Nothing Special   »   [go: up one dir, main page]

WO2001055407A1 - Novel sgs2 plant gene and use thereof - Google Patents

Novel sgs2 plant gene and use thereof Download PDF

Info

Publication number
WO2001055407A1
WO2001055407A1 PCT/FR2001/000246 FR0100246W WO0155407A1 WO 2001055407 A1 WO2001055407 A1 WO 2001055407A1 FR 0100246 W FR0100246 W FR 0100246W WO 0155407 A1 WO0155407 A1 WO 0155407A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
polynucleotide
sgs2
plants
gene
seq
Prior art date
Application number
PCT/FR2001/000246
Other languages
French (fr)
Inventor
Christophe Beclin
Taline Elmayan
Philippe Mourrain
Hervé Vaucheret
Original Assignee
Rhobio
Institut National Recherche Agronomique
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Rhobio, Institut National Recherche Agronomique filed Critical Rhobio
Priority to AU2001235607A priority Critical patent/AU2001235607A1/en
Publication of WO2001055407A1 publication Critical patent/WO2001055407A1/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N9/00Enzymes; Proenzymes; Compositions thereof; Processes for preparing, activating, inhibiting, separating or purifying enzymes
    • C12N9/10Transferases (2.)
    • C12N9/12Transferases (2.) transferring phosphorus containing groups, e.g. kinases (2.7)
    • C12N9/1241Nucleotidyltransferases (2.7.7)
    • C12N9/127RNA-directed RNA polymerase (2.7.7.48), i.e. RNA replicase
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N15/00Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
    • C12N15/09Recombinant DNA-technology
    • C12N15/63Introduction of foreign genetic material using vectors; Vectors; Use of hosts therefor; Regulation of expression
    • C12N15/79Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts
    • C12N15/82Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts for plant cells, e.g. plant artificial chromosomes (PACs)
    • C12N15/8216Methods for controlling, regulating or enhancing expression of transgenes in plant cells
    • C12N15/8218Antisense, co-suppression, viral induced gene silencing [VIGS], post-transcriptional induced gene silencing [PTGS]

Definitions

  • the present invention relates to a new plant SGS2 gene and its use for the preparation of genetically modified plants.
  • Methods for integrating heterologous genes into the genome of plants of different species are known from the state of the art.
  • the level of heterologous gene expression will depend on various factors, including the locus of integration of the heterologous gene in the genome of the transformed plant and so-called phenomena of "silencing". It is indeed known to the state of the art as the expression of a heterologous gene in a plant can be inhibited completely or partly in the progeny of the transformed plants regenerated, even said the gene s is expressed correctly in the regenerated plant coming directly from the transformed cell.
  • the introduced heterologous gene can sometimes undergo epigenetic inactivation (inactivation being accompanied by any change in sequence).
  • inactivation can also affect the expression of these host genes and cause deleterious effects for the organism (co-inactivation).
  • co-inactivation Two distinct mechanisms of inactivation have been demonstrated in higher plants, resulting either in blocking transcription (transcriptional inactivation) or in degradation of RNA (post-transcriptional inactivation).
  • post-transcriptional inactivation mechanisms have also been demonstrated in the resistance of plants to viruses.
  • RNA dependent RNA polymerase RNA dependent RNA polymerase
  • RNAse specific for double-stranded RNA The aberrant RNA paired with its complement would then be degraded by an RNAse specific for double-stranded RNA.
  • this model remains very speculative and incomplete.
  • the qdel gene from Neurospora crassa involved in the phenomenon of "quelling" analogous to post-transcriptional inactivation has been cloned and characterized (Cogoni and Macino, Nature. 399: 166-169,
  • the present invention therefore relates to a new plant RdRp involved in post-transcriptional inactivation as well as mutants and methods for identifying RdRp involved in the phenomenon of post-transcriptional inactivation in plants.
  • the invention also relates to transgenic plants in which the SGS2 gene is inactivated or inhibited to allow a more stable and greater expression of certain transgenes, in particular for the production of recombinant proteins in plants.
  • the present invention also relates to the overexpression of the SGS2 gene for the preparation of plants more resistant to viral infections. Description of the figures
  • FIGURE 1 Mutants sgs2
  • SEQ ID NO.1 SGS2 gene from Arabidopsis thaliana
  • SEQ ID NO. 2 cDNA of the SGS2 gene from Arabidopsis thaliana
  • SEQ ID NO. 3 Polypeptide SGS2 d 1 Arabidopsis thaliana
  • the present invention relates to SGS2 polynucleotides, in particular to polynucleotides comprising a plant SGS2 gene.
  • the polynucleotides of the present invention comprise the coding sequence of a plant SGS2 gene.
  • the SGS2 gene can be isolated in dicotyledonous plants, such as Arabidopsis, tobacco, rapeseed, sunflower, soybeans, cotton, or in monocotyledonous plants such as rice, corn or wheat.
  • the SGS2 gene is isolated in dicotyledonous plants, in particular cruciferous plants such as Arabidopsis or rapeseed.
  • the polynucleotides of the invention comprise a SGS2 gene from Arabidopsis thaliana.
  • SGS2 polynucleotides designates all of the polynucleotides of the present invention, preferably the polynucleotides of the genomic sequence of SGS2. polynucleotides of the SGS2 cDNA sequence. as well as the polynucleotides encoding the SGS2 polypeptides of the present invention.
  • SGS2 polynucleotides also denotes recombinant polynucleotides comprising the said polynucleotides.
  • polynucleotide means a single-stranded nucleotide chain or its complement or a double-stranded nucleotide chain which may be of DNA or RNA type.
  • the polynucleotides of the invention are of the DNA type, in particular double stranded DNA.
  • polynucleotide also denotes modified oligonucleotides and polynucleotides.
  • polynucleotides of the present invention are isolated or purified from their natural environment.
  • the polynucleotides of the present invention can be prepared by conventional techniques of molecular biology as described by Sambrook et al. (Molecular Cloning: A Labratory Manual, 1989) or by chemical synthesis.
  • the invention includes polynucleotides of the genomic sequence of the SGS2 gene.
  • This genomic sequence comprises 2 exons (positions 851-3564 and 3987-4862 of SEQ ID NO. 1), an intron (position 3565-3986 of SEQ ID NO.l) and regulatory sequences in 5 'and 3'.
  • the polynucleotides of the genomic sequence of SGS2 comprise the polynucleotide of SEQ ID NO.l or a polynucleotide comprising at least one exon of SEQ ID NO.l.
  • the present invention also relates to a polynucleotide comprising a regulatory sequence 5 ′ or 3 ′ of the SGS2 gene.
  • the invention relates to a 5 'regulatory polynucleotide comprising the polynucleotide whose sequence is between position 1 and position 850 of SEQ ID NO. 1.
  • the invention relates to a 3 ′ regulatory polynucleotide comprising the polynucleotide whose sequence is between position 4863 and position 6863 of SEQ ID NO. 1.
  • the invention also relates to a promoter of the SGS2 gene from Arabidopsis thaliana.
  • the promoter of the SGS2 gene comprises a polynucleotide whose sequence is between position 1 and position 850 of SEQ ID NO. 1.
  • the promoter of the SGS2 gene comprises a biologically active fragment of a polynucleotide whose sequence is between position 1 and position 850 of SEQ ID NO. 1.
  • biologically active fragment is meant above a polynucleotide having a promoter activity and preferably a promoter activity in plants or a transcription regulation activity and preferably a transcription regulation activity in plants.
  • biologically active fragment is meant above a polynucleotide having a promoter activity and preferably a promoter activity in plants or a transcription regulation activity and preferably a transcription regulation activity in plants.
  • to establish the promoter activity of a polynucleotide are well known to those skilled in the art. These techniques conventionally involve the use of an expression vector comprising, in the direction of transcription, the polynucleotide to be tested and a reporter gene (see Sambrook et al., Molecular Cloning: A Labratory Manual. 1989).
  • the invention also relates to a terminator sequence of the SGS2 gene of Arabidopsis thaliana.
  • the terminator sequence of the SGS2 gene comprises a polynucleotide whose sequence is between position 4863 and position 6863 of SEQ ID NO. 1.
  • the terminator sequence of the SGS2 gene comprises a biologically active fragment of a polynucleotide whose sequence is between position 4863 and position 6863 of SEQ ID NO. 1.
  • biologically active fragment is meant above a polynucleotide having a transcription termination activity and preferably a transcription termination activity in plants.
  • the invention also relates to polynucleotides of the SGS2 cDNA.
  • the polynucleotides of the coding sequence of a plant SGS2 gene comprise polynucleotides of SEQ ID NO. 2.
  • the subject of the invention is also polynucleotides comprising a polynucleotide coding for a polypeptide chosen from the following polypeptides: a) the polypeptide of SEQ ID NO.3; b) a polypeptide homologous to a polypeptide of SEQ ID NO. 3; c) a fragment of a polypeptide as defined in a) or b).
  • the invention also extends to polynucleotides comprising a polynucleotide chosen from the following polynucleotides: a) the polynucleotide of SEQ ID NO. 1; b) the polynucleotide of SEQ ID NO. 2; c) a polynucleotide homologous to a polynucleotide as defined in a) or b) d) a polynucleotide capable of hybridizing selectively to a polynucleotide as defined in a) or b); e) a fragment of a polynucleotide as defined in a), b), c) or d).
  • fragment is meant according to the invention a polynucleotide of at least 10, 20, 30, 50, 100, 200, 300, 400, 500 contiguous nucleotides of the reference sequence. Preferably, these fragments retain the function of the reference sequence.
  • homologous is meant according to the invention a polynucleotide having one or more sequence modifications relative to the reference sequence. These modifications can be deletions. additions or substitutions of one or more nucleotides of the reference sequence.
  • the percentage of homology will be at least 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95% and preferably at least 98% "and more preferably at least 99% ) relative to the reference sequence.
  • the methods for measuring and identifying the homologies between the nucleic acid sequences are well known to those skilled in the art.
  • the default settings will be used.
  • the invention therefore relates to polynucleotides comprising polynucleotides having at least 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95%, 98% and preferably at least 98% and more preferably at least 99% homology with SGS2 polynucleotides.
  • the invention relates to a polynucleotide comprising a polynucleotide of at least 50, 100, 200, 300, 400, 500, 1000 nucleotides having at least 70%.
  • sequence capable of selective hybridization is meant according to the invention the sequences which hybridize with the reference sequence at a level above the background noise significantly.
  • the level of the signal generated by the interaction between the sequence capable of selective hybridization and the reference sequences is generally 10 times, preferably 100 times more intense than that of the interaction of other DNA sequences generating background noise.
  • the stringent hybridization conditions allowing selective hybridization are well known to those skilled in the art. In general, the hybridization and washing temperature is at least 5 ° C. lower than the Tm of the reference sequence at a given pH and for a given ionic strength.
  • the hybridization temperature is at least 30 ° C for a polynucleotide of 15 to 50 nucleotides and at least 60 ° C for a polynucleotide of more than 50 nucleotides.
  • the hybridization is carried out in the following buffer: 6X SSC, 50 mM Tris-HCl (pH 7.5). 1 mM EDTA, 0.02% PVP, 0.02% Ficoll, 0.02% BSA, 500 ⁇ g / ml denatured salmon sperm DNA. The washes are for example carried out successively at low stringency in a 2X SSC buffer, 0.1% SDS.
  • the hybridization can of course be carried out according to other usual methods well known to those skilled in the art (see in particular Sambrook et al., Molecular Cloning: A Labratory Manual. 1989).
  • the invention therefore relates to polynucleotides comprising a polynucleotide capable of hybridizing selectively with the polynucleotide of SEQ ID NO.l or the polynucleotide of SEQ ID NO. 2.
  • the invention relates to a polynucleotide comprising a polynucleotide of at least 50, 100, 200, 300, 400, 500, 1000 nucleotides capable of hybridizing selectively with the polynucleotide of SEQ ID NO.l or the polynucleotide of SEQ ID NO. 2.
  • these polynucleotides which selectively hybridize to a reference polynucleotide retain the function of the reference sequence.
  • the polynucleotides of the present invention encode an RNA dependent RNA polymerase functional in plant cells and plants.
  • the polynucleotides of the present invention encode an RNA-dependent RNA polymerase involved in post-transcriptional inactivation in plants.
  • the polynucleotides of the present invention encode an RNA dependent RNA polymerase involved in virus resistance in plants.
  • the present invention also relates to antisense polynucleotides allowing the inhibition of the expression of a plant SGS2 gene.
  • the antisense polynucleotides specifically hybridize to the mRNA of a plant SGS2 gene thus interfering with the expression of this gene.
  • Techniques for inhibiting the expression of a protein by an antisense polynucleotide are well known to those skilled in the art and widely described in the literature, in particular by Judelson et al. (Gene 133: 63-69,1993) as well as by Prokish et al. (Mol.Gen.Genet. 256: 104-114, 1997).
  • the antisense polynucleotides of the present invention hybridize to the mRNA of a plant SGS2 gene over its entire length or only to part of the mRNA of a plant SGS2 gene.
  • the antisense polynucleotides of the present invention can be perfectly complementary to the mRNA of a plant SGS2 gene or sufficiently homologous to allow pairing and inhibition of the expression of a plant SGS2 gene.
  • the present invention therefore also relates to polynucleotides comprising an antisense polynucleotide of a plant SGS2 gene and preferably an antisense polynucleotide of the coding sequence of the SGS2 gene of SEQ ID NO. 2.
  • the antisense polynucleotides of the present invention are derived from a polynucleotide of SEQ ID NO. 2.
  • the antisense polynucleotides of the present invention comprise the polynucleotide of SEQ ID No.2.
  • the antisense polynucleotides of the present invention comprise a fragment of at least 100 nucleotides, preferably of at least 500 nucleotides and preferably of at least 1000 nucleotides of SEQ ID NO.2.
  • the antisense polynucleotides of the present invention comprise a fragment of at least 100 nucleotides whose sequence is between position 333 and position 576 of SEQ ID NO.2.
  • the antisense polynucleotides of the present invention comprise a fragment of at least 100 nucleotides, preferably of at least 500 nucleotides and preferably of at least 1000 nucleotides whose sequence is between position 859 and position 3591 of the SEQ ID NO.2.
  • the antisense polynucleotides of the present invention comprise a polynucleotide having at least 85%, 90%), 95% and preferably at least 98% and more preferably at least 99%) of homology with a polynucleotide from SEQ ID NO. 2.
  • the antisense polynucleotides of the present invention comprise a polynucleotide having at least 85%, 90%, 95%) and preferably at least 98%) and more preferably at least 99% of homology with a fragment of at least 100 nucleotides, preferably at least 500 nucleotides and preferably at least 1000 nucleotides of SEQ ID NO.2.
  • the antisense polynucleotides of the present invention specifically inhibit the expression of an SGS2 gene in plants.
  • the antisense polynucleotide of the present invention are expressed in plant cells or plants from an expression cassette.
  • the present invention relates to the use of a polynucleotide or a fragment of a polynucleotide according to the present invention for identifying SGS2 genes in other plants and thus for the identification of genes encoding RNA polymerases RNA agents involved in post-transcriptional inactivation in plants.
  • Cloning is carried out, for example, by screening cDNA libraries or genomic DNA libraries with a polynucleotide or a fragment of a polynucleotide of SEQ ID NO.l and SEQ ID NO.2. These libraries can also be screened by PCR using specific or degenerate oligonucleotides derived from SEQ ID NO.l or SEQ ID NO.2.
  • Plant SGS2 genes can also be identified in databases by nucleotide or protein BLAST using SEQ ID NOs. 1-3.
  • the cloned genes perform the same function as the SGS2 gene of Arabidopsis thaliana by introduction of the genes identified in sgs2 mutants and by test for restoration of post-transcriptional inactivation (see below).
  • the present invention also relates to SGS2 polypeptides.
  • SGS2 polpeptides designates all the polypeptides of the present invention as well as the polypeptides for which the polynucleotides of the present invention encode.
  • SGS2 polypeptides also refers to fusion proteins, recombinant proteins or chimeric proteins comprising these polypeptides.
  • polypeptide also denotes proteins and peptides as well as modified polypeptides.
  • the polypeptides of the invention are isolated or purified from their natural environment.
  • the polypeptides can be prepared by various methods. These methods include purification from natural sources such as cells naturally expressing these polypeptides, production of recombinant polypeptides by appropriate host cells and their subsequent purification, production by chemical synthesis or, finally, a combination of these different approaches. . These various production methods are well known to those skilled in the art.
  • the SGS2 polypeptides of the present invention can be isolated from plants expressing SGS2 polypeptides.
  • the SGS2 polypeptides of the present invention are isolated from recombinant host organisms expressing a heterologous SGS2 polypeptide or expressing a natural SGS2 polypeptide under the control of a heterologous promoter. These organisms are preferably chosen from bacteria, yeasts, fungi, animal cells, plant cells or plants.
  • the subject of the present invention is a polypeptide of sequence SEQ ID NO.3 as well as a polypeptide comprising a polypeptide of sequence SEQ ID NO. 3.
  • the invention also comprises polypeptides comprising a fragment or a homolog of a SGS2 polypeptide and more particularly of the polypeptide of SEQ ID NO. 3.
  • fragment of a polypeptide refers to a polypeptide comprising part but not all of the polypeptide from which it is derived.
  • the invention relates to a polypeptide comprising a fragment of at least 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 50 amino acids of a polypeptide of SEQ ID NO.3. Preferably, these fragments retain at least one biological activity of the polypeptide from which they are derived.
  • homologous denotes a polypeptide according to the invention denotes a polypeptide which may have a deletion. an addition or substitution of at least one amino acid.
  • the subject of the invention is a polypeptide having at least 75%. 80%, 85%. 90%), 95%, 98% and preferably 99% of amino acids identical with a polypeptide from SEQ ID NO. 3.
  • these homologous polypeptides retain the same biological activity.
  • this activity is a RNA dependent RNA polymerase activity in plant cells and plants.
  • the polypeptides of the present invention have RNA dependent RNA polymerase activity essential in post-transcriptional inactivation in plants.
  • polypeptides of the present invention encode an RNA dependent RNA polymerase essential for resistance to the virus in plants.
  • the SGS2 gene can be expressed or over-expressed in different host organisms such as plants.
  • the present invention relates in particular to the overexpression of the SGS2 gene in plants or plant cells to improve their resistance to viruses.
