacterium and cocultivation of the thus transformed Agrobacterium with plant material, is transformed and then regenerated. plant transformation, selection and regeneration techniques requiring routine modification with respect to a particular species of crop may require Expert well known. The transformed plant material can be selected by its resistance to glyphosate.
Die Erfindung stellt ferner die Verwendung des erfindungsgemäßen Polynukleotids oder Vektors in der Erzeugung von Pflanzengeweben und/oder morphologisch normalen fruchtbaren ganzen Pflanzen bereit, die substantiell tolerant für oder substantiell resistent gegen Glyphosatherbizid sind.The The invention further provides the use of the polynucleotide of the invention or vector in the production of plant tissues and / or morphologically normal fertile whole plants ready that are substantially tolerant for or are substantially resistant to glyphosate herbicide.
Die Erfindung schließt ferner ein Verfahren zum Selektieren von biologischem Material ein, das transformiert wurde, um ein Gen von Interesse zu exprimieren, worin das transformierte Material das Polynukleotid oder den Vektor der Erfindung umfaßt, und worin die Selektion das Inkontaktbringen des transformierten Materials mit Glyphosat oder einem Salz davon und das Selektieren von überlebendem Material umfaßt. Das Material kann pflanzlichen Ursprungs sein und kann insbesondere aus einer einkeimblättrigen Pflanze stammen, die aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Gerste, Weizen, Mais, Reis, Hafer, Roggen, Sorghum, Ananas, Zuckerrohr, Banane, Zwiebel, Spargel und Lauch besteht.The Invention includes a method of selecting biological material, that has been transformed to express a gene of interest, wherein the transformed material is the polynucleotide or the vector the invention comprises and wherein the selection comprises contacting the transformed one Materials with glyphosate or a salt thereof and selecting of the survivor Material includes. The material may be of plant origin and may in particular from a monocotyledonous Come from the group selected from the group consisting of barley, wheat, Corn, rice, oats, rye, sorghum, pineapple, sugarcane, banana, Onion, asparagus and leek exists.
Die Erfindung schließt ferner ein Verfahren zum Regenerieren einer fruchtbaren transformierten Pflanze ein, damit sie Fremd-DNA enthält, umfassend die folgenden Schritte:
- (a) Erzeugen von regenerierbarem Gewebe aus der zu transformierenden Pflanze;
- (b) Transformieren des regenerierbaren Gewebes mit der Fremd-DNA, worin die Fremd-DNA eine selektierbare DNA-Sequenz umfaßt, worin die Sequenz in einem regenerierbaren Gewebe als Selektionsvorrichtung wirkt;
- (c) zwischen ca. 1 Tag und ca. 60 Tage nach Schritt (b), Plazieren des regenerierbaren Gewebes aus Schritt (b) in ein Medium, das Schößlinge aus dem Gewebe erzeugen kann, worin das Medium ferner eine Verbindung enthält, die zur Selektion von regenerierbarem Gewebe verwendet wird, das die selektierbare DNA-Sequenz enthält, um die Identifizierung oder Selektion des transformierten regenerierten Gewebes zu erlauben;
- (d) nachdem wenigstens ein Schößling aus dem selektierten Gewebe aus Schritt (c) gebildet wurde, Übertragen des Schößlings auf ein zweites Medium, das Wurzeln aus dem Schößling erzeugen kann, um ein Pflänzchen zu erzeugen, worin das zweite Medium gegebenenfalls die Verbindung enthält; und
- (e) Kultivieren des Pflänzchens zu einer fruchtbaren transgenen Pflanze, worin die Fremd-DNA auf Nachkommenschaftspflanzen in Mendelscher Weise weitergegeben wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Fremd-DNA das erfindungsgemäße Polynukleotid ist oder die selektierbare DNA-Sequenz, die von der Fremd-DNA umfaßt ist, das erfindungsgemäße Polynukleotid umfaßt und die Verbindung Glyphosat oder ein Salz davon ist. Die Pflanze kann eine einkeimblättrige Pflanzen wie oben angegeben sein – besonders bevorzugt aus Banane, Weizen, Reis, Mais und Gerste ausgewählt, und das regenerierbare Gewebe kann aus embryogenen Kalli, somatischen Embryos, unreifen Embryos etc. bestehen.
- (a) generating regenerable tissue from the plant to be transformed;
- (b) transforming the regenerable tissue with the foreign DNA, wherein the foreign DNA comprises a selectable DNA sequence, wherein the sequence acts as a selection device in a regenerable tissue;
- (c) between about 1 day and about 60 days after step (b), placing the regenerable tissue of step (b) in a medium capable of producing shoots from the tissue, wherein the medium further contains a compound which binds to Selection of regenerable tissue containing the selectable DNA sequence to permit identification or selection of the transformed regenerated tissue;
- (d) after at least one shoot of the selected tissue of step (c) has been formed, transferring the shoot to a second medium capable of producing roots from the shoot to produce a plantlet wherein the second medium optionally contains the compound; and
- (e) cultivating the seedling to a fertile transgenic plant wherein the foreign DNA is propagated to progeny plants in a Mendelian manner, characterized in that the foreign DNA is the polynucleotide of the invention or the selectable DNA sequence derived from the foreign DNA comprising polynucleotide of the invention and the compound is glyphosate or a salt thereof. The plant may be a monocotyledonous plant as specified above - most preferably selected from banana, wheat, rice, maize and barley, and the regenerable tissue may consist of embryogenic calli, somatic embryos, immature embryos, etc.
Die vorliegende Erfindung wird aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den verbundenen Zeichnungen und Sequenzprotokollen weiter ersichtlich werden.The The present invention will become apparent from the following description with the associated drawings and sequence protocols further apparent become.
Sequenzprotokollesequence Listings
- SEQ ID NO: 1–42 PCR-Primer.SEQ ID NO: 1-42 PCR primers.
- SEQ ID NO: 43 Genomische Reis-EPSPS-Sequenz (aus ATG).SEQ ID NO: 43 Genomic rice EPSPS sequence (from ATG).
- SEQ ID NO: 44 Genomische Reis-EPSPS-Sequenz, die Doppelmutation enthält.SEQ ID NO: 44 Genomic rice EPSPS sequence, the double mutation contains.
- SEQ ID NO: 45 FMV-Verstärker.SEQ ID NO: 45 FMV amplifier.
- SEQ ID NO: 46 CaMV35S-Verstärker 1.SEQ ID NO: 46 CaMV35S enhancer 1.
- SEQ ID NO: 47 CaMV35S-Verstärker 2.SEQ ID NO: 47 CaMV35S enhancer Second
- SEQ ID NO: 48 Mais-Polyubiquitinverstärker.SEQ ID NO: 48 maize polyubiquitin enhancer.
- SEQ ID NO: 49 Reis-Actinverstärker.SEQ ID NO: 49 rice actin enhancer.
- SEQ ID NO: 50 Reis-GOS2-Verstärker.SEQ ID NO: 50 rice GOS2 enhancer.
- SEQ ID NO: 51 Gerste-Plastocyaninverstärker.SEQ ID NO: 51 Barley plastocyanine enhancer.
- SEQ ID NO: 52 G1 Reis-EPSPS-Promotor + 5'-Stromaufwärtsregion.SEQ ID NO: 52 G1 Rice EPSPS promoter + 5 'upstream region.
- SEQ ID NO: 53 G3 Reis-EPSPS-Promotor + 5'-Stromaufwärtsregion.SEQ ID NO: 53 G3 rice EPSPS promoter + 5 'upstream region.
- SEQ ID NO: 54 G23 Reis-EPSPS-Promotor + Adh1-Intron in 5'-Stromaufwärtsregion.SEQ ID NO: 54 G23 Rice EPSPS promoter + Adh1 intron in 5 'upstream region.
- SEQ ID NO: 55 Mais-Adh1-Intron.SEQ ID NO: 55 maize Adh1 intron.
Liste der FigurenList of figures
Erzeugung von Pflanzen, die tolerant für Glyphosat-Behandlung sind, durch Überexpression eines mutierten EPSPS unter der Kontrolle eines nicht-heterologen PromotorsProduction of plants, the tolerant of Glyphosate treatment is by overexpression of a mutant EPSPS under the control of a non-heterologous promoter
Der Begriff "Verstärker" wie in dieser Beschreibung verwendet bezeichnet diejenigen Sequenzen stromaufwärts des Promotors, die nicht den Promotor selbst umfaßt, die aber zur Verstärkung oder Regulierung des Transkriptionsstarts aus dem Promotor wirken. Der Begriff "EPSPS-Promotordeletion" wie in dieser Beschreibung verwendet bezeichnet den EPSPS-Promotor zusammen mit Nukleotiden aus dem Verstärker, der nativ für das EPSPS-Gen ist, d.h. Nukleotide, die stromaufwärts (5') des Promotors sind.Of the Term "amplifier" as in this specification used refers to those sequences upstream of the Promoter, which does not include the promoter itself, but to reinforce or Regulation of transcription start from the promoter act. Of the Term "EPSPS promoter deletion" as used in this specification used refers to the EPSPS promoter together with nucleotides from the enhancer native to the EPSPS gene is, i. Nucleotides that are upstream (5 ') of the promoter.
In bezug auf die Transformation von Pflanzenmaterial werden die Fachleute erkennen, daß, obwohl besondere Typen von Zielmaterial (z.B. embryogene Zellsuspensionskultur oder entdifferenzierende unreife Embryos) und besondere Transformationsverfahren (z.B. unter Verwendung von Agrobacterium oder Partikelbombardierung) in den nachfolgenden Beispielen angegeben sind, die vorliegende Erfindung nicht auf diese besonderen Ausführungsformen beschränkt ist und solche Zielmaterialien und Verfahren austauschbar verwendet werden können. Ferner kann der Begriff "Pflanzenzellen" wie in dieser Beschreibung der Erfindung durchgehend verwendet isolierte Zellen, einschließlich Suspensionskulturen, sowie Zellen in einem intakten oder teilweise intakten Gewebe wie Embryo, Scutella, Mikrospore, aus Mikrospore stammendes Embryo oder somatische Zellen aus Pflanzenorganen bezeichnen. Obwohl die spezifischen Beispiele auf Mais, Weizen und Reis beschränkt sind, ist die Erfindung in ähnlicher Weise gleichsam anwendbar auf beliebige aus einem breiten Bereich von landwirtschaftlichen Anbauten und Zierpflanzen, die unter Verwendung geeigneter Verfahren der Pflanzenzelltransformation transformiert werden können.In The transformation of plant material will be understood by those skilled in the art recognize that, although particular types of target material (e.g., embryogenic cell suspension culture or de-differentiating immature embryos) and special transformation techniques (e.g., using Agrobacterium or particle bombardment) are given in the following examples, the present Invention is not limited to these particular embodiments and such target materials and methods used interchangeably can be. Furthermore, the term "plant cells" as used in this description throughout the invention uses isolated cells, including suspension cultures, as well as cells in an intact or partially intact tissue such as Embryo, scutella, microspore, microspore-derived embryo or somatic Designate cells from plant organs. Although the specific examples limited to corn, wheat and rice are, the invention is more similar As it were applicable to any of a wide range of agricultural crops and ornamental plants using suitable methods of plant cell transformation transformed can be.
Allgemeine molekularbiologische Verfahren werden gemäß Sambrook et al. (1989) "Molecular cloning: A laboratory Manual", 2. Auflage, Cold Spring Harbour Lab. Press, durchgeführt.General Molecular biological methods are used according to Sambrook et al. (1989) "Molecular cloning: A Laboratory Manual ", 2nd edition, Cold Spring Harbor Lab. Press, performed.
Beispiel 1. Erzeugung einer cDNA-Sonde für Reis-EPSPSExample 1. Generation a cDNA probe for Rice EPSPS
Eine cDNA partieller Länge, die Reis-EPSPS codiert, wird unter Verwendung von reverser Transkriptase-PCR (RT-PCR) erhalten. Vollständige RNA wird aus zwei Wochen alten Reispflanzen (Oryza sativa L. indica var. Koshihikari) unter Verwendung des TRI-ZOLTM-Verfahrens (Life Technologies) isoliert. Die cDNA-Synthese des ersten Strangs wird unter Verwendung von Superscript II reverser Transkriptase (Life Technologies) mit 200 ng von EPSPS degeneriertem reversem Primer 10 (SEQ ID NO: 1) und 2 μg vollständiger RNA gemäß den bereitgestellten Protokollen durchgeführt. Die Synthese und cDNA-Amplifikation des zweiten Strangs durch PCR wird unter Verwendung von EPSPS degenerierten Primern 10 und 4 (SEQ ID NO: 1 und SEQ ID NO: 2) und PCR-Perlen (Pharmacia) gemäß Herstelleranweisungen durchgeführt. Alle Buchstabencodierungen sind Standardabkürzungen (Eur. J. Biochem. (1985) 150: 15).A partial length cDNA encoding rice EPSPS is obtained using reverse transcriptase PCR (RT-PCR). Complete RNA is isolated from two week old rice plants (Oryza sativa L. indica var. Koshihikari) using the TRI-ZOL ™ method (Life Technologies). First strand cDNA synthesis is performed using Superscript II reverse transcriptase (Life Technologies) with 200 ng of EPSPS degenerate reverse primer 10 (SEQ ID NO: 1) and 2 μg of complete RNA according to the protocols provided. The synthesis and cDNA amplification of the second strand by PCR is performed using EPSPS degenerate primers 10 and 4 (SEQ ID NO: 1 and SEQ ID NO: 2) and PCR beads (Pharmacia) according to manufacturer's instructions. All letter encodings are standard abbreviations (Eur. J. Biochem. (1985) 150: 15).
SEQ ID NO: 1 EPSPS degeneriert revers 10 SEQ ID NO: 1 EPSPS degenerates reverse 10
SEQ ID NO: 2 EPSPS degeneriert vorwärts 4 SEQ ID NO: 2 EPSPS degenerates forward 4
Die Produkte werden in Vektor pCR2.1 (Invitrogen) unter Verwendung eines TA-Cloning KitTM gemäß Herstellerempfehlung kloniert. Plasmid wird aus ausgewählten Kolonien gewonnen und die Sequenz durch ein Verfahren analysiert, das computerbasierte Homologierecherchen (BLAST) beinhaltet, um eine hohe Homologie des klonierten RT-PCR-Produkts mit bekannten pflanzlichen EPSPS-Sequenzen zu bestätigen.The products are cloned into vector pCR2.1 (Invitrogen) using a TA-Cloning Kit ™ according to the manufacturer's recommendation. Plasmid is recovered from selected colonies and the sequence analyzed by a method involving computer-based homology searches (BLAST) to confirm high homology of the cloned RT-PCR product with known plant EPSPS sequences.
Beispiel 2. Isolierung von genomischen EPSPS-Sequenzen aus Reis und Klonierung des Reis-EPSPS-GensExample 2. Isolation of genomic EPSPS sequences from rice and cloning of the rice EPSPS gene
Eine
Region genomischer DNA, die das vollständige Reis-EPSPS-Gen und 5'-Stromaufwärtsregion enthält, wird
aus einer genomischen λEMBLSP6/T7-Bibliothek isoliert,
die aus 5 Tage alten etiolierten Reisschößlingen (Oryza sativa L. Indica
var. IR36) (Clontech) konstruiert wurde. 1 × 106 plaquebildende
Einheiten (pfu) werden unter Verwendung der 32P-markierten
Reis-EPSPS-cDNA-Sonde (Beispiel 1) unter Verwendung der vom Hersteller
bereitgestellten Protokolle durchmustert. Positive Plaques werden
anschließenden
Runden der Hybridisierungsdurchmusterung unterworfen, bis eine Plaquereinheit
einer kreuzhybridisierenden Plaque erhalten ist. λ-DNA wird
aus dem reinen Phagenvorrat gemäß dem von
Sambrook et al., 1989, beschriebenen Verfahren hergestellt. Die
erhaltene DNA wird durch Restriktionsverdau und Southern-Blotting
unter Verwendung der gleichen 32P-markierten Reis-EPSPS-cDNA
als Sonde analysiert. Restriktionsfragmente, die kreuzhybridisieren,
werden, wenn anwendbar, unter Verwendung eines Verfahrens wie Perfectly
BluntTM (Novagen) abgestumpft und in einen
geeigneten Vektor wie pSTBlue (Novagen) kloniert. Die DNA wird dann
unter Verwendung eines automatisierten DNA-Sequenzierers ABI377A
PRISM sequenziert.
Ein
3,86 kb-Fragment des Reis-EPSPS-Gens, das die codierende Region,
den EPSPS-Promotor, etwas der 5'-Stromaufwärtsregion
und den Terminator enthält,
wird durch PCR erhalten. Oligonukleotidprimer OSGRA1 (SEQ ID NO:
3) wird in Verbindung mit OSEPSPS3 (SEQ ID NO: 4) zur Amplifikation
der gewünschten
Region verwendet. OSEPSPS3 enthält
zusätzliche
SacI- und SmaI-Restriktionsenzymorte
zur Erleichterung der Subklonierung des Gens während der späteren Stufen
der Vektorkonstruktion. Eine schematische Lokalisierung dieser Primer
ist in
Pfu TurboTM-Polymerase mit hoher Genauigkeit (Stratagene) wird zur Durchführung der PCR-Reaktion mit DNA, die aus der λ-Zubereitung (oben beschrieben) erhalten wurden, als Amplifikationsmatrize verwendet. Das PCR-Produkt der erwarteten Größe wird in pCRblunt 4-TOPOTM (Invitrogen) kloniert und zur Überprüfung der Integrität sequenziert.Pfu Turbo ™ polymerase with high accuracy (Stratagene) is used to perform the PCR reaction with DNA obtained from the λ preparation (described above) as amplification template. The PCR product of the expected size is cloned into pCRblunt 4-TOPO ™ (Invitrogen) and sequenced for integrity checking.
Beispiel 3. Mutation von T zu I und P zu S im Reis-EPSPSExample 3. Mutation of T to I and P to S in rice EPSPS
Die
Mutation von T zu I und P zu S wird durch die Einführung von
zwei Punktmutationen erhalten. Diese Mutationen werden in das genomische
EPSPS-Gen aus Reis
durch PCR unter Verwendung von Oligonukleotidprimern eingeführt, die
die gewünschte
Mutation enthalten. Ein schematisches Diagramm, das die Bindungsorte
der verwendeten Primer angibt, ist in
Zwei separate PCR-Reaktionen werden durchgeführt (beide unter Verwendung der λDNA als Matrize).Two separate PCR reactions are performed (both using the λDNA as a template).
Die resultierenden PCR-Produkte werden unter Verwendung äquimolarer Konzentrationen jedes PCR-Produkts als Matrize mit den zwei Oligonukleotiden SalIEnd und EcoRVEnd in einer neuen PCR-Reaktion verbunden. Eine Teilmenge des Reaktionsprodukts wird durch Agarosegelelektrophorese analysiert und in pCR-BluntIITM (Invitrogen) kloniert. Plasmid-DNA wird gewonnen und sequenziert, um die erfolgreiche Aufnahme der Doppelmutation zu detektieren.The resulting PCR products are joined using equimolar concentrations of each PCR product as template to the two oligonucleotides SalIEnd and EcoRVEnd in a new PCR reaction. A subset of the reaction product is analyzed by agarose gel electrophoresis and stored in pCR-BluntII ™ (Invitrogen). Plasmid DNA is recovered and sequenced to detect successful uptake of the double mutation.
Das
DNA-Fragment, das die Doppelmutation enthält, wird in den genomischen
EPSPS-Klon aus Reis (
Das
genomische EPSPS-Gen aus Reis, das die Doppelmutante enthält (
Beispiel 4. Erzeugung von einzeln verstärkten Reis-EPSPS-PromotorfusionenExample 4. Generation of individually reinforced Rice EPSPS promoter fusions
Die erhaltene Produkte werden durch Agarosegelelektrophorese analysiert und in pCR-BluntII-TOPOTM-Vektor (Invitrogen) kloniert. Die Sequenz der resultierenden Produkte wird bestimmt um sicherzustellen, daß es keine Veränderung der Sequenz des genomischen EPSPS-Klons aus Reis gibt. Klone für das weitere Verfahren werden auf Basis ihrer Orientierung innerhalb des Vektors durch Feststellung selektiert, ob XhoI-Verdau nur die Polylinkersequenz anstelle des gesamten Inserts aus dem Vektor entfernt oder nicht.The resulting products are analyzed by agarose gel electrophoresis and cloned into pCR-BluntII-TOPO ™ vector (Invitrogen). The sequence of the resulting products is determined to ensure that there is no change in the sequence of the EPSPS genomic clone from rice. Clones for the further procedure are selected based on their orientation within the vector by determining whether or not Xho I digestion removes only the polylinker sequence instead of the entire insert from the vector.
Die Sequenzen der CaMV35S- und FMV35S-Gene und ihrer assoziierten 5'-Stromaufwärtsregionen sind in der EMBL-Datenbank veröffentlicht (zum Beispiel Eingangs-Nr. v00141 und x06166). Primer werden so geschaffen, um nur die Verstärkerregionen stromaufwärts der Gene zu amplifizieren. Der CaMV35S-Verstärker 1 (SEQ ID NO: 36) wird somit durch PCR unter Verwendung der Primer SEQ ID NO: 12 und SEQ ID NO: 13 in Verbindung mit Pfu TuboTM-Polymerase und pMJB1-DNA (A59870) als Matrize erhalten. Alternativ wird eine unterschiedliche Region des CaMV35S-Verstärkers unter Verwendung ähnlicher Verfahren erhalten (SEQ ID NO: 37). Der FMV35S-Verstärker wird chemisch synthetisiert (SEQ ID NO: 35).The sequences of the CaMV35S and FMV35S genes and their associated 5 'upstream regions are published in the EMBL database (for example, entry # v00141 and x06166). Primers are designed to amplify only the enhancer regions upstream of the genes. The CaMV35S enhancer 1 (SEQ ID NO: 36) is thus obtained by PCR using primers SEQ ID NO: 12 and SEQ ID NO: 13 in conjunction with Pfu Tubo ™ polymerase and pMJB1 DNA (A59870) as template. Alternatively, a different region of the CaMV35S enhancer is obtained using similar methods (SEQ ID NO: 37). The FMV35S enhancer is chemically synthesized (SEQ ID NO: 35).
Die folgenden Oligonukleotidprimer werden verwendet.The The following oligonucleotide primers are used.
Die Sequenz der amplifizierten und klonierten Moleküle wird nach Klonierung in den PCR-Blunt-II-TOPO-Vektor (Invitrogen) bestätigt. Der pCR-Blunt-II-TOPO-Vektor, der die EPSPS 5'UTR-Deletion enthält, wird mit XbaI/XhoI verdaut. Der Verstärker wird aus seinem entsprechenden pCR-Blunt-22-TOPO-Vektor auch unter Verwendung von XbaI/XhoI-Verdau entfernt und in die ersten Vektor ligiert, die die EPSPS-Promotordeletionen enthalten, die durch PCR erzeugt wurden.The Sequence of the amplified and cloned molecules after cloning in the PCR Blunt II TOPO vector (Invitrogen). The pCR Blunt II TOPO vector, the EPSPS 5'UTR deletion contains is digested with XbaI / XhoI. The amplifier will be out of its corresponding pCR-Blunt-22-TOPO vector also removed using XbaI / XhoI digestion and in the first Vector ligated containing the EPSPS promoter deletions, the were generated by PCR.
Beispiel 5. Erzeugung von doppelt verstärkten Reis-EPSPS-PromotorfusionenExample 5. Generation of double reinforced Rice EPSPS promoter fusions
Zur weiteren Erhöhung der Expression aus dem Reis-EPSPS-Promotor kann ein zusätzlicher Verstärker in Verbindung mit entweder dem 35S- oder FMV-Verstärker verwendet werden. In einem Beispiel einer Klonierungsstrategie für dieses Ziel werden zuerst Verstärker/EPSPS-Fusionen hergestellt (ähnlich Beispiel 4), die einen einzelnen (ersten) Verstärker umfassen. Solche ersten Verstärker werden aus Stromaufwärtsregionen 5' der Promotoren der Reis-GOS2-, Reis-Actin 1-, Mais-Polyubiquitin-, CaMV35S-, FMV35S- und Gerste-Plastocyanin-Gene selektiert. Die Nukleotidsequenzen dieser Regionen sind in der EMBL-Datenbank veröffentlicht (Eingangsnummern x51910, x15865, u29159, v00141, x06166 bzw. z28347). Primer werden geschaffen, um nur die gewünschten Transkriptionsverstärkerregionen 5' zu diesen Genen zu amplifizieren (SEQ ID NO: 15 bis 22).to further increase Expression from the rice EPSPS promoter may be an additional amplifier to be used in conjunction with either the 35S or FMV amplifier. In one Example of a cloning strategy for this goal will be first Amplifier / EPSPS fusions made (similar Example 4) comprising a single (first) amplifier. Such first amplifier are from upstream regions 5 'of the promoters the rice GOS2, rice actin 1, corn polyubiquitin, CaMV35S, FMV35S and barley plastocyanin genes. The nucleotide sequences these regions are published in the EMBL database (entry numbers x51910, x15865, u29159, v00141, x06166 and z28347, respectively). Become a primer created just the desired ones Transcriptional enhancer regions 5 'to these genes to amplify (SEQ ID NO: 15 to 22).