  • the present invention also relates to the overexpression of the SGS2 gene in plants to increase the post-transcriptional inactivation of certain genes.
  • the SGS2 gene can be expressed in a host organism under the control of the SGS2 promoter of the present invention or under the control of a heterologous promoter and preferably under the control of a functional promoter in plants.
  • a polynucleotide encoding an SGS2 polypeptide is inserted into an expression cassette using cloning techniques well known to those skilled in the art.
  • This expression cassette includes the elements necessary for transcription and translation of the sequences coding for the SGS2 polypeptide.
  • this expression cassette comprises both elements making it possible to produce an SGS2 polypeptide by a host cell and elements necessary for the regulation of this expression.
  • the expression cassettes according to the invention comprise, in the direction of transcription, a promoter functional in a host organism, a plant SGS2 gene or the coding sequence of a plant SGS2 gene and a terminator sequence in said host organism.
  • the expression cassettes according to the invention comprise, in the direction of transcription, a promoter functional in a host organism, a polynucleotide coding for an SGS2 polypeptide and a terminator sequence in said host organism.
  • the expression cassette comprises, in the direction of transcription, a functional promoter in a host organism, a polynucleotide chosen from the following polynucleotides: a) a polynucleotides encoding a polypeptide SGS2 of SEQ ID NO. 3, for a homolog or for a fragment of a polypeptide of SEQ ID NO.3; b) a polynucleotide of SEQ ID NO. 1; c) a polynucleotide of SEQ ID NO.
  • the expression cassettes of the present invention allow the expression of an antisense polynucleotide for the inhibition of expression of the SGS2 gene in a plant.
  • the expression cassettes according to the invention comprise, in the direction of transcription, a promoter functional in a host organism, an antisense polynucleotide of the coding sequence of a SGS2 gene. of a plant and a functional terminator sequence in said host organism.
  • the expression cassettes according to the invention comprise, in the direction of transcription, a promoter functional in a host organism, an antisense polynucleotide of the coding sequence of the SGS2 gene of SEQ ID NO. 2 and a functional terminator sequence in said host organism.
  • the antisense polynucleotides of the present invention are expressed under the control of an inducible promoter.
  • the SGS2 promoter can be used to express a heterologous gene in a host organism and in particular in plant cells or in plants.
  • the invention therefore also relates to expression cassettes comprising the promoter of a plant SGS2 gene operatively associated with a sequence coding for a heterologous protein, allowing the expression of said protein in plant cells or plants.
  • the expression cassette according to the invention comprises, in the direction of transcription, the SGS2 promoter from Arabidopsis thaliana, the coding sequence for the heterologous protein and a functional terminator sequence in plant cells and plants.
  • the expression cassette according to the invention comprises, in the direction of transcription, a polynucleotide whose sequence is between position 1 and position 850 of SEQ ID NO. 1 or a biologically active fragment of the polynucleotide whose sequence is between position 1 and position 850 of SEQ ID NO. 1, the sequence coding for a heterologous polypeptide and a terminator sequence functional in plant cells and plants.
  • the expression cassettes according to the present invention can also include any other sequence necessary for the expression of the gene of interest, such as for example regulatory elements or signal sequences allowing the addressing of the polypeptide of interest.
  • the construction techniques of these expression cassettes are widely described in the literature (see in particular Sambrook et al., Molecular Cloning: A Labratory Manual. 1989).
  • the present invention also relates to a polynucleotide comprising an expression cassette according to the invention and in particular a vector comprising an expression cassette according to the invention.
  • the expression cassettes according to the present invention are inserted into a vector for their replication or for the transformation of a host organism.
  • Certain elements of the expression cassettes according to the invention are illustrated below without implied limitation. Promoters
  • any type of promoter sequence can be used in the expression cassettes according to the invention.
  • the choice of promoter will depend in particular on the host organism chosen for the expression of the gene of interest.
  • the present invention relates more particularly to the transformation of plants.
  • the choice of promoter used in the expression cassette determines the temporal and spatial expression of the gene of interest. Certain promoters allow specific expression in certain tissues of the plant (roots, leaves or seeds for example) or in certain cells of the plant. Some promoters allow constitutive expression while other promoters are on the contrary inducible.
  • promoter regulatory sequence in plants any promoter sequence of a gene expressing itself naturally in plants can be used, in particular a promoter expressing in particular in the leaves of plants, such as for example so-called promoters of original origin.
  • bacterial, viral or vegetable or also so-called light-dependent promoters such as that of a gene for the small ribulose-biscarboxylase / oxygenase (RuBisCO) subunit of a plant or any suitable known promoter which can be used.
  • promoters of plant origin promoters histone be mentioned as described in EP 0507698, or the promoter of rice actin (US 5,641,876).
  • promoters of a plant virus gene there may be mentioned that of the cauliflower mosaic (CAMV 19S or 35S), or the circovirus promoter (AU 689 311).
  • a promoter regulatory sequence specific for particular regions or tissues of plants and more particularly promoters specific for seeds (Datla et al., Biotechnology Ann. Rev. 3: 269-296, 1997). It is also possible to use an inducible promoter advantageously chosen from the promoters of phenylalanine ammonia lyase (PAL), of HMG-CoA reductase (HMG).
  • PAL phenylalanine ammonia lyase
  • chitinases genes of the PR1 family, nopaline synthase (nos) or the vspB gene (US 5 670 349), the HMG2 promoter (US 5 670 349), the promoter of apple beta-galactosidase (ABG1) or the promoter of apple amino cyclopropane carboxylate syntase (ACC synthase) (WO 98/45445).
  • PI proteinase inhibitors
  • the promoter of the SGS2 gene from Arabidopsis thaliana can also be used.
  • any regulatory sequence can be used which makes it possible to increase the level of expression of the sequence. coder inserted in said expression cassette.
  • transcription activators e.g., transcription activators
  • leader sequences derived from viruses mention will be made, for example, of the activator of the tobacco mosaic virus (TMV) described in application WO 87/07644, or the activator of the tobacco etch virus (TEV).
  • TMV tobacco mosaic virus
  • TMV tobacco mosaic virus
  • TMV tobacco mosaic virus
  • TMV tobacco etch virus
  • Different sequences derived from plant introns can also be used to increase the level of expression of the gene of interest, especially in monocotyledonous plants. We may cite, for example, the intron I of the corn gene AdhI (Callis et al. Genes Develop., 1: 1183-1200, 1987).
  • terminator sequences can be used in the expression cassettes according to the invention. These sequences allow the termination of transcription and polyadenylation of the mRNA. Any terminator sequence functional in the selected host organism can be used. For expression in plants, it is possible in particular to use the terminator nos of Agrobacterium tumefaciens, or alternatively terminator sequences of plant origin, such as for example the histone terminator (see EP 0 633 317), the terminator CaMV 35 S and the tml terminator. These terminator sequences are usable in monocotyledonous and dicotyledonous plants. The terminator sequence of the SGS2 gene from Arabidopsis thaliana is another example of a terminator sequence which can be used in the expression cassettes according to the invention. Heterologous genes
  • any gene of interest can be expressed in a host organism under the control of an SGS2 promoter.
  • the SGS2 promoter is used for the expression of a heterologous gene in plant cells or in a plant.
  • the genes of interest which can be expressed in plants under the control of an SGS2 promoter are more widely illustrated below.
  • the present invention also relates to transformation or expression vectors comprising at least one SGS2 polynucleotide and / or an expression cassette according to the present invention.
  • the vectors of the present invention are used in particular for transforming a host organism and for expressing an SGS2 polypeptide or an SGS2 polynucleotide in said host organism.
  • the host organism is for example a bacterium, a yeast, a fungus, a plant cell or a plant.
  • This vector can in particular consist of a plasmid. a cosmid, a bacteriophage or a virus into which is inserted an SGS2 polynucleotide or an expression cassette according to the invention.
  • any vector capable of maintaining itself, of self-replicating or of spreading in a host cell to induce expression of a polynucleotide or a polypeptide can be used.
  • the vectors according to the invention comprise at least one origin of replication.
  • the vectors of the invention also comprise at least one selection marker and preferably a selection marker usable in plant cells or in plants.
  • selection markers there may be mentioned antibiotic resistance genes such as the npt11 gene for resistance to kanamycin (Bevan et al. Nature 304: 184-187, 1983) and the hph gene for resistance to hygromycin (Gritz et al., Gene 25: 179-188, 1983).
  • the herbicide tolerance genes such as the bar gene (White et al., NAR 18: 1062.
  • these vectors are used for the transformation of a host organism.
  • Those skilled in the art will choose the appropriate transformation vectors in particular as a function of the host organism to be transformed and as a function of the transformation technique used.
  • the vector for transforming plant cells or plants according to the invention is a plasmid.
  • Many vectors have been developed for the transformation of plants with
  • Agrobacterium tumefaciens Other vectors are used for transformation techniques not based on the use of Agrobacterium. These vectors are well known to those skilled in the art and widely described in the literature.
  • the subject of the invention is also a method of transforming host organisms, in particular plant cells with a SGS2 polynucleotide, an expression cassette or a transformation or expression vector according to the invention.
  • the transformation of the host organism can be obtained by any suitable known means, the transformation techniques and in particular of transformation of plants are fully described in the specialized literature.
  • the transformation techniques and in particular of transformation of plants are fully described in the specialized literature.
  • Agrobacterium in particular for the transformation of dicotyledons.
  • a series of methods consists in using as a means of transfer into the plant a chimeric gene inserted into a Ti plasmid of Agrobacterium tumefaciens or Ri of Agrobacterium rhizogenes.
  • Other methods include bombarding cells, protoplasts or tissues with particles to which the DNA sequences are attached.
  • Other methods can also be used such as micro-injection or electroporation, or even direct precipitation using PEG.
  • Host organisms also relates to a host organism transformed with a polynucleotide SGS2, an expression cassette and / or a vector according to the invention.
  • the invention relates to a host organism in which the SGS2 gene is overexpressed. In another embodiment, the present invention relates to a host organism in which the expression of the SGS2 gene is inhibited or the expression of the SGS2 gene is inactivated.
  • host organism in particular according to the invention any mono or multicellular organism, lower or higher, in particular chosen from bacteria, yeasts, fungi or plant cells and plants.
  • bacteria are chosen from Escherichia coli
  • yeasts are chosen from Pichia pastoris and Saccharomyces cerevisae
  • the fungi are chosen from Aspergillus niger.
  • the host organism is a plant cell or a plant.
  • plant cell is meant according to the invention any cell originating from a plant and which can constitute undifferentiated tissues such as calluses, differentiated tissues such as embryos, parts of plants, plants or seeds.
  • plant of the invention any differentiated multicellular organism capable of photosynthesis, in particular monocotyledons or dicotyledons, more particularly crop plants intended or not for animal or human food, such as corn, wheat. barley, sorghum, rapeseed, soybeans, rice. sugar cane, beet, tobacco, cotton, etc.
  • the host organism comprises at least one other heterologous gene coding for a peptide, a polypeptide or a protein of interest.
  • polynucleotide comprising a polynucleotide according to the invention SGS2 and or other heterologous genes may have been introduced into the host organism simultaneously by means of the same vector comprising the same, or using several vectors or sequentially with several vectors, or by crossing several host organisms, each comprising a heterologous gene.
  • heterologous gene means according to the invention any gene introduced artificially into the host organism, especially artificially integrated into its genome, the methods for the introduction or integration may be those described above, the content of the cited references are incorporated herein by reference.
  • the heterologous gene other than the SGS2 polynucleotides according to the invention, may be a gene comprising a coding sequence and the regulatory elements 5 " and 3 'of said coding sequence not modified with respect to the natural gene, artificially reintroduced into the genome of a host organism which may be of the same species as that from which the gene was isolated, or of a different species.
  • the heterologous gene may also be a chimeric gene or an expression cassette comprising an original coding sequence, vegetable, bacterial, fungal, viral or animal, under the control of functional regulatory elements in the host organism, different from those naturally linked functionally to the coding sequence.
  • the present invention also relates to plants containing transformed cells as defined above, in particular plants regenerated from the transformed cells and their progeny.
  • the regeneration is obtained by any suitable process which depends on the nature of the species, as for example described in the references above.
  • the present invention also relates to genetically modified plants in the genome of which an SGS2 polynucleotide or an expression cassette according to the invention are stably integrated and transmissible by sexual reproduction.
  • the present invention also relates to plants obtained by crossing the regenerated plants above with other plants. It also relates to the seeds of transformed plants.
  • Sçs2 mutants The invention therefore also relates to sgs2 mutants in which the SGS2 gene is inactivated. Inactivation of this gene leads to the inhibition of post-transcriptional inactivation phenomena in these mutants.
  • Inactivation of the SGS2 gene in plants can be achieved using different mutagenesis techniques.
  • site-directed mutagenesis "machine gene” or by homologous recombination techniques (Kempin, SA et al., Targeted disruption in Arabidopsis, Nature 389: 802-803, 1997). These techniques are well known to those skilled in the art.
  • mutagenesis techniques mention will be made of chemical mutagenesis techniques. Mention will also be made of the mutagenesis techniques using transposable elements allowing the inactivation of genes by insertion.
  • the mutants obtained are screened to identify the mutants affected in the SGS2 gene.
  • This screening can be a phenotypic screening or a screening based on the amplification and sequencing of the SGS2 gene in the mutants according to techniques described in the literature.
  • chimeraplasty US 6,010,907
  • mutants are obtained according to the method described by Elmayan et al. (Plant Cell, 10: 1747-1757, 1998) by treating seeds with 0.4% EMS (ethyl methanesulfonate) solution. The mutants are then analyzed to identify the mutants affected in the SGS2 gene. This screening can for example be carried out by PCR.
  • the present invention also relates to the use of sgs2 mutants for the identification of SGS2 genes in other plant species such as for example tobacco, rapeseed, sunflower, soy, cotton, rice, corn, sorghum, barley or wheat.
  • the functional counterparts of SGS2 in other species are identified by complementing the sgs2 mutants according to the invention.
  • a polynucleotide that restores the wild type of post-transcriptional inactivation is cloned. The sequence of this polynucleotide is then determined in order to identify the constituent elements of the cloned gene.
  • the invention relates to a method for expressing a heterologous gene in a plant, characterized in that it comprises the transformation of the plant with the heterologous gene and the inhibition of the expression of the SGS2 gene in said plant.
  • the inhibition of the expression of the SC7S2 gene comprises the transformation of the plant with a polynucleotide comprising a polynucleotide chosen from the following polynucleotides: a) an antisense polynucleotide of the coding sequence of a plant SGS2 gene; b) an antisense polynucleotide of the coding sequence of the SGS2 gene of SEQ ID NO.2; c) an expression cassette comprising, in the direction of transcription, a promoter functional in a host organism, a polynucleotide as defined in a) or b) and a terminator sequence functional in said host organism.
  • the invention in another embodiment relates to a method for expressing a heterologous gene in a plant characterized in that it comprises the transformation of the plant with the heterologous gene and the inactivation of the expression of the SGS2 gene in said plant .
  • the step of inactivation or inhibition of the plant gene SC7S2 and the step of transformation of the plant with a heterologous gene can be carried out simultaneously on the same plant or sequentially or by crossing several plants.
  • the methods according to the invention can therefore also include stages of plant regeneration, asexual multiplication or crossing of plants.
  • Heterologous genes Different heterologous genes of interest can be expressed in plants in which the expression of the SGS2 gene is inhibited or inactivated.
  • the heterologous gene codes for peptides, proteins or enzymes. It may be proteins rapporteurs, selection markers or peptides or proteins of interest giving the host organism new properties, especially new agronomic properties to the transformed plants.
  • genes conferring new agronomic properties on transformed plants there may be mentioned the genes conferring tolerance to certain herbicides, those conferring resistance to certain insects, those conferring tolerance to certain diseases, etc. Such genes are described in particular in patent applications WO 91/02071 and WO 95/06128.
  • the Bar gene conferring tolerance to bialaphos the gene coding for an appropriate EPSPS conferring resistance to herbicides having EPSPS as target such as glyphosate and its salts (US 4,535,060, US 4,769,061, US 5,094,945, US 4,940,835, US 5,188,642, US 4,971,908, US 5,145,783, US 5,310,667, US 5,312,910, US 5,627,061, US 5,633,435, FR 2,736,926), the gene encoding glyphosate oxidoreductase17 (5,4) or a gene coding for a HPPD conferring tolerance to herbicides targeting HPPD such as isoxazoles, in particular isoxafutole (FR 95 06800, FR 95 13570), diketonitriles (EP 496 630, EP 496 631) or triketones, especially sulcotrione (EP 6
  • proteins or peptides of interest which confer novel properties of resistance to diseases is particularly include chitinases, glucanases, the oxalate oxidase. all these proteins and their coding sequences being widely described in the literature, or also antibacterial and / or antifungal peptides, in particular peptides of less than 100 amino acids rich in cysteines such as thionines or plant defensins, and more particularly peptides lytic of all origins comprising one or more disulphide bridges between the cysteines and regions comprising basic amino acids, including the following lytic peptides: the androctonin (WO 97/30082 and PCT / FR98 / 01814, filed 18 August 1998) or drosomicin (PCT / FR98 / 01462, filed July 8, 1998).
  • cysteines such as thionines or plant defensins
  • peptides lytic of all origins comprising one or more disulphide bridges between the cyst
  • the protein or peptide of interest is chosen from fungal eliciting peptides, in particular elicitins (Kamoun & al., 1993; Panab restaurants & al., 1995). Mention may also be made of the genes modifying the constitution of the modified plants, in particular the content and quality of certain essential fatty acids (EP 666 918) or also the content and quality of the proteins, in particular in the leaves and / or seeds of the said plants. plants. Mention will in particular be made of the genes coding for proteins enriched in sulfur amino acids (Korit et al., Eur. J. Biochem.
  • proteins enriched in sulfur amino acids will also have the function of trapping and storing excess cysteine and / or methionine, making it possible to avoid the possible problems of toxicity linked to an overproduction of these sulfur amino acids by trapping them. Mention may also be made of genes coding for peptides rich in sulfur amino acids and more particularly in cysteines, the said peptides also having antibacterial and / or antifungal activity.
  • Ll is a transgenic line obtained by transformation of plants of the Columbia ecotype by construction 23b (Elmayan and Vaucheret. Plant J. 9: 787-797, 1996).
  • the L1 line has only one transgenic locus.
  • the glucuronidase activity in the L1 line is 4000 nmol of 4-methylumbelliferone per minute and per microgram of total proteins in the first days of development. This activity then decreases very quickly to become less than 5 nmol of 4-methylumbelliferone per minute and per microgram of total proteins 11 days after germination.
  • Plants showing high activity at this stage were both crossed with plants of the Columbia ecotype (to verify that the transgenic locus remains sensitive to post-transcriptional inactivation), backcrossed with the L1 line (to evaluate the 'state of recessivity vs dominance of the mutations obtained) and crossed between them (to classify the different mutants obtained as a complementation group, each group defining a gene). 23 independent sgs2 mutants were thus isolated. These 23 mutations are recessive. GUS activity in these 23 mutant lines. 1 month after germination, is between 2500 and 3500 nmol of 4-methylumbelliferone per minute and per microgram of total proteins.
  • the GUS activity, the mRNA accumulation and the transcription rate were measured by fluorimetric tests, by blot analysis. of mRNA and through run-on experiments.
  • the GUS activity is multiplied by a factor of 300 in the sgs2 mutants compared to the L1 line while the accumulation of mRNA is multiplied by a factor of 250.
  • the transcription rate is only multiplied by a factor of 1.8 compared to line L 1.
  • the 2a3 line is a transgenic line of Arabidopsis thaliana resulting from the transformation of a plant of the Columbia ecotype by construct 2a (Elmayan et al.
  • All the plants of the 2a3 line homozygous for the 2a construction have a post-transcriptional inactivation of the Nia2 genes (transgenic and endogenous) leading to chlorosis of the plant and then to its death.
  • the transgenic locus 2a3 is in the heterozygous state, only part of the plants undergo post-transcriptional inactivation. The stage at which this inactivation takes place varies from one plant to another.
  • sgs2-1 mutants were inoculated with the cucumber mosaic virus (CMV) strain Il 7F.
  • CMV cucumber mosaic virus
  • infection with this viral strain leads to plants whose development is slower and altered: smaller rosette leaves, long but very flexible flower stalk, reduced but not zero fertility.
  • infection with this viral strain leads to an increased alteration of development: the plants have a particularly bushy habit, the leaves of the rosette are small and twisted, the flower stalk reaches a size at the end of development of the order of 5 cm, the plants are completely sterile.
  • the resulting bacterial strains were used to transform plants of the sgs2-1-2a3 lines.
  • a fragment of 10.7 kb released by the enzymatic digestion of T9C5 by enzymes KpnI and XhoI allowed to induce in 92 of the 96 plants of the line 2a3 SGS2-l transformed with this fragment a characteristic chlorosis inactivation post-transcription of Nia2 genes (transgenic and endogenous).
  • NIA2 gene of Arabidopsis thaliana On 2 of these plants we were able to show by northern type hybridization using as probe NIA2 gene of Arabidopsis thaliana.
  • the ORS of SGS2 could be predicted.
  • the cDNA sequence containing the ORF of the SGS2 gene and therefore the position of the promoter, terminator and intronic sequences of SGS2 were verified.For this we first carried out a reverse-transcription reaction starting from total RNA of Arabidopsis thaliana. we performed 2 successive PCR reactions on this cDNA pool: first using the pair of primers p29Fl (CAGCCTTATCATGTGGGGG) and P29R1 (CAGATACATGGCAGAGTGGCC) then the pair of primers p29F8 (GTTTAGGCCGTGCTGTCAACC) and P29R4 (GGGTCTGTGCTTTCTTCTGAGG). The fragment from this last PCR was sequenced.
  • the primers p29F8 and P29R4 are located on either side of the intron of SGS2.
  • sequences homologous to SGS2 in the databases was carried out.
  • the only sequences having significant homology (greater than 70%) over a length of at least 50 nucleotides) are sequences originating from the Arabidopsis genome:
  • a sequence from section 27 of chromosome 2 (accession number: gbAC007289) shares 82% homology with the region between nucleotides 1 and 332 of cDNA SGS2;
  • a sequence from section 27 of chromosome 2 (accession number: gbAC007289) shares 85% homology with the region between nucleotides 577 and 858 of cDNA SGS2;
  • a sequence from section 55 of chromosome 2 (accession number: gbAC006250) shares 82% homology with the region between nucleotides 1 and 249 of cDNA SGS2;
  • - fungal genome sequences a sequence in Neurospora crassa: QDEl (embAJ133528),), 1 in Phanerochaete chrysosporium (embZ31373) and 1 in Schizosaccharomyces pombe (embZ98533).
  • - plant genome sequences a sequence in Lycopersicon esculentum
  • embY10403 1 from Nicotiana tabacum (embAJO 11576), 1 from Pétunia x hybrida (embAJOl 1979), 1 from Triticum aestivum (embAJO 11978), and five of which three are clustered from Arabidopsis thaliana (giAF080120, embAJOl 1977, cluster gbACC00516) .
  • the protein with the highest homology to SGS2 is an RNA-dependent-RNA-polymerase from tomato (Lycopersicon esculentum). Part of the amino acid sequence of this protein (embY10403) has a 36% homology with the sequence between amino acids 131 and 1170 of SGS2.
  • Example 2 Analysis of the sgs2 mutants The sequence of the SGS2 gene was determined in 11 sgs2 mutants. A PCR reaction was carried out on the genomic DNA of these 5 mutants in order to amplify the entire ORF of the SGS2 gene. The amplified fragments were then sequenced.
  • the sequence is then cloned between the 35S promoter and the cauliflower mosaic virus terminator.
  • this sequence could be cloned at the SmaI site of the vector pRTIOO (Topfer et al. Nucleic Acid Research, 15 (14), 5890. 1987).
  • the clones will be chosen such that the sequence corresponding to p29F2 is located near the 35S promoter. Construction of an expression cassette allowing the inhibition of SGS2 To inhibit the expression of SGS2. a construction is carried out such that the SGS2 gene is placed in an antisense position between the 35S promoter and the terminator of the cauliflower mosaic virus.
  • This construction can be carried out for example by choosing, in the cloning described above, the clones such that the sequence corresponding to p29R2 is located near the 35S promoter.
  • This AsSGS2 construction allows the expression of an anti-sense mRNA of the SGS2 mRNA.
  • AsSGS2 this construction could lead to inhibition of other genes (this level homology is achieved with the cDNA regions of SGS2 ranging from nucleotides 1 to 332 and 577 to 858).
  • an AsSGS2 clone is digested with the BamHI enzymes, which releases the first 749 nucleotides of SGS2, and a ligation reaction is then carried out on the digestion product.
  • Example 4 Transformation of Plants The expression cassettes constructed as described above are then introduced into a binary vector to allow their introduction via Agrobacterium tumefaciens into plants.
  • the binary vector used is the plasmid pBIN + (Van Engelen et al., Transgenic Research 4, 288-290, 1995). This is done by digesting the constructions obtained above with the enzyme SphI (which releases the expression cassettes) and by ligating the product of this digestion with the plasmid pBIN + digested with the enzyme SphI.

Landscapes

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

Abstract

The invention concerns novel polynucleotides, in particular isolated or purified, comprising the <i>SGS2</i> plant gene involved in post-transcriptional inactivation phenomena in transgenic plants and in the resistance of plants to viral infections, and their use for preparing genetically modified plants.

Description

Nouveau gène SGS2 de plante et son utilisation New plant SGS2 gene and its use
La présente invention concerne un nouveau gène SGS2 de plante et son utilisation pour la préparation de plantes génétiquement modifiées. On connaît de l'état de la technique des méthodes permettant d'intégrer des gènes hétérologues dans le génome des plantes de différentes espèces. Le niveau d'expression du gène hétérologue dépendra de différents facteurs, dont le locus d'intégration du gène hétérologue dans le génome de la plante transformée et les phénomènes dits de "silencing". Il est en effet connu de l'état de la technique que l'expression d'un gène hétérologue dans une plante peut être inhibée totalement ou en partie dans la descendance des plantes transformées régénérées, quand bien même le dit gène s'exprime correctement dans la plante régénérée directement issue de la cellule transformée. Les gènes hétérologues introduits peuvent parfois subir une inactivation épigénétique (inactivation ne s 'accompagnant d'aucune modification de séquence). Lorsque les gènes présentent des homologies avec des gènes de l'organisme hôte, l'inactivation peut affecter également l'expression de ces gènes hôtes et engendrer des effets délétères pour l'organisme (co- inactivation). Deux mécanismes distincts d'inactivation ont été mis en évidence chez les végétaux supérieurs, se traduisant soit par un blocage de la transcription (inactivation transcriptionnelle) soit par une dégradation des ARN (inactivation post-transcriptionnelle). De plus, des mécanismes d' inactivation post-transcriptionnelle ont également été mis en évidence dans la résistance des plantes aux virus.The present invention relates to a new plant SGS2 gene and its use for the preparation of genetically modified plants. Methods for integrating heterologous genes into the genome of plants of different species are known from the state of the art. The level of heterologous gene expression will depend on various factors, including the locus of integration of the heterologous gene in the genome of the transformed plant and so-called phenomena of "silencing". It is indeed known to the state of the art as the expression of a heterologous gene in a plant can be inhibited completely or partly in the progeny of the transformed plants regenerated, even said the gene s is expressed correctly in the regenerated plant coming directly from the transformed cell. The introduced heterologous gene can sometimes undergo epigenetic inactivation (inactivation being accompanied by any change in sequence). When the genes have homologies with genes of the host organism, the inactivation can also affect the expression of these host genes and cause deleterious effects for the organism (co-inactivation). Two distinct mechanisms of inactivation have been demonstrated in higher plants, resulting either in blocking transcription (transcriptional inactivation) or in degradation of RNA (post-transcriptional inactivation). In addition, post-transcriptional inactivation mechanisms have also been demonstrated in the resistance of plants to viruses.
Ces phénomènes d'inactivation, révélés accidentellement par la transgenèse, reflètent donc certainement des processus fondamentaux du contrôle épigénétique de l'expression des gènes. La mise en évidence de ces phénomènes soulève par ailleurs de nombreuses questions quant à l'utilisation de plantes transgéniques tant pour des programmes d'amélioration variétale que pour des études de physiologie moléculaire. En effet, les phénomènes d'inactivation post-transcriptionnelle constituent un obstacle important à la stabilité de l'expression des transgènes dans les plantes. Ces phénomènes de suppression de l'expression du transgène sont particulièrement fréquents dans le cadre de transgènes fortement exprimés et limitent donc l'expression de protéines recombinantes dans les plantes.These inactivation phenomena, accidentally revealed by transgenesis, therefore certainly reflect fundamental processes of epigenetic control of gene expression. The highlighting of these phenomena also raises many questions about the use of transgenic plants both for varietal improvement programs and for molecular physiology studies. Indeed, the phenomena of post-transcriptional inactivation constitute an important obstacle to the stability of the expression of transgenes in plants. These phenomena of suppression of the expression of the transgene are particularly frequent in the context of highly expressed transgenes and therefore limit the expression of recombinant proteins in plants.
Au niveau moléculaire les mécanismes impliqués dans l'inactivation post- transcriptionnelle restent méconnus. Plusieurs modèles ont été proposés pour expliquer la spécificité de séquence de ce mécanisme (pour une revue voir Kooter et al., Trends in Plant Science, 4:340-347, 1999). Il est souvent postulé que l'inactivation post-transcriptionnelle est initiée par la synthèse d'un ARN aberrant. La synthèse d'un ARN aberrant serait provoquée par la structure particulière du locus transgénique ou se produirait naturellement en raison d'un niveau de transcription particulièrement élevé. Cet ARN aberrant serait ensuite reconnu par une ARN polymerase ARN dépendante appelée RdRp (RNA dépendent RNA polymerase). Cet ARN aberrant servirait ensuite de substrat à la RdRp pour synthétiser un ARN complémentaire. L'ARN aberrant apparié à son complémentaire serait ensuite dégradé par une ARNase spécifique des ARN double brin. Ce modèle reste cependant très spéculatif et incomplet. Plus récemment, le gène qdel de Neurospora crassa impliqué dans le phénomène de "quelling" analogue à l' d'inactivation post- transcriptionnelle a été clone et caractérisé (Cogoni et Macino, Nature. 399:166-169,At the molecular level, the mechanisms involved in post-transcriptional inactivation remain unknown. Several models have been proposed to explain the sequence specificity of this mechanism (for a review see Kooter et al., Trends in Plant Science, 4: 340-347, 1999). It is often postulated that post-transcriptional inactivation is initiated by the synthesis of an aberrant RNA. The synthesis of an aberrant RNA would be caused by the particular structure of the transgenic locus or would occur naturally due to a particularly high level of transcription. This aberrant RNA would then be recognized by an RNA dependent RNA polymerase called RdRp (RNA dependent RNA polymerase). This aberrant RNA would then serve as a substrate for the RdRp to synthesize a complementary RNA. The aberrant RNA paired with its complement would then be degraded by an RNAse specific for double-stranded RNA. However, this model remains very speculative and incomplete. More recently, the qdel gene from Neurospora crassa involved in the phenomenon of "quelling" analogous to post-transcriptional inactivation has been cloned and characterized (Cogoni and Macino, Nature. 399: 166-169,
1999). Ce gène code pour une protéine présentant des homologies avec une RdRp. D'autre part, des gènes présentant des homologies avec des RdRp ont été identifiés dans différents organismes et notamment chez la tomate (Schiebel et al., Plant Cell 10:2087-2101, 1998). La grande diversité des ces RdRp et leur faible homologie de séquence suggèrent cependant que ces RdRp pourraient jouer des rôles très variés dans les cellules eucaryotes. Chez les plantes le rôle des différentes RdRp, leur implication éventuelle dans l'inactivation post-transcriptionnelle et dans la résistance aux virus n'ont pas été déterminés. On conçoit donc qu'il est aujourd'hui indispensable d'identifier les gènes impliqués dans l'inactivation post-transcriptionnelle afin d'améliorer d'une part la stabilité de l'expression des transgènes et d'autre part la production de protéines recombinantes dans les plantes. L'identification de ces gènes présente également un grand intérêt en raison de leur rôle dans la résistance des plantes aux infections virales.1999). This gene codes for a protein exhibiting homologies with an RdRp. On the other hand, genes presenting homologies with RdRp have been identified in different organisms and in particular in tomatoes (Schiebel et al., Plant Cell 10: 2087-2101, 1998). The great diversity of these RdRp and their weak sequence homology however suggest that these RdRp could play very varied roles in eukaryotic cells. In plants, the role of the different RdRp, their possible implication in post-transcriptional inactivation and in virus resistance have not been determined. We therefore understand that it is now essential to identify the genes involved in post-transcriptional inactivation in order to improve on the one hand the stability of the expression of transgenes and on the other hand the production of recombinant proteins in plants. The identification of these genes is also of great interest because of their role in the resistance of plants to viral infections.
La présente invention concerne un nouveau gène de plante, dénommé SGS2, impliqué dans les phénomènes d'inactivation post-transcriptionnelle dans les plantes transgéniques et dans la résistance des plantes aux infections virales. Le gène SGS2 de l'invention complémente un mutant affecté dans l'inactivation post-transcriptionnelle. En outre, l'inactivation du gène SGS2 conduit à l'inhibition des phénomènes d'inactivation post-transcriptionnelle en particulier dans les plantes transgéniques. L'analyse des homologies de séquence montre que le gène SGS2 appartient à la famille des RdRp bien que son homologie avec le gène qdel de Neurospora crassa impliqué dans un phénomène analogue à l'inactivation post-transcriptionnelle soit très faible. La présente invention a donc pour objet une nouvelle RdRp de plante impliquée dans l'inactivation post- transcriptionnelle ainsi que des mutants et des procédés pour identifier des RdRp impliqués dans le phénomène d'inactivation post-transcriptionnelle chez les plantes. L'invention concerne également des plantes transgéniques dans lesquelles le gène SGS2 est inactivé ou inhibé pour permettre une expression plus stable et plus importante de certains transgènes, notamment en vue de la production de protéines recombinantes dans les plantes. La présente invention a également pour objet la surexpression du gène SGS2 pour la préparation de plantes plus résistantes aux infections virales. Description des figuresThe present invention relates to a new plant gene, called SGS2, involved in the phenomena of post-transcriptional inactivation in transgenic plants and in the resistance of plants to viral infections. The SGS2 gene of the invention complements a mutant affected in post-transcriptional inactivation. In addition, the inactivation of the SGS2 gene leads to the inhibition of post-transcriptional inactivation phenomena, in particular in transgenic plants. Analysis of the sequence homologies shows that the SGS2 gene belongs to the RdRp family although its homology with the qdel gene of Neurospora crassa involved in a phenomenon analogous to post-transcriptional inactivation is very weak. The present invention therefore relates to a new plant RdRp involved in post-transcriptional inactivation as well as mutants and methods for identifying RdRp involved in the phenomenon of post-transcriptional inactivation in plants. The invention also relates to transgenic plants in which the SGS2 gene is inactivated or inhibited to allow a more stable and greater expression of certain transgenes, in particular for the production of recombinant proteins in plants. The present invention also relates to the overexpression of the SGS2 gene for the preparation of plants more resistant to viral infections. Description of the figures
FIGURE 1 : Mutants sgs2FIGURE 1: Mutants sgs2
Description de la liste de séquencesDescription of the sequence list
SEQ ID NO.1 : Gène SGS2 d' Arabidopsis thalianaSEQ ID NO.1: SGS2 gene from Arabidopsis thaliana
SEQ ID NO. 2: ADNc du gène SGS2 d 'Arabidopsis thalianaSEQ ID NO. 2: cDNA of the SGS2 gene from Arabidopsis thaliana
SEQ ID NO. 3: Polypeptide SGS2 d1 'Arabidopsis thalianaSEQ ID NO. 3: Polypeptide SGS2 d 1 Arabidopsis thaliana
Description de l'inventionDescription of the invention
Polynucléotides SGS2 présente invention concerne des polynucléotides SGS2, en particulier des polynucléotides comprenant un gène SGS2 de plante. Préférentiellement, les polynucléotides de la présente invention comprennent la séquence codante d'un gène SGS2 de plante. Le gène SGS2 peut être isolé chez les plantes dicotylédones, comme Arabidopsis, le tabac, le colza, le tournesol, le soja, le coton, ou chez les plantes monocotylédones comme le riz, le maïs ou le blé. De manière avantageuse, le gène SGS2 est isolé chez les plantes dicotylédones, en particulier les crucifères comme Arabidopsis ou le colza. De préférence, les polynucléotides de l'invention comprennent un gène SGS2 dArabidopsis thaliana.The present invention relates to SGS2 polynucleotides, in particular to polynucleotides comprising a plant SGS2 gene. Preferably, the polynucleotides of the present invention comprise the coding sequence of a plant SGS2 gene. The SGS2 gene can be isolated in dicotyledonous plants, such as Arabidopsis, tobacco, rapeseed, sunflower, soybeans, cotton, or in monocotyledonous plants such as rice, corn or wheat. Advantageously, the SGS2 gene is isolated in dicotyledonous plants, in particular cruciferous plants such as Arabidopsis or rapeseed. Preferably, the polynucleotides of the invention comprise a SGS2 gene from Arabidopsis thaliana.