DNA wird aus im Gewächshaus gezüchteten Pflanzen (Mais, Gerste oder Reis) unter Verwendung des DNAeasy-Protokolls (Qiagen) isoliert und als Ausgangsmatrize für die PCR-Amplifikation verwendet. Die PCR-Produkte werden in pCR-BluntII-TOPO kloniert und zur Überprüfung der Authentizität sequenziert. Die Verstärker-EPSPS-Fusion wird wie zuvor in Beispiel 4 beschrieben vorgenommen (unter Verwendung von Xba/XhoI-Austausch), außer daß im Fall von Reis-Actin 1, wo der Verstärker als ein XbaI/PstI-Fragment inseriert wird (ein XhoI-Ort wird durch einen PstI-Ort aufgrund der Gegenwart eines XhoI-Ortes im Reis-Actinverstärker ersetzt), und von Mais-Polyubiquitin, worin der Verstärker als ein SpeI/XhoI-Fragment inseriert wird (der XbaI-Ort wird durch einen SpeI-Ort aufgrund der Gegenwart eines XbaI-Ortes im Mais-Polyubiquitinverstärker ersetzt). Es wird angemerkt, daß ein interner XhoI-Ort in bezug auf die Mais-Polyubiquitinverstärkerregion verwendet wird. Der zweite Verstärker, der entweder der CaMV35S-Verstärker oder der FMV-Verstärker sein kann, wird unter Verwendung der Primer 35SXho und 3553 (SEQ ID NO: 23 und SEQ ID NO: 13) (35S) bzw. FMVXho und FMV3 (SEQ ID NO: 25 und SEQ ID NO: 26) amplifiziert. Diese Primer erleichtern die Einführung eines XhoI-Ortes (oder PstI-Ortes) an den 5'- und 3'-Enden des Verstärkers. Alternativ wird ein PacI-Ort am 3'-Ende anstelle des XhoI-Ortes unter Verwendung der Primer 35SPac (SEQ ID NO: 24) oder FMVPAC3 (SEQ ID NO: 27) eingeführt.DNA is isolated from greenhouse-grown plants (corn, barley or rice) using the DNAeasy protocol (Qiagen) and used as the starting template for PCR amplification. The PCR products are cloned into pCR-BluntII-TOPO and sequenced for verification of authenticity. The enhancer-EPSPS fusion is performed as previously described in Example 4 (using Xba / XhoI exchange) except that in the case of rice actin 1, where the enhancer is inserted as an XbaI / PstI fragment (an XhoI Site is replaced by a PstI site due to the presence of an XhoI site in the rice actin enhancer), and maize polyubiquitin wherein the enhancer is inserted as a SpeI / XhoI fragment (the XbaI site is replaced by a SpeI). Location due to the presence of an XbaI site in the maize polyubiquitin stronger replaced). It is noted that an internal XhoI site is used with respect to the maize polyubiquitin enhancer region. The second enhancer, which may be either the CaMV35S enhancer or the FMV enhancer, is amplified using primers 35SXho and 3553 (SEQ ID NO: 23 and SEQ ID NO: 13) (35S) and FMVXho and FMV3 (SEQ ID NO: 25 and SEQ ID NO: 26). These primers facilitate introduction of an XhoI site (or PstI site) at the 5 'and 3' ends of the enhancer. Alternatively, a PacI site is introduced at the 3 'end instead of the XhoI site using primers 35SPac (SEQ ID NO: 24) or FMVPAC3 (SEQ ID NO: 27).
Nach der Sequenzierung wird das PCR-Produkt, entweder XhoI:XhoI, PstI/PacI (Wenn Reis-Actin der erste Verstärker ist), oder XhoI/PacI, in das Konstrukt eingeführt, das die Fusion erster Verstärker:EPSPS-Gen entweder am XhoI-Ort oder zwischen den XhoI- und PacI- oder PstI- und PacI-Restriktionsorten nach Bedarf umfaßt. Die Einführung am XhoI-Ort wird zur Konstruktion der doppelten Verstärkerfusionskonstrukte verwendet, die entweder die G1- oder G2-EPSPS-Promotordeletionen umfassen. Sowohl die XhoI/PacI- als auch die PstI/PacI-Fragmente werden zur Konstruktion von Doppelverstärkerfusionen verwendet, die die G3 EPSPS-Promotordeletion umfassen. Wenn der zweite Verstärker als XhoI-Fragment eingeführt wird, wird die Orientierung des Verstärkers durch PCR bestimmt.To the sequencing will be the PCR product, either XhoI: XhoI, PstI / PacI (If rice actin is the first amplifier is), or XhoI / PacI, introduced into the construct that is the fusion first Amplifier: EPSPS gene either at the XhoI site or between the XhoI and PacI or PstI and PacI restriction sites as required. The introduction at the XhoI site will construct the duplicate enhancer fusion constructs used either the G1 or G2 EPSPS promoter deletions include. Both the XhoI / PacI and the PstI / PacI fragments are used to construct dual amplifier fusions that comprising the G3 EPSPS promoter deletion. If the second amplifier as XhoI fragment introduced is, the orientation of the amplifier is determined by PCR.
Beispiel 6. Insertion des Adh1-Introns in das 5'-UTR des Reis-EPSPS-GensExample 6. Insertion of the Adh1 intron into the 5 'UTR of the rice EPSPS gene
Die
Insertion des Mais-Adh1 Intron I in die gewünschte Reis-EPSPS-Promotordeletion
(z.B. hergestellt wie in Beispiel 4 beschrieben) wird vor der Erzeugung
des Fusionskonstrukts mit dem gewünschten Verstärker (Verstärkern) durchgeführt. In
diesem besonderen Beispiel wird das Adh1-Intron in die G2-EPSPS-Promotordeletion
eingeführt.
Der Fachmann wird einsehen, daß eine ähnliche
Methodik zur Einführung
des Adh1-Introns in andere EPSPS-Promotordeletionen angepaßt werden
kann. Das Mais-Adh1-Intron wird in die Konstrukte durch PCR inseriert.
Das Adh1-Intron wird aus einer geeigneten Quelle wie genomischer
Mais-DNA oder einem Vektor wie pPAC1 (
Das
resultierende PCR-Produkt wird denaturiert und als Primer in Verbindung
mit Adh5Pac (SEQ ID NO: 30) verwendet, um das gewünschte Produkt
unter Verwendung des Vektors pTCV1001EPSPSPAC (
Das
resultierende PCR-Produkt wird in PCR-BluntII (Invitrogen) kloniert.
Das PacI:HindIII-Fragment wird aus dem genomischen Reis-Klon (
Beispiel 7. Einführung von optimierter prä-ATG-Konsensus-Sequenz (Kozak) über ortsgerichtete Mutagenese für Konstrukte, die das Mais-Adh1-Intron umfassenExample 7. Introduction of optimized pre-ATG consensus sequence (Kozak) over site-directed mutagenesis for Constructs containing the maize Adh1 intron include
Gegebenenfalls
wird die ortsgerichtete Mutagenese an Konstrukten durchgeführt, die
das Adh1-Intron enthalten, unter Verwendung des QuickChange-Site-Directed-Mutagenesis-Kit
(Stratagene). Dies wird am PacI/SacI-EPSPS-Fragment in pBluescript
SK+ (
Klone werden durch Restriktionsanalyse unter Verwendung von KpnI an zurückgewonnenem Plasmid analysiert. Die korrekt veränderte DNA ist durch einen zusätzlichen KpnI-Restriktionsort im Vergleich mit der unveränderten DNA gekennzeichnet. Die Sequenz wird dann durch automatisierte DNA-Sequenzierung verifiziert. Die veränderte DNA-Sequenz kann auf ursprüngliche Konstrukte unter Verwendung der besonderen Restriktionsenzymorte von SphI oder PacI am 5'-Ende und AvrII oder EcoRV am 3'-Ende nach Bedarf für jeden Vektor übertragen werden.Clones are recovered by restriction analysis using KpnI Plasmid analyzed. The correctly altered DNA is by a additional KpnI restriction site compared to the unaltered DNA. The sequence is then verified by automated DNA sequencing. The altered DNA sequence can on original Constructs using the particular restriction enzyme sites from SphI or PacI at the 5 'end and AvrII or EcoRV at the 3 'end as needed for transfer every vector become.
Beispiel 8. Vervollständigung von EPSPS-Expressionskassetten, die in der 5'- zu 3'-Richtung Verstärkerregion(en), Reis-EPSPS-Promotor-Stromaufwärtsregion, EPSPS-Promotor, EPSPS 5'UTR + (optional) Mais-Adh1-Intron 1, Reis EPSPS-Plastidentransitpeptid-codierende Region, reife EPSPS-codierende Region aus Reis und Reis-EPSPS-Genterminatorregion umfassenExample 8. Completion of EPSPS expression cassettes, in the 5 'to 3' direction, enhancer region (s), rice EPSPS promoter upstream region, EPSPS promoter, EPSPS 5'UTR + (optional) maize Adh1 intron 1, rice EPSPS plastid transit peptide encoding Region, mature EPSPS coding Region of rice and rice EPSPS gene terminator region
Die
einfach und doppelt verstärkten
Reis-EPSPS-Promotorfusionen (Beispiele 4 und 5), die in den pCR-Blunt-II-TOPO-Vektoren
enthalten sind, werden unter Verwendung von XbaI und PacI ausgeschnitten und
in den ähnlich verdauten
pBluescript SK+-Klon inseriert, der den Rest der Reis-EPSPS-Sequenz enthält (
Beispiel 9. Subklonierung von EPSPS-Expressionskassetten aus Bluescript in pIGPD9Example 9. Subcloning of EPSPS expression cassettes from Bluescript in pIGPD9
Nach
Wunsch und speziell zur Transformation von Pflanzen durch direkte
DNA-Verfahren (Whisker, Bombardierung und Protoplasten) werden die
EPSPS-Expressionskonstrukte aus pBluescript unter Verwendung von
XmaI ausgeschnitten und in pIGPD9 kloniert (
Große DNA-Zubereitungen zur Verwendung in der Pflanzentransformation werden unter Verwendung des Maxi-prep-Verfahrens (Qiagen) unter Verwendung der vom Hersteller gelieferten Protokolle erhalten.Large DNA preparations for use in plant transformation using the Maxi-prep method (Qiagen) using the manufacturer's received delivered logs.
Beispiel 10. Herstellung von DNA zur PflanzentransformationExample 10. Preparation of DNA for plant transformation
Das obige Verfahren beschreibt den Zusammenbau von "EPSPS-Expressionskassetten", die in einer 5'- zu 3'-Richtung (eine) Verstärkersequenz(en), einen EPSPS-Promotor aus Reis, eine Region, die ein Reis-EPSPS-Transitpeptid codiert, eine Region, die ein reifes Reis-EPSPS-Enzym codiert, das resistent gegen Glyphosat ist, indem es T- zu I- und P- zu S-Veränderungen an den angegebenen Positionen aufweist, und einen Reis-EPSPS-Genterminator umfassen.The The above method describes the assembly of "EPSPS expression cassettes" which are in a 5 'to 3' direction (one) amplifier sequence (s), an EPSPS promoter from rice, a region containing a rice EPSPS transit peptide a region encoding a mature rice EPSPS enzyme, the Glyphosate is resistant to T-to-I and P-to-S changes at the indicated positions, and include a rice EPSPS gene terminator.
Gegebenenfalls umfassen die gewünschten Kassetten ferner auch ein Wirkstoffselektionsmarkergen (z.B. Ampicillinresistenz, Kanamycinresistenz etc.), eine T-DNA linke oder rechte Randregion und (gegebenenfalls) eine Gerüstanbindungsregion, die 5' und/oder 3' zum oben beschriebenen Konstrukt addiert ist. Der Fachmann wird erkennen, daß ähnliche Verfahren wie die oben beschriebenen verwendet werden können, um diese addierten Komponenten zu erhalten und sie in die gewünschten Positionen zu klonieren.Possibly include the desired Cassettes also include a drug selection marker gene (e.g., ampicillin resistance, Kanamycin resistance, etc.), a T-DNA left or right border region and (optionally) a framework attachment region, the 5 'and / or 3 'to the above Construct is added. The person skilled in the art will recognize that similar Methods such as those described above can be used to address these get added components and put them in the desired To clone positions.
Beispiel 11. Transformation von Maislinien unter Verwendung eines Agrobacterium-Stamms, der einen superbinären Vektor enthält, der eine EPSPS-Expressionskassette zwischen den rechten und linken Rändern der T-DNA enthält; Selektion und Regeneration von Pflanzenzellen und Pflanzen, die resistent gegen Glyphosat sindExample 11. Transformation of maize lines using an Agrobacterium strain, the a super-binary Contains vector, an EPSPS expression cassette between the right and left edges containing T-DNA; Selection and regeneration of plant cells and plants that are resistant to glyphosate
Konstruktion von Agrobacterium-StammConstruction of Agrobacterium strain
Bluescript-Plasmid-DNA
(z.B. ZEN9, ZEN11, ZEN14, ZEN15, ZEN18, ZEN20, ZEN12, ZEN23, ZEN24 oder
ZEN25) wird mit entweder XmaI oder mit XbaI/SacI verdaut und das
so erhaltene (~5–6,5
kb) EPSPS-codierende Fragment in einer Position im Klonierungsort
ligiert, der sich zwischen den rechten und linken T-DNA-Rändern von ähnlich beschränktem pSB1
befindet. Im Fall zum Beispiel der Verwendung des XmaI-Fragments
von pZEN18 erzeugt diese Ligation das Plasmid pZEN18BS11 (
Alternativ
wird unter Verwendung ähnlicher
Verfahren zu den oben beschriebenen ein ähnliches Fragment von pZEN9,
ZEN11 etc. homolog in eine Position zwischen den rechten und linken
Rändern
des superbinären
Vektors pTOK162 rekombiniert (
Der Agrobacterium-Stamm LBA4404, der ein Helferplasmid PAL4404 (mit einer vollständigen vir-Region) aufweist, ist von der American Type Culture Collection erhältlich (ATCC 37349). Ein alternativer, nützlicher Stamm ist Agrobacterium EHA101 (1986, Hood et al., J. Bacteriol., 168(3): 1283–1290), der ein Helferplasmid mit der vir-Region aus dem stark virulenten Stamm Agrobacterium tumefaciens A281 aufweist.Of the Agrobacterium strain LBA4404 containing a helper plasmid PAL4404 (with a complete vir region) is from the American Type Culture Collection available (ATCC 37349). An alternative useful strain is Agrobacterium EHA101 (1986, Hood et al., J. Bacteriol., 168 (3): 1283-1290), the helper plasmid with the vir region from the highly virulent Agrobacterium tumefaciens strain A281.
Herstellung von Agrobacterium-Suspensionenmanufacturing of Agrobacterium suspensions
Agrobacterium-Stämme LBA4404 (pSB1ZEN9), LBA4404 (pSB1ZEN11) etc. werden jeweils auf Platten ausgestrichen, die festes "PHI-L"-Medium enthalten, und bei 28°C in der Dunkelheit für 3 bis 10 Tage kultiviert.Agrobacterium strains LBA4404 (pSB1ZEN9), LBA4404 (pSB1ZEN11) etc. are each on plates coated, containing solid "PHI-L" medium, and at 28 ° C in the dark for Cultivated for 3 to 10 days.
PHI-L-Medium ist wie auf Seite 26 (Beispiel 4) aus WO 98/32326 beschrieben. PHI-L-Medium, das in doppelt destilliertem Wasser angesetzt wird, umfaßt 25 ml/l Vorratslösung A, 25 ml/l Vorratslösung B, 450,9 ml/l Vorratslösung C und 50 mg/l Spectinomycin. Die Vorratslösungen werden durch Autoklavieren oder Filtration sterilisiert. Vorratslösung A ist 60 g/l K2HPO4 und 20 g/l NaH2PO4, eingestellt auf pH 7,0 mit KOH; Vorratslösung B ist 6 g/l MgSO4·7H2O, 3 g/l KCl, 20 g/l NH4Cl, 0,2 g/l CaCl2 und 50 mg/l FeSO4·7H2O; Vorratslösung C ist 5,56 g/l Glucose und 16,67 g/l Agar (A-7049, Sigma Chemicals, St. Louis, MO, USA).PHI-L medium is as described on page 26 (Example 4) of WO 98/32326. PHI-L medium, which is prepared in double-distilled water, comprises 25 ml / l stock solution A, 25 ml / l stock solution B, 450.9 ml / l stock solution C and 50 mg / l spectinomycin. The stock solutions are sterilized by autoclaving or filtration. Stock solution A is 60 g / l K 2 HPO 4 and 20 g / l NaH 2 PO 4 adjusted to pH 7.0 with KOH; Stock solution B is 6 g / l MgSO 4 .7H 2 O, 3 g / l KCl, 20 g / l NH 4 Cl, 0.2 g / l CaCl 2 and 50 mg / l FeSO 4 .7H 2 O; Stock solution C is 5.56 g / L glucose and 16.67 g / L agar (A-7049, Sigma Chemicals, St. Louis, MO, USA).
Alternativ
werden die Agrobacterien für
3–10 Tage
auf einer Platte kultiviert, die YP-Medium enthält (5 g/l Hefeextrat, 10 g/l
Pepton, 5 g/l NaCl, 15 g/l Agar bei pH 6,8), wie von Ishida et al.
beschrieben (1966, Nature Biotechnology, 14, 745–750) oder alternativ wie von
Hei et al. in
Platten aus Agrobacterium, die wie oben beschrieben hergestellt sind, werden bei 4°C gelagert und innerhalb eines Monats ab Herstellung verwendet. Zur Herstellung von Suspensionen wird eine einzelne Kolonie aus der Ursprungsplatte auf eine Platte ausgestrichen, die bei pH 6,8 5 g/l Hefeextrakt (Difco), 10 g/l Pepton (Difco), 5 g/l NaCl, 15 g/l Agar (Difco) und 50 mg/l Spectinomycin (oder nach Bedarf für den besonderen Stamm von Agrobacterium) enthält. Platten werden bei 28°C in der Dunkelheit für 2 Tage inkubiert.plates from Agrobacterium prepared as described above at 4 ° C stored and used within one month of manufacture. to Production of suspensions becomes a single colony from the Original plate spread on a plate at pH 6.8 5 g / l yeast extract (Difco), 10 g / l peptone (Difco), 5 g / l NaCl, 15 g / l Agar (Difco) and 50 mg / L spectinomycin (or as needed for the particular strain from Agrobacterium). Plates are at 28 ° C in the dark for Incubated for 2 days.
Suspensionen
von Agrobacterium zur Transformation von Pflanzenmaterial werden
in einer ähnlichen Weise
wie in
Alternativ werden Suspensionen von Agrobacterium zur Transformation von Pflanzenmaterial in einer ähnlichen Weise wie in WO 98/32326 beschrieben hergestellt. 3 × 5 mm Löffel von Agrobacterium werden aus Platten entfernt, in 5 ml sterilem PHI-A-Basismedium wie in Beispiel 4 auf Seite 26 von WO 98/32326 beschrieben übertragen und darin suspendiert oder alternativ in 5 ml des sterilen PHI-I-kombinierten Mediums suspendiert, das auch in Beispiel 4 auf Seite 26 aus WO 98/32326 beschrieben wird. In jedem Fall werden 5 ml von 100 mM 3'-5'-Dimethoxy-4-hydroxyacetophenon auch hinzugegeben. PHI-A-Basismedium bei pH 5,2 umfaßt 4 g/l CHU(N6)-Basissalze (Sigma C-1416), 1,0 ml/l Eriksson-Vitaminmischung (1000X, Sigma E-1511), 0,5 mg/l Thiamin·HCl, 1,5 mg/ml 2,4-D, 0,69 g/l L-Prolin, 68,5 g/l Saccharose und 68,5 g/l Glucose. PHI-I Kombinationsmedium, auch mit KOH auf pH 5,2 eingestellt und filtersterilisiert, umfaßt 4,3 g/l MS-Salze (GIBCO-BRL), 0,5 mg/ml Nicotinsäure, 0,5 mg/ml Pyridoxin·HCl, 1,0 mg/ml Thiamin·HCl, 100 mg/l myo-Inosit, 1 g/l Vitamintest-Casaminosäuren (Difco), 1,5 mg/ml 2,4-D, 0,69 g/l L-Prolin, 68,5 g/l Saccharose und 36 g/l Glucose.alternative are suspensions of Agrobacterium for the transformation of plant material in a similar Manner as described in WO 98/32326. 3 × 5 mm spoon of Agrobacterium are removed from plates in 5 ml sterile PHI-A basal medium as described in Example 4 on page 26 of WO 98/32326 and suspended therein or alternatively combined in 5 ml of the sterile PHI-I Medium, also in Example 4 on page 26 of WO 98/32326 is described. In each case, 5 ml of 100 mM 3'-5'-Dimethoxy-4-hydroxyacetophenone also added. PHI-A base medium at pH 5.2 comprises 4 g / l CHU (N6) base salts (Sigma C-1416), 1.0 ml / l Eriksson vitamin mixture (1000X, Sigma E-1511), 0.5 mg / l thiamine · HCl, 1.5 mg / ml 2,4-D, 0.69 g / l L-proline, 68.5 g / l sucrose and 68.5 g / l glucose. PHI-I combination medium, also adjusted to pH 5.2 with KOH and filter sterilized, comprises 4.3 g / l MS salts (GIBCO-BRL), 0.5 mg / ml nicotinic acid, 0.5 mg / ml pyridoxine · HCl, 1.0 mg / ml thiamine · HCl, 100 mg / l myo-inositol, 1 g / l vitamin-casamino acids (Difco), 1.5 mg / ml 2,4-D, 0.69 g / l L-proline, 68.5 g / l sucrose and 36 g / l glucose.
Alternativ werden Suspensionen von Agrobacterium zur Transformation von Pflanzenmaterial in einer ähnlichen Weise wie von Ishida et al. (1996) beschrieben hergestellt, Nature Biotechnology, 14, 745–750. 3 × 5 mm Löffel von Agrobacterium werden aus Platten entfernt, in 5 ml LS-inf-Medium übertragen und darin suspendiert. LS-inf-Medium (Linsmaier und Skoog, 1965, Physiol. Plant 18, 100–127), eingestellt mit KOH auf pH 5,2, enthielt hauptsächliche und geringfügige anorganische LS-Salze, 0,5 mg/ml Nicotinsäure, 0,5 mg/ml Pyridoxin·HCl, 1,0 mg/ml Thiamin·HCl, 100 mg/l myo-Inosit, 1 g/l Vitamintest-Casaminosäuren (Difco), 1,5 mg/ml 2,4-D, 68,5 g/l Saccharose und 36 g/l Glucose.alternative are suspensions of Agrobacterium for the transformation of plant material in a similar As described by Ishida et al. (1996), Nature Biotechnology, 14, 745-750. 3 × 5 mm spoon of Agrobacterium are removed from plates, transferred to 5 ml LS-inf medium and suspended therein. LS-inf medium (Linsmaier and Skoog, 1965, Physiol. Plant 18, 100-127), adjusted with KOH to pH 5.2, contained major and minor inorganic LS salts, 0.5 mg / ml nicotinic acid, 0.5 mg / ml pyridoxine · HCl, 1.0 mg / ml thiamine · HCl, 100 mg / l myo-inositol, 1 g / l vitamin test casamino acids (Difco), 1.5 mg / ml 2,4-D, 68.5 g / l sucrose and 36 g / l glucose.
Wie auch erzeugt, wird die Suspension von Agrobacterium verwirbelt, um eine gleichmäßige Suspension herzustellen, und die Zellpopulation auf 0,5 × 109 bis 2 × 109 cfu/ml (bevorzugt die Untergrenze) eingestellt. 1 × 109 cfu/ml entspricht einem OD-Wert (1 cm) von ~0,72 bei 550 nm.As also generated, the suspension of Agrobacterium is vortexed to make a uniform suspension and the cell population is adjusted to 0.5 x 10 9 to 2 x 10 9 cfu / ml (preferably the lower limit). 1 x 10 9 cfu / ml corresponds to an OD value (1 cm) of ~ 0.72 at 550 nm.
Agrobacterium-Suspensionen werden in 1 ml-Chargen in sterile 2 ml-Mikrozentrifugenröhrchen unterteilt und sobald wie möglich verwendet.Agrobacterium suspensions are divided into 1 ml batches into sterile 2 ml microcentrifuge tubes and as soon as as possible used.
Maislinien zur TransformationCorn lines for transformation
Geeignete Maislinien zur Transformation schließen ohne Beschränkung A188, F1 P3732, F1 (A188 × B73Ht), F1 (B73Ht × A188), F1 (A188 × BMS) ein. Die Sorten A188, BMS (Black Mexican Sweet) und B73Ht werden vom Ministerium für Landwirtschaft, Fortwirtschaft und Fischerei erhalten, das dem Fachmann wohlbekannt ist. P3732 wird von IWATA RAKUNOU KYODOKUMIAI erhalten. Geeignete Maislinien schließen auch eine Sorte von A188 × Inzucht-Kreuzungen (z.B. PHJ90 × A188, PHN46 × A188, PHPP8 × A188 in Tabelle 8 aus WO 98/32326) sowie Eliteinzuchtlinien aus unterschiedlichen heterotischen Gruppen ein (z.B. PHN46, PHP28 und PHJ90 in Tabelle 9 aus WO 98/32326).suitable Maize lines for transformation include without limitation A188, F1 P3732, F1 (A188 × B73Ht), F1 (B73Ht × A188), F1 (A188 × BMS) one. The varieties A188, BMS (Black Mexican Sweet) and B73Ht become from the Ministry of Agriculture, forestry and fisheries obtained by the specialist well known. P3732 is obtained from IWATA RAKUNOU KYODOKUMIAI. Close suitable corn lines also a variety of A188x inbred hybrids (e.g. PHJ90 × A188, PHN46 × A188, PHPP8 × A188 in Table 8 of WO 98/32326) and elite inbred lines of different heterotic groups (e.g., PHN46, PHP28 and PHJ90 in Table 9 from WO 98/32326).
Zum Beispiel werden unreife Embryos aus "Hi-II"-Mais erzeugt. "Hi-II" ist eine Hybride zwischen Inzüchtungen (A188 × B73), erzeugt durch reziproke Kreuzungen zwischen Hi-II-Elter A und Hi-II Elter B, erhältlich vom Maize Genetic Coorporation Stock Center, University of Illinois at Champaign, Urbana, Illinois. Samen, als "Hi-II"-Samen bezeichnet, erhalten aus diesen Kreuzungen, werden in einem Gewächshaus oder Feld ausgepflanzt. Die resultierenden Hi-II-Pflanzen werden selbst- oder kreuzbestäubt mit Geschwisterpflanzen.To the For example, immature embryos are produced from "Hi-II" corn. "Hi-II" is a hybrid between Inzüchtungen (A188 × B73), generated by reciprocal hybrids between Hi-II parent A and Hi-II Parent B, available from the Maize Genetic Coorporation Stock Center, University of Illinois at Champaign, Urbana, Illinois. Seeds, referred to as "Hi-II" seeds, are obtained from these Intersections, are in a greenhouse or field planted out. The resulting Hi-II plants will be self- or cross-pollinated with sibling plants.
Herstellung von unreifen Embryos, Infektionen und KokultivierungProduction of immature Embryos, infections and cocultivation
Die Transformation von unreifen Embryos von Mais wird durch Inkontaktbringen der unreifen Embryos mit den oben beschriebenen geeigneten rekombinanten Stämmen von Agrobacterium durchgeführt. Ein unreifes Embryo bedeutet das Embryo eines unreifen Samens, das im Stadium der Reifung nach Bestäubung ist. Unreife Embryos sind in einem intakten Gewebe, das zur Zellteilung fähig ist, um zu Kalluszellen führen, die dann differenzieren können, um die Gewebe und Organe einer ganzen Pflanze zu erzeugen. Bevorzugtes Material zur Transformation schließt auch die Scutella von Embryos ein, das zur Induzierung entdifferenzierte Kalli mit der Fähigkeit zur Regeneration normaler fruchtbarer Pflanzen, die ursprünglich transformiert wurden, fähig ist. Bevorzugtes Material zur Transformation schließt somit auch Kallus ein, der aus solchen entdifferenzierten unreifen zygotischen Embryos oder Scutella stammt.The Transformation of immature embryos of maize is made by contacting of the immature embryo with the appropriate recombinant described above strains performed by Agrobacterium. An immature embryo means the embryo of an immature seed that at the stage of maturation after pollination is. Immature embryos are in an intact tissue that is responsible for cell division is capable to lead to callus cells, who can then differentiate to produce the tissues and organs of a whole plant. preferred Material for transformation also excludes the scutella of embryos one, the dedifferentiated calli with the ability to induce for the regeneration of normal fertile plants that originally transformed were able to. Preferred material for transformation thus also includes callus, which from such dedifferentiated immature zygotic embryos or Scutella is from.
Unreife Mais-Embryos werden aseptisch aus sich entwickelnden Kolben wie von Green und Phillips beschrieben (1976, Crop. Sci. 15: 417–421) oder alternativ durch die Verfahren von Neuffer et al. (1982, "Growing Maize for genetic purposes", Maize for biological research, W. F. Sheridan, Hrsg., University Press, University of North Dakota, Grand Forks, North Dakota, USA) isoliert. Zum Beispiel werden unreife Mais-Embryos zwischen 1 und 2 mm (bevorzugt 1 und 1,2 mm) Länge aseptisch aus weiblichen Ähren 9–12 (bevorzugt 11) Tage nach der Bestäubung unter Verwendung eines sterilen Spatels isoliert. Typischerweise werden Kolben mit 2,63% Natriumhypochlorit für 20 min vor dem Waschen mit sterilisiertem entionisiertem Wasser und aseptischer Entfernung von unreifen Embryos oberflächensterilisiert. Unreife Embryos (bevorzugt ca. 100 in der Zahl) werden direkt in ein 2 ml Mikrozentrifugenröhrchen getropft, das ca. 2 ml des gleichen Mediums enthält, wie es zur Herstellung der Suspension von Agrobacterium verwendet wird (wobei die Alternativen wie oben beschrieben sind). Der Deckel des Röhrchens wird verschlossen und der Inhalt durch Verwirbeln für einige Sekunden vermischt. Das Medium wird abdekantiert, 2 ml frisches Medium werden hinzugegeben und das Verwirbeln wird wiederholt. Das gesamte Medium wird dann abgezogen, um die gewaschenen unreifen Embryos am Boden des Röhrchens zurückzulassen.immaturity Corn embryos are aseptically made from developing flasks like by Green and Phillips (1976, Crop. Sci. 15: 417-421) or alternatively by the methods of Neuffer et al. (1982, "Growing Maize for genetic purposes ", Maize for biological research, W.F. Sheridan, ed., University Press, University of North Dakota, Grand Forks, North Dakota, USA) isolated. For example, immature maize embryos are between 1 and 2 mm (preferably 1 and 1.2 mm) in length aseptic from female ears 9-12 (preferred 11) Days after pollination isolated using a sterile spatula. typically, For example, flasks with 2.63% sodium hypochlorite are allowed to soak for 20 minutes before washing sterilized deionized water and aseptic removal surface sterilized by immature embryos. Immature embryos (preferably about 100 in number) are directly in a 2 ml microcentrifuge tube dripped, which contains about 2 ml of the same medium as for the preparation the suspension of Agrobacterium is used (the alternatives as described above). The lid of the tube is closed and the content by swirling for mixed for a few seconds. The medium is decanted off, 2 ml fresh Medium is added and vortexing is repeated. The entire medium is then stripped to the washed immature Embryos at the bottom of the tube leave.
Wenn die unreifen Maisembryos hergestellt sind, besteht die nächste Phase des Verfahrens, der Infektionsschritt, darin, sie mit dem transformiertem Stamm von Agrobacterium in Kontakt zu bringen.If the immature maize embryos are made, there is the next phase of the process, the infection step, in it, they with the transformed To bring strain of Agrobacterium into contact.
In einem Beispiel dieses Verfahrens erfolgt die Infektion in einem flüssigen Medium, das die hauptsächlichen anorganischen Salze und Vitamine von N6-Medium einschließt (1987, C. C. Chu, Proc. Symp. Plant Tissue Culture, Science Press Peking, S. 43–50), wie beschrieben in Beispiel 4 aus WO 98/32326. 1,0 ml Suspension von Agrobacterium, hergestellt in PHI-A-Medium wie oben beschrieben, wird zu den Embryos im Mikrozentrifugenröhrchen gegeben und für ca. 30 s verwirbelt. Alternativ wird 1,0 ml Suspension von Agrobacterium, auch hergestellt wie oben beschrieben, in entweder PHI-I-Medium oder in LS-inf-Medium hinzugegeben.In An example of this procedure is infection in one liquid Medium, the main one inorganic salts and vitamins of N6 medium (1987, C.C. Chu, Proc. Symp. Plant Tissue Culture, Science Press Beijing, Pp. 43-50), as described in Example 4 of WO 98/32326. 1.0 ml suspension of Agrobacterium produced in PHI-A medium as described above becomes the embryos in the microcentrifuge tube given and for swirled for about 30 s. Alternatively, 1.0 ml suspension of Agrobacterium, also prepared as described above in either PHI-I medium or in LS-inf medium.
Nach Stehenlassen für 5 Minuten wird die Suspension aus Agrobacterium und Embryos in eine Petrischale gegossen, die entweder 1) PHI-B-Medium oder 2) PHI-J-Medium oder 3) LS-AS-Medium enthält, abhängig davon, ob die ursprüngliche Suspension von Agrobacterium in PHI-A-Medium, PHI-I-Medium bzw. LS-inf-Medium hergestellt wurde. Die Agrobacterium-Suspension wird unter Verwendung einer Pasteurpipette abgezogen, die Embryos so manipuliert, daß sie mit der Achsenseite nach unten auf dem Medium sitzen, die Schale mit Parafilm versiegelt und in der Dunkelheit bei 23–25°C für drei Tage Kokultivierung inkubiert. PHI-B-Medium bei pH 5,8 umfaßt 4 g/l CHU(N6) Basissalze (Sigma C-1416), 1,0 ml/l Eriksson-Vitaminmischung (1000X, Sigma E-1511), 0,5 mg/l Thiamin·HCl, 1,5 mg/ml 2,4-D, 0,69 g/l L-Prolin, 0,85 mg/l Silbernitrat, 30 g/l Saccharose, 100 μM Acetosyringon und 3 g/l Gelrite (Sigma). PHI-J-Medium, auch eingestellt auf pH 5,8, umfaßt 4,3 g/l MS-Salze (GIBCO-BRL), 0,5 mg/ml Nicotinsäure, 0,5 mg/ml Pyridoxin·HCl, 1,0 mg/ml Thiamin·HCl, 100 mg/l myo-Inosit, 1,5 mg/ml 2,4-D, 0,69 g/l L-Prolin, 20 g/l Saccharose, 10 g/l Glucose, 0,5 g/l MES (Sigma), 100 mM Acetosyringon und 8 g/l gereinigtes Agar (Sigma A-7049). LS-AS-Medium (Linsmaier und Skoog, 1965, Physiol. Plant 18, 100–127), eingestellt auf pH 5,8 mit KOH, enthält anorganische LS-Haupt- und Nebensalze, 0,5 mg/ml Nicotinsäure, 0,5 mg/ml Pyridoxin·HCl, 1,0 mg/ml Thiamin·HCl, 700 mg/l L-Prolin, 100 mg/l myo-Inosit, 1,5 mg/ml 2,4-D, 20 g/l Saccharose, 10 g/l Glucose, 0,5 g/l MES, 100 mM Acetosyringon und 8 g/l gereinigtes Agar (Sigma A-7049).To Standing for 5 minutes, the suspension of Agrobacterium and embryos in a Petri dish, containing either 1) PHI-B medium or 2) PHI-J medium or 3) contains LS-AS medium, dependent of whether the original Suspension of Agrobacterium in PHI-A medium, PHI-I medium or LS-inf medium was produced. The Agrobacterium suspension is used peeled off a Pasteur pipette, the embryos manipulated so that they the axle side down on the medium, the bowl with Parafilm sealed and in the dark at 23-25 ° C for three days cocultivation incubated. PHI-B medium at pH 5.8 comprises 4 g / l CHU (N6) base salts (Sigma C-1416), 1.0 ml / l Eriksson vitamin mixture (1000X, Sigma E-1511), 0.5 mg / l thiamine · HCl, 1.5 mg / ml 2,4-D, 0.69 g / l L-proline, 0.85 mg / l silver nitrate, 30 g / l Sucrose, 100 μM Acetosyringone and 3 g / L gelrites (Sigma). PHI-J medium, also discontinued to pH 5.8 4.3 g / l MS salts (GIBCO-BRL), 0.5 mg / ml nicotinic acid, 0.5 mg / ml pyridoxine · HCl, 1.0 mg / ml thiamine · HCl, 100 mg / l myo-inositol, 1.5 mg / ml 2,4-D, 0.69 g / l L-proline, 20 g / l sucrose, 10 g / l glucose, 0.5 g / l MES (Sigma), 100 mM acetosyringone and 8 g / l purified Agar (Sigma A-7049). LS-AS medium (Linsmaier and Skoog, 1965, Physiol. Plant 18, 100-127), adjusted to pH 5.8 with KOH, contains inorganic LS main and Minor salts, 0.5 mg / ml nicotinic acid, 0.5 mg / ml pyridoxine · HCl, 1.0 mg / ml thiamine · HCl, 700 mg / l L-proline, 100 mg / l myo-inositol, 1.5 mg / ml 2,4-D, 20 g / l sucrose, 10 g / l glucose, 0.5 g / l MES, 100 mM acetosyringone and 8 g / l purified agar (Sigma A-7049).
Nach
der Herstellung von unreifen Embryos wie oben beschrieben besteht
ein alternatives Verfahren zum Erreichen der Transformation darin,
sie während
und nach einem Zeitraums der Entdifferenzierung wie in
Ruhen und Selektion von TransformantenResting and Selection of transformants
Nach der Kokultivierung werden die Embryos gegebenenfalls auf eine Platte übertragen, die PHI-C-Medium enthält, mit Parafilm versiegelt und in der Dunkelheit für 3 Tage für einen "Ruheschritt" vor der Selektion inkubiert. PHI-C-Medium bei pH 5,8 umfaßt 4 g/l CHU(N6)-Basissalze (Sigma C-1416), 1,0 ml/l Eriksson-Vitaminmischung (1000X, Sigma E-1511), 0,5 mg/l Thiamin·HCl, 1,5 mg/ml 2,4-D, 0,69 g/l L-Prolin, 0,85 mg/l Silbernitrat, 30 g/l Saccharose, 0,5 g/l MES, 100 mg/l Carbenicillin und 8 g/l gereinigtes Agar (Sigma A-7049). Wie in WO 98/32326 offenbart, variiert der Wunsch des Einschließens diese Ruheschrittes im gesamten Transformationsprozeß gemäß der Maislinie und ist eine Frage des Experiments.After cocultivation, the embryos are optionally transferred to a plate containing PHI-C medium, sealed with parafilm and incubated in the dark for 3 days for a "rest" step prior to selection. PHI-C medium at pH 5.8 comprises 4 g / l CHU (N6) base salts (Sigma C-1416), 1.0 ml / l Eriks son vitamin mixture (1000X, Sigma E-1511), 0.5 mg / l thiamine · HCl, 1.5 mg / ml 2,4-D, 0.69 g / l L-proline, 0.85 mg / l Silver nitrate, 30 g / l sucrose, 0.5 g / l MES, 100 mg / l carbenicillin and 8 g / l purified agar (Sigma A-7049). As disclosed in WO 98/32326, the desire to include this retirement step varies throughout the corn line transformation process and is a matter of experiment.
Für den Selektionsschritt werden ca. 20 Embryos auf jeweils eine Anzahl von frischen Platten übertragen, die PHI-D-Selektionsmedium oder LSD-1.5-Selektionsmedium enthalten, mit Parafilm versiegelt und in der Dunkelheit bei 28°C inkubiert. PHI-D-Selektionsmedium, eingestellt auf pH 5,8 mit KOH, umfaßt 4 g/l CHU(N6)-Basissalze (Sigma C-1416), 1,0 ml/l Eriksson-Vitaminmischung (1000X, Sigma E-1511), 0,5 mg/l Thiamin·HCl, 1,5 mg/ml 2,4-D, 0,69 g/l L-Prolin, 0,85 mg/l Silbernitrat, 30 g/l Saccharose, 0,5 g/l MES, 100 mg/l Carbenicillin und 8 g/l gereinigtes Agar (Sigma A-7049) und 0,1 mM bis 20 mM N-(Phosphonomethyl)-glycin von Gewebekulturqualität (Sigma P-9556). LDS 1.5-Selektionsmedium, eingestellt auf pH 5,8 mit KOH, umfaßt anorganische LS-Haupt- und Nebensalze (Linsmaier und Skoog, 1965, Physiol. Plant 18, 100–127), 0,5 mg/ml Nicotinsäure, 0,5 mg/ml Pyridoxin·HCl. 1,0 mg/ml Thiamin·HCl, 700 mg/l L-Prolin, 100 mg/l myo- Inosit, 1,5 mg/ml 2,4-D, 20 g/l Saccharose, 0,5 g/l MES, 250 mg/l Cefotaxim, 8 g/l gereinigtes Agar (Sigma A-7049) und 0,1 mM bis 20 mM N-(Phosphonomethyl)-glycin von Gewebekulturqualität (Sigma P-9556).For the selection step about 20 embryos are transferred to a number of fresh plates, contain the PHI-D selection medium or LSD-1.5 selection medium, sealed with parafilm and incubated in the dark at 28 ° C. PHI-D selection medium adjusted to pH 5.8 with KOH comprises 4 g / l CHU (N6) base salts (Sigma C-1416), 1.0 ml / l Eriksson vitamin mixture (1000X, Sigma E-1511), 0.5 mg / l thiamine · HCl, 1.5 mg / ml 2,4-D, 0.69 g / l L-proline, 0.85 mg / l silver nitrate, 30 g / l Sucrose, 0.5 g / l MES, 100 mg / l carbenicillin and 8 g / l purified Agar (Sigma A-7049) and 0.1 mM to 20 mM tissue culture grade N- (phosphonomethyl) -glycine (Sigma P-9556). LDS 1.5 selection medium, adjusted to pH 5.8 with KOH, includes inorganic LS main and minor salts (Linsmaier and Skoog, 1965, Physiol. Plant 18, 100-127), 0.5 mg / ml nicotinic acid, 0.5 mg / ml pyridoxine · HCl. 1.0 mg / ml thiamine · HCl, 700 mg / l L-proline, 100 mg / l myo-inositol, 1.5 mg / ml 2,4-D, 20 g / l sucrose, 0.5 g / l MES, 250 mg / l cefotaxime, 8 g / L purified agar (Sigma A-7049) and 0.1 mM to 20 mM N- (phosphonomethyl) glycine of tissue culture quality (Sigma P-9556).
Alternativ, für den Fall, daß das Ausgangsmaterial zur Selektion aus unreifen Embryos stammende Kalli sind, wie in WO 5591616 offenbart, werden solche Kalli mit sterilisiertem Wasser gewaschen, das 250 mg/l Cefotaxim enthält, bevor sie auf LSD 1.5-Selektionsmedium kultiviert werden.Alternatively, for the Case, that Starting material for selection from immature embryos derived calli are as disclosed in WO 5591616, such calli are sterilized with Washed water containing 250 mg / l cefotaxime before switching to LSD 1.5 selection medium be cultivated.
Die Embryos oder Cluster von Zellen, die sich aus den unreifen Embryos vermehren, werden (falls notwendig unter Verwendung eines sterilen Skalpells) auf Platten, die frisches Selektionsmedium enthalten, in 2-wöchigen Intervallen über einen Gesamtzeitraum von ca. 2 Monaten übertragen. Herbizidresistente Kalli werden dann durch fortgesetztes Wachstum auf dem gleichen Medium vermehrt, bis der Durchmesser des selektierten Kallus ca. 1,5 cm übersteigt.The Embryos or clusters of cells resulting from the immature embryo multiply (if necessary using a sterile Scalpels) on plates containing fresh selection medium, at 2-week intervals over one Total period of about 2 months transferred. herbicide-resistant Calli are then due to continued growth on the same Medium increases until the diameter of the selected callus is about Exceeds 1.5 cm.
Die Konzentration von N-(Phosphonomethyl)-glycin im Selektionsmedium wird geeignet ausgewählt, um eine wünschenswerte Anzahl von originalen Transformanten zu selektieren, und ist bevorzugt im Bereich von 0,3–5 mM. Bevorzugt ist die im Selektionsmedium verwendete Konzentration von N-(Phosphonomethyl)glycin ca. 1 mM für die ersten zwei Wochen der Selektion und ca. 3 mM danach.The Concentration of N- (phosphonomethyl) -glycine in the selection medium is suitably selected to a desirable one Number of original transformants, and is preferred in the range of 0.3-5 mM. The concentration used in the selection medium is preferred of N- (phosphonomethyl) glycine about 1 mM for the first two weeks of selection and about 3mM afterwards.
Regeneration von Transformanten/Vermehrung und Analyse von transformiertem PflanzenmaterialRegeneration of transformants / propagation and analysis of transformed plant material
Die selektierten Kalli werden zu normalen fruchtbaren Pflanzen gemäß zum Beispiel den Verfahren regeneriert, die beschrieben werden von Duncan et al. (1985, Planta, 165, 322–332), von Kamo et al. (1985, Bot. Gaz. 146(3), 327–334) und/oder von West et al. (1993, The Plant Cell, 5, 1361–1369) und/oder von Shillito et al. (1989) Bio/Technol. 7, 581–587.The selected calli become normal fertile plants according to, for example regenerated by the methods described by Duncan et al. (1985, Planta, 165, 322-332), by Kamo et al. (1985, Bot Gaz. 146 (3), 327-334) and / or West et al. (1993, The Plant Cell, 5, 1361-1369) and / or Shillito et al. (1989) Bio / Technol. 7, 581-587.
Zum Beispiel werden selektierte Kalli mit einem Durchmesser von 1,5–2 cm auf Regenerations/Reifungsmedium übertragen und in der Dunkelheit für ca. 1–3 Wochen inkubiert, um die somatischen Embryos reifen zu lassen. Ein geeignetes Regenerationsmedium, pHI-E-Medium (WO 98/32326), wird mit KOH auf pH 5,6 eingestellt und umfaßt 4,3 g/l MS-Salze (GIBCO-BRL), 0,5 mg/ml Nicotinsäure, 0,5 mg/ml Pyridoxin·HCl, 0,1 mg/ml Thiamin·HCl, 100 mg/l myo-Inosit, 2 mg/l Glycin, 0,5 mg/l Zeatin, 1,0 mg/ml Indolessigsäure, 0,1 mM Abszisinsäure, 100 mg/l Carbenicillin, 60 g/l Saccharose, 8 g/l gereinigtes Agar (Sigma A-7049) und gegebenenfalls 0,02 bis 1 mM N-(Phosphonomethyl)glycin von Gewebekulturqualität (Sigma P-9556).For example, selected calli are transferred with a diameter of 1.5-2 cm to regeneration / maturation medium and incubated in the dark fo r approximately 1-3 weeks to mature the somatic embryos. Ei n suitable regeneration medium, PHI-E medium (WO 98/32326) is adjusted to pH 5.6 with KOH and comprises 4.3 g / l MS salts (GIBCO-BRL), 0.5 mg / ml nicotinic acid , 0.5 mg / ml pyridoxine · HCl, 0.1 mg / ml thiamine · HCl, 100 mg / l myo-inositol, 2 mg / l glycine, 0.5 mg / l zeatin, 1.0 mg / ml indoleacetic acid , 0.1 mM abscisic acid, 100 mg / l carbenicillin, 60 g / l sucrose, 8 g / l purified agar (Sigma A-7049) and optionally 0.02 to 1 mM tissue culture grade N- (phosphonomethyl) glycine (Sigma P -9556).
Die Kalli werden dann auf Bewurzelungs/Regenerationsmedium übertragen und bei 25°C unter einem Schema von entweder 16 h Tageslicht (270 mEm–2s–1) und 8 h Dunkelheit oder unter kontinuierlicher Beleuchtung (~250 mEm–2s–1) kultiviert, bis sich Schößlinge und Wurzeln entwickeln. Geeignete Bewurzelungs/Regenerationsmedien sind entweder LSZ-Medium wie im nachfolgenden Absatz beschrieben (gegebenenfalls ohne Phosphonomethylglycin) oder PHI-F-Medium bei pH 5,6, das 4,3 g/l MS-Salze (GIBCO-BRL), 0,5 mg/ml Nicotinsäure, 0,5 mg/ml Pyridoxin·HCl, 0,1 mg/ml Thiamin·HCl, 100 mg/l myo-Inosit, 2 mg/l Glycin, 40 g/l Saccharose und 1,5 g/l Gelrite umfaßt.The calli are then transferred to rooting / regeneration medium and cultured at 25 ° C under a scheme of either 16 h daylight (270 mEm -2 s -1 ) and 8 h dark or under continuous illumination (~ 250 mEm -2 s -1 ) until saplings and roots develop. Suitable rooting / regeneration media are either LSZ medium as described in the following paragraph (optionally without phosphonomethylglycine) or PHI-F medium at pH 5.6, containing 4.3 g / l MS salts (GIBCO-BRL), 0.5 mg / ml nicotinic acid, 0.5 mg / ml pyridoxine · HCl, 0.1 mg / ml thiamine · HCl, 100 mg / l myo-inositol, 2 mg / l glycine, 40 g / l sucrose and 1.5 g / l Gelrite includes.