Le terme "polynucléotides SGS2" désigne l'ensemble des polynucléotides de la présente invention, de préférence, les polynucléotides de la séquence génomique de SGS2. les polynucléotides de la séquence de l'ADNc de SGS2. ainsi que les polynucléotides codant pour les polypeptides SGS2 de la présente invention. Le terme "polynucléotides SGS2" désigne également des polynucléotides recombinants comprenant les dits polynucléotides.The term "SGS2 polynucleotides" designates all of the polynucleotides of the present invention, preferably the polynucleotides of the genomic sequence of SGS2. polynucleotides of the SGS2 cDNA sequence. as well as the polynucleotides encoding the SGS2 polypeptides of the present invention. The term "SGS2 polynucleotides" also denotes recombinant polynucleotides comprising the said polynucleotides.
Selon la présente invention, on entend par "polynucléotide " une chaine nucléotidique simple brin ou son complémentaire ou une chaine nucléotidique double brin pouvant être de type ADN ou ARN. De préférence, les polynucléotides de l'invention sont de type ADN, notamment d'ADN double brin. Le terme "polynucléotide" désigne également les oligonucléotides et les polynucléotides modifiés.According to the present invention, the term "polynucleotide" means a single-stranded nucleotide chain or its complement or a double-stranded nucleotide chain which may be of DNA or RNA type. Preferably, the polynucleotides of the invention are of the DNA type, in particular double stranded DNA. The term "polynucleotide" also denotes modified oligonucleotides and polynucleotides.
Les polynucléotides de la présente invention sont isolés ou purifiés de leur environnement naturel. De préférence, les polynucléotides de la présente invention peuvent être préparés par les techniques classiques de biologie moléculaire telles que décrites par Sambrook et al. ( Molecular Cloning : A Labratory Manual, 1989) ou par synthèse chimique.The polynucleotides of the present invention are isolated or purified from their natural environment. Preferably, the polynucleotides of the present invention can be prepared by conventional techniques of molecular biology as described by Sambrook et al. (Molecular Cloning: A Labratory Manual, 1989) or by chemical synthesis.
L'invention comprend des polynucléotides de la séquence génomique du gène SGS2. Cette séquence génomique comprend 2 exons (positions 851-3564 et 3987-4862 de la SEQ ID NO. 1), un intron (position 3565-3986 de la SEQ ID NO.l) et des séquences régulatrices en 5' et en 3'. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, les polynucléotides de la séquence génomique de SGS2 comprennent le polynucléotide de la SEQ ID NO.l ou un polynucléotide comprenant au moins un exon de la SEQ ID NO.l. La présente invention concerne également un polynucléotide comprenant une séquence régulatrice en 5' ou en 3' du gène SGS2. Dans un premier mode de réalisation, l'invention concerne un polynucléotide de régulation en 5' comprenant le polynucléotide dont la séquence est comprise entre la position 1 et la position 850 de la SEQ ID NO. 1. Dans un deuxième mode de réalisation, l'invention concerne un polynucléotide de régulation en 3' comprenant le polynucléotide dont la séquence est comprise entre la position 4863 et la position 6863 de la SEQ ID NO. 1.The invention includes polynucleotides of the genomic sequence of the SGS2 gene. This genomic sequence comprises 2 exons (positions 851-3564 and 3987-4862 of SEQ ID NO. 1), an intron (position 3565-3986 of SEQ ID NO.l) and regulatory sequences in 5 'and 3'. In a preferred embodiment of the invention, the polynucleotides of the genomic sequence of SGS2 comprise the polynucleotide of SEQ ID NO.l or a polynucleotide comprising at least one exon of SEQ ID NO.l. The present invention also relates to a polynucleotide comprising a regulatory sequence 5 ′ or 3 ′ of the SGS2 gene. In a first embodiment, the invention relates to a 5 'regulatory polynucleotide comprising the polynucleotide whose sequence is between position 1 and position 850 of SEQ ID NO. 1. In a second embodiment, the invention relates to a 3 ′ regulatory polynucleotide comprising the polynucleotide whose sequence is between position 4863 and position 6863 of SEQ ID NO. 1.
L'invention a également pour objet un promoteur du gène SGS2 d 'Arabidopsis thaliana. De préférence, le promoteur du gène SGS2 comprend un polynucléotide dont la séquence est comprise entre la position 1 et la position 850 de la SEQ ID NO. 1. Dans un autre mode de réalisation de l'invention, le promoteur du gène SGS2 comprend un fragment biologiquement actif d'un polynucléotide dont la séquence est comprise entre la position 1 et la position 850 de la SEQ ID NO. 1.The invention also relates to a promoter of the SGS2 gene from Arabidopsis thaliana. Preferably, the promoter of the SGS2 gene comprises a polynucleotide whose sequence is between position 1 and position 850 of SEQ ID NO. 1. In another embodiment of the invention, the promoter of the SGS2 gene comprises a biologically active fragment of a polynucleotide whose sequence is between position 1 and position 850 of SEQ ID NO. 1.
Par "fragment biologiquement actif on entend ci-dessus un polynucléotide ayant une activité promotrice et de préférence une activité promotrice dans les plantes ou une activité de régulation de la transcription et de préférence une activité de régulation de la transcription dans les plantes. Les techniques permettant d'établir l'activité promotrice d'un polynucléotide sont bien connues de l'homme du métier. Ces techniques impliquent classiquement l'utilisation d'un vecteur d'expression comprenant dans le sens de la transcription le polynucléotide à tester et un gène rapporteur (voir Sambrook et al., Molecular Cloning : A Labratory Manual. 1989).By "biologically active fragment" is meant above a polynucleotide having a promoter activity and preferably a promoter activity in plants or a transcription regulation activity and preferably a transcription regulation activity in plants. to establish the promoter activity of a polynucleotide are well known to those skilled in the art. These techniques conventionally involve the use of an expression vector comprising, in the direction of transcription, the polynucleotide to be tested and a reporter gene (see Sambrook et al., Molecular Cloning: A Labratory Manual. 1989).
L'invention concerne aussi une séquence terminatrice du gène SGS2 d'Arabidopsis thaliana. De préférence, la séquence terminatrice du gène SGS2 comprend un polynucléotide dont la séquence est comprise entre la position 4863 et la position 6863 de la SEQ ID NO. 1. Dans un autre mode de réalisation de l'invention, la séquence terminatrice du gène SGS2 comprend un fragment biologiquement actif d'un polynucléotide dont la séquence est comprise entre la position 4863 et la position 6863 de la SEQ ID NO. 1.The invention also relates to a terminator sequence of the SGS2 gene of Arabidopsis thaliana. Preferably, the terminator sequence of the SGS2 gene comprises a polynucleotide whose sequence is between position 4863 and position 6863 of SEQ ID NO. 1. In another embodiment of the invention, the terminator sequence of the SGS2 gene comprises a biologically active fragment of a polynucleotide whose sequence is between position 4863 and position 6863 of SEQ ID NO. 1.
Par "fragment biologiquement actif on entend ci-dessus un polynucléotide ayant une activité de terminaison de la transcription et de préférence une activité de terminaison de la transcription dans les plantes.By "biologically active fragment" is meant above a polynucleotide having a transcription termination activity and preferably a transcription termination activity in plants.
L'invention concerne aussi des polynucléotides de l'ADNc de SGS2. De manière préférée, les polynucléotides de la séquence codante d'un gène SGS2 de plante comprennent des polynucléotides de la SEQ ID NO. 2.The invention also relates to polynucleotides of the SGS2 cDNA. Preferably, the polynucleotides of the coding sequence of a plant SGS2 gene comprise polynucleotides of SEQ ID NO. 2.
L'invention a également pour objet des polynucléotides comprenant un polynucléotide codant pour un polypeptide choisi parmi les polypeptides suivants: a) le polypeptide de la SEQ ID NO.3; b) un polypeptide homologue à un polypeptide de la SEQ ID NO. 3; c) un fragment d'un polypeptide tel que défini en a) ou b).The subject of the invention is also polynucleotides comprising a polynucleotide coding for a polypeptide chosen from the following polypeptides: a) the polypeptide of SEQ ID NO.3; b) a polypeptide homologous to a polypeptide of SEQ ID NO. 3; c) a fragment of a polypeptide as defined in a) or b).
L'invention s'étend également aux polynucléotides comprenant un polynucléotide choisi parmi les polynucléotides suivants: a) le polynucléotide de la SEQ ID NO. 1; b) le polynucléotide de la SEQ ID NO. 2; c) un polynucléotide homologue à un polynucléotide tel que défini en a) ou b) d) un polynucléotide capable de s'hybrider de manière sélective à un polynucléotide tel que défini en a) ou b); e) un fragment d'un polynucléotide tel que défini en a), b), c) ou d).The invention also extends to polynucleotides comprising a polynucleotide chosen from the following polynucleotides: a) the polynucleotide of SEQ ID NO. 1; b) the polynucleotide of SEQ ID NO. 2; c) a polynucleotide homologous to a polynucleotide as defined in a) or b) d) a polynucleotide capable of hybridizing selectively to a polynucleotide as defined in a) or b); e) a fragment of a polynucleotide as defined in a), b), c) or d).
Par " fragment " on entend selon l'invention un polynucléotide d'au moins 10, 20, 30, 50, 100, 200, 300, 400, 500 nucléotides contigus de la séquence de référence. De préférence ces fragments conservent la fonction de la séquence de référence. Par " homologue "' on entend selon l'invention un polynucléotide présentant une ou plusieurs modifications de séquence par rapport à la séquence de référence. Ces modifications peuvent être des délétions. des additions ou des substitutions d'un ou plusieurs nucléotides de la séquence de référence. De manière avantageuse, le pourcentage d'homologie sera d'au moins 70 %, 75%, 80%, 85%, 90%, 95% et de préférence d'au moins 98%» et plus préférentiellement d'au moins 99%) par rapport à la séquence de référence. Les méthodes de mesure et d'identification des homologies entre les séquences d'acides nucléiques sont bien connues de l'homme du métier. On peut employer par exemple les programmes PILEUP ou BLAST (notamment Altschul et al., J.Mol.Evol., 36:290-300, 1993; Altschul et al., J.Mol.Biol., 215 :403-10, 1990). De préférence, on utilisera les paramètres par défaut.By “fragment” is meant according to the invention a polynucleotide of at least 10, 20, 30, 50, 100, 200, 300, 400, 500 contiguous nucleotides of the reference sequence. Preferably, these fragments retain the function of the reference sequence. By "homologous" is meant according to the invention a polynucleotide having one or more sequence modifications relative to the reference sequence. These modifications can be deletions. additions or substitutions of one or more nucleotides of the reference sequence. Advantageously, the percentage of homology will be at least 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95% and preferably at least 98% "and more preferably at least 99% ) relative to the reference sequence. The methods for measuring and identifying the homologies between the nucleic acid sequences are well known to those skilled in the art. One can use for example the PILEUP or BLAST programs (in particular Altschul et al., J. Mol.Evol., 36: 290-300, 1993; Altschul et al., J.Mol.Biol., 215: 403-10, 1990). Preferably, the default settings will be used.
L'invention concerne donc des polynucléotides comprenant des polynucléotides présentant au moins 70 %, 75%, 80%, 85%, 90%, 95%, 98% et de préférence au moins 98% et plus préférentiellement au moins 99% d'homologie avec les polynucléotides SGS2. les polynucléotides de la SEQ ID NO.l ou les polynucléotides de la SEQ ID NO. 2. De préférence l'invention concerne un polynucléotide comprenant un polynucléotide d'au moins 50, 100, 200, 300, 400, 500, 1000 nucléotides présentant au moins 70 %. 75%, 80%, 85%, 90%, 95%, 98% et de préférence au moins 98% et plus préférentiellement au moins 99% d'homologie avec les polynucléotides SGS2, les polynucléotides de la SEQ ID NO.l ou les polynucléotides de la SEQ ID NO. 2. De préférence, ces homologues conservent la fonction de la séquence de référence.The invention therefore relates to polynucleotides comprising polynucleotides having at least 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95%, 98% and preferably at least 98% and more preferably at least 99% homology with SGS2 polynucleotides. polynucleotides of SEQ ID NO.l or polynucleotides of SEQ ID NO. 2. Preferably the invention relates to a polynucleotide comprising a polynucleotide of at least 50, 100, 200, 300, 400, 500, 1000 nucleotides having at least 70%. 75%, 80%, 85%, 90%, 95%, 98% and preferably at least 98% and more preferably at least 99% homology with the polynucleotides SGS2, the polynucleotides of SEQ ID NO.l or the polynucleotides of SEQ ID NO. 2. Preferably, these homologs retain the function of the reference sequence.
Par " séquence capable de s'hybrider de manière sélective ", on entend selon l'invention les séquences qui s'hybrident avec la séquence de référence à un niveau supérieur au bruit de fond de manière significative. Le niveau du signal généré par l'interaction entre la séquence capable de s'hybrider de manière sélective et les séquences de référence est généralement 10 fois, de préférence 100 fois plus intense que celui de l'interaction des autres séquences d'ADN générant le bruit de fond. Les conditions d'hybridation stringentes permettant une hybridation sélective sont bien connues de l'homme du métier. En général la température d'hybridation et de lavage est inférieure d'au moins 5°C au Tm de la séquence de référence à un pH donné et pour une force ionique donnée. Typiquement la température d'hybridation est d'au moins 30°C pour un polynucléotide de 15 à 50 nucléotides et d'au moins 60°C pour un polynucléotide de plus de 50 nucléotides. A titre d'exemple, l'hybridation est réalisée dans le tampon suivant: 6X SSC, 50 mM Tris-HCl (pH 7.5). 1 mM EDTA, 0.02% PVP, 0.02% Ficoll, 0.02% BSA, 500 μg/ml denatured salmon sperm DNA. Les lavages sont par exemple réalisés successivement à faible stringence dans un tampon 2X SSC, 0,1%SDS. à moyenne stringence dans un tampon 0,5X SSC, 01%SDS et à forte stringence dans un tampon 0,1X SSC, 0,1%SDS. L'hybridation peut bien entendu être effectuée selon d'autres méthodes usuelles bien connues de l'homme du métier (voir notamment Sambrook et al., Molecular Cloning : A Labratory Manual. 1989). L'invention concerne donc des polynucléotides comprenant un polynucléotide capable de s'hybrider de manière sélective avec le polynucléotide de la SEQ ID NO.l ou le polynucléotide de la SEQ ID NO. 2. De préférence, l'invention concerne un polynucléotide comprenant un polynucléotide d'au moins 50, 100, 200, 300, 400, 500, 1000 nucléotides capable de s'hybrider de manière sélective avec le polynucléotide de la SEQ ID NO.l ou le polynucléotide de la SEQ ID NO. 2. Préférentiellement, ces polynucléotides s'hybridant de manière sélective à un polynucléotide de référence conservent la fonction de la séquence de référence.By "sequence capable of selective hybridization" is meant according to the invention the sequences which hybridize with the reference sequence at a level above the background noise significantly. The level of the signal generated by the interaction between the sequence capable of selective hybridization and the reference sequences is generally 10 times, preferably 100 times more intense than that of the interaction of other DNA sequences generating background noise. The stringent hybridization conditions allowing selective hybridization are well known to those skilled in the art. In general, the hybridization and washing temperature is at least 5 ° C. lower than the Tm of the reference sequence at a given pH and for a given ionic strength. Typically the hybridization temperature is at least 30 ° C for a polynucleotide of 15 to 50 nucleotides and at least 60 ° C for a polynucleotide of more than 50 nucleotides. By way of example, the hybridization is carried out in the following buffer: 6X SSC, 50 mM Tris-HCl (pH 7.5). 1 mM EDTA, 0.02% PVP, 0.02% Ficoll, 0.02% BSA, 500 μg / ml denatured salmon sperm DNA. The washes are for example carried out successively at low stringency in a 2X SSC buffer, 0.1% SDS. at medium stringency in a 0.5X SSC buffer, 01% SDS and at high stringency in a 0.1X SSC buffer, 0.1% SDS. The hybridization can of course be carried out according to other usual methods well known to those skilled in the art (see in particular Sambrook et al., Molecular Cloning: A Labratory Manual. 1989). The invention therefore relates to polynucleotides comprising a polynucleotide capable of hybridizing selectively with the polynucleotide of SEQ ID NO.l or the polynucleotide of SEQ ID NO. 2. Preferably, the invention relates to a polynucleotide comprising a polynucleotide of at least 50, 100, 200, 300, 400, 500, 1000 nucleotides capable of hybridizing selectively with the polynucleotide of SEQ ID NO.l or the polynucleotide of SEQ ID NO. 2. Preferably, these polynucleotides which selectively hybridize to a reference polynucleotide retain the function of the reference sequence.
De préférence, les polynucléotides de la présente invention codent pour une ARN polymerase ARN dépendante fonctionnelle dans les cellules végétales et les plantes. Dans un mode de réalisation préféré, les polynucléotides de la présente invention codent pour une ARN polymerase ARN dépendante impliquée dans l'inactivation post- transcriptionnelle chez les plantes.Preferably, the polynucleotides of the present invention encode an RNA dependent RNA polymerase functional in plant cells and plants. In a preferred embodiment, the polynucleotides of the present invention encode an RNA-dependent RNA polymerase involved in post-transcriptional inactivation in plants.