Alternativ werden selektierte Kalli direkt auf LSZ-Regenerationsmedium übertragen, das mit KOH auf pH 5,8 eingestellt ist und anorganische LS-Haupt- und Nebensalze (Linsmaier und Skoog, 1965, Physiol. Plant 18, 100–127), 0,5 mg/ml Nicotinsäure, 0,5 mg/ml Pyridoxin·HCl, 1,0 mg/ml Thiamin·HCl, 700 mg/l L-Prolin, 100 mg/l myo-Inosit, 5 mg/ml Zetain, 20 g/l Saccharose, 0,5 g/l MES, 250 mg/l Cefotaxim, 8 g/l gereinigtes Agar (Sigma A-7049) und gegebenenfalls 0,02 bis 1 mM N-(Phosphonomethyl)-glycin (Sigma P-9556) von Gewebekulturqualität umfaßt. Nach einem Inkubationszeitraum in der Dunkelheit werden die Platten belichtet (kontinuierlich oder Licht/Tag wie oben) und Pflänzchen regeneriert.Alternatively, selected calli are transferred directly to LSZ regeneration medium adjusted to pH 5.8 with KOH and main and minor inorganic LS salts (Linsmaier and Skoog, 1965, Physiol. Plant 18, 100-127), 0.5 mg / ml nicotinic acid, 0.5 mg / ml pyridoxine · HCl, 1.0 mg / ml thiamine · HCl, 700 mg / l L-proline, 100 mg / l myo-inositol, 5 mg / ml zetain, 20 g / l Sucrose, 0.5 g / l MES, 250 mg / l cefotaxime, 8 g / l purified agar (Sigma A-7049) and optionally 0.02 to 1 mM N- (phosphonomethyl) glycine (Sigma P-9556) from turned includes high-quality cultured food. After an incubation period in the dark, the plates are exposed (continuous or light / day as above) and plantlets regenerated.
Kleine Pflänzchen werden in individuelle Glasröhrchen übertragen, die entweder PHI-F-Medium oder halbkonzentriertes LSF-Medium bei pH 5,8 enthalten, das LS-Hauptsalze (Linsmaier und Skoog, 1965, Physiol. Plant 18, 100–127) in halber Konzentration, LS-Nebensalze, 0,5 mg/ml Nicotinsäure, 0,5 mg/ml Pyridoxin·HCl, 1,0 mg/ml Thiamin·HCl, 100 mg/l myo-Inosit, 20 g/l Saccharose, 0,5 g/l MES, 8 g/l gereinigtes Agar (Sigma A-7049) umfaßt, und für ca. eine weitere Woche kultiviert. Die Pflänzchen werden dann in Töpfe mit Erde überführt, in einer Wachstumskammer abgehärtet (85% relative Feuchtigkeit, 600 ppm CO2 und 250 mEm–2s–1) und zur Reife in einer Bodenmischung im Gewächshaus kultiviert.Small plantlets are transferred to individual glass tubes containing either PHI-F medium or half-concentrated LSF medium at pH 5.8, the main LS salt (Linsmaier and Skoog, 1965, Physiol. Plant 18, 100-127) in half concentration , LS minor salts, 0.5 mg / ml nicotinic acid, 0.5 mg / ml pyridoxine · HCl, 1.0 mg / ml thiamine · HCl, 100 mg / l myo-inositol, 20 g / l sucrose, 0.5 g / l MES, 8 g / l of purified agar (Sigma A-7049) and cultured for approximately one more week. The plantlets are then transferred to pots with soil, hardened in a growth chamber (85% relative humidity, 600 ppm CO 2 and 250 mEm -2 s -1 ) and cultured to maturity in a soil mixture in the greenhouse.
Die erste (T0) Generation von Pflanzen, erhalten wie oben, wird selbstbefruchtet, um Samen der zweiten Generation (T1) zu erhalten. Alternativ (und bevorzugt) wird die erste Generation von Pflanzen reziprok mit einer anderen nicht-transgenen Mais-Inzuchtlinie gekreuzt, um Samen der zweiten Generation zu erhalten. Es wird dann erwartet, daß die Nachkommenschaft dieser Kreuzungen (T1) 1:1 für das Herbizidresistenzmerkmal aufspalten. T1-Samen werden ausgesät, im Gewächshaus oder Feld herangezogen und der Grad der Resistenz, Vererbung der Resistenz und Aufspaltung der Resistenz gegen das Herbizid Glyphosat durch diese und nachfolgende Generationen durch die Beobachtung des differentiellen Pflanzenüberlebens, der Fruchtbarkeit und der Symptome von Nekrose im Gewebe nach einer Spritzbehandlung mit Glyphosat (geeignet formuliert und gegebenenfalls als Salz) in einer Reihe von Aufwandmengen zwischen 25 und 2000 g/ha und in einer Reihe von Wachstumsstadien zwischen und einschließlich V2 und V8 (oder alternativ 7–21 Tage nach der Keimung) bewertet. Diese Bewertungen werden relativ zu anfälligen Aufspaltungsmutanten und relativ zu ähnlichen, untransformierten Linien von Mais vorgenommen, die nicht Gene der vorliegenden Erfindung oder Sequenzen des Standes der Technik, die Resistenz gegen Glyphosat verleihen können, umfassen. Transgene Linien, die Resistenz gegen Glyphosat aufweisen, werden selektiert und erneut geselbstet oder mit einer nicht-transgenen Inzuchtlinie zurückgekreuzt.The first (T0) generation of plants obtained as above are self-fertilized, to obtain seed of the second generation (T1). Alternatively (and preferred) is the first generation of plants reciprocal with a other non-transgenic maize inbred line crossed to seed the second generation. It is then expected that the offspring of these intersections (T1) 1: 1 for split the herbicide resistance feature. T1 seeds are sown in the greenhouse or field used and the degree of resistance, inheritance of Resistance and breakdown of resistance to the herbicide glyphosate through this and subsequent generations through observation of differential plant survival, the fertility and symptoms of necrosis in the tissue after a Spray treatment with glyphosate (suitably formulated and optionally as a salt) in a range of application rates between 25 and 2000 g / ha and in a series of growth stages between and including V2 and V8 (or alternatively 7-21 Days after germination). These reviews are relative too vulnerable Cleavage mutants and relative to similar, untransformed Lines made of corn that are not genes of the present invention or sequences of the prior art, the resistance to glyphosate to lend, include. Transgenic lines resistant to glyphosate are selected and selfed again or with a non-transgenic Inbred line back crossed.
In allen Stufen im obigen Verfahren werden Gewebeproben von transformiertem Kallus, Pflänzchen, T0- und T1-Pflanzenmaterial gegebenenfalls entnommen und durch 1) Southern-Analysen und PCR, um die Gegenwart, Kopiezahl und Integrität von Transgenen zu zeigen, 2) Northern-Analysen (oder ähnlichen) zur Messung der Expression von mRNA aus Transgenen, 3) quantitative Western-Analyse von SDS-Gelen zur Messung der Expressionsgrade von EPSPS und 4) Messung der EPSPS-Enzymaktivitätsgrade in Gegenwart und Abwesenheit von Glyphosat zur genaueren Bewertung, wie viel EPSPS, das exprimiert wird, aus dem Transgen stammt, analysiert.In All stages in the above procedure are tissue samples of transformed Callus, plantlet, T0- and T1 plant material optionally taken and by 1) Southern analyzes and PCR to detect the presence, copy number and integrity of transgenes to show 2) Northern analyzes (or similar) to measure the expression of mRNA from transgenes, 3) quantitative Western analysis of SDS gels to measure expression levels of EPSPS and 4) Measurement of EPSPS enzyme activity levels in the presence and absence of glyphosate to more accurately evaluate how much EPSPS that expresses is derived from the transgene.
Solche Analysenverfahren sind allgemein fachbekannt. Geeignete Verfahren zur Untersuchung auf die Gegenwart, Integrität und Expression des Transgens durch PCR, zur Durchführung der Southern-Analyse, zur Klonierung und Expression von reifem Reis-EPSPS in E. coli, zur Reinigung von Reis-EPSPS, zur Erzeugung von polyklonalen Antikörpern gegen gereinigtes Reis-EPSPS, zur Western-Analyse von EPSPS-Stärken in Kallus und in Pflanzengeweben und zur Messung von EPSPS-Aktivitätsgraden in aus Pflanzen stammenden Extrakten bei einer Konzentration von Glyphosat, die zwischen dem endogenen Glyphosat-anfälligen EPSPS und dem Glyphosat-resistenten Produkt des EPSPS-codierenden Transgens unterscheidet, werden im größeren Detail nachfolgend in den Beispielen 17–20 beschrieben.Such Analytical methods are generally known in the art. Suitable methods to study for the presence, integrity and expression of the transgene by PCR, to carry out Southern analysis, for cloning and expression of mature rice EPSPS in E. coli, for the purification of rice EPSPS, for the production of polyclonal antibodies against purified rice EPSPS, for Western analysis of EPSPS starches in callus and plant tissues and to measure EPSPS activity levels in plant-derived extracts at a concentration of Glyphosate, which is between the endogenous glyphosate-susceptible EPSPS and the glyphosate-resistant product of the EPSPS-encoding transgene different, will be in greater detail described below in Examples 17-20.
Tabelle 2Table 2
Transgenexpression in Kalli, die aus der Transformation aus unreifen Embryos von A188 × B73 (Hi-II)-Mais mit Agrobacterium-Stamm LBA4404 stammen, der einen superbinären Vektor enthält, der die EPSPS-Expressionskassetten von Bluescript-Vektoren (pZEN11, 12, 14 oder 15) innerhalb der T-DNA-Ränder trägtTransgene expression in Calli, resulting from the transformation of immature embryos from A188 × B73 (Hi-II) corn come with Agrobacterium strain LBA4404, which is a super binary vector contains the EPSPS expression cassettes of Bluescript vectors (pZEN11, 12, 14 or 15) within the T-DNA borders
Die Tabelle zeigt die Ergebnisse des EPSPS-Enzymtests (+/–100 μM Glyphosat bei 100 μM PEP) auf Basis von Enzymtests von Extrakten von stabil transformiertem Kallus von regenerierbarem A188 × B73-Mais, transformiert unter Verwendung von Agrobacterium, das einen superbinären Vektor enthält, der die EPSPS-Expressionskassetten der pZEN11, ZEN12, ZEN14 oder ZEN15 pBluescript-Plasmide trägt. Jede Kalluslinie stellt ein einzelnes Ereignis dar, das doppelt getestet wird. Das Verhältnis der wahren (erlaubt ca. 8% Inhibierung) toleranten Enzymaktivität, ausgedrückt durch die transgene zu endogene empfängliche Aktivität (> 98% inhibiert + Glyphosat), wird berechnet. Das mutierte EPSPS wird relativ stark in einigen Linien exprimiert, insbesondere Linien 5 und 12, wohingegen unter Berücksichtigung des reduzierten Vmax des toleranten Enzyms relativ zum Wildtyp (ca. 1/3) abgeschätzt werden kann, daß das tolerante Enzym mit dem 2- bis 6-fachen der normalen Stärke des endogenen EPSPS exprimiert wird (diese Berechnung wird durch die Tatsache verkompliziert, daß in manchen selektierten Kalli die Expression des Transgens neben einer scheinbaren ca. 2- bis 2,5-fachen Zunahme der Hintergrundexpression des anfälligen endogenen Enzyms auftritt).The table shows the results of the EPSPS enzyme assay (+/- 100 μM glyphosate at 100 μM PEP) based on enzyme assays of extracts of stably transformed callus from A188 × B73 regeneratable corn transformed using Agrobacterium containing a super binary vector carrying the EPSPS expression cassettes of the pZEN11, ZEN12, ZEN14 or ZEN15 pBluescript plasmids. Each callus line represents a single event that is double-tested. The ratio of true (allowed approximately 8% inhibition) tolerant enzyme activity expressed by transgenic to endogenous susceptible activity (> 98% inhibited + glyphosate) is calculated. The mutated EPSPS is relatively strongly expressed in some lines, especially lines 5 and 12, whereas, considering the reduced Vmax of the tolerant enzyme relative to the wild type (about 1/3), it can be estimated that the tolerant enzyme is 2-6 -fold the normal strength of the endogenous EPSPS is expressed (this calculation is ver ver complicates that in some selected calli expression of the transgene occurs in addition to an apparent approximately 2 to 2.5 fold increase in background expression of the susceptible endogenous enzyme).
Beispiel 12. Transformation von Maislinien durch Bombardierung mit Partikeln, die mit DNA beschichtet sind, die eine EPSPS-Expressionskassette einschließt; Selektion und Regeneration von Pflanzenzellen und Pflanzen, die resistent gegen Glyphosat sindExample 12. Transformation of corn lines by bombardment with particles coated with DNA which includes an EPSPS expression cassette; selection and regeneration of plant cells and plants that are resistant against glyphosate
In einem weiteren Beispiel wird zerbröckelbarer embryogener Kallus, der aus unreifen Maisembryos stammt, auf einem festen Medium induziert und biolistisch transformiert. Ähnlich dem in Beispiel 11 beschriebenen Verfahren wird der transformierte Kallus dann auf Basis differentieller Wachstumsrate in Medium selektiert, das eine Reihe von Glyphosat-Konzentrationen enthält. Resistenter Kallus wird selektiert und regeneriert, um T0-Pflänzchen bereitzustellen, die in Töpfe übertragen, zur Reife kultiviert und im Gewächshaus selbst- oder kreuzbefruchtet werden. Die Nachkommenschaftssamen (T1) werden dann aufgezogen, um weitere Generationen von Pflanzen bereitzustellen, die auf Resistenz gegen Glyphosat untersucht und auf Transgengegenwart, -integrität und -expression wie in Beispiel 1 beschrieben analysiert werden.In another example is crumbling embryogenic callus, which originates from immature maize embryos, induced on a solid medium and biolistically transformed. Similar the method described in Example 11 is transformed Callus then selected based on differential growth rate in medium, that is a range of glyphosate concentrations contains. Resistant callus is selected and regenerated to provide T0 plantlets which are transferred into pots, cultivated to maturity and in the greenhouse self- or cross-fertilized. The progeny seeds (T1) are then reared to other generations of plants to be tested for resistance to glyphosate and on transgene presence, integrity and expression as described in Example 1.
Induzierung von Kallus aus unreifen EmbryosInducing callus from immature embryos
Zerbröckelbarer embryogener Kallus vom Typ II, der zur Transformation geeignet ist, stammt aus unreifen Embryos aus zum Beispiel A188 × B73-Mais. Alternative Inzuchtlinien wie aus B73 stammend und Hybridlinien von Mais können auch verwendet werden, zum Beispiel einschließlich derjenigen, die in Beispiel 11 aufgeführt werden. Unreife Embryos von Mais mit einer Länge zwischen 1 und 2 mm werden aseptisch aus weiblichen Ähren, typischerweise ca. 11 Tage nach Bestäubung, unter Verwendung der in Beispiel 11 angegebenen Verfahren isoliert.Type II crumbling embryogenic callus suitable for transformation is from un mature embryos from, for example, A188 × B73 maize. Alternative inbred lines such as from B73 and hybrid lines of maize may also be used, for example, including those listed in Example 11. Immature embryos of corn between 1 and 2 mm in length are aseptically isolated from female ears, typically about 11 days after pollination, using the procedures given in Example 11.
Unreife Embryos werden zum Beispiel auf ein Medium auf N6-Basis ausplattiert (Chu et al., 1975, Scientia Sinica, 18, 659–668), eingestellt mit KOH auf pH 5,8, das 1 mg/l 2,4-D, 2,9 g/l L-Prolin, 2 mg/l L-Glycin, 100 mg/l Casein-Hydrolysat, N6-Hauptsalze, N6-Nebensalze, N6-Vitamine, 2,5 g/l Gelrite (oder 2 g/l "Gelgro") und 20 g/l Saccharose enthält. Alternative geeignete Medien schließen zum Beispiel ein ähnliches Medium ein, das MS-Salze (Murashige und Skoog, 1962, Physiol. Plant, 15, 473–497) anstelle von N6-Salzen enthält. Alternativ kann das Medium ca. 10 mg/l Dicamba anstelle von 2,4-D enthalten.immaturity For example, embryos are plated on an N6-based medium (Chu et al., 1975, Scientia Sinica, 18, 659-668), adjusted with KOH to pH 5.8, 1 mg / l 2,4-D, 2.9 g / l L-proline, 2 mg / l L-glycine, 100 mg / l casein hydrolyzate, N6 main salts, N6 minor salts, N6 vitamins, 2.5 g / L Gelrite (or 2 g / L "Gel") and 20 g / L sucrose contains. Alternative suitable media include, for example, a similar one Medium containing MS salts (Murashige and Skoog, 1962, Physiol. Plant, 15, 473-497) contains instead of N6 salts. Alternatively, the medium may contain about 10 mg / L dicamba instead of 2,4-D contain.
Unreife Embryos werden in der Dunkelheit auf dem obigen Medium bei ca. 25°C inkubiert, um den Kallus zu induzieren. Kallusmaterial vom Typ II wird durch visuelle Selektion der schnell wachsenden zerbröckelbaren embryogenen Zellen durch fachbekannte Verfahren und wie z.B. in WO 98/44140 beschrieben selektiert. Zum Beispiel werden geeignete Empfängerzellen manuell durch Auswählen bevorzugter Zellen selektiert, die an der Oberfläche eines Zellclusters sein können und ferner durch ihren Mangel an Differenzierung, eine geringe Größe und ein hohes Kern/Cytoplasma-Volumenverhältnis identifizierbar sein können. Eine Suspensionskultur wird aus Gewebe innerhalb des Kallus eingeleitet, der am wenigsten differenziert, am weichesten und am stärksten zerbröckelbar erscheint. Gewebe mit dieser Morphologie wird auf frische Platten aus Medien ca. 8–16 Tage nach dem ursprünglichen Ausplattieren der unreifen Embryos übertragen. Das Gewebe wird dann routinemäßig alle 14 bis 21 Tage durch Übernehmen von ca. 10% der Stücke subkultiviert, die ca. 1 g erreichen. In jedem Schritt wird nur Material mit der gewünschten Morphologie Typ II oder Typ III weiter subkultiviert.immaturity Embryos are incubated in the dark on the above medium at about 25 ° C, to induce the callus. Callus material type II is through visual selection of fast growing crumble embryogenic cells by methods known in the art and e.g. described in WO 98/44140 selected. For example, suitable recipient cells are selected manually by selecting more preferred Selecting cells that are at the surface of a cell cluster can and further by their lack of differentiation, a small size and a high core / cytoplasm volume ratio be identifiable can. A suspension culture is initiated from tissue within the callus, the least differentiated, softest and most crumbling appears. Tissue with this morphology will be on fresh plates from media approx. 8-16 Days after the original one Plating the immature embryo transfer. The tissue then becomes routinely all 14 to 21 days by takeover of about 10% of the pieces subcultured, which reach about 1 g. In each step will only Material with the desired Morphology type II or type III further subcultured.
Herstellung von Zellsuspensionskulturenmanufacturing of cell suspension cultures
Bevorzugt
werden innerhalb von 6 Monaten ab der oben beschriebenen Kallusinduzierung
dispergierte Suspensionskulturen in Flüssigmedien eingeleitet, die
geeignete Hormone wie 2,4-D und NAA enthalten, gegebenenfalls geliefert
in Form von Hormonkapselbehandlungen mit langsamer Freisetzung,
wie z.B. in Beispielen 1 und 2 von
Frostschutz von Zellsuspensionskulturenantifreeze of cell suspension cultures
Gegebenenfalls
werden wie oben beschrieben erhaltene Suspensionskulturen unter
Verwendung von Frostschutzmitteln und Verfahren gefrierkonserviert,
die zum Beispiel in Beispiel 2 aus
Partikel-vermittelte TransformationParticle-mediated transformation
Aus
Plasmid pIGPD9 stammende DNA (
Eine geeignete Vorrichtung zur Bombardierung ist zum Beispiel die Biorad PDS1000-Heliumkanone. Die Platte wird 5–6 cm unterhalb des Bremsschirms plaziert, der zum Anhalten des Capton-Makroprojektils verwendet wird. Das DNA-Konstrukt wird auf Wolfram- oder Goldpartikeln mit einem durchschnittlichen Durchmesser von ~1,0 μm in einer ähnlichen Weise wie von Klein et al. beschrieben, 1987, Nature, 327, 70–73, ausgefällt. Zum Beispiel werden 1,25 mg Wolfram- oder Goldpartikel (vorgewaschen in Ethanol bei 65°C für 12 h) nacheinander mit ca. 20–30 mg DNA, 1,1 M CaCl2 und 8,7 mM Spermidin auf ein Endvolumen von ca. 0,6 ml vermischt. Die Mischung wird für 10 min bei 0–4°C verwirbelt, mit geringer Geschwindigkeit (ca. 500 g) für 5 min zentrifugiert und die Masse des Überstandes abdekantiert, um die in einem Endvolumen von ca. 30 ml suspendierten Wolframpartikel zurückzulassen. 1–10 μl Teilmengen werden auf das Makroprojektil der Partikelpistole pipettiert.A suitable device for bombardment is, for example, the Biorad PDS1000 helium cannon. The plate is placed 5-6 cm below the brake screen used to stop the Capton macro projectile. The DNA construct is grown on tungsten or gold particles with an average diameter of ~ 1.0 μm in a similar manner as described by Klein et al. , 1987, Nature, 327, 70-73. For example, 1.25 mg tungsten or gold particles (prewashed in ethanol at 65 ° C. for 12 h) are successively admixed with approximately 20-30 mg DNA, 1.1 M CaCl 2 and 8.7 mM spermidine to a final volume of approx 0.6 ml mixed. The mixture is vortexed for 10 min at 0-4 ° C, centrifuged at low speed (about 500 g) for 5 min and the bulk of the supernatant decanted off to leave the tungsten particles suspended in a final volume of about 30 ml. 1-10 μl aliquots are pipetted onto the macroprojectile of the particle gun.
Aus Kallus vom Typ II und/oder Typ III stammende Suspensionskulturen werden in Kultur für 3–5 Monate gehalten (oder alternativ aus der Gefrierkonservierung gewonnen), frisch subkultiviert und dann durch ein Sieb mit ~0,5–1,0 mm Maschenweite aus rostfreiem Stahl gesiebt. Ca. 0,5 ml gepacktes Zellvolumen an Zellen, die aus dem Filtrat gewonnen werden, werden dann auf 5 cm-Papierfilter pipettiert und vor der Übertragung auf eine Petrischale vakuumgetrocknet, die einen Stapel aus drei mit Suspensionkulturmedium angefeuchteten 7 cm-Papierfiltern enthält. Jede Platten von Suspensionszellen wird auf dem Probenplattentablett zentriert, der Petrischalendeckel entfernt und zweimal bei einem Vakuum von 28 inHg zweimal bombardiert. 0,1 oder 1,0 mm-Schirme werden ca. 2,5 cm unterhalb der Bremsplatte plaziert, um die Verletzung des bombardierten Gewebes zu mildern. Nach der Bombardierung werden die Pflanzenzellen aus dem Filter entfernt, in Zellsuspensionskulturmedium zurücksuspendiert und für 2–21 Tage kultiviert. Alternativ wird der bombardierte Kallus Platte für Platte auf eine Platte übertragen, die ein ähnliches festes Medium enthält (zum Beispiel 8 g/l gereinigtes Agar enthaltend), und in ähnlicher Weise bei ~25°C in der Dunkelheit kultiviert.Out Type II and / or Type III callus derived suspension cultures be in culture for 3-5 months maintained (or alternatively obtained from cryopreservation), fresh subcultivated and then through a sieve with ~ 0.5-1.0 mm Mesh size sieved from stainless steel. Approximately 0.5 ml packed Cell volume of cells that are recovered from the filtrate then pipetted on 5 cm paper filter and before transfer Vacuum dried on a Petri dish containing a stack of three containing 7 cm paper filters moistened with suspension culture medium. each Slabs of suspension cells are centered on the sample plate tray, the Petri dish lid removed and twice at a vacuum of 28 inHg bombed twice. 0.1 or 1.0 mm screens are approx. 2.5 cm below the brake plate placed to the injury of the to mitigate bombarded tissue. After the bombing will be remove the plant cells from the filter in cell suspension culture medium zurücksuspendiert and for 2-21 days cultured. Alternatively, the bombarded callus becomes plate by plate transferred to a plate, a similar one contains solid medium (For example, containing 8 g / L of purified agar), and the like Way at ~ 25 ° C cultivated in the dark.
Selektion von Transformantenselection of transformants
Nach der Transformation werden Zellen, die unselektiert in flüssiger oder fester Kultur wachsen, auf Filter übertragen und auf festem Medium überschichtet, das eine Reihe (0,1–20 mM) von selektierenden Konzentrationen von N-(Phosphonomethyl)glycin von Gewebekulturqualität (Sigma) enthält, überschichtet. Geeignete feste Selektionsmedien schließen Medien ein, eingestellt mit KOH auf pH 5,8 oder 6,0, die entweder MS- oder N6-Salze (wie die oben für die Kallusinduzierung beschriebenen oder, unter geeigneter Zugabe von Agar, diejenigen, die oben für das Wachstum von Zellen in Flüssigsuspension beschrieben wurden) und N-(Phosphonomethyl)glycin enthalten. Geeignete Selektionsmedien schließen auch zum Beispiel die in Beispiel 11 beschriebenen Selektionsmedien ein, aber in diesem Fall modifiziert, so daß ihnen Antibiotika fehlen. Transformiert Kalli, die das resistente EPSP-Synthaseenzym exprimieren, werden auf Basis ihres Wachstums bei Konzentrationen selektiert, die inhibitorisch für ähnliche Zubereitungen von untransformierten Zellen sind. Wachsende Klumpen werden auf frischem Selektionsmedium subkultiviert. Bevorzugt ist die im Selektionsmedium verwendete Konzentration von N-(Phosphonomethyl)glycin ca. 1 mM für die ersten zwei Wochen der Selektion und ca. 3 mM danach. Nach 6–18 Wochen werden mutmaßliche resistente Kalli identifiziert und selektiert.To The transformation will be cells that are unselected in liquid or solid culture, transferred to filters and overcoated on solid medium, the one row (0.1-20 mM) of selecting concentrations of N- (phosphonomethyl) glycine of tissue culture quality (Sigma) overlays. Suitable solid selection media include media adjusted with KOH to pH 5.8 or 6.0 containing either MS or N6 salts (such as the above for described the callus induction or, with appropriate addition from Agar, those above for the growth of cells in liquid suspension described) and N- (phosphonomethyl) glycine. suitable Close selection media also, for example, the selection media described in Example 11 but in this case modified so that they lack antibiotics. Transform calli expressing the resistant EPSP synthase enzyme are selected based on their growth at concentrations, the inhibitory for similar Preparations of untransformed cells are. Growing lumps are subcultured on fresh selection medium. Is preferred the concentration of N- (phosphonomethyl) glycine used in the selection medium about 1 mM for the first two weeks of selection and about 3mM afterwards. After 6-18 weeks become presumptive resistant calli identified and selected.
Regeneration von Transformanten/Vermehrung und Analyse von transformiertem PflanzenmaterialRegeneration of transformants / propagation and analysis of transformed plant material
Die selektierten Kalli werden zu normalen fruchtbaren Pflanzen gemäß zum Beispiel den Verfahren regeneriert, die beschrieben werden von Duncan et al. (1985, Planta, 165, 322–332), von Kamo et al. (1985, Bot. Gaz. 146(3), 327–334) und/oder von West et al. (1993, The Plant Cell, 5, 1361–1369) und/oder von Shillito et al. (1989) Bio/Technol. 7, 581–587.The selected calli become normal fertile plants according to, for example regenerated by the methods described by Duncan et al. (1985, Planta, 165, 322-332), by Kamo et al. (1985, Bot Gaz. 146 (3), 327-334) and / or West et al. (1993, The Plant Cell, 5, 1361-1369) and / or Shillito et al. (1989) Bio / Technol. 7, 581-587.
Zum Beispiel werden Pflanzen effizient durch Übertragen des embryogenen Kallus auf Murashige- und Skoog-Medium regeneriert, eingestellt auf pH 6,0, das 0,25 mg/l 2,4-D, 10 mg/l 6-Benzyl-aminopurin und gegebenenfalls 0,02 bis 1 mM N-(Phosphonomethyl)glycin enthält. Nach ca. 2 Wochen wird das Gewebe auf ein ähnliches Medium übertragen, dem aber die Hormone fehlen. Gegebenenfalls wird der Hormonspiegel schrittweise durch mehrere Übertragungen und über einen längeren Zeitraum von bis zu 6 bis 8 Wochen verringert. Schößlinge, die sich nach 2 bis 4 Wochen entwickeln, werden auf MS-Medium übertragen, das 1% Saccharose enthält und mit 2 g/l Gelgro verfestigt ist, in das sie dann wurzeln.To the For example, plants become efficient by transferring the embryogenic callus regenerated on Murashige and Skoog medium, adjusted to pH 6.0, the 0.25 mg / l 2,4-D, 10 mg / l 6-benzyl-aminopurine and optionally 0.02 to 1 mM N- (phosphonomethyl) glycine. After about 2 weeks will be the tissue on a similar Transfer medium, but the hormones are missing. If necessary, the hormone level gradually through multiple transmissions and over a longer one Reduced period of up to 6 to 8 weeks. shoots, which develop after 2 to 4 weeks are transferred to MS medium, containing 1% sucrose and solidified with 2 g / l of gel, into which they then rooted.
Alternative Verfahren und Medien, die zur Regeneration verwendet werden, sind wie in Beispiel 1, außer daß die verwendeten Medien kein Antibiotikum enthalten.alternative Methods and media used for regeneration are as in Example 1, except that the media used contain no antibiotic.
Verfahren zum Kultivieren von Pflanzen zur Reife, für die weitere Vermehrung von Pflanzen durch Generationen, zur Analyse von Vererbung von Resistenz gegen Glyphosat und zur Analyse der Gegenwart, Integrität und Expression des EPSPS-Transgens sind wie in Beispiel 11 beschrieben.method for cultivating plants to maturity, for further propagation of Plants through generations, for the analysis of inheritance of resistance against glyphosate and for analysis of the presence, integrity and expression of the EPSPS transgene are as described in Example 11.
Beispiel 13. Transformation von Maislinien mit DNA, die eine EPSPS-Expressionskassette einschließt, aufgetragen auf Siliciumcarbid-Whisker; Selektion und Regeneration von Pflanzenzellen und Pflanzen, die resistent gegen Glyphosat sind.Example 13. Transformation of maize lines with DNA including an EPSPS expression cassette on silicon carbide whiskers; Selection and regeneration of plant cells and plants that are resistant to glyphosate.
In einem weiteren Beispiel werden Maislinien, die zum Beispiel Hybridlinien mit dem Genotyp A188 × B73 einschließen, als Zellsuspensionen hergestellt und durch Inkontaktbringen der Zellen mit Silciumcarbid-Wiskern, die mit DNA beschichtet sind, unter Verwendung von Verfahren transformiert, die im wesentlichen wie von Frame et al. beschrieben sind (1994, Plant J. 6, 941–948). Wie in den vorhergehenden Beispielen beschrieben, wird der so erzeugte transformierte Kallus auf Basis der differentiellen Wachstumsrate in Medium selektiert, das einen Bereich an Glyphosatkonzentrationen enthält, zu Pflänzchen (T0) regeneriert, die zur Reife kultiviert und entweder selbst- oder kreuzbefruchtet werden, um Nachkommenschaftsamen (T1) zur weiteren Züchtung bereitzustellen. Pflanzen und Pflanzenmaterial werden auf Resistenz gegenüber Glyphosat bewertet und auf Transgengegenwart, -integrität und -expression wie in den vorhergehenden Beispielen beschrieben analysiert.In another example is corn lines, for example hybrid lines with the genotype A188 × B73 lock in, prepared as cell suspensions and by contacting the Cells with silicon carbide wiskers, coated with DNA, transformed using methods, essentially as described by Frame et al. are described (1994, Plant J. 6, 941-948). As described in the previous examples, the so generated transformed callus based on the differential growth rate selected in medium containing a range of glyphosate concentrations contains to small plants Regenerated (T0), which are cultivated to maturity and either self- or cross-fertilized to progeny seeds (T1) for further breeding provide. Plant and plant material will be resistant across from Glyphosate and on transgene presence, integrity and expression analyzed as described in the previous examples.
Induzierung von Kallus aus unreifen Embryos, Herstellung von ZellsuspensionskulturenInducing callus from immature embryos, production of cell suspension cultures
Maiszellsuspensionen, die zur Transformation geeignet sind, werden gegebenenfalls gefrierkonserviert und in der gleichen Weise wie in Beispiel 12 beschrieben bereitgestellt.Maize cell suspensions which are suitable for transformation are optionally cryopreserved and in the same manner as described in Example 12.
Transformationtransformation
Aus
Plasmid pIGPD9 stammende DNA (
Die Transformation wird genau wie von Frame et al. (1994) beschrieben durchgeführt. Alternativ wird das Verfahren wie nachfolgend beschrieben etwas modifiziert.The Transformation is done exactly as described by Frame et al. (1994) carried out. Alternatively, the method becomes something as described below modified.
Man läßt in Flüssigkultur in Zellsuspensionsmedium kultivierte Zellen einen Tag nach der Subkultivierung in einem Schüttelkolben absetzen. Verbrauchtes Medium wird abdekantiert und abgezogen, und 12 ml von N6-Medium bei pH 6,0 (Chu et al., 1975), das modifiziert ist, so daß es 6 mM L-Prolin, 20 g/l Saccharose, 2 mg/l 2,4-D, 0,25 M Sorbit und 0,25 M Mannit enthält, werden pro 4 ml an gepacktem Zellvolumen hinzugegeben. Der Kolben wird auf den Schüttler (rotationsgeschüttelt mit 125 U/min und inkubiert bei 26–28°C) für 45 min zurückgebracht. Am Ende dieses Zeitraums werden 1 ml-Teilmengen von Zellsuspension unter Verwendung einer Pipette mit weiter Bohrung in eine Reihe von sterilen Mikrozentrifugenröhrchen entfernt. Nach Absetzenlassen der Zellen in jedem Röhrchen werden 0,6 ml des Überstandes aus verbrauchtem Medium entfernt, um den Großteil des verbleibenden Inhalts als abgesetzte Zellen zurückzulassen. 50 mg Siliciumcarbid-Whisker (Silar SC-9 Whisker, Advanced Composite Materials Corp., Greer, SC, USA) werden durch Verwirbeln in 1 ml des oben beschriebenen modifizierten N6-Mediums suspendiert. 40 ml dieser suspendierten Whisker und 25 mg der Plasmid- oder linearen DNA, die die EPSPS-Expressionskassette einschließt, werden dann in jedes Röhrchen mit abgesetzten Zellen gegeben. Die Röhrchen werden manuell 2- bis 3-mal verwirbelt, in einem Mixomat (Mixomat-Dental-Amalgammischer (Degussa, Ontario, Canada)) für 1 Sekunde vermischt und dann mit 0,3 ml N6-Medium (modifiziert wie oben beschrieben) für jedes Mikrozentrifugenröhrchen versetzt. Die suspendierten Zellen werden dann auf eine Filterscheibe ausplattiert (200 μl/Platte), die auf festem N6-Medium überlagert ist (das gleiche wie das oben beschriebene modifizierte N6-Medium, aber ohne Sorbit, ohne Mannit und mit 30 g/l Saccharose und 3 g/l Gelrite). Jede Platte wird dann mit Urgopore-Band (Stelrico, Brüssel) umwickelt und in der Dunkelheit für 1 Woche bei 26–28°C inkubiert.One leaves cells cultured in liquid culture in cell suspension medium one day after subculturing in a shake flask. Consumed medium is decanted off and drawn off, and 12 ml of N6 medium at pH 6.0 (Chu et al., 1975) modified to contain 6 mM L-proline, 20 g / l sucrose, 2 mg / l 2,4-D, 0.25 M sorbitol and 0.25 M mannitol are added per 4 ml of packed cell volume. The flask is returned to the shaker (rotationally shaken at 125 rpm and incubated at 26-28 ° C) for 45 minutes. At the end of this period, 1 ml aliquots of cell suspension are removed using a wide bore pipette into a series of sterile microcentrifuge tubes. After settling the cells in each tube, 0.6 ml of the supernatant from spent medium is removed to leave most of the remaining contents as settled cells. 50 mg of silicon carbide whiskers (Silar SC-9 Whisker, Advanced Composite Materials Corp., Greer, SC, USA) are suspended by vortexing in 1 ml of the modified N6 medium described above. 40 ml of these suspended whiskers and 25 mg of the plasmid or linear DNA which includes the EPSPS expression cassette are then added to each cell of seeded cells. The tubes are vortexed manually 2 to 3 times, mixed in a Mixomat (Mixomat Dental Amalgamator (Degussa, Ontario, Canada)) for 1 second and then with 0.3 ml of N6 medium (modified as described above) for each microcentrifuge tube is added. The suspended cells are then plated on a filter disc (200 μl / plate) overlaid on solid N6 medium (same as the modified N6 medium described above, but without sorbitol, without mannitol and with 30 g / l sucrose and 3 g / l gelrites). Each plate is then wrapped with Urgopore tape (Stelrico, Brussels) and incubated in the dark for 1 week at 26-28 ° C.
Selektion von TransformantenSelection of transformants
Transformierter Kallus wird wie in Beispiel 12 beschrieben oder alternativ wie in Frame et al. (1994) beschrieben selektiert, außer daß N-(Phosphonomethyl)glycin verwendet wird, in einem Bereich von Konzentrationen zwischen 1 und 5 mM anstelle des in der Veröffentlichung von Frame et al. angegebenen Bialaphos.transformed Callus is as described in Example 12 or alternatively as in Frame et al. (1994), except that N- (phosphonomethyl) glycine is used, in a range of concentrations between 1 and 5 mM instead in the publication by Frame et al. specified Bialaphos.
Regeneration von Transformanten/Vermehrung und Analyse von transformiertem PflanzenmaterialRegeneration of transformants / propagation and analysis of transformed plant material
Pflanzen werden wie in Beispiel 12 beschrieben regeneriert, vermehrt und gezüchtet. Pflanzen werden auf Resistenz gegen Glyphosat analysiert, und Pflanzenmaterial wird auf Transgengegenwart, -integrität und -expression wie in Beispiel 12 beschrieben analysiert.plants be regenerated as described in Example 12, multiplied and bred. Plants are analyzed for resistance to glyphosate, and plant material is based on transgene presence, integrity and expression as in example 12 described analyzed.
Beispiel 14. Transformation von Reislinien unter Verwendung eines Agrobacterium-Stamms, der einen superbinären Vektor enthält, der eine EPSPS-Expressionskassette zwischen den rechten und linken Rändern der T-DNA einschließt; Selektion und Regeneration von Pflanzenzellen und Pflanzen, die resistent gegen Glyphosat sind.Example 14. Transformation of rice lines using an Agrobacterium strain, the a super-binary Contains vector, an EPSPS expression cassette between the right and left edges which includes T-DNA; Selection and regeneration of plant cells and plants that are resistant to glyphosate.
In
einem weiteren Beispiel werden Scutella aus reifen Samen von geeigneten
Linien von Reis (einschließlich
zum Beispiel der Sorten Koshihikari, Tsukinohikari und Asanohikari)
isoliert, entdifferenziert und der so erhaltene Kallus durch Infektion
mit Agrobacterium transformiert. Nach Selektion und Regeneration
werden transgene Pflänzchen
(T0) erhalten, die zur Reife kultiviert und entweder selbst- oder
kreuzbefruchtet werden, um Nachkommenschaftssamen (T1) zur weiteren
Züchtung
bereitzustellen. Pflanzen und Pflanzenmaterial werden auf Resistenz
gegen Glyphosat bewertet und auf Transgengegenwart, -integrität und -expression
wie in den vorhergehenden Beispielen beschrieben analysiert. Als
eine Alternative zu den nachfolgend beschriebenen Verfahren werden
die Verfahren verwendet, die in Beispiel 1 aus
Konstruktion von Agrobacterium-Stamm; Herstellung von Agrobacterium-SuspensionConstruction of Agrobacterium strain; Preparation of Agrobacterium suspension
Ein stamm von Agrobacterium, der den superbinären Vektor mit der gewünschten EPSPS-Expressionskassette zwischen den rechten und linken Rändern enthält, wird wie in Beispiel 1 beschrieben konstruiert (unter Verwendung von Elektroporation, um Agrobacterium mit Plasmid-DNA zu transformieren). Suspensionen werden gemäß den in Beispiel 1 beschriebenen Verfahren hergestellt. Alternativ wird der transformierte Stamm von Agrobacterium für 3 Tage auf AB-Medium kultiviert (Chilton et al., 1974, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 71, 3672–3676), das eine geeignete Antibiotikaselektion enthält (z.B. 50 mg/l Spectinomycin im Falle von LBA4404 (pSB1ZEN18 etc.)), und von der Platte abgeschabt, um eine Suspension in AAM-Medium (Hiei et al., 1994, The Plant Journal, 6(2), 271–282) mit einer Dichte von 1–5 × 109 Zellen/ml zu bilden.A strain of Agrobacterium containing the superbinary vector with the desired EPSPS expression cassette between the right and left edges is constructed as described in Example 1 (using electroporation to transform Agrobacterium with plasmid DNA). Suspensions are prepared according to the procedures described in Example 1. Alternatively, the transformed strain of Agrobacterium is cultured for 3 days on AB medium (Chilton et al., 1974, Proc Natl. Acad Sci., USA, 71, 3672-3676) containing a suitable antibiotic selection (eg, 50 mg / ml). l spectinomycin in the case of LBA4404 (pSB1ZEN18 etc.)), and scraped from the plate to a suspension in AAM medium (Hiei et al., 1994, The Plant Journal, 6 (2), 271-282) at a density from 1-5 x 10 9 cells / ml.
Reissorten, Herstellung von Kallus aus ScutellaRice varieties, production from Callus from Scutella
Reissorten sind zum Beispiel Oryza sativa L. Tsukinohikari, Asanohikari und Koshihikari.rice varieties are for example Oryza sativa L. Tsukinohikari, Asanohikari and Koshihikari.
Reife Samen werden geschält, durch Waschen in 70%igem Ethanol oberflächensterilisiert und dann für 30 Minuten in 1,5% NaOCl getränkt. Nach Spülen in sterilem Wasser werden sie bei 30°C in der Dunkelheit für 3 Wochen auf 2N6-Medium bei pH 5,8 kultiviert, das die Hauptsalze, Nebensalze und Vitamine von N6-Medium (Chu 1978, Proc. Symp. Plant Tissue Culture, Peking: Science Press, S. 43–50), 30 g/l Saccharose, 1 g/l Caseinhydrolysat, 2 mg/l 2,4-D und 2 g/l Gelrite enthält. Aus den Samenscutella stammender gewachsener Kallus wird für 3–7 Tage auf frischem 2N6-Medium subkultiviert. Gewachsener Kallus (Durchmesser 1–2 mm) wird selektiert, in 2N6-Flüssigmedium (ohne Gelrite) suspendiert und in Kolben in der Dunkelheit auf einem Rotationsschüttler mit 125 U/min und bei 25°C kultiviert. Das Medium wird alle 7 Tage gewechselt. Zellen, die in der logarithmischen Phase nach 3–4 Transformationen wachsen, werden zur Transformation verwendet.Mature seeds are peeled, surface sterilized by washing in 70% ethanol and then Soaked in 1.5% NaOCl for 30 minutes. After rinsing in sterile water, they are cultured at 30 ° C in the dark for 3 weeks on 2N6 medium at pH 5.8 containing the major salts, minor salts and vitamins of N6 medium (Chu 1978, Proc. Symp. Plant Tissue Culture , Beijing: Science Press, p. 43-50), 30 g / l sucrose, 1 g / l casein hydrolyzate, 2 mg / l 2,4-D and 2 g / l gelrites. Grown callus derived from the seed cutella is subcultured on fresh 2N6 medium for 3-7 days. Grown callus (diameter 1-2 mm) is selected, suspended in 2N6 liquid medium (without Gelrite) and cultured in flasks in the dark on a 125 rpm shaker and at 25 ° C. The medium is changed every 7 days. Cells growing in the logarithmic phase after 3-4 transformations are used for transformation.
Infektion, Transformation und SelektionInfection, transformation and selection
Suspendierte Reiskalluszellen werden aus der Suspension absetzten gelassen und dann in der Suspension von Agrobacterium resuspendiert, für mehrere Minuten in Kontakt gelassen und dann erneut absetzen gelassen und ohne Spülen auf 2N6-AS-Medium (2N6-Medium, eingestellt auf pH 5,2, das 10 g/l D-Glucose und 100 mM Acetosyringon enthält) ausplattiert und in der Dunkelheit bei 25°C für 3–5 Tage inkubiert. Wachsendes Material wird sorgfältig mit 250 mg/l Cefotaxim in sterilem Wasser gespült und dann auf 2N6-CH-Medium (2N6-Medium, eingestellt auf pH 5,8 mit KOH, das 250 mg/l Cefotaxim und 0,5–5 mM N-(Phosphonomethyl)glycin von Gewebekulturqualität enthält) oder alternativ auf 2N6K-CH-Medium (2N6-Medium, modifiziert wie von Hiei et al. 1994 beschrieben, aber anstelle von Hygromycin 0,5–5 mM N-(Phosphonomethyl)glycin von Gewebekulturqualität enthaltend) übertragen und für 3 Wochen in der Dunkelheit bei 25°C kultiviert. Wachsende Kolonien werden auf eine zweite Platte aus Selektionsmedium für einen weiteren Zeitraum von 7–14 Tagen subkultiviert.suspended Reiskallus cells are allowed to settle out of the suspension and then resuspended in the suspension of Agrobacterium, for several Minutes left in contact and then let settle again and without rinsing on 2N6-AS medium (2N6 medium, adjusted to pH 5.2, 10 g / l D-glucose and 100 mM acetosyringone) and plated in the Dark at 25 ° C for 3-5 days incubated. Growing material is carefully mixed with 250 mg / l cefotaxime rinsed in sterile water and then to 2N6-CH medium (2N6 medium adjusted to pH 5.8 with KOH, 250 mg / l cefotaxime and 0.5-5 mM N- (phosphonomethyl) glycine of tissue culture quality contains) or alternatively on 2N6K-CH medium (2N6 medium, modified as by Hiei et al. 1994, but instead of hygromycin 0.5-5 mM N- (phosphonomethyl) glycine of tissue culture quality containing) and for 3 weeks in the dark at 25 ° C cultured. Growing colonies become on a second plate Selection medium for another period of 7-14 Subcultured for days.
Regeneration und Analyse von Pflanzenregeneration and analysis of plants
Wachsende Kolonien werden auf ein Regenerationsmedium bei pH 5,8 ausplattiert, das halbkonzentrierte N6-Hauptsalze, N6-Nebensalze, N6-Aminosäuren, Vitamine aus AA-Medium (Chilton et al., 1974), 1 g/l Caseinhydrolysat, 20 g/l Saccharose, 0,2 mg/l Naphthalinessigsäure, 1 mg/l Kinetin, 3 g/l Gelrite und gegebenenfalls 0,04–0,1 mM N-(Phosphonomethyl)glycin enthält. Diese Platten werden bei 25°C inkubiert und unter kontinuierlicher Beleuchtung (~2000 lux) gehalten. Wie in Beispiel 11 beschrieben werden regenerierte Pflanzen schließlich auf Boden in Töpfen übertragen und in einem Gewächshaus gereift.growing Colonies are plated on a regeneration medium at pH 5.8, the semi-concentrated N6 major salt, N6 minor salts, N6 amino acids, vitamins from AA medium (Chilton et al., 1974), 1 g / l casein hydrolyzate, 20 g / l sucrose, 0.2 mg / l naphthaleneacetic acid, 1 mg / l kinetin, 3 g / l Gelrites and optionally 0.04-0.1 mM N- (phosphonomethyl) glycine. These plates are included Incubated at 25 ° C and kept under continuous illumination (~ 2000 lux). As in Example 11, regenerated plants are finally grown up Transfer soil into pots and in a greenhouse matured.
Pflanzen werden vermehrt und im wesentlichen wie in Beispiel 11 beschrieben gezüchtet (zum Beispiel werden die transgenen Pflanzen geselbstet). Pflanzen werden auf Resistenz gegen Glyphosat analysiert, und Pflanzenmaterial wird auf Transgengegenwart, -integrität und -expression im wesentlichen wie in Beispiel 11 beschrieben analysiert.plants are propagated and substantially as described in Example 11 cultured (For example, the transgenic plants are selfed). plants are analyzed for resistance to glyphosate, and plant material is essentially based on transgene presence, integrity and expression analyzed as described in Example 11.
Beispiel 15. Transformation von Weizenlinien mit DNA, die eine EPSPS-Expressionskassette einschließt, durch Verwendung von Mikroprojektilbombardierung; Selektion und Regeneration von Pflanzenzellen und Pflanzen, die resistent gegen Glyphosat sindExample 15. Transformation of wheat lines with DNA including an EPSPS expression cassette Use of microprojectile bombardment; Selection and regeneration of plant cells and plants that are resistant to glyphosate
In
einem weiteren Beispiel werden unreife Embryos aus geeigneten Linien
von Weizen (einschließlich z.B.
Frühjahrsweizen
Sorte BobWhite oder Jaggar) isoliert, auf hormonhaltigem (2,4-D)
Medium für
2 Tage inkubiert und durch Bombardierung mit DNA-beschichteten Partikeln
transformiert. Nach einem Zeitraum zur Erholung und fortgesetztem
Wachstum von Kallus werden kallusbildende Embryos durch eine Reihe
von Medien subkultiviert, die eine feste Menge an Glyphosat und
(seriell verdünnt)
abnehmende Mengen von 2,4-D enthalten, so daß eine somatische Embryogenese
induziert wird. Das selektierte Material wird zur Bildung von Schößlingen
auf einem Medium regeneriert, das auch Glyphosat enthält, auf
Bewurzelungsmedium überführt und
wie in den vorhergehenden Beispielen in bezug auf Mais zu Pflänzchen (T0)
regeneriert, die zur Reife kultiviert und entweder selbst- oder
kreuzbefruchtet werden, um Nachkommenschaftssamen (T1) zur weiteren Züchtung bereitzustellen.