Dans un autre mode de réalisation préféré, les polynucléotides de la présente invention codent pour une ARN polymerase ARN dépendante impliquée dans la résistance au virus chez les plantes. La présente invention a également pour objet des polynucléotides antisens permettant l'inhibition de l'expression d'un gène SGS2 de plante. Les polynucléotides antisens s'hybrident spécifiquement à l'ARNm d'un gène SGS2 de plante interférant ainsi avec l'expression de ce gène. Les techniques d'inhibition de l'expression d'une protéine par un polynucléotide antisens sont bien connues de l'homme du métier et largement décrites dans la littérature notamment par Judelson et al. (Gène. 133:63-69,1993) ainsi que par Prokish et al. (Mol.Gen.Genet. 256:104-114, 1997).In another preferred embodiment, the polynucleotides of the present invention encode an RNA dependent RNA polymerase involved in virus resistance in plants. The present invention also relates to antisense polynucleotides allowing the inhibition of the expression of a plant SGS2 gene. The antisense polynucleotides specifically hybridize to the mRNA of a plant SGS2 gene thus interfering with the expression of this gene. Techniques for inhibiting the expression of a protein by an antisense polynucleotide are well known to those skilled in the art and widely described in the literature, in particular by Judelson et al. (Gene 133: 63-69,1993) as well as by Prokish et al. (Mol.Gen.Genet. 256: 104-114, 1997).
Les polynucléotides antisens de la présente invention s'hybrident à l'ARNm d'un gène SGS2 de plante sur toute sa longueur ou seulement à une partie de l'ARNm d'un gène SGS2 de plante. Les polynucléotides antisens de la présente invention peuvent être parfaitement complémentaires à l'ARNm d'un gène SGS2 de plante ou suffisamment homologues pour permettre l'appariement et l'inhibition de l'expression d'un gène SGS2 de plante.The antisense polynucleotides of the present invention hybridize to the mRNA of a plant SGS2 gene over its entire length or only to part of the mRNA of a plant SGS2 gene. The antisense polynucleotides of the present invention can be perfectly complementary to the mRNA of a plant SGS2 gene or sufficiently homologous to allow pairing and inhibition of the expression of a plant SGS2 gene.
La présente invention a donc également pour objet des polynucléotides comprenant un polynucléotide antisens d'un gène SGS2 de plante et préférentiellement un polynucléotide antisens de la séquence codante du gène SGS2 de la SEQ ID NO. 2.The present invention therefore also relates to polynucleotides comprising an antisense polynucleotide of a plant SGS2 gene and preferably an antisense polynucleotide of the coding sequence of the SGS2 gene of SEQ ID NO. 2.
Préférentiellement. les polynucléotides antisens de la présente invention sont dérivés d'un polynucléotide de la SEQ ID NO. 2. Selon un premier mode de réalisation, les polynucléotides antisens de la présente invention comprennent le polynucléotide de la SEQ ID No.2. Selon un deuxième mode de réalisation, les polynucléotides antisens de la présente invention comprennent un fragment d'au moins 100 nucléotides, de préférence d'au moins 500 nucléotides et préférentiellement d'au moins 1000 nucléotides de la SEQ ID NO.2. De préférence, les polynucléotides antisens de la présente invention comprennent un fragment d'au moins 100 nucléotides dont la séquence est comprise entre la position 333 et la position 576 de la SEQ ID NO.2. Préférentiellement, les polynucléotides antisens de la présente invention comprennent un fragment d'au moins 100 nucléotides, de préférence d'au moins 500 nucléotides et préférentiellement d'au moins 1000 nucléotides dont la séquence est comprise entre la position 859 et la position 3591 de la SEQ ID NO.2. Selon un troisième mode de réalisation, les polynucléotides antisens de la présente invention comprennent un polynucléotide présentant au moins 85%, 90%), 95% et de préférence au moins 98% et plus préférentiellement au moins 99%) d'homologie avec un polynucléotide de la SEQ ID NO. 2. Selon un autre mode de réalisation les polynucléotides antisens de la présente invention comprennent un polynucléotide présentant au moins 85%, 90%, 95%) et de préférence au moins 98%) et plus préférentiellement au moins 99% d'homologie avec un fragment d'au moins 100 nucléotides, de préférence d'au moins 500 nucléotides et préférentiellement d'au moins 1000 nucléotides de la SEQ ID NO.2.Preferentially. the antisense polynucleotides of the present invention are derived from a polynucleotide of SEQ ID NO. 2. According to a first embodiment, the antisense polynucleotides of the present invention comprise the polynucleotide of SEQ ID No.2. According to a second embodiment, the antisense polynucleotides of the present invention comprise a fragment of at least 100 nucleotides, preferably of at least 500 nucleotides and preferably of at least 1000 nucleotides of SEQ ID NO.2. Preferably, the antisense polynucleotides of the present invention comprise a fragment of at least 100 nucleotides whose sequence is between position 333 and position 576 of SEQ ID NO.2. Preferably, the antisense polynucleotides of the present invention comprise a fragment of at least 100 nucleotides, preferably of at least 500 nucleotides and preferably of at least 1000 nucleotides whose sequence is between position 859 and position 3591 of the SEQ ID NO.2. According to a third embodiment, the antisense polynucleotides of the present invention comprise a polynucleotide having at least 85%, 90%), 95% and preferably at least 98% and more preferably at least 99%) of homology with a polynucleotide from SEQ ID NO. 2. According to another embodiment, the antisense polynucleotides of the present invention comprise a polynucleotide having at least 85%, 90%, 95%) and preferably at least 98%) and more preferably at least 99% of homology with a fragment of at least 100 nucleotides, preferably at least 500 nucleotides and preferably at least 1000 nucleotides of SEQ ID NO.2.
De préférence, les polynucléotides antisens de la présente invention inhibent spécifiquement l'expression d'un gène SGS2 chez les plantes.Preferably, the antisense polynucleotides of the present invention specifically inhibit the expression of an SGS2 gene in plants.
Selon un mode de réalisation préféré, les polynucléotide antisens de la présente invention sont exprimés dans les cellules végétales ou les plantes à partir d'une cassette d'expression.According to a preferred embodiment, the antisense polynucleotide of the present invention are expressed in plant cells or plants from an expression cassette.
La présente invention concerne l'utilisation d'un polynucléotide ou d'un fragment d'un polynucléotide selon la présente invention pour l'identification de gènes SGS2 dans d'autres plantes et donc pour l'identification de gènes codant pour des ARN polymerases ARN dépendantes impliquées dans l'inactivation post-transcriptionnelle chez les plantes. Le clonage s'effectue par exemple par criblage de banques d'ADNc ou de banques d'ADN génomique avec un polynucléotide ou un fragment d'un polynucléotide de la SEQ ID NO.l et de la SEQ ID NO.2. Ces banques peuvent également être criblés par PCR à l'aide d'oligonucléotides spécifiques ou dégénérés dérivés de la SEQ ID NO.l ou de la SEQ ID NO.2. Les techniques de construction et de criblage de ces banques sont bien connues de l'homme du métier (voir notamment Sambrook et al., Molecular Cloning : A Labratory Manual. 1989). Des gènes SGS2 de plante peuvent également être identifiés dans les bases de données par BLAST nucléotidique ou protéique à l'aide des SEQ ID NO. 1-3.The present invention relates to the use of a polynucleotide or a fragment of a polynucleotide according to the present invention for identifying SGS2 genes in other plants and thus for the identification of genes encoding RNA polymerases RNA agents involved in post-transcriptional inactivation in plants. Cloning is carried out, for example, by screening cDNA libraries or genomic DNA libraries with a polynucleotide or a fragment of a polynucleotide of SEQ ID NO.l and SEQ ID NO.2. These libraries can also be screened by PCR using specific or degenerate oligonucleotides derived from SEQ ID NO.l or SEQ ID NO.2. The construction and screening techniques of these banks are well known to those skilled in the art (see in particular Sambrook et al., Molecular Cloning: A Labratory Manual. 1989). Plant SGS2 genes can also be identified in databases by nucleotide or protein BLAST using SEQ ID NOs. 1-3.
De préférence, on vérifie que les gènes clones assurent la même fonction que le gène SGS2 d'Arabidopsis thaliana par introduction des gènes identifiés dans des mutants sgs2 et par test de restauration de l'inactivation post-transcriptionnelle (voir ci-dessous).Preferably, it is verified that the cloned genes perform the same function as the SGS2 gene of Arabidopsis thaliana by introduction of the genes identified in sgs2 mutants and by test for restoration of post-transcriptional inactivation (see below).
Polvpeptides SGS2SGS2 Polvpeptides
La présente invention concerne également des polypeptides SGS2. Le terme "polvpeptides SGS2" désigne l'ensemble des polypeptides de la présente invention ainsi que les polypeptides pour lesquels codent les polynucléotides de la présente invention. Le terme "polypeptides SGS2" désigne également des protéines de fusion, des protéines recombinantes ou des protéines chimères comprenant ces polypeptides. Dans la présente description le terme "polypeptide" désigne également des protéines et des peptides ainsi que des polypeptides modifiés. Les polypeptides de l'invention sont isolés ou purifiés de leur environnement naturel.The present invention also relates to SGS2 polypeptides. The term "SGS2 polpeptides" designates all the polypeptides of the present invention as well as the polypeptides for which the polynucleotides of the present invention encode. The term "SGS2 polypeptides" also refers to fusion proteins, recombinant proteins or chimeric proteins comprising these polypeptides. In the present description, the term "polypeptide" also denotes proteins and peptides as well as modified polypeptides. The polypeptides of the invention are isolated or purified from their natural environment.
Les polypeptides peuvent être préparés au moyen de différents procédés. Ces procédés sont notamment la purification à partir de sources naturelles telles que des cellules exprimant naturellement ces polypeptides, la production de polypeptides recombinants par des cellules hôtes appropriées et leur purification ultérieure, la production par synthèse chimique ou, enfin, une combinaison de ces différentes approches. Ces différents procédés de production sont bien connus de l'homme du métier. Ainsi, les polypeptides SGS2 de la présente invention peuvent être isolés à partir de plantes exprimant des polypeptides SGS2. De préférence, les polypeptides SGS2 de la présente invention sont isolés à partir d'organisme hôtes recombinants exprimant un polypeptide SGS2 hétérologue ou exprimant un polypeptide SGS2 naturel sous le contrôle d'un promoteur hétérologue. Ces organismes sont préférentiellement choisis parmi les bactéries, les levures, les champignons, les cellules animales , les cellules végétales ou les plantes.The polypeptides can be prepared by various methods. These methods include purification from natural sources such as cells naturally expressing these polypeptides, production of recombinant polypeptides by appropriate host cells and their subsequent purification, production by chemical synthesis or, finally, a combination of these different approaches. . These various production methods are well known to those skilled in the art. Thus, the SGS2 polypeptides of the present invention can be isolated from plants expressing SGS2 polypeptides. Preferably, the SGS2 polypeptides of the present invention are isolated from recombinant host organisms expressing a heterologous SGS2 polypeptide or expressing a natural SGS2 polypeptide under the control of a heterologous promoter. These organisms are preferably chosen from bacteria, yeasts, fungi, animal cells, plant cells or plants.
La présente invention a pour objet un polypeptide de séquence SEQ ID NO.3 ainsi qu'un un polypeptide comprenant un polypeptide de séquence SEQ ID NO. 3. L'invention comprend également des polypeptides comprenant un fragment ou un homologue d'un polypeptide SGS2 et plus particulièrement du polypeptide de la SEQ ID NO. 3.The subject of the present invention is a polypeptide of sequence SEQ ID NO.3 as well as a polypeptide comprising a polypeptide of sequence SEQ ID NO. 3. The invention also comprises polypeptides comprising a fragment or a homolog of a SGS2 polypeptide and more particularly of the polypeptide of SEQ ID NO. 3.
Le terme "fragment" d'un polypeptide désigne un polypeptide comprenant une partie mais pas la totalité du polypeptide dont il est dérivé. L'invention concerne un polypeptide comprenant un fragment d'au moins 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 50 acides aminés d'un polypeptide de la SEQ ID NO.3. De préférence, ces fragments conservent au moins une activité biologique du polypeptide dont ils sont dérivés.The term "fragment" of a polypeptide refers to a polypeptide comprising part but not all of the polypeptide from which it is derived. The invention relates to a polypeptide comprising a fragment of at least 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 50 amino acids of a polypeptide of SEQ ID NO.3. Preferably, these fragments retain at least one biological activity of the polypeptide from which they are derived.
Le terme "homologue" désigne un polypeptide selon l'invention désigne un polypeptide pouvant présenter une délétion. une addition ou une substitution d'au moins un acide aminé. L'invention a pour objet un polypeptide présentant au moins 75%. 80%, 85%. 90%), 95%, 98% et préférentiellement 99% d'acides aminés identiques avec un polypeptide de la SEQ ID NO. 3. De préférence, ces polypeptides homologues conservent la même activité biologique. Préférentiellement, cette activité est une activité d'ARN polymerase ARN dépendante dans les cellules végétales et les plantes. Dans un mode de réalisation préféré, les polypeptides de la présente invention ont une activité d'ARN polymerase ARN dépendante indispensable dans l'inactivation post-transcriptionnelle chez les plantes.The term "homologous" denotes a polypeptide according to the invention denotes a polypeptide which may have a deletion. an addition or substitution of at least one amino acid. The subject of the invention is a polypeptide having at least 75%. 80%, 85%. 90%), 95%, 98% and preferably 99% of amino acids identical with a polypeptide from SEQ ID NO. 3. Preferably, these homologous polypeptides retain the same biological activity. Preferably, this activity is a RNA dependent RNA polymerase activity in plant cells and plants. In a preferred embodiment, the polypeptides of the present invention have RNA dependent RNA polymerase activity essential in post-transcriptional inactivation in plants.
Dans un autre mode de réalisation préféré, les polypeptides de la présente invention codent pour une ARN polymerase ARN dépendante indispensable dans la résistance au virus chez les plantes.In another preferred embodiment, the polypeptides of the present invention encode an RNA dependent RNA polymerase essential for resistance to the virus in plants.
Cassettes d'expressionExpression tapes
Le gène SGS2 peut être exprimé ou sur-exprimé dans différents organismes hôtes tels que les plantes. La présente invention concerne notamment la sur-expression du gène SGS2 dans les plantes ou les cellules végétales pour améliorer leur résistance aux virus. La présente invention concerne également la sur-expression du gène SGS2 dans les plantes pour augmenter l'inactivation post-transcriptionnelle de certains gènes. Le gène SGS2 peut être exprimé dans un organisme hôte sous le contrôle du promoteur SGS2 de la présente invention ou sous le contrôle d'un promoteur hétérologue et de préférence sous le contrôle d'un promoteur fonctionnel dans les plantes. Selon un mode de réalisation de l'invention, un polynucléotide codant pour un polypeptide SGS2 est inséré dans une cassette d'expression en utilisant des techniques de clonage bien connues de l'homme du métier. Cette cassette d'expression comprend les éléments nécessaires à la transcription et à la traduction des séquences codant pour le polypeptide SGS2. Avantageusement, cette cassette d'expression comprend à la fois des éléments permettant de faire produire un polypeptide SGS2 par une cellule hôte et des éléments nécessaires à la régulation de cette expression. Dans un premier mode de réalisation, les cassettes d'expression selon l'invention comprennent, dans le sens de la transcription, un promoteur fonctionnel dans un organisme hôte, un gène SGS2 de plante ou la séquence codante d'un gène SGS2 de plante et une séquence terminatrice dans ledit organisme hôte. Dans un autre mode de réalisation, les cassettes d'expression selon l'invention comprennent, dans le sens de la transcription, un promoteur fonctionnel dans un organisme hôte, un polynucléotide codant pour un polypeptide SGS2 et une séquence terminatrice dans ledit organisme hôte. Préférentiellement, la cassette d'expression comprend, dans le sens de la transcription, un promoteur fonctionnel dans un organisme hôte, un polynucléotide choisi parmi les polynucléotides suivants: a) un polynucléotides codant pour un polypeptide SGS2 de la SEQ ID NO. 3, pour un homologue ou pour un fragment d'un polypeptide de la SEQ ID NO.3; b) un polynucléotide de la SEQ ID NO. 1 ; c) un polynucléotide de la SEQ ID NO. 2; d) un polynucléotide homologue à un polynucléotide tel que défini en b) ou c); e) un polynucléotide capable de s'hybrider de manière spécifique à un polynucléotide tel que défini en b) ou c); f) un polynucléotide comprenant un fragment d'un polynucléotide tel que défini en b), c), d) et e). et une séquence terminatrice dans ledit organisme hôte.The SGS2 gene can be expressed or over-expressed in different host organisms such as plants. The present invention relates in particular to the overexpression of the SGS2 gene in plants or plant cells to improve their resistance to viruses. The present invention also relates to the overexpression of the SGS2 gene in plants to increase the post-transcriptional inactivation of certain genes. The SGS2 gene can be expressed in a host organism under the control of the SGS2 promoter of the present invention or under the control of a heterologous promoter and preferably under the control of a functional promoter in plants. According to one embodiment of the invention, a polynucleotide encoding an SGS2 polypeptide is inserted into an expression cassette using cloning techniques well known to those skilled in the art. This expression cassette includes the elements necessary for transcription and translation of the sequences coding for the SGS2 polypeptide. Advantageously, this expression cassette comprises both elements making it possible to produce an SGS2 polypeptide by a host cell and elements necessary for the regulation of this expression. In a first embodiment, the expression cassettes according to the invention comprise, in the direction of transcription, a promoter functional in a host organism, a plant SGS2 gene or the coding sequence of a plant SGS2 gene and a terminator sequence in said host organism. In another embodiment, the expression cassettes according to the invention comprise, in the direction of transcription, a promoter functional in a host organism, a polynucleotide coding for an SGS2 polypeptide and a terminator sequence in said host organism. Preferably, the expression cassette comprises, in the direction of transcription, a functional promoter in a host organism, a polynucleotide chosen from the following polynucleotides: a) a polynucleotides encoding a polypeptide SGS2 of SEQ ID NO. 3, for a homolog or for a fragment of a polypeptide of SEQ ID NO.3; b) a polynucleotide of SEQ ID NO. 1; c) a polynucleotide of SEQ ID NO. 2; d) a polynucleotide homologous to a polynucleotide as defined in b) or c); e) a polynucleotide capable of hybridizing specifically to a polynucleotide as defined in b) or c); f) a polynucleotide comprising a fragment of a polynucleotide as defined in b), c), d) and e). and a terminator sequence in said host organism.