Pflanzen und Pflanzenmaterial werden auf Resistenz gegen Glyphosat
bewertet und auf Transgengegenwart, -integrität und -expression wie in den
vorhergehenden Beispielen beschrieben analysiert. Als eine Alternative
zu den nachfolgend beschriebenen Verfahren werden die in Beispiel
1 aus
Herstellung von unreifen EmbryosProduction of immature embryos
Weizenpflanzenlinien (zum Beispiel Frühjahrsweizen Triticum aestivum Sorte Bob White) werden zur Reife im Gewächshaus kultiviert und Karyopsen 11–15 Tage nach der Blütezeit isoliert. Karyopsen werden durch Behandlung für 15 Minuten in 5%igem NaOCl oberflächensterilisiert und dann wiederholt in sterilem Wasser gewaschen. Unreife Embryos werden aseptisch auf 3 cm-Quadraten aus Nylonnetz (Maschenweite 1,5 mm) auf A2-Medium isoliert. A2-Medium, eingestellt auf pH 5,8, ist 4,32 g/l Murashige-Skoog-Salze, 20 g/l Saccharose, 0,5 g/l L-Glutamin, 2 mg/l 2,4-D, 100 mg/l Caseinhydrolysat, 2 mg/l Glycin, 100 mg/l myo-Inosit, 0,5 mg/l Nicotinsäure, 0,1 mg/l Thiamin·HCl und 2,5 g/l Gelrite. Embryos werden in einer festen 2,5 cm-Scheibe angeordnet, die eine Anzahl von ca. 50 umfaßt. Die Platten werden mit Leukopore-Band versiegelt und bei 25°C in der Dunkelheit für 2 Tage inkubiert. 4 Stunden vor der Bombardierung werden die Embryos auf Platten übertragen, die frisches A2-Medium enthalten, ergänzt mit 36,44 g/l D-Sorbit und 36,44 g/l D-Mannit. Die Embryos werden von Platte zu Platte mittels des Nylonnetzes übertragen, auf dem sie sitzen. Die Embryos sitzen auf diesem Medium mit erhöhter osmotischer Konzentration für 4 h bei 25°C in der Dunkelheit, bevor sie bombardiert werden.Wheat plant lines (for example, spring wheat Triticum aestivum variety Bob White) are cultivated to maturity in the greenhouse and caryopses are isolated 11-15 days after flowering. Caryopses are surface sterilized by treatment for 15 minutes in 5% NaOCl and then repeated in sterile Washed water. Immature embryos are aseptically isolated on 3 cm nylon mesh squares (1.5 mm mesh) on A2 medium. A2 medium, adjusted to pH 5.8, is 4.32 g / l of Murashige-Skoog salts, 20 g / l of sucrose, 0.5 g / l of L-glutamine, 2 mg / l of 2,4-D, 100 mg / l casein hydrolyzate, 2 mg / l glycine, 100 mg / l myo-inositol, 0.5 mg / l nicotinic acid, 0.1 mg / l thiamine · HCl and 2.5 g / l gelrites. Embryos are placed in a 2.5 cm solid disc containing a number of about 50. The plates are sealed with Leukopore tape and incubated at 25 ° C in the dark for 2 days. Four hours prior to bombardment, the embryos are transferred to plates containing fresh A2 medium supplemented with 36.44 g / L D-sorbitol and 36.44 g / L D-mannitol. The embryos are transmitted from plate to plate by means of the nylon net on which they sit. The embryos sit on this medium at elevated osmotic concentration for 4 h at 25 ° C in the dark before being bombarded.
Partikel-vermittelte TransformationParticle-mediated transformation
Aus
Plasmid pIGPD9 stammende DNA (
Partikel werden hergestellt und mit DNA in einer ähnlichen Weise zu derjenigen beschichtet, die von Klein et al. beschrieben wird, 1987, Nature, 327, 70–73. Die Herstellung von DNA-beschichteten Partikeln und der Betrieb der Partikelkanone ist wie in Beispiel 2 beschrieben. Alternativ sind die Einzelheiten wie folgt. Zum Beispiel werden 60 mg Gold- oder Wolframpartikel (~1,0 μm) in einem Mikrozentrifugenröhrchen wiederholt in Ethanol von HPLC-Qualität und dann wiederholt in sterilem Wasser gewaschen. Die Partikel werden in 1 ml sterilem Wasser resuspendiert und in 50 μl Teilmengen in Mikrozentrifugenröhrchen verteilt. Goldpartikel werden bei 4°C, Wolframpartikel bei –20°C gelagert. 3 mg DNA werden zu jeder Teilmenge von (aufgetauten) Partikel gegeben, und die Röhrchen werden bei Höchstgeschwindigkeit verwirbelt. Während ein nahezu kontinuierliches Verwirbeln aufrechterhalten wird, werden 50 μl 2,5 M CaCl2 und 20 μl 0,1 M Spermidin hinzugegeben. Nach 10 Minuten weiteren Verwirbelns werden die Proben für 5 Sekunden in einer Eppendorf-Mikrozentrifuge zentrifugiert, der Überstand wird abgezogen und die Partikel in aufeinanderfolgenden Zugaben von Ethanol von HPLC-Qualität gewaschen. Die Partikel werden sorgfältig in 60 μl Ethanol resuspendiert und dann in 10 μl-Teilmengen auf der Oberfläche jedes der in der PDS1000-Partikelkanone zu verwendenden Makroträger verteilt.Particles are prepared and coated with DNA in a manner similar to that described by Klein et al. 1987, Nature, 327, 70-73. The preparation of DNA-coated particles and the operation of the particle gun is as described in Example 2. Alternatively, the details are as follows. For example, 60 mg of gold or tungsten particles (~ 1.0 μm) in a microcentrifuge tube are repeatedly washed in HPLC grade ethanol and then repeatedly in sterile water. The particles are resuspended in 1 ml of sterile water and distributed in 50 μl aliquots in microcentrifuge tubes. Gold particles are stored at 4 ° C, tungsten particles at -20 ° C. 3 mg of DNA are added to each subset of (thawed) particles and the tubes are vortexed at full speed. While maintaining a near continuous vortex, 50 μl of 2.5 M CaCl 2 and 20 μl of 0.1 M spermidine are added. After 10 minutes of further vortexing, the samples are centrifuged for 5 seconds in an Eppendorf microcentrifuge, the supernatant is removed, and the particles are washed in successive additions of HPLC grade ethanol. The particles are carefully resuspended in 60 μl ethanol and then distributed in 10 μl aliquots on the surface of each of the macrocarriers to be used in the PDS1000 particle gun.
Komponenten der PDS1000-Partikelkanone werden durch Eintauchen in 70%iges Ethanol und Lufttrocknung sterilisiert. Die Zielplatten, hergestellt wie oben beschrieben, mit ca. 50 Embryos angeordnet in einer ca. 2,5 cm-Scheibe werden 6 cm vor dem Bremsschirm plaziert. 1100 psi-Berstscheiben werden dann zur Bombardierung verwendet. Jede Platte wird einmal oder zweimal bombardiert.components The PDS1000 particle gun is made by immersion in 70% ethanol and air drying sterilized. The target plates, made like described above, with about 50 embryos arranged in about 2.5 cm disc are placed 6 cm in front of the brake screen. 1100 psi bursting discs are then used for bombing. Each plate will be once or bombed twice.
Bombardierte Platten werden mit Pore-Band versiegelt und bei 25°C in der Dunkelheit für ca. 16 h aufbewahrt. Von der Oberfläche des Mediums durch die Helium-Schockwelle gelöste Embryos werden gewonnen und auch über Nacht auf frischen Platten aus dem gleichen, mit Mannit und Sorbit ergänzten A2-Medium inkubiert. Die bombardierten Embryos werden dann auf frische Platten aus A2-Medium übertragen und für 1 Woche bei 25°C in der Dunkelheit vor der Selektion inkubiert.bombed Panels are sealed with pore tape and stored at 25 ° C in the Darkness for stored for about 16 h. From the surface of the medium through the helium shockwave dissolved Embryos are obtained and also overnight on fresh plates from the same, supplemented with mannitol and sorbitol A2 medium incubated. The bombarded embryos are then transferred to fresh plates of A2 medium and for 1 week at 25 ° C incubated in the dark before selection.
Selektion und Regeneration für TransformantenSelection and regeneration for transformants
Nach diesem Erholungszeitraum werden kallusbildende Embryos von den Netzen entfernt und auf A2 2P-Medium (A2-Medium, eingestellt auf pH 5,8, das 2 mM N-(Phosphonomethyl)glycin enthält) mit einer Dichte von 20 Explan taten/Platte übertragen. Nach einer Woche auf A2 2P-Medium werden Kalli auf A1 2P-Medium (A2-Medium, das nur 1,0 mg/l 2,4-D und 2 mM N-(Phosphonomethyl)glycin enthält) für 2 Wochen entfernt und dann auf A 0,5 2P-Medium (A2-Medium, das nur 0,5 mg/l 2,4-D und 2 mM N-(Phosphonomethyl)glycin enthält) für weitere zwei Wochen. Gegebenenfalls werden die zweiwöchigen Inkubationszeiträume auf 1 Woche reduziert und/oder der mittlere Schritt der Inkubation auf A1 2P-Medium wird ausgelassen. Optional ist die Selektionskonzentration von N-Phosphonomethylglycin zwischen 0,5 und 10 mM, obwohl 2 mM bevorzugt ist. Die Gesamtzeit für diesen Zeitraum der Kallusinduktion mit abnehmenden Mengen von 2,4-D im Medium beträgt 2–10 Wochen, bevorzugt 3–6 Wochen und am meisten bevorzugt ca. 4 Wochen.After this recovery period, callus-forming embryos are removed from the nets and transferred to A2 2P medium (A2 medium adjusted to pH 5.8 containing 2 mM N- (phosphonomethyl) glycine) at a density of 20 plates / plate. After one week on A2 2P medium, calli are removed on A1 2P medium (A2 medium containing only 1.0 mg / l 2,4-D and 2mM N- (phosphonomethyl) glycine) for 2 weeks and then on A 0.5 2P medium (A2 medium containing only 0.5 mg / L 2,4-D and 2 mM N- (phosphonomethyl) glycine) for another two weeks. If appropriate, the two-week incubation periods are reduced to 1 week and / or the middle step of incubation on A1 2P medium is omitted. Optionally, the selection concentration of N-phosphonomethylglycine is between 0.5 and 10 mM, although 2 mM is preferred. The total time for this period of callus induction with decreasing amounts of 2,4-D in the medium is 2-10 Weeks, preferably 3-6 weeks, and most preferably about 4 weeks.
Zur Begünstigung eines maximalen Schößlingswachstums und zur Abschreckung von Wurzelentwicklung werden die Kalli dann auf Z-Medium übertragen. Z-Medium ist A2-Medium, das aber 10 mg/l Zeatin anstelle von 2,4-D enthält und auch 0,1 mM N-(Phosphonomethyl)glycin enthält. Optional ist N-(Phosphonomethyl)glycin im Bereich von 0,04–0,25 mM. Regenerierende Kalli werden auf diesem Medium für einen Zeitraum von 3 Wochen vor der Subkultur aufbewahrt, worauf sich gut entwickelte Schößlinge ausgeschnitten werden. Da wahrscheinlich nur ein Ereignis auf einem einzelnen Kallus erzeugt wird (der einen einzelnen Embryo darstellt), wird der gesamte Kallus auf eine frische Platte entfernt und mit dem ausgeschnittenen Schößling (Schößlingen) bewahrt um sicherzustellen, daß multiple Klone, die aus dem gleichen Kallus entstehen, nicht als separate Ereignisse gezählt werden. Kalli mit nur teilweise entwickelten Schößlingen oder ohne regenerierende Sektoren werden für weitere drei Wochen auf das Z-Medium zurückgegeben. Am Ende dieses Zeitraums werden nicht-regenerierende Kalli verworfen.to favoring a maximum shoot growth and to deter the development of roots, the calli then become transferred to Z-medium. Z medium is A2 medium, but 10 mg / l zeatin instead of 2,4-D contains and also contains 0.1 mM N- (phosphonomethyl) glycine. Optional is N- (phosphonomethyl) glycine in the range of 0.04-0.25 mM. Regenerating calli are used on this medium for one Period of 3 weeks before the subculture saved, which is well-developed shoots cut out become. There's probably just one event on a single callus is generated (which represents a single embryo), the entire Callus removed on a fresh plate and with the cut out Sapling (saplings) saved to ensure that multiple Clones that originate from the same callus, not as separate Events counted become. Calli with only partially developed shoots or without regenerating Sectors are for returned to the Z medium for another three weeks. At the end of this period non-regenerating calli are discarded.
Schößlinge werden auf Z-Medium gehalten, bis sich 4 oder mehr gutentwickelte Blätter (die sich auf eine Länge von ca. 2 cm erstrecken) gebildet haben. Das regenerierende Pflanzenmaterial wird dann vorsichtig in Kunststoffwannen überführt, die 0,5 MS-Medium enthalten. 0,5 MS-Medium bei pH 5,8 ist 2,16 g/l Murashige-Skoog-Salze, 15 g/l Saccharose, 2,5 g Aktivkohle, 2,5 g/l Gelrite, 1 mg/l Glycin, 50 mg/l myo-Inosit, 0,25 mg/l Nicotinsäure, 0,25 mg/l Pyridoxin·HCl, 0,05 mg/l Thiamin·HCl und 0,1 mM N-(Phosphonomethyl)glycin (gegebenenfalls 0,0–0,25 mM).Become saplings kept on Z medium until 4 or more well-developed leaves (the on a length of about 2 cm) have formed. The regenerating plant material is then carefully transferred to plastic tubs containing 0.5 MS medium. 0.5 MS medium at pH 5.8 is 2.16 g / l Murashige-Skoog salts, 15 g / l sucrose, 2.5 g activated charcoal, 2.5 g / l gelrites, 1 mg / l glycine, 50 mg / L myo-inositol, 0.25 mg / L nicotinic acid, 0.25 mg / L pyridoxine · HCl, 0.05 mg / l thiamine · HCl and 0.1mM N- (phosphonomethyl) glycine (optionally from 0.0 to 0.25 mM).
Sobald die Pflanzen gewurzelt haben, können sie in Erde getopft und entwöhnt oder auf individuelle Glassiederöhrchen entfernt werden, die 0,5 MS (ohne N-(Phosphonomethyl)gycin) und 2,5 g/l Aktivkohle enthalten. Es ist bevorzugt, daß Aktivkohle im Bewurzelungsmedium vorhanden ist, um etwaige verbleibende PGRs oder Selektionschemikalien, die mit dem Pflänzchen übertragen wurden, zu adsorbieren und eine dunkle Bewurzelungsumgebung zu schaffen, um dadurch physiologisch anomale grüne Wurzeln zu vermeiden.As soon as the plants have rooted can potted them in soil and weaned them or on individual glass tubes are removed, the 0.5 MS (without N- (phosphonomethyl) gycin) and 2.5 g / l of activated carbon. It is preferred that activated carbon present in the rooting medium to any remaining PGRs or to adsorb selection chemicals transferred to the plantlet and to create a dark rooting environment thereby being physiologically abnormal green To avoid roots.
Die Kallusinduktion und die erste Woche der Regeneration erfolgen bei 25°C in der Dunkelheit. Die zweite Woche der Regeneration erfolgt bei geringem Licht bei 25°C und dann anschließende Wochen bei ca. 2500 lux mit einer 16-stündigen Lichtperiode.The Callus induction and the first week of regeneration occur 25 ° C in the darkness. The second week of regeneration occurs at low Light at 25 ° C and then subsequent Weeks at about 2500 lux with a 16-hour light period.
Vermehrung, Züchtung und Analyse von transformiertem PflanzenmaterialPropagation, breeding and Analysis of transformed plant material
Verfahren zur Erzeugung von T1 und weiterer Nachkommenschaft sind alle fachlich wohlbekannt und im wesentlichen wie in den vorhergehenden Beispielen beschrieben. Verfahren zur Analyse der Vererbung von Resistenz gegen Glyphosat und Gegenwart, Integrität und Expression von Transgenen sind wie in vorhergehenden Beispielen.method for the production of T1 and other offspring are all professional well known and essentially as in the previous examples described. Method for analyzing the inheritance of resistance to Glyphosate and presence, integrity and expression of transgenes are as in previous examples.
Beispiel 16. Transformation von Weizenlinien mit DNA, die eine EPSPS-Expressionskassette einschließt, durch Elektroporation von Protoplasten; Selektion und Regeneration von Pflanzenzellen und Pflanzen, die resistent gegen Glyphosat sindExample 16. Transformation of wheat lines with DNA including an EPSPS expression cassette Electroporation of protoplasts; Selection and regeneration of Plant cells and plants that are resistant to glyphosate
In
einem weiteren Beispiel wird Plasmid- oder lineare DNA, die eine
EPSPS-Expressionskassette umfaßt
und identisch zu der in den Beispielen 12, 13 und 15 verwendeten
ist, zur direkten Transformation von Protoplasten einer Linie von
Weizen verwendet, die zu fruchtbaren Pflanzen regeneriert werden
kann (vgl.
Alternativ und zusätzlich zur Behandlung mit PEG wird die Transformation von Getreideprotoplasten unter Verwendung weiterer Schritte des Hitzeschocks und/oder der Elektroporation durchgeführt (E. Neumann et al. (1982), EMBO J., 7, 841–845). So werden zum Beispiel Weizenprotoplasten in einer wäßrigen Lösung von DNA und Mannit inkubiert, für 5 min auf 45°C erwärmt und dann über einen Zeitraum von 10 Sekunden auf 0°C abgekühlt. Dann wird Polyethylenglykol hinzugegeben (Mr 3K-8K), bis die Endkonzentration ca. 8% G/V beträgt. Nach vorsichtigem, aber sorgfältigem Vermischen wird die Behandlung in einem Elektroporator durchgeführt. Die Kammer eines Dialog "Porator" (Dialog, Düsseldorf, Deutschland) wird durch Spülen mit 70%igem Ethanol und anschließendes Trocknen in steriler Luft sterilisiert. Suspensionen von Protoplasten (ca. 2 × 106 Protoplasten/ml in 0,4 M Mannit + DNA) werden mit Manganchlorid auf einen gemessen elektrischen Widerstand von ca. 1,4 kΩ eingestellt. Proben mit einem Volumen von ca. 0,4 ml werden in Intervallen von 10 Sekunden drei Pulsen von angelegten Spannungen zwischen 1000 und 2000 V unterworfen. Die so transformierten Protoplasten werden dann gesammelt und in CC-Kulturmedium zurückverdünnt.Alternatively, and in addition to treatment with PEG, transformation of cereal protoplasts is carried out using further steps of heat shock and / or electroporation (E. Neumann et al., (1982) EMBO J., 7, 841-845). For example, wheat protoplasts are incubated in an aqueous solution of DNA and mannitol, heated to 45 ° C for 5 minutes and then cooled to 0 ° C over a period of 10 seconds. Then polyethylene glycol is added (Mr 3K-8K) until the final concentration is about 8%. G / V is. After careful but careful mixing, the treatment is carried out in an electroporator. The chamber of a dialogue "Porator" (Dialog, Dusseldorf, Germany) is sterilized by rinsing with 70% ethanol and subsequent drying in sterile air. Suspensions of protoplasts (about 2 × 10 6 protoplasts / ml in 0.4 M mannitol + DNA) are adjusted with manganese chloride to a measured electrical resistance of about 1.4 kΩ. 0.4 ml volumes are subjected to three pulses of applied voltages between 1000 and 2000 V at 10 second intervals. The protoplasts thus transformed are then collected and redissolved in CC culture medium.
Die Fachleute werden erkennen, daß viele Permutationen und Variationen dieser Transformationsverfahren möglich sind, und daß zum Beispiel eine Transformation auch durch Erhöhung des pH auf 9,5 und/oder Erhöhung der Konzentration von Calciumionen in der Lösung, in der die Transformation durchgeführt wird, verbessert werden kann.The Professionals will recognize that many Permutations and variations of these transformation methods are possible and that to For example, a transformation also by increasing the pH to 9.5 and / or increasing the Concentration of calcium ions in the solution in which the transformation carried out will, can be improved.
Nach 3–14 Tagen werden Teilmengen der sich entwickelnden Zellkulturen auf Medium übertragen, das alternative Selektionskonzentrationen von N-(Phosphonomethyl)glycin von Gewebekulturqualität (Sigma) zwischen 1 und 5 mM (bevorzugt 2 mM) enthält. So identifizierte resistente Zellkolonien (die Wachstum bei Konzentrationen von Glyphosat aufweisen, die wenigstens 2-fach höher als diejenigen sind, die von untransformierten Kontrollen toleriert werden) werden auf frisches Agarmedium übertragen, das auch eine Reihe von Selektionskonzentrationen von Glyphosat enthält, und wie in Beispiel 15 beschrieben zwischen Platten subkultiviert, die aufeinanderfolgend absteigende Konzentrationen von 2,4-D enthalten. Wachsende resistente Kolonien können (durch PCR etc.) auf Gegenwart der rekombinanten DNA analysiert werden. Es kann möglich sein oder nicht, eine hohe Selektion im Kallusschritt zu bewirken. In jedem Fall werden alle wachsenden Kalli weiter mitgenommen.To 3-14 days subsets of developing cell cultures are transferred to medium, the alternative selection levels of tissue culture grade N- (phosphonomethyl) glycine (Sigma) between 1 and 5 mM (preferably 2 mM). So identified resistant Cell colonies (which show growth at concentrations of glyphosate, at least 2 times higher than those tolerated by untransformed controls are transferred to fresh agar medium, which is also a series of selection concentrations of glyphosate, and as in Example 15 described subcultivated between plates, which are consecutive contain descending concentrations of 2,4-D. Growing resistant Colonies can (by PCR etc.) for the presence of the recombinant DNA become. It may be possible or not, to effect high selection in the callus step. In any case, all growing calli will be taken along.
Wachsende Kalli werden dann auf Schößlingsregenerationsmedium übertragen, das Zeatin und N-(Phosphonomethyl)glycin enthält, und dann auf Bewurzelungsmedium, genau wie in Beispiel 15 beschrieben. Fruchtbare transgene Pflanzen, die Glyphosat-resistente EPSPS-Synthase exprimieren, werden dann regeneriert, selektiert und getestet, wie es fachbekannt ist und in Beispiel 15 beschrieben wird, unter Verwendung der in Beispiel 11 beschriebenen Analyseverfahren.growing Calli are then transferred to shoot regeneration medium, containing zeatin and N- (phosphonomethyl) glycine, and then rooting medium, exactly as described in Example 15. Fertile transgenic plants, then express the glyphosate-resistant EPSPS synthase regenerated, selected and tested as it is known in the art and in Example 15, using the example given in FIG 11 described analysis method.