Dans un autre mode de réalisation, les cassettes d'expression de la présente invention permettent l'expression d'un polynucléotide antisens pour l'inhibition de l'expression du gène SGS2 dans une plante. Pour l'expression d'un polynucléotide antisens dans une plante les cassettes d'expression selon l'invention comprennent, dans le sens de la transcription, un promoteur fonctionnel dans un organisme hôte, un polynucléotide antisens de la séquence codante d'un gène SGS2 de plante et une séquence terminatrice fonctionnelle dans ledit organisme hôte. De préférence, les cassettes d'expression selon l'invention comprennent, dans le sens de la transcription, un promoteur fonctionnel dans un organisme hôte, un polynucléotide antisens de la séquence codante du gène SGS2 de la SEQ ID NO. 2 et une séquence terminatrice fonctionnelle dans ledit organisme hôte. Préférentiellement, les polynucléotides antisens de la présente invention sont exprimés sous le contrôle d'un promoteur inductible.In another embodiment, the expression cassettes of the present invention allow the expression of an antisense polynucleotide for the inhibition of expression of the SGS2 gene in a plant. For the expression of an antisense polynucleotide in a plant, the expression cassettes according to the invention comprise, in the direction of transcription, a promoter functional in a host organism, an antisense polynucleotide of the coding sequence of a SGS2 gene. of a plant and a functional terminator sequence in said host organism. Preferably, the expression cassettes according to the invention comprise, in the direction of transcription, a promoter functional in a host organism, an antisense polynucleotide of the coding sequence of the SGS2 gene of SEQ ID NO. 2 and a functional terminator sequence in said host organism. Preferably, the antisense polynucleotides of the present invention are expressed under the control of an inducible promoter.
Le promoteur SGS2 peut être utilisé pour exprimer un gène hétérologue dans un organisme hôte et notamment dans les cellules végétales ou dans les plantes. L'invention a donc également pour objet des cassettes d'expression comprenant le promoteur d'un gène SGS2 de plante associé de manière fonctionnelle à une séquence codant pour une protéine hétérologue, permettant l'expression de ladite protéine dans les cellules végétales ou les plantes. Dans un mode de réalisation, la cassette d'expression selon l'invention comprend, dans le sens de la transcription, le promoteur SGS2 d'Arabidopsis thaliana, la séquence codante pour la protéine hétérologue et une séquence terminatrice fonctionnelle dans les cellules végétales et les plantes. De préférence, la cassette d'expression selon l'invention comprend, dans le sens de la transcription, un polynucléotide dont la séquence est comprise entre la position 1 et la position 850 de la SEQ ID NO. 1 ou un fragment biologiquement actif du polynucléotide dont la séquence est comprise entre la position 1 et la position 850 de la SEQ ID NO. 1 , la séquence codant pour un polypeptide hétérologue et une séquence terminatrice fonctionnelle dans les cellules végétales et les plantes.The SGS2 promoter can be used to express a heterologous gene in a host organism and in particular in plant cells or in plants. The invention therefore also relates to expression cassettes comprising the promoter of a plant SGS2 gene operatively associated with a sequence coding for a heterologous protein, allowing the expression of said protein in plant cells or plants. . In one embodiment, the expression cassette according to the invention comprises, in the direction of transcription, the SGS2 promoter from Arabidopsis thaliana, the coding sequence for the heterologous protein and a functional terminator sequence in plant cells and plants. Preferably, the expression cassette according to the invention comprises, in the direction of transcription, a polynucleotide whose sequence is between position 1 and position 850 of SEQ ID NO. 1 or a biologically active fragment of the polynucleotide whose sequence is between position 1 and position 850 of SEQ ID NO. 1, the sequence coding for a heterologous polypeptide and a terminator sequence functional in plant cells and plants.
Les cassettes d'expression, selon la présente invention, peuvent en outre inclure toute autre séquence nécessaire à l'expression du gène d'intérêt, comme par exemple des éléments de régulation ou des séquences signal permettant l'adressage du polypeptide d'intérêt.The expression cassettes according to the present invention can also include any other sequence necessary for the expression of the gene of interest, such as for example regulatory elements or signal sequences allowing the addressing of the polypeptide of interest.
Les techniques de construction de ces cassettes d'expression sont largement décrites dans la littérature (voir notamment Sambrook et al., Molecular Cloning : A Labratory Manual. 1989). La présente invention a également pour objet un polynucléotide comprenant une cassette d'expression selon l'invention et notamment un vecteur comprenant une cassette d'expression selon l'invention.The construction techniques of these expression cassettes are widely described in the literature (see in particular Sambrook et al., Molecular Cloning: A Labratory Manual. 1989). The present invention also relates to a polynucleotide comprising an expression cassette according to the invention and in particular a vector comprising an expression cassette according to the invention.
Avantageusement les cassettes d'expression selon la présente invention sont insérées dans un vecteur pour leur réplication ou pour la transformation d'un organisme hôte. Certains éléments des cassettes d'expression selon l'invention sont illustrés ci- dessous à titre non limitatif. PromoteursAdvantageously, the expression cassettes according to the present invention are inserted into a vector for their replication or for the transformation of a host organism. Certain elements of the expression cassettes according to the invention are illustrated below without implied limitation. Promoters
Tout type de séquence promotrice peut être utilisée dans les cassettes d'expression selon l'invention. Le choix du promoteur dépendra notamment de l'organisme hôte choisi pour l'expression du gène d'intérêt. La présente invention concerne plus particulièrement la transformation des plantes. Le choix du promoteur utilisé dans la cassette d'expression détermine l'expression temporelle et spatiale du gène d'intérêt. Certains promoteurs permettent une expression spécifique dans certains tissus de la plante (racines, feuilles ou graines par exemple) ou dans certaines cellules de la plante. Certains promoteurs permettent une expression constitutive alors que d'autres promoteurs sont au contraire inductibles. Comme séquence de régulation promotrice dans les plantes, on peut utiliser toute séquence promotrice d'un gène s'exprimant naturellement dans les plantes en particulier un promoteur s'exprimant notamment dans les feuilles des plantes, comme par exemple des promoteurs dits constitutifs d'origine bactérienne, virale ou végétale ou encore des promoteurs dits lumière dépendants comme celui d'un gène de la petite sous-unité de ribulose- biscarboxylase/oxygénase (RuBisCO) de plante ou tout promoteur convenable connu pouvant être utilisé. Parmi les promoteurs d'origine végétale on citera les promoteurs d'histone tels que décrits dans la demande EP 0 507 698, ou le promoteur d'actine de riz (US 5,641,876). Parmi les promoteurs d'un gène de virus de plante, on citera celui de la mosaïque du choux fleur (CAMV 19S ou 35S), ou le promoteur du circovirus (AU 689 311). On peut encore utiliser une séquence de régulation promotrice spécifique de régions ou de tissus particuliers des plantes, et plus particulièrement des promoteurs spécifiques des graines ( Datla et al., Biotechnology Ann. Rev. 3:269-296, 1997). On peut également employer un promoteur inductible avantageusement choisi parmi les promoteurs de phénylalanine ammoniac lyase (PAL), d'HMG-CoA reductase (HMG). de chitinases, de glucanases, d'inhibiteurs de proteinase (PI), de gènes de la famille PR1, de la nopaline synthase (nos) ou du gène vspB (US 5 670 349), le promoteur HMG2 (US 5 670 349), le promoteur de la beta-galactosidase (ABG1) de pomme ou le promoteur de l'amino cyclopropane carboxylate syntase (ACC synthase) de pomme (WO 98/45445).Any type of promoter sequence can be used in the expression cassettes according to the invention. The choice of promoter will depend in particular on the host organism chosen for the expression of the gene of interest. The present invention relates more particularly to the transformation of plants. The choice of promoter used in the expression cassette determines the temporal and spatial expression of the gene of interest. Certain promoters allow specific expression in certain tissues of the plant (roots, leaves or seeds for example) or in certain cells of the plant. Some promoters allow constitutive expression while other promoters are on the contrary inducible. As promoter regulatory sequence in plants, any promoter sequence of a gene expressing itself naturally in plants can be used, in particular a promoter expressing in particular in the leaves of plants, such as for example so-called promoters of original origin. bacterial, viral or vegetable or also so-called light-dependent promoters such as that of a gene for the small ribulose-biscarboxylase / oxygenase (RuBisCO) subunit of a plant or any suitable known promoter which can be used. Among the promoters of plant origin promoters histone be mentioned as described in EP 0507698, or the promoter of rice actin (US 5,641,876). Among the promoters of a plant virus gene, there may be mentioned that of the cauliflower mosaic (CAMV 19S or 35S), or the circovirus promoter (AU 689 311). It is also possible to use a promoter regulatory sequence specific for particular regions or tissues of plants, and more particularly promoters specific for seeds (Datla et al., Biotechnology Ann. Rev. 3: 269-296, 1997). It is also possible to use an inducible promoter advantageously chosen from the promoters of phenylalanine ammonia lyase (PAL), of HMG-CoA reductase (HMG). chitinases, glucanases, proteinase inhibitors (PI), genes of the PR1 family, nopaline synthase (nos) or the vspB gene (US 5 670 349), the HMG2 promoter (US 5 670 349), the promoter of apple beta-galactosidase (ABG1) or the promoter of apple amino cyclopropane carboxylate syntase (ACC synthase) (WO 98/45445).
On pourra également utiliser le promoteur du gène SGS2 d'Arabidopsis thaliana. Séquences de régulation de l'expressionThe promoter of the SGS2 gene from Arabidopsis thaliana can also be used. Expression regulation sequences
Dans les cassettes d'expression de la présente invention on peut utiliser toute séquence de régulation permettant d'augmenter le niveau d'expression de la séquence codante insérée dans ladite cassette d'expression. Selon l'invention, on peut notamment utiliser, en association avec la séquence de régulation promotrice, d'autres séquences de régulation, qui sont situées entre le promoteur et la séquence codante, telles que des activateurs de transcription ("enhancer"). Parmi les séquences leader dérivées de virus on citera par exemple l'activateur du virus de la mosaïque du tabac (TMV) décrit dans la demande WO 87/07644, ou l'activateur du virus etch du tabac (TEV). Différentes séquences dérivées d'introns de plantes peuvent également être utilisées pour augmenter le niveau d'expression du gène d'intérêt notamment chez les plantes monocotylédones. On citera par exemple l'intron I du gène de mais AdhI (Callis et al.. Gènes Develop., 1 :1183- 1200, 1987).In the expression cassettes of the present invention, any regulatory sequence can be used which makes it possible to increase the level of expression of the sequence. coder inserted in said expression cassette. According to the invention, it is possible in particular to use, in association with the promoter regulatory sequence, other regulatory sequences which are located between the promoter and the coding sequence, such as transcription activators ("enhancer"). Among the leader sequences derived from viruses, mention will be made, for example, of the activator of the tobacco mosaic virus (TMV) described in application WO 87/07644, or the activator of the tobacco etch virus (TEV). Different sequences derived from plant introns can also be used to increase the level of expression of the gene of interest, especially in monocotyledonous plants. We may cite, for example, the intron I of the corn gene AdhI (Callis et al. Genes Develop., 1: 1183-1200, 1987).
Séquences terminatricesTerminating sequences
Une grande variété de séquences terminatrices sont utilisables dans les cassettes d'expression selon l'invention. Ces séquences permettent la terminaison de la transcription et la polyadénylation de l'ARNm. Toute séquence terminatrice fonctionnelle dans l'organisme hôte sélectionné peut être utilisée. Pour l'expression dans les plantes on peut notamment utiliser le terminateur nos d'Agrobacterium tumefaciens, ou encore des séquences terminatrices d'origine végétale, comme par exemple le terminateur d'histone (voir EP 0 633 317), le terminateur CaMV 35 S et le terminateur tml. Ces séquences terminatrices sont utilisables dans les plantes monocotylédones et dicotylédones. La séquence terminatrice du gène SGS2 d'Arabidopsis thaliana est un autre exemple de séquence terminatrice utilisable dans les cassettes d'expression selon l'invention. Gènes hétérologuesA wide variety of terminator sequences can be used in the expression cassettes according to the invention. These sequences allow the termination of transcription and polyadenylation of the mRNA. Any terminator sequence functional in the selected host organism can be used. For expression in plants, it is possible in particular to use the terminator nos of Agrobacterium tumefaciens, or alternatively terminator sequences of plant origin, such as for example the histone terminator (see EP 0 633 317), the terminator CaMV 35 S and the tml terminator. These terminator sequences are usable in monocotyledonous and dicotyledonous plants. The terminator sequence of the SGS2 gene from Arabidopsis thaliana is another example of a terminator sequence which can be used in the expression cassettes according to the invention. Heterologous genes
Tout gène d'intérêt peut être exprimé dans un organisme hôte sous le contrôle d'un promoteur SGS2. De préférence, le promoteur SGS2 est utilisé pour l'expression d'un gène hétérologue dans des cellule de plante ou dans une plante. Les gènes d'intérêt pouvant être exprimés dans les plantes sous le contrôle d'un promoteur SGS2 sont plus largement illustrés ci-dessous.Any gene of interest can be expressed in a host organism under the control of an SGS2 promoter. Preferably, the SGS2 promoter is used for the expression of a heterologous gene in plant cells or in a plant. The genes of interest which can be expressed in plants under the control of an SGS2 promoter are more widely illustrated below.
Vecteursvectors
La présente invention concerne également des vecteurs de transformation ou d'expression comprenant au moins un polynucléotide SGS2 et/ou une cassette d'expression selon la présente invention. Les vecteurs de la présente invention sont notamment utilisés pour transformer un organisme hôte et pour exprimer un polypeptide SGS2 ou un polynucléotide SGS2 dans ledit organisme hôte. L'organisme hôte est par exemple une bactérie, une levure, un champignon, une cellule de plante ou une plante. Ce vecteur peut notamment être constitué par un plasmide. un cosmide, un bactériophage ou un virus dans lequel est inséré un polynucléotide SGS2 ou une cassette d'expression selon l'invention. De manière générale, tout vecteur capable de se maintenir, de s'autorépliquer ou de se propager dans une cellule hôte afin d'induire l'expression d'un polynucléotide ou d'un polypeptide peut être utilisé.The present invention also relates to transformation or expression vectors comprising at least one SGS2 polynucleotide and / or an expression cassette according to the present invention. The vectors of the present invention are used in particular for transforming a host organism and for expressing an SGS2 polypeptide or an SGS2 polynucleotide in said host organism. The host organism is for example a bacterium, a yeast, a fungus, a plant cell or a plant. This vector can in particular consist of a plasmid. a cosmid, a bacteriophage or a virus into which is inserted an SGS2 polynucleotide or an expression cassette according to the invention. In general, any vector capable of maintaining itself, of self-replicating or of spreading in a host cell to induce expression of a polynucleotide or a polypeptide can be used.
Les techniques de construction de ces vecteurs et les techniques d'insertion d'une séquence appropriée dans ces vecteurs sont largement décrites dans la littérature (voir notamment Sambrook et al, Molecular Cloning : A Labratory Manual, 1989).The techniques for constructing these vectors and the techniques for inserting an appropriate sequence into these vectors are widely described in the literature (see in particular Sambrook et al, Molecular Cloning: A Labratory Manual, 1989).
Avantageusement, les vecteurs selon l'invention comprennent au moins une origine de réplication. De manière préférée, les vecteurs de l'invention comprennent également au moins un marqueur de sélection et de préférence un marqueur de sélection utilisable dans les cellules végétales ou dans les plantes. Parmi les marqueurs de sélection, on peut citer les gènes de résistance aux antibiotiques tel que le gène nptll pour la résistance à la kanamycine (Bevan et al.. Nature 304: 184-187, 1983) et le gène hph pour la résistance à l'hygromycine (Gritz et al., Gène 25:179-188, 1983). On citera également les gènes de tolérance aux herbicides tel que le gène bar (White et al., NAR 18:1062. 1990) pour la tolérance au bialaphos, le gène EPSPS (US 5,188,642) pour la tolérance au glyophosate ou encore le gène HPPD (WO 96/38567) pour la tolérance aux isoxazoles. On pourra également utiliser les gènes codant pour des enzymes rapporteurs facilement identifiables comme l'enzyme GUS ou des gènes codant pour des pigments et des enzymes régulant la production de pigments dans les cellules transformées. De tels gènes marqueurs de sélection sont notamment décrits dans les demandes de brevet EP 242 236, EP 242 246, GB 2 197 653, WO 91/02071, WO 95/06128, WO 96/38567 ou WO 97/04103.Advantageously, the vectors according to the invention comprise at least one origin of replication. Preferably, the vectors of the invention also comprise at least one selection marker and preferably a selection marker usable in plant cells or in plants. Among the selection markers, there may be mentioned antibiotic resistance genes such as the npt11 gene for resistance to kanamycin (Bevan et al. Nature 304: 184-187, 1983) and the hph gene for resistance to hygromycin (Gritz et al., Gene 25: 179-188, 1983). We will also mention the herbicide tolerance genes such as the bar gene (White et al., NAR 18: 1062. 1990) for bialaphos tolerance, the EPSPS gene (US 5,188,642) for glyophosate tolerance or the HPPD gene. (WO 96/38567) for tolerance to isoxazoles. It is also possible to use genes encoding readily identifiable reporter enzymes such as the GUS enzyme or genes encoding pigments and enzymes regulating the production of pigments in the transformed cells. Such selection marker genes are described in particular in patent applications EP 242 236, EP 242 246, GB 2 197 653, WO 91/02071, WO 95/06128, WO 96/38567 or WO 97/04103.
Avantageusement, ces vecteurs sont utilisés pour la transformation d'un organisme hôte. L'homme du métier choisira les vecteurs de transformation appropriés notamment en fonction de l'organisme hôte à transformer et en fonction de la technique de transformation mise en œuvre. Pour la transformation des cellules végétales ou des plantes, il s'agira notamment d'un virus qui peut être employé pour la transformation des plantes développées et contenant en outre ses propres éléments de réplication et d'expression. De manière préférentielle, le vecteur de transformation des cellules végétales ou des plantes selon l'invention est un plasmide. De nombreux vecteurs ont été développés pour la transformation des plantes avecAdvantageously, these vectors are used for the transformation of a host organism. Those skilled in the art will choose the appropriate transformation vectors in particular as a function of the host organism to be transformed and as a function of the transformation technique used. For the transformation of plant cells or plants, it will in particular be a virus which can be used for the transformation of developed plants and which additionally contains its own elements of replication and expression. Preferably, the vector for transforming plant cells or plants according to the invention is a plasmid. Many vectors have been developed for the transformation of plants with
Agrobacterium tumefaciens . D'autres vecteurs sont utilisés pour les techniques de transformation ne reposant pas sur l'utilisation d'Agrobacterium. Ces vecteurs sont bien connus de l'homme du métier et largement décrits dans la littérature.Agrobacterium tumefaciens. Other vectors are used for transformation techniques not based on the use of Agrobacterium. These vectors are well known to those skilled in the art and widely described in the literature.