Beispiel 17. Verfahren zum Testen von EPSPS-Aktivität und Bestimmung der kinetischen Konstanten. Verfahren zum Testen von EPSPS-Aktivitäten in rohem Pflanzenmaterial und Unterscheidung des Anteils der Gesamtheit, der resistent gegen Glyphosat istExample 17. Procedure for testing EPSPS activity and determination of kinetic constants. Method of testing EPSPS activities in raw plant material and distinguishing the proportion of the totality, which is resistant to glyphosate
EPSPS-EnzymassayEPSPS enzyme assay
Assays werden allgemein gemäß dem radiochemischen Verfahren von Padgette et al. 1987 (Archives of Biochemistry and Biophysics, 258(2) 564–573) mit K+-Ionen als Hauptart des kationischen Gegenions durchgeführt. Assays in einem Gesamtvolumen von 50 μl in 50 mM HEPES (KOH) pH 7,0 bei 25°C enthalten gereinigtes Enzym oder Pflanzenextrakt (siehe unten), geeignet verdünnt in HEPES, pH 7,0, das 10% Glycerin und 5 mM DTT, 14C-PEP entweder als variables Substrat (für kinetische Bestimmungen) oder fixiert auf 100 oder 250 μM und Shikimat-3-phosphat (K+-Salz) mit 2 oder 0,75 mM wie angegeben enthält. Gegebenenfalls können Assays für Untersuchungen von rohen Pflanzenextrakten auch 5 mM KF und/oder 0,1 mM Ammoniummolybdat enthalten. Assays werden durch Zugabe von 14C-Phosphonoenolpyruvat (Cyclohexylammoniumsalz) gestartet und nach 2–10 Minuten (bevorzugt 2 Minuten) durch Zugabe von 50 μl einer Lösung aus 1 Teil 1 M Essigsäure und 9 Teilen Ethanol angehalten. Nach dem Anhalten werden 20 μl auf eine Synchropak AX100 (25 cm × 4,6 mm) Säule geladen und unter Verwendung einer isokratischen Elution mit einer mobilen Phase mit 0,28 M Kaliumphosphat pH 6,5 bei einem Fluß von 0,5 ml/min über 35 Minuten chromatographiert. Unter diesen Bedingungen sind die Retentionszeiten für PEP und EPSP ca. 19 bzw. 25 Minuten. Ein CP 525TR-Szintillationszähler wird mit dem Ende der AX100-Säule verbunden. Er ist mit einer 0,5 ml Durchflußzelle ausgerüstet, und die Fließgeschwindigkeit des Szintillationsmittels (Ultima Flo AP) wird auf 1 ml/min eingestellt. Relative Peak-Flächen von PEP und EPSP werden zur Bestimmung der prozentualen Umwandlung von markiertem PEP zu EPSP integriert. Scheinbare Km- und Vmax-Werte werden durch Anpassung nach der Methode der kleinsten Fehlerquadrate an eine Hyperbel mit einfacher Gewichtung unter Verwendung von Graphit 3.09b von Erithacus Software Ltd. angepaßt. Km-Werte werden allgemein unter Verwendung von 8–9 Konzentrationen von variablem Substrat im Bereich von Km/2–10 Km und dreifachen Punkten sichergestellt. Außer wenn spezifisch angegeben, werden Datenpunkte in der Analyse nur eingeschlossen, wenn es eine Umwandlung von Substrat zu EPSPS von < 30% gibt.Assays are generally performed according to the radiochemical method of Padgette et al. 1987 (Archives of Biochemistry and Biophysics, 258 (2) 564-573) with K + ions as the main species of the cationic counterion. Assays in a total volume of 50 μl in 50 mM HEPES (KOH) pH 7.0 at 25 ° C contain purified enzyme or plant extract (see below), suitably diluted in HEPES, pH 7.0, containing 10% glycerol and 5 mM DTT , 14 C-PEP either as a variable substrate (for kinetic determinations) or fixed at 100 or 250 μM and shikimate-3-phosphate (K + salt) at 2 or 0.75 mM as indicated. Optionally, assays for studies on crude plant extracts may also contain 5 mM KF and / or 0.1 mM ammonium molybdate. Assays are started by addition of 14 C-phosphonoenolpyruvate (cyclohexylammonium salt) and stopped after 2-10 minutes (preferably 2 minutes) by addition of 50 μl of a solution of 1 part 1 M acetic acid and 9 parts ethanol. After arrest, 20 μl are loaded onto a Synchropak AX100 (25 cm x 4.6 mm) column and assayed using a mobile phase isocratic elution with 0.28 M potassium phosphate pH 6.5 at a flow of 0.5 ml / ml. chromatographed over 35 minutes. Under these conditions, the retention times for PEP and EPSP are approximately 19 and 25 minutes, respectively. A CP 525TR scintillation counter is connected to the end of the AX100 column. It is equipped with a 0.5 ml flow cell and the flow rate of the scintillant (Ultima Flo AP) is adjusted to 1 ml / min. Relative peak areas of PEP and EPSP are integrated to determine the percentage conversion of labeled PEP to EPSP. Apparent K m and V max values are determined by fitting least squares fit to a single weight hyperbola using Graphite 3.09b from Erithacus Software Ltd. customized. K m values are generally ensured using 8-9 concentrations of variable substrate in the range of K m / 2-10 K m and triplicate points. Unless specifically stated, data points are included in the analysis only if there is a substrate to EPSPS conversion of <30%.
Shikimat-3-Pi (S3P) wird wie folgt hergestellt: zu 7 ml 0,3 M TAPS pH 8,5, das 0,05 M Shikimat, 0,0665 M ATP (Na-Salz), 10 mM KF, 5 mM DTT und 0,05 M MgCl2·6H2O enthält, werden 75 μl einer Lösung von Shikimatkinase mit 77 Einheiten (μmolmin–1) ml–1 gegeben. Nach 24 h bei Raumtemperatur wird die Reaktion durch kurzes Erhitzen auf 95°C beendet. Die Reaktionslösung wird 50-fach in 0,01 M Tris·HCl pH 9 verdünnt und durch Anionenaustausch an Dowex 1 × 8–400 unter Verwendung eines 0–0,34 M LiCl2-Gradienten chromatographiert. Die S3P-Fraktionen werden vereinigt, gefriergetrocknet und dann erneut in 7 ml destilliertem H2O gelöst. 28 ml von 0,1 M Ba(CH3COOH)2 und 189 ml absolutes Ethanol werden dann hinzugegeben. Diese Lösung wird über Nacht bei 4°C gerührt. Die resultierende Ausfällung von Tri-Barium-S3P wird aufgefangen und in 30 ml 67%igem Ethanol gewaschen. Die gewaschene Ausfällung wird dann in ca. 30 ml destilliertem H2O gelöst. Durch Zugabe von entweder K2SO4 wird das K+- oder TMA+-Salz von S3P nach Bedarf erzeugt. Große Sorgfalt wird walten gelassen, um einen minimalen Überschuß von Sulfat hinzuzugeben. Die BaSO4-Ausfällung wird entfernt und der das erforderliche Salz von S3P enthaltende Überstand gefriergetrocknet. Jedes Salz wird gewogen und durch 1H-NMR analysiert. So hergestellte S3P-Zubereitungen sind gemäß 1H-NMR > 90% rein und enthalten (gemäß ihren Massen und Integration von 31P-NMR) nur geringe Reste von Kaliumsulfat.Shikimate-3-Pi (S3P) is prepared as follows: to 7 ml 0.3 M TAPS pH 8.5, the 0.05 M shikimate, 0.0665 M ATP (Na salt), 10 mM KF, 5 mM DTT, and 0.05 M MgCl 2 .6H 2 O, 75 .mu.l of a solution of shikimate kinase with 77 units (μmolmin -1) ml -1 are added. After 24 h at room temperature, the reaction is terminated by brief heating to 95 ° C. The reaction solution is diluted 50-fold in 0.01 M Tris.HCl pH 9 and chromatographed by anion exchange on Dowex 1 × 8-400 using a 0-0.34 M LiCl 2 gradient. The S3P fractions are combined, freeze-dried and then redissolved in 7 ml of distilled H 2 O. 28 ml of 0.1 M Ba (CH 3 COOH) 2 and 189 ml of absolute ethanol are then added. This solution is stirred overnight at 4 ° C. The resulting precipitate of tri-barium-S3P is collected and washed in 30 ml of 67% ethanol. The washed precipitate is then dissolved in about 30 ml of distilled H 2 O. By adding either K 2 SO 4 , the K + or TMA + salt of S3P is generated as needed. Great care is taken to add a minimal excess of sulfate. The BaSO 4 precipitate is removed and the supernatant containing the required salt of S3P is freeze-dried. Each salt is weighed and analyzed by 1 H NMR. Thus produced S3P preparations are according to 1 H-NMR> 90% pure and contain (according to their masses and integration of 31 P-NMR) only small residues of potassium sulfate.
Herstellung von Extrakten von Pflanzenmaterial, die für den EPSPS-Test geeignet sindProduction of extracts of plant material for suitable for the EPSPS test are
Kallus oder Pflänzchenmaterial (0,5–1,0 g) wird zu einem feinen gefrorenen Pulver in einem mit flüssigen Stickstoff gekühlten Mörser und Pistill gemahlen. Dieses Pulver wird in einem gleichen Volumen eines geeigneten gekühlten Extraktionspuffers (z.B. 50 mM HEPES/KOH-Puffer bei pH 7,5, der 1 mM EDTA, 3 mM DTT, 1,7 mM "Pefabloc" (Serinproteaseinhibitor), 1,5 mM Leupeptin, 1,5 mM Pepstatin A, 10% V/V Glycerin und 1% Polyvinylpyrrolidon enthält) aufgenommen, resuspendiert, vermischt und in einer gekühlten Zentrifuge zentrifugiert, um Trümmer abzuscheiden. Der Überstand wird an einer gekühlten PD10-Säule aus Sephadex G25 in 25 mM HEPES-KOH-Puffer bei pH 7,5, der 1 mM EDTA, 3 mM DTT und 10% V/V Glycerin enthält, ausgetauscht. Protein wird durch die Bradford-Methode, standardisiert unter Verwendung von Rinderserumalbumin, abgeschätzt. Ein Teil des Extrakts wird in flüssigem Stickstoff eingefroren. Ein Teil wird unmittelbar untersucht.callus or plantlet material (0.5-1.0 g) becomes a fine frozen powder in liquid nitrogen cooled mortar and pestle ground. This powder is in an equal volume a suitable chilled Extraction buffer (e.g., 50 mM HEPES / KOH buffer at pH 7.5, 1mM EDTA, 3mM DTT, 1.7mM "Pefabloc" (serine protease inhibitor), 1.5mM leupeptin, 1.5mM pepstatin A, 10% v / v glycerol and 1% polyvinylpyrrolidone contains) taken up, resuspended, mixed and centrifuged in a refrigerated centrifuge, around debris deposit. The supernatant is on a chilled PD10 column from Sephadex G25 in 25 mM HEPES-KOH buffer at pH 7.5, containing 1 mM EDTA, containing 3 mM DTT and 10% V / V glycerol. Protein becomes by the Bradford method, standardized using Bovine serum albumin, estimated. Part of the extract is in liquid Nitrogen frozen. A part is examined immediately.
EPSPS-ASSays von Pflanzenextrakt werden standardmäßig wie oben beschrieben mit 0,1 mM 14C-PEP und 0,75 mM Shikimat-3-Pi entweder in Abwesenheit oder Gegenwart von 0,1 mM N-(Phosphonomethyl)glycin durchgeführt. Unter diesen Testbedingungen wird geschätzt, daß die resistente Form vom EPSPS (siehe unten) um < 8,5% gehemmt wird, während die empfindliche Form vom Wildtyp im wesentlichen vollständig gehemmt wird (> 98%). So wird der in Gegenwart von Glyphosat beobachtete Aktivitätsgrad (A) als ca. 92% des Grads von resistentem Enzym herangezogen, das aus der Expression des Transgens stammt, während der Grad von anfälligem EPSPS vom Wildtyp als Gesamtgrad der EPSPS-Aktivität, die in Abwesenheit von Glyphosat beobachtet wird, abzüglich des Wertes von A × ca. 1,08 herangezogen wird. Weil geschätzt wird, daß der Vmax-Wert des mutierten Enzyms nur ca. ein Drittel des Vmax-Wertes des Enzyms vom Wildtyp ist (und weil die Km-Werte für PEP von sowohl Wildtyp- als auch mutierten Formen zu ca. 20 μM oder weniger abgeschätzt werden), wird der Expressionsgrad des Polypeptids des mutierten Enzyms relativ zum Expressionsgrad des endogenen EPSPS vom Wildtyp als ca. 3-fach höher als das Verhältnis herangezogen, das auf Basis des Verhältnisses ihrer relativen beobachteten Aktivitäten berechnet wird. Der Gesamtgrad der EPSPS-Polypeptidexpression (Mutante + Wildtyp) wird auch durch Western (siehe unten) abgeschätzt.Plant extract EPSPS assays are standardly performed as described above with 0.1 mM 14 C-PEP and 0.75 mM shikimate-3-Pi either in the absence or presence of 0.1 mM N- (phosphonomethyl) glycine. Under these test conditions, it is estimated that the resistant form is inhibited by EPSPS (see below) by <8.5%, while the wild type susceptible form is substantially completely inhibited (> 98%). Thus, the degree of activity (A) observed in the presence of glyphosate is taken as about 92% of the level of resistant enzyme derived from the expression of the transgene, while the degree of susceptible wild-type EPSPS as the total level of EPSPS activity that in the absence of glyphosate, minus the value of A × ca. 1.08. Because it is estimated that the Vmax value of the mutant enzyme is only about one third of the Vmax of the wild-type enzyme (and because the Km values for PEP of both wild-type and mutant forms are about 20 μM or less estimated), the level of expression of the polypeptide of the mutant enzyme relative to the level of expression of the wild-type endogenous EPSPS is estimated to be about 3 times higher than the ratio calculated on the basis of the ratio of their relative observed activities. The overall level of EPSPS polypeptide expression (mutant + wild type) is also estimated by Western (see below).
Beispiel 18. Klonierung und Expression von Wildtyp und mutierter cDNA, die reifes Reis-EPSPS in E. coli codiert. Reinigung und Charakterisierung von Wildtyp- und mutiertem Reis-EPSPS.Example 18. Cloning and expression of wild-type and mutant cDNA, the mature rice EPSPS encoded in E. coli. Purification and Characterization of Wild-type and mutant rice EPSPS.
Expression, Reinigung und Charakterisierung von reifem Reis-EPSPS vom WildtypExpression, purification and characterization of wild-type mature rice EPSPS
Reis-EPSPS-cDNA wird unter Verwendung von RT-PCR aus RNA amplifiziert, die aus der Reissorte Koshigari isoliert wird, wobei Superscript RT von BRL gemäß der vom Hersteller gelieferten Empfehlung verwendet wird. PCR wird unter Verwendung von Pfu-Turbopolymerase von Stratagene gemäß den vom Hersteller gelieferten Verfahren durchgeführt. Die nachfolgenden Oligonukleotide werden in der Amplifikationsreaktion und in den reversen Transkriptionsschritten verwendet.Rice EPSPS cDNA is amplified from RNA using RT-PCR derived from the Rice variety Koshigari is isolated using Superscript RT from BRL in accordance with the Manufacturer supplied recommendation is used. PCR is under Use of Stratagene's Pfu turbopolymerase according to the procedures of Manufacturer supplied procedures. The following oligonucleotides be in the amplification reaction and in the reverse transcription steps used.
Das PCR-Produkt wird in pCRBluntII unter Verwendung des Zero Blunt TOPO-Kits von Invitrogen kloniert. Die Sequenz des Inserts wird durch Sequenzierung bestätigt, und es wird verifiziert, daß das vorhergesagte offene Leseraster demjenigen des vorhergesagten reifen EPSPS-Proteins aus Reis-Chloroplast mit der Ausnahme der Gegenwart eines einleitenden Met entspricht. Die klonierte und verifizierte Reis-EPSPS-Sequenz wird unter Verwendung von NdeI und XhoI ausgeschnitten und das gereinigte Fragment in pET24a (Novagen), das ähnlich verdaut ist, kloniert. Die rekombinanten Klone werden in BL21 (DE3) eingeführt, ein Codon-optimierter RP-Stamm von E. coli, geliefert von Stratagene. Das EPSPS-Protein wird in diesem Stamm nach der Zugabe von 1 mM IPTG zum Fermentermedium (LB, ergänzt mit 100 μg/ml Kanamycin) exprimiert. Das rekombinante Protein der korrekten vorhergesagten Masse wird i) auf Basis der Coomassie-Anfärbung von SDS-Gelen von Zellextrakten und Seite-an-Seite-Vergleich mit Coomassie-angefärbten Gelen aus Extrakten ähnlicher E. coli-Zellen, die mit einem leeren pET24a-Vektor transformiert sind, und ii) durch Western-Analyse unter Verwendung eines polyklonalen Antikörpers identifiziert, der gegen zuvor gereinigtes pflanzliches EPSPS-Protein erzeugt wurde. Das reife Reis-EPSPS-Protein wird bei ca. 4°C wie folgt gereinigt. 25 g Naßgewicht an Zellen werden in 50 ml 0,1 M HEPES/KOH-Puffer bei pH 7,5, der 5 mM DTT, 2 mM EDTA und 20% V/V Glycerin enthält, gewaschen. Nach Zentrifugieren mit geringer Geschwindigkeit wird das Zellpellet in 50 ml des gleichen Puffers, der aber auch 2 mM "Pefabloc", einen Serinproteaseinhibitor, enthält, resuspendiert. Die Zellen werden gleichmäßig unter Verwendung eines Glashomogenisators suspendiert und dann mit 10 000 psi unter Verwendung eines Constant Systems (Budbrooke Rd, Warwick, UK) Basic Z-Zellaufbrechers aufgeschlossen. Der Rohextrakt wird mit ca. 30 000 g für 1 h zentrifugiert und das Pellet verworfen. Protaminsulfat (Salmin) wird auf eine Endkonzentration von 0,2% hinzugegeben, vermischt und die Lösung für 30 min stehengelassen. Ausgefälltes Material wird durch Zentrifugieren für 30 min bei ca. 30 000 g entfernt. Ammoniumsulfat von Aristar-Qualität wird auf eine Endkonzentration von 40% Sättigung hinzugegeben, für 30 min gerührt und dann mit ~27 000 g für 30 min zentrifugiert. Das Pellet wird in ~10 ml des gleichen Puffers resuspendiert, wie er für den Zellaufschluß verwendet wurde, weiteres Ammoniumsulfat wird hinzugegeben, um die Lösung auf ca. 70% Sättigung zu bringen, die Lösung wird für 30 min gerührt und erneut zentrifugiert, um ein Pellet zu liefern, das in ca. 15 ml S200-Puffer (10 mM HEPES/KOH (pH 7,8), enthaltend 1 mM DTT, 1 mM EDTA und 20% V/V Glycerin) resuspendiert wird. Dies wird filtriert (0,45 μm), aufgetragen und an einer K26/60-Säule, die Superdex 200 enthält, äquilibriert mit S200-Puffer, chromatographiert. EPSPS-haltige Fraktionen, die auf Basis von EPSPS-Enzymaktivität detektiert werden, werden vereinigt und auf eine xk16- Säule, die 20 ml HP Q-Sepharose enthält, äquilibriert mit S200-Puffer, aufgetragen. Die Säule wird mit S200-Puffer gewaschen und dann das EPSPS mit einem linearen Gradienten eluiert, der sich von 0,0 M bis 0,2 M KCl im gleichen Puffer entwickelt. EPSPS eluiert innerhalb eines einzelnen Peaks, der einer Salzkonzentration von 0,1 M oder darunter entspricht. EPSPS-haltige Fraktionen, die auf Basis von EPSPS-Enzymaktivität detektiert werden, werden vereinigt und auf eine HiLoad xk26/60-Säule aus Superdex 75, äquilibriert mit Superdex 75-Puffer (25 mM HEPES/KOH (pH 7,5), enthaltend 2 mM DTT, 1 mM EDTA und 10% V/V Glycerin) aufgetragen. EPSPS eluiert später aus der Säule, als man auf Basis des Molekulargewichts des vermutlichen Dimers vielleicht erwartet hätte. Dies kann auf der Wechselwirkung des Proteins mit der Gelmatrix bei geringer Ionenstärke beruhen. EPSPS-haltige Fraktionen, die auf Basis der Enzymaktivität identifiziert werden, werden vereinigt und auf eine 1 ml-Säule aus MonoQ, äquilibriert mit dem gleichen Superdex 75-Puffer, aufgetragen. Die Säule wird mit Ausgangspuffer gewaschen, und EPSPS eluiert als einzelner Peak im Verlauf eines 15 ml linearen Gradienten, der sich zwischen 0,0 und 0,2 M KCl entwickelt. EPSPS wird nahezu rein (> 90%) in dieser Reinigungsstufe erhalten. Gegebenenfalls wird EPSPS weiter durch Austausch in Superdex 75-Puffer, der 1,0 M (Aristar) Ammoniumsulfat enthält, und Auftragen auf eine 10 ml-Säule aus Phenylsepharose, äquilibriert im gleichen Puffer, gereinigt. EPSPS wird als einzelner früher Peak während des Verlaufs eines linearen Gradienten von abnehmendem Ammoniumsulfat eluiert, der sich zwischen 1,0 und 0,0 M Ammoniumsulfat entwickelt.The PCR product is cloned into pCRBluntII using the Zero Blunt TOPO kit from Invitrogen ned. The sequence of the insert is confirmed by sequencing and it is verified that the predicted open reading frame corresponds to that of the predicted rice EPS rice mature protein with the exception of the presence of an initiating Met. The cloned and verified rice EPSPS sequence is excised using NdeI and XhoI and the purified fragment cloned into pET24a (Novagen) similarly digested. The recombinant clones are introduced into BL21 (DE3), a codon-optimized RP strain of E. coli supplied by Stratagene. The EPSPS protein is expressed in this strain after the addition of 1 mM IPTG to the fermentor medium (LB supplemented with 100 μg / ml kanamycin). The recombinant protein of the correct predicted mass is determined i) on the basis of Coomassie staining of SDS gels from cell extracts and side-by-side comparison with Coomassie-stained gels from extracts of similar E. coli cells which have an empty pET24a. Vector, and ii) identified by Western analysis using a polyclonal antibody raised against previously purified EPSPS plant protein. The mature rice EPSPS protein is purified at about 4 ° C as follows. 25 g of wet weight of cells are washed in 50 ml of 0.1 M HEPES / KOH buffer at pH 7.5 containing 5 mM DTT, 2 mM EDTA and 20% v / v glycerol. After low speed centrifugation, the cell pellet is resuspended in 50 ml of the same buffer but also containing 2 mM "Pefabloc", a serine protease inhibitor. The cells are evenly suspended using a glass homogenizer and then disrupted at 10,000 psi using a Constant Systems (Budbrooke Rd, Warwick, UK) Basic Z cell disruptor. The crude extract is centrifuged at about 30,000 g for 1 h and the pellet discarded. Protamine sulfate (saline) is added to a final concentration of 0.2%, mixed and the solution allowed to stand for 30 minutes. Precipitated material is removed by centrifugation for 30 min at about 30,000 g. Aristar grade ammonium sulfate is added to a final concentration of 40% saturation, stirred for 30 minutes and then centrifuged at -27,000 g for 30 minutes. The pellet is resuspended in ~ 10 ml of the same buffer as used for cell digestion, additional ammonium sulfate is added to bring the solution to about 70% saturation, the solution is stirred for 30 min and recentrifuged to give Pellet which is resuspended in about 15 ml of S200 buffer (10 mM HEPES / KOH (pH 7.8) containing 1 mM DTT, 1 mM EDTA and 20% v / v glycerol). This is filtered (0.45 μm), coated and chromatographed on a K26 / 60 column containing Superdex 200 equilibrated with S200 buffer. EPSPS-containing fractions detected based on EPSPS enzyme activity are pooled and applied to a xk16 column containing 20 ml of HP Q-Sepharose equilibrated with S200 buffer. The column is washed with S200 buffer and then the EPSPS eluted with a linear gradient developing from 0.0 M to 0.2 M KCl in the same buffer. EPSPS elutes within a single peak corresponding to a salt concentration of 0.1 M or below. EPSPS-containing fractions detected based on EPSPS enzyme activity are pooled and loaded on a HiLoad xk26 / 60 column from Superdex 75 equilibrated with Superdex 75 buffer (25 mM HEPES / KOH (pH 7.5) 2 mM DTT, 1 mM EDTA and 10% v / v glycerol). EPSPS later elutes from the column, as might have been expected based on the molecular weight of the putative dimer. This may be due to the interaction of the protein with the gel matrix at low ionic strength. EPSPS-containing fractions identified on the basis of enzyme activity are pooled and applied to a 1 ml column of MonoQ equilibrated with the same Superdex 75 buffer. The column is washed with starting buffer and EPSPS elutes as a single peak in the course of a 15 ml linear gradient developing between 0.0 and 0.2 M KCl. EPSPS is obtained almost pure (> 90%) in this purification step. Optionally, EPSPS is further purified by exchange in Superdex 75 buffer containing 1.0 M (Aristar) ammonium sulfate and applying to a 10 ml column of phenylsepharose equilibrated in the same buffer. EPSPS is eluted as a single early peak during the course of a linear gradient of decreasing ammonium sulfate developing between 1.0 and 0.0 M ammonium sulfate.
Klonierung, Expression, Reinigung und Charakterisierung von Glyphosat-resistentem mutiertem Reis-EPSPSCloning, expression, Purification and characterization of glyphosate-resistant mutant Rice EPSPS
Die Reis-EPSPS-cDNA in pCRBlunt wird als Matrize für zwei weitere PCRs unter Verwendung der folgenden Primerpaare verwendet, die zur Einführung spezifischer Veränderungen entwickelt wurden:The Rice EPSPS cDNA in pCRBlunt is used as a template for two more PCRs the following primer pairs used for the introduction of specific changes were developed:
Die resultierenden Produkte werden gelgereinigt und in ein Röhrchen in äquimolaren Konzentrationen gegeben, um als Matrize für eine weitere Runde von PCRs mit den Reis 5'- und 3'-Oligonukleotiden zu dienen. Die resultierenden Produkte werden in pCRBluntII unter Verwendung des Zero Blunt TOPO-Kits von Invitrogen kloniert. Es wird bestätigt, daß die DNA-Sequenz des Inserts und ihr vorhergesagtes offenes Leseraster demjenigen des vorhergesagten reifen EPSPS-Proteins des Reis-Chlorplasten entsprechen (mit der Ausnahme der Gegenwart eines einleitenden Met), und auch daß die gewünschten Veränderungen (die spezifische Mutation von T zu I und P zu S an spezifischen Positionen in der EPSPS-Sequenz) codiert sind. Die so klonierte und verifizierte Reis-EPSPS-Sequenz wird unter Verwendung von NdeI und XhoI ausgeschnitten und das gereinigte Fragment in in ähnlicher Weise verdautes pET24a (Novagen) kloniert. Die rekombinanten Klone werden in BL21 (DE3) eingeführt, einen Codon-optimierten RP-Stamm von E. coli, geliefert von Stratagene. Das EPSPS-Protein wird in diesem Stamm nach Zugabe von 1 mM IPTG zum Fermentermedium (LB, ergänzt mit 100 μg/ml Kanamycin) exprimiert. Das rekombinante Protein der korrekten vorhergesagten Masse wird i) auf Basis der Coomassie-Anfärbung von SDS-Gelen von Zellextrakten und Seite-an-Seite-Vergleich mit Coomassie-angefärbten Gelen von Extrakten ähnlicher E. coli-Zellen, die mit einem leeren pET24a-Vektor transformiert wurden, und ii) durch Western-Analyse unter Verwendung eines polyklonalen Antikörpers identifiziert, der gegen zuvor gereinigtes Pflanzen-EPSPS-Protein erzeugt wurde. Diese mutierte Form von Reis-EPSPS wird in einer ähnlichen Weise zum oben für Reis-EPSPS vom Wildtyp beschriebenen Verfahren gereinigt und charakterisiert.The resulting products are gel purified and placed in a tube in equimolar Concentrations given to serve as template for another round of PCRs with the rice 5'- and 3'-oligonucleotides to serve. The resulting products are included in pCRBluntII Using the Zero Blunt TOPO kit from Invitrogen cloned. It will be confirmed, that the DNA sequence of the Inserts and their predicted open reading frame that of the predicted ripe EPSPS protein of rice chloroplast (with the exception of the presence of an introductory Met), and also that the desired changes (the specific mutation from T to I and P to S at specific Positions in the EPSPS sequence). The so cloned and verified rice EPSPS sequence is determined using NdeI and XhoI cut out and the purified fragment in similar Way digested pET24a (Novagen) cloned. The recombinant clones are introduced in BL21 (DE3), a codon-optimized RP strain of E. coli supplied by Stratagene. The EPSPS protein is in this strain after addition of 1 mM IPTG to the fermenter medium (LB, suppl at 100 μg / ml Kanamycin). The recombinant protein of the correct predicted Mass is i) based on Coomassie staining of SDS gels from cell extracts and side-by-side comparison with Coomassie-stained gels of extracts more similar E. coli cells transformed with an empty pET24a vector and ii) by Western analysis using a polyclonal antibody identified against previously purified plant EPSPS protein was generated. This mutated form of rice EPSPS will be in a similar Way to the top for Purified and characterized rice EPSPS wild-type method.
Die so erhaltene Mutantenform von Reis-EPSPS, getestet wie oben in Gegenwart von 2 mM Shikimat-3-Pi, hat einen scheinbaren Vmax-Wert von ca. 10 μmol/min/mg und einen Km-Wert für PEP von 22 μM. Bei 40 μM PEP beträgt der IC50-Wert für das Kaliumsalz von Glyphosat ca. 0,6 mM. Der abgeschätzte Ki-Wert für Kaliumglyphosat des mutierten EPSPS beträgt ca. 0,2 mM.The resulting rice EPSPS mutant form, tested as above in the presence of 2 mM shikimate-3-Pi, has an apparent Vmax of about 10 μmol / min / mg and a Km value for PEP of 22 μM. At 40 μM PEP, the IC 50 value for the potassium salt of glyphosate is about 0.6 mM. The estimated Ki value for potassium glyphosate of the mutant EPSPS is about 0.2 mM.
Beispiel 19. Herstellung von Antikörpern gegen gereinigtes Reis-EPSPS und Verfahren zur Western-AnalyseExample 19. Preparation of antibodies against purified rice EPSPS and western analysis methods
Standardverfahren zur Erzeugung von polyklonalen Antiseren in Kaninchen werden verwendet. Kaninchen sind junge Weibchen von New Zealand Whites. Immunisierungsverläufe bestehen aus 4 Dosen mit jeweils ca. 100 mg, die in monatlichen Intervallen verabreicht werden. Jedes Dosis in phosphat gepufferter Kochsalzlösung wird mit komplettem Freund-Adjuvans (Dosis 1) oder unvollständigem Adjuvans (Dosen 2~4) verabreicht und an vier subkutanen Stellen injiziert. Eine Vorblutabnahme wird entnommen, bevor Dosis 1 verabreicht wird. Eine Testblutabnahme wird 14 Tage nach der zweiten Dosis entnommen, um die Immunreaktion zu bestätigen. Eine Frist-Blutabnahme wird 14 Tage nach der vierten Dosis entnommen und für das Experiment verwendet. Eine fünfte und letzte Dosis wird verabreicht, wenn zumindest 6 Wochen nach der 4. Dosis vergangen sind, und die letzte Blutentnahme (auch für das Experiment verwendet) wird 14 Tage später entnommen. Antikörper werden sowohl gegen (i) gereinigtes natives reifes Reis-EPSPS vom Wildtyp (Beispiel 8) als auch (ii) gegen SDS-denaturiertes Reis-EPSPS-Polypeptid erzeugt, das aus einer Bande eluiert wird, die aus einem 12%-SDS-Gel geschnitten wird (wobei die korrekte Position des Proteins durch Seite-an-Seite-Coomassie-Anfärbung der Bande genau markiert wird).standard procedures for the production of polyclonal antisera in rabbits are used. Rabbits are young females of New Zealand whites. Immunization courses exist out of 4 doses each containing about 100 mg taken at monthly intervals be administered. Each dose in phosphate buffered saline will with complete Freund's adjuvant (dose 1) or incomplete adjuvant (2 ~ 4 doses) and injected at four subcutaneous sites. A pre-blood collection is taken before dose 1 is administered. A test blood sample will be taken 14 days after the second dose, to confirm the immune reaction. Deadline blood collection is taken 14 days after the fourth dose and for used the experiment. A fifth and last dose will be given if at least 6 weeks after the 4th dose and the last blood sample (also for the experiment used) will be 14 days later taken. antibody are tested against (i) purified native Ripe Rice EPSPS from Wild-type (Example 8) as well as (ii) generated against SDS-denatured rice EPSPS polypeptide, which is eluted from a band cut from a 12% SDS gel (the correct position of the protein being determined by side-by-side Coomassie staining) Band is marked exactly).
12% Polyacrylamidgele werden zur SDS-Gelelektrophorese und zum Western-Blotting verwendet. Elektrophorese wird mit einem konstanten Strom von 100 V für 90 Minuten durchgeführt. Gele werden gegen Nitrocellulosebogen über Nacht bei 4°C bei konstant 30 V geblottet. Bögen werden in 5% phosphatgepufferter Kochsalzlösung von Marvel, die 0,1% Tween (PBS-Tween) enthält, für 1 oder 2 Stunden geblockt, dreimal in PBS-Tween gewaschen und in Reis-EPSPS-Rb1 primärem Antikörper mit ca. 1,3 mg IgG/ml inkubiert (normalerweise äquivalent zu einer 1:4000- bis 1:20 000-Verdünnung von Frist-Blutentnahme). Diese Antikörperverdünnungen werden in PBS (phosphatgepufferte Kochsalzlösung), die 1% Marvel und 0,05% Tween 20 enthält, für 2 Stunden eingesetzt. Sekundärer Antikörper, Ziege-Anti-Kaninchen-HRP (Sigma A6154), wird mit 1:10 000 oder 1:20 000 in PBS, das 0,05% Tween und 1% Marvel enthält, eingesetzt. Inkubation mit sekundärem Antikörper wird für 1 Stunde fortgesetzt, der Blot wird dreimal in PBS (0,05% Tween) gewaschen, ECL-Substrat wird für gewöhnlich 1 Minute angewendet und der Film für 10–60 Sekunden belichtet. Negative Kontrollblots sind Blots mit (1) Vorimmunserum bei einer Verdünnung, die berechnet wurde, um das gleiche [IgG] wie in Testimmunseren zu liefern (IgG wird routinemäßig aus einer Teilmenge jedes Serums gereinigt und quantifiziert, so daß diese Verdünnungen direkt berechnet werden können), und auch mit (2) Immunserum, das gegen Freund-Adjuvans allein erzeugt ist. Die IgG-Konzentration in Kontrollimmunseren wird so eingestellt, daß Kontrollen eine geeignete Konzentration von IgG besitzen. Zur Durchführung dieser Berechnung wird IgG aus rohem Antiserum durch Filtration durch einen 0,45 μm-Spritzenfilter gereinigt und durch eine 1 ml HiTrap-Protein-G-Säule (Pharmacia, Katalog Nr.: 17-0404-01) geleitet. Das gebundene IgG wird aus der Säule mit 0,1 M Glycin·HCl pH 2,9 eluiert und gegen PBS über Nacht dialysiert. Die IgG-Konzentration wird durch UV-Bestimmung abgeschätzt (ein Lichtweg von 1 cm einer 1 mg/ml-Lösung von reinem IgG hat eine Extinktion bei einer Wellenlänge von 280 nm von 1,35). Aus der IgG-Ausbeute kann eine Berechnung der IgG-Konzentration im rohen Antiserum durchgeführt und korrekte Verdünnungen in Western Blots entsprechend berechnet werden.12% polyacrylamide gels are used for SDS gel electrophoresis and Western blotting. Electrophoresis is performed at a constant current of 100 V for 90 minutes. Gels are blotted overnight against nitrocellulose sheets at 4 ° C at constant 30V. Sheets are blocked in 5% Marvel Marvel buffered saline containing 0.1% Tween (PBS-Tween) for 1 or 2 hours, washed three times in PBS-Tween and in rice EPSPS-Rb1 primary antibody at approximately 1, 3 mg IgG / ml (usually equivalent to a 1: 4000 to 1:20 000 dilution of timed blood collection). These antibody dilutions are placed in PBS (phosphate buffered saline) containing 1% Marvel and 0.05% Tween 20 for 2 hours. Secondary antibody, goat anti-rabbit HRP (Sigma A6154) is used at 1:10 000 or 1:20 000 in PBS containing 0.05% Tween and 1% Marvel. Incubation with secondary antibody is continued for 1 hour, the blot is washed three times in PBS (0.05% Tween), ECL substrate is usually applied for 1 minute and the film is exposed for 10-60 seconds. Negative control blots are blots of (1) preimmune serum at a dilution calculated to give the same [IgG] as in test immunoserants (IgG is routinely purified and quantified from a subset of each serum so that these dilutions can be calculated directly). , and also with (2) immune serum produced against Freund's adjuvant alone. The IgG concentration in control immune sera is adjusted so that controls have a suitable concentration of IgG. To perform this calculation, IgG is determined from ro The antiserum was purified by filtration through a 0.45 μm syringe filter and passed through a 1 ml HiTrap Protein G column (Pharmacia, Cat. No .: 17-0404-01). The bound IgG is eluted from the column with 0.1 M glycine · HCl pH 2.9 and dialyzed against PBS overnight. The IgG concentration is estimated by UV determination (a light path of 1 cm of a 1 mg / ml solution of pure IgG has an absorbance at a wavelength of 280 nm of 1.35). From the IgG yield, a calculation of the IgG concentration in the crude antiserum can be performed and correct dilutions in Western blots calculated accordingly.
Pflanzengewebeproben werden zum Beispiel wie in Beispiel 17 beschrieben hergestellt. Alternativ wird für die Western-Analyse ein viel einfacheres Verfahren verwendet. 100–200 mg Pflanzengewebe zur Analyse werden schnell (zum Beispiel unter Verwendung eines Ultraturrax, einer Perlenschlagmaschine oder eines Glashomogenisators) in einem gleichen Volumen von Puffer (ähnlich Beispiel 7) homogenisiert, für 5 Minuten in einer gekühlten Eppendorf-Mikrozentrifuge zentrifugiert und a) eine kleine Teilmenge des Überstandes auf Protein unter Verwendung der Bradford-Methode analysiert und b) der Großteil des Überstandes 1:1 mit Laemli-SDS-"Probenpuffer" vermischt, erhitzt und dann fertig für die Auftragung auf Gele gelagert. Typischerweise werden SDS-Scheibengele mit 10 Proteinproben in 10 Vertiefungen geladen. Typischerweise haben diese 1 bis 10 μg von Rohextrakten von Pflanzenmaterial zur Analyse neben einer Standardkurve mit 0 bis 20 ng reinem Reis-EPSPS. In einigen Fällen werden Western-Analysen unter Verwendung von Antikörpern durchgeführt, die gegen gereinigtes EPSPS vom Wildtyp aus Brassica napus (exprimiert und gereinigt unter Verwendung ähnlicher Verfahren wie oben beschrieben) erzeugt wurden. In diesem Fall ist die Stärke der Kreuzreaktion der Antikörper weniger stark gegenüber Reis-EPSPS (oder gegenüber Weizen- oder Mais-EPSPS aus endogenen Pflanzen) als in dem Fall, in dem gegen Reis-EPSPS erzeugte Antikörper verwendet werden, aber sie liefert dennoch eine ausreichende Reaktion für nützliche quantitative Informationen in bezug auf die Standardkurve, um ableitbar zu sein.Plant tissue samples are prepared, for example, as described in Example 17. Alternatively, for The Western analysis used a much simpler procedure. 100-200 mg Plant tissues for analysis are rapidly (for example, using an Ultraturrax, a beading machine or a glass homogenizer) Homogenized in an equal volume of buffer (similar to Example 7), for 5 minutes in a chilled Eppendorf microfuge centrifuge and a) a small subset of the supernatant analyzed for protein using the Bradford method and b) the majority of the supernatant 1: 1 mixed with Laemli SDS "sample buffer", heated and then ready for the application stored on gels. Typically, SDS disc gels loaded with 10 protein samples in 10 wells. typically, these have 1 to 10 μg raw extracts of plant material for analysis next to a standard curve with 0 to 20 ng pure rice EPSPS. In some cases, Western analysis performed using antibodies that against purified wild-type EPSPS from Brassica napus (expressed and cleaned using similar ones Method as described above) were generated. In this case is the strenght the cross reaction of the antibodies less strong Rice EPSPS (or opposite Wheat or maize EPSPS from endogenous plants) than in the case but antibodies generated against rice EPSPS are used it nevertheless provides a sufficient response for useful quantitative information with respect to the standard curve to be derivable.
Beispiel 20. Isolation von genomischer DNA aus transgenem Pflanzenmaterial. PCR-Analyse. DNA-Sondenherstellung und Hybridisierung. Kopiezahl und Integrität des TransgensExample 20. Isolation genomic DNA from transgenic plant material. PCR analysis. DNA probe production and hybridization. Copy number and integrity of the transgene
Genomische DNA wird aus Pflanzen, Pflänzchen und Kallusmaterial unter Verwendung zum Beispiel des Verfahrens von Dellporta et al. (1983) isoliert, Chromosome Structure and Function: Impact of New Concepts, 18'th Stadler Genetics Symposium. J. P. Gustafson und R. Appels, Hrsg., New York: Plenum Press, S. 263–282, oder alternativ unter Verwendung eines DNAeasy-Kits (Qiagen). Transgener Kallus und Pflanzenaufspaltungen, die das mutierte Reis-EPSPS-Transgen enthalten, werden unter Verwendung von Fluoreszenz-PCR unter Verwendung der Oligonukleotidprimer SEQ ID NO: 39 und 40 identifiziert, die spezifisch für die Mutationen in der genomischen EPSPS-Sequenz aus Reis sind. Der Fluoreszenzfarbstoff SYBR-Green, der mit doppelsträngiger DNA interkaliert, wird in der PCR-Reaktion eingeschlossen, so daß Proben, die das mutierte Reis-EPSPS-Gen enthalten, durch eine Zunahme der Fluoreszenz in der Probe identifiziert werden, die unter Verwendung einer ABI3377-Maschine detektiert wird. Alternativ werden die Fachleute wissen, daß die Primer fluoreszent markiert werden können, und Technologien wie "molekulare Signale" und "Skorpione" sind verfügbar.genomic DNA is made from plants, plantlets and callus material using, for example, the method by Dellporta et al. (1983) isolated, Chromosome Structure and Function: Impact of New Concepts, 18'th Stadler Genetics Symposium. J.P. Gustafson and R. Appels, eds., New York: Plenary Press, pp. 263-282, or alternatively using a DNAeasy kit (Qiagen). Transgenic callus and Plant cleavage containing the mutated rice EPSPS transgene are prepared using fluorescence PCR using the Oligonucleotide primers SEQ ID NO: 39 and 40 identified specifically for the Mutations in the genomic EPSPS sequence from rice are. The fluorescent dye SYBR-Green, with double-stranded DNA is intercalated, is included in the PCR reaction, so that samples, containing the mutant rice EPSPS gene, by an increase in Fluorescence can be identified in the sample using an ABI3377 machine is detected. Alternatively, the professionals know that the Primers can be labeled fluorescently, and technologies such as "molecular signals" and "scorpions" are available.
Eine
typische PCR-Reaktion, hergestellt in Optical-Platten mit 96 Vertiefungen
und versiegelt mit Optical-Deckeln (PE Biosystems), besteht aus
folgendem:
5,0 μl
gDNA-Matrize (Qiagen DNeasy-Zubereitung)
12,5 μl 2 × SYBR-Green-Vormischung
2,5 μl 5pmol/μl Vorrats-Vorwärtsprimer
2,5 μl 5pmol/μl Vorrats-Reversprimer
2,5 μl ddH2O
5.0 μl gDNA template (Qiagen DNeasy preparation)
12.5 μl 2 × SYBR Green premix
2.5 μl 5 pmol / μl stock forward primer
2.5 μl 5 pmol / μl stock reverprimer
2.5 μl of ddH 2 O
Die
folgenden Cyclisierungsparameter werden befolgt:
Stufe 1: 50°C × 2 min
Stufe
2: 95°C × 10 min
Stufe
3: 50 Cyclen mit 95°C × 15 s,
60°C × 45 sThe following cyclization parameters are followed:
Stage 1: 50 ° C × 2 min
Stage 2: 95 ° C × 10 min
Step 3: 50 cycles of 95 ° C x 15s, 60 ° C x 45s
Veränderungen der Fluoreszenz innerhalb der Proben wird alle 7 Sekunden aus der Stufe 3 der Reaktion aufgezeichnet.changes the fluorescence within the samples is removed every 7 seconds Level 3 of the reaction recorded.
Für das Southern-Blotting werden ca. 10 μg DNA für jeden Restriktionsverdau verwendet. Genomische DNA wird mit geeigneten Restriktionsenzymen (z.B. HindIII) gemäß Herstelleranweisungen (z.B. Promega) verdaut. Restriktionsenzyme werden ausgewählt, die sowohl innerhalb als auch außerhalb der mutierten EPSPS-Sequenz schneiden. DNA wird unter Verwendung von TAE (0,04 M Tris-Acetat, 1 mM EDTA) 0,8% Agarosegelen getrennt. Southern- Blotting wird gemäß Verfahren durchgeführt, die von Sambrook et al., 1989 angegeben werden, unter Verwendung von HyBond N+-Nitrocellulose-Blotting-Membran (AmershamPharmacia). Die DNA wird mit der Membran durch UV-Belichtung vernetzt.For the Southern blotting be about 10 micrograms DNA for used any restriction digest. Genomic DNA is used with appropriate Restriction enzymes (e.g., HindIII) according to manufacturer's instructions (e.g. Promega) digested. Restriction enzymes are selected which both inside and outside cut the mutated EPSPS sequence. DNA is being used of TAE (0.04 M Tris-acetate, 1 mM EDTA) 0.8% agarose gels. Southern blotting is according to procedure carried out, which are disclosed by Sambrook et al., 1989, using of HyBond N + nitrocellulose blotting membrane (Amersham Pharmacia). The DNA is using the membrane by UV exposure networked.
Für die Erzeugung spezifischer Sonden verwendete DNA-Fragmente werden durch Reinigung an Gelen aus Restriktionsverdaus von Plasmid-DNA isoliert oder durch PCR erzeugt. Zum Beispiel wird ein 700 bp-Fragment, das Intron 1 des Reis-EPSPS-Gens enthält, durch PCR unter Verwendung der Primer wie nachfolgend gezeigt erzeugt.For the generation DNA fragments used for specific probes are purified by purification isolated from gels from restriction digests of plasmid DNA or by PCR generated. For example, a 700 bp fragment, the intron 1 of the rice EPSPS gene, generated by PCR using the primers as shown below.
Solche Sonden werden mit 32P unter Verwendung des statistischen Priming-Verfahrens markiert, zum Beispiel mit Ready-To-Go-DNA-Markierungsperlen (AmershamPharmacia), und unter Verwendung von zum Beispiel MicroSpin G-25-Säulen (AmershamPharmacia) gereinigt.Such probes are labeled with 32 P using the random priming method, for example with Ready To Go DNA tag beads (Amersham Pharmacia), and purified using, for example, MicroSpin G-25 columns (Amersham Pharmacia).
Blots von DNA-Gelen werden bei 65°C in 5 × SSC, 0,5% SDS, 2 × Denhardt-Lösung, 0,15 mg/ml denaturierter Lachssperma-DNA für wenigstens eine Stunde vorhybridisiert. Der Blot wird dann mit denaturierter Sonde für 16–24 h bei 65°C in frischer Vorhybridisierungslösung hybridisiert. Membranen werden trockengetupft und unter Verwendung von Autoradiographie visualisiert.blots of DNA gels are at 65 ° C in 5x SSC, 0.5% SDS, 2X Denhardt's solution, 0.15 mg / ml denatured salmon sperm DNA prehybridized for at least one hour. The blot is then freshened with denatured probe at 65 ° C for 16-24 h prehybridization solution hybridized. Membranes are blotted dry and used visualized by autoradiography.
Wenn Southern-Blotting ein einzelnes Integrationsereignis des Transgens an einem einzelnen Ort anzeigt, angezeigt durch die Hybridisierung der Sonde mit nur einem einzelnen Restriktionsfragment spezifischer Größe, dann wird das Ergebnis durch eine Rehybridisierung des Blots unter Verwendung einer alternativen Sonde bestätigt. Für Kontrollen wird untransformiertes Material verwendet. Zusätzlich kann der Blot weiter mit Hybridisierungssonden sondiert werden, die spezifisch für andere Regionen des transgenen Konstrukts sind (zum Beispiel die Promotor-, 5'-UTR-Intron- oder Stromaufwärtsverstärkersequenzen), um die Integrität des Konstrukts zu verifizieren. Zusätzlich werden für den Fall, daß die Agrobacterium-Transformation verwendet wird, spezifische Sonden verwendet, um die Gegenwart oder Abwesenheit von DNA anzuzeigen, die sich über den rechten und linken Rand des superbinären Vektors hinaus erstreckt.If Southern blotting is a single integration event of the transgene at a single location indicated by the hybridization the probe with only a single restriction fragment of specific size, then the result is used by rehybridizing the blot confirmed an alternative probe. For controls Untransformed material is used. In addition, the blot can continue probed with hybridization probes specific for others Regions of the transgenic construct are (for example, the promoter, 5'-UTR intron or Upstream enhancer sequences) for integrity of the construct. In addition, in case that the Agrobacterium transformation used, specific probes used to the present or Absence of DNA display that extends across the right and left Edge of the super-binary Vector extends beyond.
SEQ ID NO: 43 Reis-EPSPS genomisch (aus ATG – WT-Sequenz) SEQ ID NO: 43 rice EPSPS genomic (from ATG - WT sequence)
SEQ ID NO: 44 Reis-EPSPS genomisch (aus ATG einschließlich Doppelmutante – gezeigt) SEQ ID NO: 44 rice EPSPS genomic (from ATG including double mutant - shown)
SEQ ID NO: 45 FMV-Verstärker SEQ ID NO: 45 FMV amplifier
SEQ ID NO: 46 CaMV35S-Verstärker 1 SEQ ID NO: 46 CaMV35S enhancer 1
SEQ ID NO: 47 CaMVS35S-Verstärker 2 SEQ ID NO: 47 CaMVS35S enhancer 2
SEQ ID NO: 48 Mais-Polyubiquitinverstärker SEQ ID NO: 48 maize polyubiquitin enhancer
SEQ ID NO: 49 Reis-Actinverstärker SEQ ID NO: 49 rice actin enhancer
SEQ ID NO: 50 Reis-GOS2-Verstärker SEQ ID NO: 50 rice GOS2 enhancer
SEQ ID NO: 51 Gerste-Plastocyaninverstärker SEQ ID NO: 51 Barley plastocyanine enhancer
SEQ ID NO: 52 Reis genomisch G1 EPSPS (zu ATG) SEQ ID NO: 52 rice genomic G1 EPSPS (to ATG)
SEQ ID NO: 53 Reis genomisch G3 EPSPS (zu ATG) SEQ ID NO: 53 rice genomic G3 EPSPS (to ATG)
SEQ ID NO: 54 Reis genomisch G2 EPSPS + Mais-Adh1-Intron SEQ ID NO: 54 rice genomic G2 EPSPS + maize Adh1 intron
SEQ ID NO: 55 Mais-Adh1-Intron SEQ ID NO: 55 maize Adh1 intron
Sequenzprotokoll sequence Listing
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