TransformationTransformation
L'invention a encore pour objet un procédé de transformation des organismes hôtes, en particulier des cellules végétales avec un polynucléotide SGS2, une cassette d'expression ou un vecteur de transformation ou d'expression selon l'invention.The subject of the invention is also a method of transforming host organisms, in particular plant cells with a SGS2 polynucleotide, an expression cassette or a transformation or expression vector according to the invention.
Selon la présente invention la transformation de l'organisme hôte peut être obtenue par tout moyen connu approprié, les techniques de transformation et notamment de transformation des plantes sont amplement décrites dans la littérature spécialisée. Pour les procédés de transformation des cellules végétales et de régénération des plantes, on citera notamment les brevets et demandes de brevet suivants: US 4,459,355, US 4,536,475, US 5,464,763. US 5,177,010, US 5,187.073. EP 267,159, EP 604 662, EP 672 752, US 4,945,050, US 5.036,006. US 5,100,792. US 5,371,014, US 5.478,744, US 5,179,022, US 5,565.346. US 5,484,956. US 5,508.468. US 5,538,877, US 5,554,798, US 5.489,520, US 5.510.318. US 5,204,253. US 5.405,765, EP 442 174. EP 486 233, EP 486 234, EP 539 563. EP 674 725, WO 91/02071 et WO 95/06128.According to the present invention, the transformation of the host organism can be obtained by any suitable known means, the transformation techniques and in particular of transformation of plants are fully described in the specialized literature. For the processes of transformation of plant cells and regeneration of plants, mention will be made in particular of the following patents and patent applications: US 4,459,355, US 4,536,475, US 5,464,763. US 5,177,010, US 5,187,073. EP 267,159, EP 604,662, EP 672,752, US 4,945,050, US 5,036,006. US 5,100,792. US 5,371,014, US 5,478,744, US 5,179,022, US 5,565,346. US 5,484,956. US 5,508,468. US 5,538,877, US 5,554,798, US 5,489,520, US 5,510,318. US 5,204,253. US 5,405,765, EP 442,174. EP 486,233, EP 486,234, EP 539,563. EP 674,725, WO 91/02071 and WO 95/06128.
Certaines techniques utilisent Agrobacterium notamment pour la transformation des dicotylédones. Une série de méthodes consistent à utiliser comme moyen de transfert dans la plante un gène chimère inséré dans un plasmide Ti d'Agrobacterium tumefaciens ou Ri d'Agrobacterium rhizogenes. D'autres méthodes consistent à bombarder des cellules, des protoplastes ou des tissus avec des particules auxquelles sont accrochées les séquences d'ADN. D'autres méthodes peuvent également être utilisées telles que la micro-injection ou l'électroporation, ou encore la précipitation directe au moyen de PEG.Certain techniques use Agrobacterium in particular for the transformation of dicotyledons. A series of methods consists in using as a means of transfer into the plant a chimeric gene inserted into a Ti plasmid of Agrobacterium tumefaciens or Ri of Agrobacterium rhizogenes. Other methods include bombarding cells, protoplasts or tissues with particles to which the DNA sequences are attached. Other methods can also be used such as micro-injection or electroporation, or even direct precipitation using PEG.
L'homme du métier fera le choix de la méthode appropriée en fonction de la nature de l'organisme hôte, en particulier de la cellule végétale ou de la plante.Those skilled in the art will choose the appropriate method depending on the nature of the host organism, in particular the plant cell or the plant.
Organismes hôtes La présente invention concerne également un organisme hôte transformé avec un polynucléotide SGS2, une cassette d'expression et/ou un vecteur selon l'invention.Host organisms The present invention also relates to a host organism transformed with a polynucleotide SGS2, an expression cassette and / or a vector according to the invention.
Dans un mode de réalisation, l'invention concerne un organisme hôte dans lequel le gène SGS2 est sur-exprimé. Dans un autre mode de réalisation, la présente invention a pour objet un organisme hôte dans lequel l'expression du gène SGS2 est inhibée ou l'expression du gène SGS2 est inactivée.In one embodiment, the invention relates to a host organism in which the SGS2 gene is overexpressed. In another embodiment, the present invention relates to a host organism in which the expression of the SGS2 gene is inhibited or the expression of the SGS2 gene is inactivated.
Par organisme hôte, on entend en particulier selon l'invention tout organisme mono ou pluricellulaire, inférieur ou supérieur, en particulier choisi parmi les bactéries, les levures, les champignons ou les cellules végétales et les plantes. De manière avantageuse, les bactéries sont choisies parmi Escherichia coli, les levures sont choisies parmi Pichia pastoris et Saccharomyces cerevisae, les champignons sont choisis parmi Aspergillus niger. De manière préférentielle, l'organisme hôte est une cellule végétale ou une plante. Par "cellule végétale", on entend selon l'invention toute cellule issue d'une plante et pouvant constituer des tissus indifférenciés tels que des cals, des tissus différenciés tels que des embryons, des parties de plantes, des plantes ou des semences. On entend par "plante" selon l'invention, tout organisme multicellulaire différencié capable de photosynthèse, en particulier monocotylédones ou dicotylédones, plus particulièrement des plantes de culture destinées ou non à l'alimentation animale ou humaine, comme le maïs, le blé. l'orge, le sorgho, le colza, le soja, le riz. la canne à sucre, la betterave, le tabac, le coton, etc. Selon un mode particulier de réalisation de l'invention, l'organisme hôte comprend au moins un autre gène hétérologue codant pour un peptide, un polypeptide ou une protéine d'intérêt. Le polynucléotide comprenant un polynucléotide SGS2 selon l'invention et le ou les autres gènes hétérologues peuvent avoir été introduits dans l'organisme hôte simultanément au moyen d'un même vecteur les comprenant, ou au moyen de plusieurs vecteurs, ou de manière séquentielle au moyen de plusieurs vecteurs, ou encore par croisement de plusieurs organismes hôtes, chacun comprenant un gène hétérologue.By host organism is meant in particular according to the invention any mono or multicellular organism, lower or higher, in particular chosen from bacteria, yeasts, fungi or plant cells and plants. Advantageously, the bacteria are chosen from Escherichia coli, the yeasts are chosen from Pichia pastoris and Saccharomyces cerevisae, the fungi are chosen from Aspergillus niger. Preferably, the host organism is a plant cell or a plant. By "plant cell" is meant according to the invention any cell originating from a plant and which can constitute undifferentiated tissues such as calluses, differentiated tissues such as embryos, parts of plants, plants or seeds. The term "plant" of the invention, any differentiated multicellular organism capable of photosynthesis, in particular monocotyledons or dicotyledons, more particularly crop plants intended or not for animal or human food, such as corn, wheat. barley, sorghum, rapeseed, soybeans, rice. sugar cane, beet, tobacco, cotton, etc. According to a particular embodiment of the invention, the host organism comprises at least one other heterologous gene coding for a peptide, a polypeptide or a protein of interest. The polynucleotide comprising a polynucleotide according to the invention SGS2 and or other heterologous genes may have been introduced into the host organism simultaneously by means of the same vector comprising the same, or using several vectors or sequentially with several vectors, or by crossing several host organisms, each comprising a heterologous gene.
Par gène hétérologue. on entend selon l'invention tout gène introduit de manière artificielle dans l'organisme hôte, et plus particulièrement intégré de manière artificielle dans son génome, les méthodes permettant cette introduction ou intégration pouvant être celles décrites précédemment, le contenu des références citées étant incorporé ici par référence.By heterologous gene. means according to the invention any gene introduced artificially into the host organism, especially artificially integrated into its genome, the methods for the introduction or integration may be those described above, the content of the cited references are incorporated herein by reference.
Le gène hétérologue. autre que les polynucléotides SGS2 selon l'invention, peut être un gène comprenant une séquence codante et les éléments de régulation en 5" et 3' de ladite séquence codante non modifiés par rapport au gène naturel, réintroduit de manière artificielle dans le génome d'un organisme hôte pouvant être de la même espèce que celui d'où le gène a été isolé, ou d'une espèce différente. Le gène hétérologue peut également être un gène chimère ou une cassette d'expression comprenant une séquence codante d'origine, végétale, bactérienne, fongique, virale ou animale, sous le contrôle d'éléments de régulation fonctionnels dans l'organisme hôte, différents de ceux naturellement liés fonctionnellement à la séquence codante.The heterologous gene. other than the SGS2 polynucleotides according to the invention, may be a gene comprising a coding sequence and the regulatory elements 5 " and 3 'of said coding sequence not modified with respect to the natural gene, artificially reintroduced into the genome of a host organism which may be of the same species as that from which the gene was isolated, or of a different species. The heterologous gene may also be a chimeric gene or an expression cassette comprising an original coding sequence, vegetable, bacterial, fungal, viral or animal, under the control of functional regulatory elements in the host organism, different from those naturally linked functionally to the coding sequence.
La présente invention a encore pour objet les plantes contenant des cellules transformées telles que définies ci-dessus, en particulier les plantes régénérées à partir des cellules transformées et leur descendance. La régénération est obtenue par tout procédé approprié qui dépend de la nature de l'espèce, comme par exemple décrit dans les références ci-dessus.The present invention also relates to plants containing transformed cells as defined above, in particular plants regenerated from the transformed cells and their progeny. The regeneration is obtained by any suitable process which depends on the nature of the species, as for example described in the references above.
La présente invention concerne aussi les plantes génétiquement modifiées dans le génome desquelles un polynucléotide SGS2 ou une cassette d'expression selon l'invention sont intégrés de manière stable et transmissible par reproduction sexuée. La présente invention concerne également des plantes obtenues par croisement des plantes régénérées ci-dessus avec d'autres plantes. Elle concerne aussi les graines de plantes transformées.The present invention also relates to genetically modified plants in the genome of which an SGS2 polynucleotide or an expression cassette according to the invention are stably integrated and transmissible by sexual reproduction. The present invention also relates to plants obtained by crossing the regenerated plants above with other plants. It also relates to the seeds of transformed plants.
Mutants sçs2 L'invention concerne donc également des mutants sgs2 dans lesquels le gène SGS2 est inactivé. L'inactivation de ce gène conduit à l'inhibition des phénomènes d'inactivation post-transcriptionnelle chez ces mutants.Sçs2 mutants The invention therefore also relates to sgs2 mutants in which the SGS2 gene is inactivated. Inactivation of this gene leads to the inhibition of post-transcriptional inactivation phenomena in these mutants.
L'inactivation du gène SGS2 dans les plantes peut être obtenue au moyen de différentes techniques de mutagenèse. de mutagenèse dirigée, de "gène machine" ou par des techniques de recombinaison homologue (Kempin, S.A.et al., Targeted disruption in Arabidopsis, Nature 389:802-803, 1997). Ces techniques sont bien connues de l'homme du métier. Parmi les techniques de mutagenèse on citera les techniques de mutagenèse chimique. On citera également les techniques de mutagenèse utilisant des éléments transposables permettant l'inactivation de gènes par insertion. Lorsque les techniques de mutagenèse utilisées ne permettent pas de spécifiquement inactiver le gène SGS2. les mutants obtenus sont criblés pour identifier les mutants affectés dans le gène SGS2. Ce criblage peut être un criblage phénotypique ou un criblage basé sur l'amplification et le séquençage du gène SGS2 dans les mutants selon des techniques décrites dans la littérature. Parmi les techniques de mutagenèse dirigée on citera la chimeraplasty (US 6,010,907). Dans un mode de réalisation particulier de l'invention des mutants sont obtenus selon le procédé décrit par Elmayan et al. (Plant Cell, 10:1747-1757, 1998) par traitement de graines avec une solution d'EMS (ethyl methanesulfonate) à 0,4%. Les mutants sont ensuite analysés pour identifier les mutants affectés dans le gène SGS2. Ce criblage peut par exemple s'effectuer par PCR. La présente invention concerne également l'utilisation de mutants sgs2 pour l'identification de gènes SGS2 dans d'autres espèces végétales telles que par exemple le tabac, le colza, le tournesol, le soja, le coton, le riz, le maïs, le sorgho, l'orge ou le blé. Les homologues fonctionnels de SGS2 chez d'autres espèces sont identifiés par complémentation des mutants sgs2 selon l'invention. Un polynucléotide qui restaure le phénotype sauvage d'inactivation post-transcriptionnelle est clone. La séquence de ce polynucléotide est ensuite déterminée afin d'identifier les éléments constitutifs du gène clone.Inactivation of the SGS2 gene in plants can be achieved using different mutagenesis techniques. site-directed mutagenesis, "machine gene" or by homologous recombination techniques (Kempin, SA et al., Targeted disruption in Arabidopsis, Nature 389: 802-803, 1997). These techniques are well known to those skilled in the art. Among the mutagenesis techniques, mention will be made of chemical mutagenesis techniques. Mention will also be made of the mutagenesis techniques using transposable elements allowing the inactivation of genes by insertion. When the mutagenesis techniques used do not make it possible to specifically inactivate the SGS2 gene. the mutants obtained are screened to identify the mutants affected in the SGS2 gene. This screening can be a phenotypic screening or a screening based on the amplification and sequencing of the SGS2 gene in the mutants according to techniques described in the literature. Among the techniques of site-directed mutagenesis, mention will be made of chimeraplasty (US 6,010,907). In a particular embodiment of the invention mutants are obtained according to the method described by Elmayan et al. (Plant Cell, 10: 1747-1757, 1998) by treating seeds with 0.4% EMS (ethyl methanesulfonate) solution. The mutants are then analyzed to identify the mutants affected in the SGS2 gene. This screening can for example be carried out by PCR. The present invention also relates to the use of sgs2 mutants for the identification of SGS2 genes in other plant species such as for example tobacco, rapeseed, sunflower, soy, cotton, rice, corn, sorghum, barley or wheat. The functional counterparts of SGS2 in other species are identified by complementing the sgs2 mutants according to the invention. A polynucleotide that restores the wild type of post-transcriptional inactivation is cloned. The sequence of this polynucleotide is then determined in order to identify the constituent elements of the cloned gene.
Inhibition/Inactivation de SGS2 et expression de gènes hétérologues dans les plantes Le développement des techniques de transferts génétiques a permis l'expression de gènes dans les plantes notamment en vue de l'amélioration de leur propriétés agronomiques ou pour la production de protéines d'intérêt. Cependant, les phénomènes d'inactivation post-transcriptionnelle constituent un obstacle important à la stabilité de l'expression des transgènes dans les plantes. Ces phénomènes de suppression de l'expression du transgène sont particulièrement fréquents dans le cadre de transgènes fortement exprimés. La présente invention concerne un nouveau gène de plante SGS2. L'inhibition ou l'inactivation de ce gène SGS2 dans les plantes provoquent une inhibition du phénomène d'inactivation post-transcriptionnelle et permet donc d'obtenir des plantes dans lesquelles l'expression des gènes hétérologues est plus stable ainsi que des plantes dans lesquelles le niveau d'expression des gènes hétérologues est plus élevé. Inactivation/inhibition du gène SGS2 dans les plantesInhibition / Inactivation of SGS2 and expression of heterologous genes in plants The development of genetic transfer techniques has made it possible to express genes in plants, in particular with a view to improving their agronomic properties or for the production of proteins of interest . However, post-transcriptional inactivation phenomena constitute an important obstacle to the stability of the expression of transgenes in plants. These phenomena of suppression of the expression of the transgene are particularly frequent in the context of strongly expressed transgenes. The present invention relates to a new plant gene SGS2. The inhibition or inactivation of this SGS2 gene in plants causes an inhibition of the post-transcriptional inactivation phenomenon and therefore makes it possible to obtain plants in which the expression of heterologous genes is more stable as well as plants in which the level of expression of heterologous genes is higher. Inactivation / inhibition of the SGS2 gene in plants
Dans un premier mode de réalisation l'invention concerne un procédé pour exprimer un gène hétérologue dans une plante caractérisé en ce qu'il comprend la transformation de la plante avec le gène hétérologue et l'inhibition de l'expression du gène SGS2 dans ladite plante. Préférentiellement, l'inhibition de l'expression du gène SC7S2 comprend la transformation de la plante avec un polynucléotide comprenant un polynucléotide choisi parmi les polynucléotides suivants: a) un polynucléotide antisens de la séquence codante d'un gène SGS2 de plante; b) un polynucléotide antisens de la séquence codante du gène SGS2 de la SEQ ID NO.2; c) une cassette d'expression comprenant, dans le sens de la transcription, un promoteur fonctionnel dans un organisme hôte, un polynucléotide tel que défini en a) ou b) et une séquence terminatrice fonctionnelle dans ledit organisme hôte.In a first embodiment, the invention relates to a method for expressing a heterologous gene in a plant, characterized in that it comprises the transformation of the plant with the heterologous gene and the inhibition of the expression of the SGS2 gene in said plant. . Preferably, the inhibition of the expression of the SC7S2 gene comprises the transformation of the plant with a polynucleotide comprising a polynucleotide chosen from the following polynucleotides: a) an antisense polynucleotide of the coding sequence of a plant SGS2 gene; b) an antisense polynucleotide of the coding sequence of the SGS2 gene of SEQ ID NO.2; c) an expression cassette comprising, in the direction of transcription, a promoter functional in a host organism, a polynucleotide as defined in a) or b) and a terminator sequence functional in said host organism.
Dans un autre mode de réalisation l'invention concerne un procédé pour exprimer un gène hétérologue dans une plante caractérisé en ce qu'il comprend la transformation de la plante avec le gène hétérologue et l'inactivation de l'expression du gène SGS2 dans ladite plante.In another embodiment the invention relates to a method for expressing a heterologous gene in a plant characterized in that it comprises the transformation of the plant with the heterologous gene and the inactivation of the expression of the SGS2 gene in said plant .
Dans le cadre de la présente invention il est bien entendu que l'étape d'inactivation ou d'inhibition du gène SC7S2 de plante et l'étape de transformation de la plante avec un gène hétérologue peuvent être réalisés simultanément sur une même plante ou de manière séquentielle ou encore par croisements de plusieurs plantes. Les procédés selon l'invention peuvent donc également comprendre des étapes de régénération des plantes, de multiplication asexuée ou de croisements des plantes. Gènes hétérologues Différents gènes hétérologues d'intérêt peuvent être exprimés dans les plantes dans lesquelles l'expression du gène SGS2 est inhibé ou inactivé. De préférence, le gène hétérologue code pour des peptides, des protéines ou des enzymes. Il peut s'agir de protéines rapporteurs, des marqueurs de sélection ou de peptides ou de protéines d'intérêt conférant à l'organisme hôte de nouvelles propriétés, plus particulièrement de nouvelles propriétés agronomiques pour les plantes transformées.In the context of the present invention, it is understood that the step of inactivation or inhibition of the plant gene SC7S2 and the step of transformation of the plant with a heterologous gene can be carried out simultaneously on the same plant or sequentially or by crossing several plants. The methods according to the invention can therefore also include stages of plant regeneration, asexual multiplication or crossing of plants. Heterologous genes Different heterologous genes of interest can be expressed in plants in which the expression of the SGS2 gene is inhibited or inactivated. Preferably, the heterologous gene codes for peptides, proteins or enzymes. It may be proteins rapporteurs, selection markers or peptides or proteins of interest giving the host organism new properties, especially new agronomic properties to the transformed plants.
Parmi les gènes conférant de nouvelles propriétés agronomiques aux plantes transformées, on peut citer les gènes conférant une tolérance à certains herbicides, ceux conférant une résistance à certains insectes, ceux conférant une tolérance à certaines maladies, etc. De tels gènes sont notamment décrits dans les demandes de brevet WO 91/02071 et WO 95/06128.Among the genes conferring new agronomic properties on transformed plants, there may be mentioned the genes conferring tolerance to certain herbicides, those conferring resistance to certain insects, those conferring tolerance to certain diseases, etc. Such genes are described in particular in patent applications WO 91/02071 and WO 95/06128.
Parmi les gènes conférant une tolérance à certains herbicides, on peut citer le gène Bar conférant une tolérance au bialaphos, le gène codant pour une EPSPS appropriée conférant une résistance aux herbicides ayant l'EPSPS comme cible comme le glyphosate et ses sels (US 4,535,060, US 4,769,061, US 5.094.945, US 4,940,835, US 5,188,642, US 4,971,908, US 5,145,783, US 5,310,667, US 5,312.910, US 5,627,061, US 5,633,435, FR 2 736 926), le gène codant pour la glyphosate oxydoréductase (US 5,463,175), ou encore un gène codant pour une HPPD conférant une tolérance aux herbicides ayant pour cible l'HPPD comme les isoxazoles, notamment l'isoxafutole (FR 95 06800, FR 95 13570), les dicétonitriles (EP 496 630, EP 496 631) ou les tricétones, notamment la sulcotrione (EP 625 505, EP 625 508, US 5,506,195). De tels gènes codant pour une HPPD conférant une tolérance aux herbicides ayant pour cible l'HPPD sont décrits dans la demande de brevet WO 96/38567.Among the genes conferring tolerance to certain herbicides, mention may be made of the Bar gene conferring tolerance to bialaphos, the gene coding for an appropriate EPSPS conferring resistance to herbicides having EPSPS as target such as glyphosate and its salts (US 4,535,060, US 4,769,061, US 5,094,945, US 4,940,835, US 5,188,642, US 4,971,908, US 5,145,783, US 5,310,667, US 5,312,910, US 5,627,061, US 5,633,435, FR 2,736,926), the gene encoding glyphosate oxidoreductase17 (5,4) or a gene coding for a HPPD conferring tolerance to herbicides targeting HPPD such as isoxazoles, in particular isoxafutole (FR 95 06800, FR 95 13570), diketonitriles (EP 496 630, EP 496 631) or triketones, especially sulcotrione (EP 625 505, EP 625 508, US 5,506,195). Such genes encoding an HPPD conferring a tolerance to herbicides that target the HPPD are described in patent application WO 96/38567.
Parmi les protéines d'intérêt conférant de nouvelles propriétés de résistance aux insectes, on citera plus particulièrement les protéines Bt largement décrites dans la littérature et bien connues de l'homme du métier. On citera aussi les protéines extraites de bactéries comme Photorabdus (WO 97/17432 & WO 98/08932).Among the proteins of interest conferring new insect resistance properties, there will be mentioned more particularly the Bt proteins widely described in the literature and well known to those skilled in the art. Mention will also be made of proteins extracted from bacteria such as Photorabdus (WO 97/17432 & WO 98/08932).
Parmi les protéines ou peptides d'intérêt conférant de nouvelles propriétés de résistance aux maladies on citera notamment les chitinases, les glucanases, l'oxalate oxydase. toutes ces protéines et leurs séquences codantes étant largement décrites dans la littérature, ou encore les peptides antibactériens et/ou antifongiques, en particulier les peptides de moins de 100 acides aminés riches en cystéines comme les thionines ou défensines de plantes, et plus particulièrement les peptides lytiques de toutes origines comprenant un ou plusieurs ponts disulfures entre les cystéines et des régions comprenant des acides aminés basiques, notamment les peptides lytiques suivants : l'androctonine (WO 97/30082 et PCT/FR98/01814, déposée le 18 août 1998) ou la drosomicine (PCT/FR98/01462, déposée le 8 juillet 1998).Among the proteins or peptides of interest which confer novel properties of resistance to diseases is particularly include chitinases, glucanases, the oxalate oxidase. all these proteins and their coding sequences being widely described in the literature, or also antibacterial and / or antifungal peptides, in particular peptides of less than 100 amino acids rich in cysteines such as thionines or plant defensins, and more particularly peptides lytic of all origins comprising one or more disulphide bridges between the cysteines and regions comprising basic amino acids, including the following lytic peptides: the androctonin (WO 97/30082 and PCT / FR98 / 01814, filed 18 August 1998) or drosomicin (PCT / FR98 / 01462, filed July 8, 1998).
Selon un mode particulier de réalisation de l'invention, la protéine ou peptide d'intérêt est choisi parmi les peptides éliciteurs fongiques, en particulier les élicitines (Kamoun & al., 1993 ; Panabières & al., 1995). On peut également citer les gènes modifiant la constitution des plantes modifiées, en particulier la teneur et la qualité de certains acides gras essentiels (EP 666 918) ou encore la teneur et la qualité des protéines, en particuliers dans les feuilles et ou les graines desdites plantes. On citera en particulier les gènes codant pour des protéines enrichies en acides aminés soufrés (Korit et al., Eur. J. Biochem. 195:329-334, 1991 ; WO 98/20133 ; WO 97/41239 ; WO 95/31554 ; WO 94/20828 ; WO 92/14822). Ces protéines enrichies en acides aminés soufrés auront également pour fonction de piéger et stocker la cystéine et/ou la méthionine excédentaire, permettant d'éviter les problèmes éventuels de toxicité liés à une surproduction de ces acides aminés soufrés en les piégeant. On peut citer également des gènes codant pour des peptides riches en acides aminés soufrés et plus particulièrement en cystéines, les dits peptides ayant également une activité antibactérienne et/ou antifongique. On citera plus particulièrement les défensines de plantes, de même que les peptides lytiques de toute origine, et plus particulièrement les peptides lytiques suivants: l'androctonine (WO 97/30082 et PCT/FR98/01814, déposée le 18 août 1998) ou la drosomicine (PCT/FR98/01462, déposée le 8 juillet 1998).According to a particular embodiment of the invention, the protein or peptide of interest is chosen from fungal eliciting peptides, in particular elicitins (Kamoun & al., 1993; Panabières & al., 1995). Mention may also be made of the genes modifying the constitution of the modified plants, in particular the content and quality of certain essential fatty acids (EP 666 918) or also the content and quality of the proteins, in particular in the leaves and / or seeds of the said plants. plants. Mention will in particular be made of the genes coding for proteins enriched in sulfur amino acids (Korit et al., Eur. J. Biochem. 195: 329-334, 1991; WO 98/20133; WO 97/41239; WO 95/31554; WO 94/20828; WO 92/14822). These proteins enriched in sulfur amino acids will also have the function of trapping and storing excess cysteine and / or methionine, making it possible to avoid the possible problems of toxicity linked to an overproduction of these sulfur amino acids by trapping them. Mention may also be made of genes coding for peptides rich in sulfur amino acids and more particularly in cysteines, the said peptides also having antibacterial and / or antifungal activity. Mention will more particularly be made of plant defensins, as well as lytic peptides of any origin, and more particularly the following lytic peptides: androctonine (WO 97/30082 and PCT / FR98 / 01814, deposited on August 18, 1998) or drosomicine (PCT / FR98 / 01462, filed July 8, 1998).
Toutes les méthodes ou opérations décrites ci-dessous dans les exemples sont données à titre d'exemples et correspondent à un choix, effectué parmi les différentes méthodes disponibles pour parvenir au même résultat. Ce choix n'a aucune incidence sur la qualité du résultat et par conséquent, toute méthode adaptée peut être utilisée par l'homme de l'art pour parvenir au même résultat. La plupart des méthodes d'ingénierie des fragments d'ADN sont décrites dans "Current Protocols in Molecular Biology" Volumes 1 et 2, Ausubel F. M. et al ou dans Sambrook et al 1989.All the methods or operations described below in the examples are given by way of examples and correspond to a choice made from among the different methods available to achieve the same result. This choice does not affect the quality of the result and therefore, any suitable method can be used by humans. art to achieve the same result. Most of the methods for engineering DNA fragments are described in "Current Protocols in Molecular Biology" Volumes 1 and 2, Ausubel FM et al or in Sambrook et al 1989.
ExemplesExamples
Exemple 1Example 1
Isolement et identification du gène SGS2 d'ArabidopsisIsolation and identification of the SGS2 gene from Arabidopsis
L'obtention des mutants sgs2 est décrite de façon détaillée dans Elmayan et al. (Plant Cell 10:1747-1757, 1998). La lignée de départ était la lignée Ll . Ll est une lignée transgénique obtenue par transformation de plantes de l'écotype Columbia par la construction 23b (Elmayan et Vaucheret. Plant J. 9:787-797, 1996). La lignée Ll ne comporte qu'un seul locus transgénique. L'activité glucuronidase dans la lignée Ll est de 4000 nmol de 4-methylumbelliferone par minute et par microgramme de protéines totales dans les premiers jours du développement. Cette activité décroît ensuite très rapidement pour devenir inférieure à 5 nmol de 4-methylumbelliferone par minute et par microgramme de protéines totales 11 jours après la germination. L'inactivation de l'expression du transgène 35S-w/a 4 est post-transcriptionnelle, ainsi que l'ont démontré les expériences de "run-on" mettant en évidence une forte transcription du transgène 35S-uidA dans les plantes Ll montrant une très faible activité GUS (Elmayan et al., Plant Cell 10:1747-1757, 1998). Pour l'obtention de plantes mutantes de la lignée Ll, 3000 graines de la lignée Ll ont été imbibées 16 heures dans une solution d'EMS (ethyl methanesulfonate) à 0,4%. Les graines ont ensuite été semées et les plantes obtenues ont été cultivées en serre jusqu'à obtenir des graines d'autofécondation. Celles-ci ont été à nouveau semées en serre et dans les plantes obtenues, l'activité GUS a été mesurée 1 mois après la germination. Les plantes présentant une activité élevée à ce stade ont été à la fois croisées avec des plantes de l'écotype Columbia (pour vérifier que le locus transgénique reste sensible à l'inactivation post-transcriptionnelle), rétrocroisées avec la lignée Ll (pour évaluer l'état de récessivité vs dominance des mutations obtenues) et croisées entre elles (pour classer les différents mutants obtenus en groupe de complémentation, chaque groupe définissant un gène). 23 mutants indépendants sgs2 ont ainsi été isolés. Ces 23 mutations sont récessives. L'activité GUS dans ces 23 lignées mutantes. 1 mois après germination, est comprise entre 2500 et 3500 nmol de 4-methylumbelliferone par minute et par microgramme de protéines totales. Pour confirmer que les mutations sgs2 affectent l'expression du transgène 35S-GUS au niveau transcriptionnel, l'activité GUS, l'accumulation de l'ARNm et le taux de transcription ont été mesurés par des tests fluorimétriques, par l'analyse de blots d'ARNm et par des expériences de "run-on". L'activité GUS est multipliée par un facteur de 300 dans les mutants sgs2 par rapport à la lignée Ll alors que l'accumulation de l'ARNm est multipliée par un facteur de 250. Le taux de transcription n'est que multiplié par un facteur de 1.8 par rapport à la lignée L 1. Pour vérifier que les mutations sgs2 protégeaient de l'inactivation post-transcriptionnelle d'un autre gène que le gène uidA, un des mutants sgs2 (nommé sgs2-l) a été croisé avec la lignée 2a3 (Elmayan et al., Plant Cell 10:1747-1757, 1998). La lignée 2a3 est une lignée transgénique d'Arabidopsis thaliana résultant de la transformation d'une plante de l'écotype Columbia par la construction 2a (Elmayan et al.. Plant Cell 10:1747-1757, 1998) contenant la partie transcrite du gène NIA2 d'Arabidopsis codant la nitrate reductase sous le contrôle du promoteur 35S et le gène de résistance à l'hygromycine hpt. Toutes les plantes de la lignée 2a3 homozygotes pour la construction 2a présentent une inactivation post-transcriptionnelle des gènes Nia2 (transgéniques et endogènes) conduisant à la chlorose de la plante puis à sa mort. Lorsque le locus transgénique 2a3 est à l'état hétérozygote, seule une partie des plantes subissent l'inactivation post-transcriptionnelle. Le stade à laquelle se met en place cette inactivation est variable d'une plante à l'autre. Chez certaines plantes l'inactivation est suffisamment tardive pour permettre la production de pollen et de graines. Les plantes hybrides issues du croisement entre le mutant sgs2-l et la lignée 2a3 ont été cultivées en serre et les graines d'autofécondation ont été récoltées. Celles-ci ont été semées en serre et les plantes obtenues ne présentant pas de chlorose ont été conservées pour récolter leur graines d'autofécondation. Nous avons alors semé les différents lots de graines sur un milieu gélose contenant 20mg/l d'hygromycine. Parmi ceux-ci, certains ne donnaient que des plantes résistantes à l'hygromycine et ne montrant aucun signe de chlorose tout au long de leur développement. Parmi ces lignées résistantes à l'inactivation post-transcriptionnelle des gènes de nitrate reductase, certaines étaient également homozygotes pour la construction 23b. Nous avons également montré que les plantes de toutes ces lignées présentaient une activité GUS élevée tout au long de leur développement. Ces résultats montrent donc que la mutation sgs2, non seulement protège de l'inactivation post- transcriptionnelle du transgène 35S-uidA mais également des transgènes et gènes endogènes NIA2. Certaines de ces lignées résistantes à l'inactivation post- transcriptionnelle des gènes de nitrate reductase et homozygote pour le locus 2a3 ne possédaient plus la construction 23b. Ces plantes ont été nommées sgs2-l 2a3.Obtaining the sgs2 mutants is described in detail in Elmayan et al. (Plant Cell 10: 1747-1757, 1998). The starting line was the Ll line. Ll is a transgenic line obtained by transformation of plants of the Columbia ecotype by construction 23b (Elmayan and Vaucheret. Plant J. 9: 787-797, 1996). The L1 line has only one transgenic locus. The glucuronidase activity in the L1 line is 4000 nmol of 4-methylumbelliferone per minute and per microgram of total proteins in the first days of development. This activity then decreases very quickly to become less than 5 nmol of 4-methylumbelliferone per minute and per microgram of total proteins 11 days after germination. The inactivation of the expression of the 35S-w / a 4 transgene is post-transcriptional, as demonstrated by the "run-on" experiments showing a strong transcription of the 35S-uidA transgene in the L1 plants showing very low GUS activity (Elmayan et al., Plant Cell 10: 1747-1757, 1998). To obtain mutants of the L1 line, 3000 seeds of the L1 line were soaked for 16 hours in a 0.4% solution of EMS (ethyl methanesulfonate). The seeds were then sown and the plants obtained were cultivated in a greenhouse until seeds for self-fertilization were obtained. These were again sown in the greenhouse and in the plants obtained, the GUS activity was measured 1 month after germination. Plants showing high activity at this stage were both crossed with plants of the Columbia ecotype (to verify that the transgenic locus remains sensitive to post-transcriptional inactivation), backcrossed with the L1 line (to evaluate the 'state of recessivity vs dominance of the mutations obtained) and crossed between them (to classify the different mutants obtained as a complementation group, each group defining a gene). 23 independent sgs2 mutants were thus isolated. These 23 mutations are recessive. GUS activity in these 23 mutant lines. 1 month after germination, is between 2500 and 3500 nmol of 4-methylumbelliferone per minute and per microgram of total proteins. To confirm that the sgs2 mutations affect the expression of the 35S-GUS transgene at the transcriptional level, the GUS activity, the mRNA accumulation and the transcription rate were measured by fluorimetric tests, by blot analysis. of mRNA and through run-on experiments. The GUS activity is multiplied by a factor of 300 in the sgs2 mutants compared to the L1 line while the accumulation of mRNA is multiplied by a factor of 250. The transcription rate is only multiplied by a factor of 1.8 compared to line L 1. To verify that the sgs2 mutations protected from post-transcriptional inactivation of a gene other than the uidA gene, one of the sgs2 mutants (named sgs2-1) was crossed with the 2a3 line (Elmayan et al., Plant Cell 10: 1747-1757, 1998). The 2a3 line is a transgenic line of Arabidopsis thaliana resulting from the transformation of a plant of the Columbia ecotype by construct 2a (Elmayan et al. Plant Cell 10: 1747-1757, 1998) containing the transcribed part of the gene NIA2 from Arabidopsis encoding nitrate reductase under the control of the 35S promoter and the hygromycin hpt resistance gene. All the plants of the 2a3 line homozygous for the 2a construction have a post-transcriptional inactivation of the Nia2 genes (transgenic and endogenous) leading to chlorosis of the plant and then to its death. When the transgenic locus 2a3 is in the heterozygous state, only part of the plants undergo post-transcriptional inactivation. The stage at which this inactivation takes place varies from one plant to another. In some plants inactivation is late enough to allow the production of pollen and seeds. The hybrid plants resulting from the cross between the mutant sgs2-1 and the line 2a3 were cultivated in the greenhouse and the seeds for self-fertilization were harvested. These were sown in the greenhouse and the plants obtained without chlorosis were kept to harvest their seeds for self-fertilization. We then sowed the different lots of seeds on an agar medium containing 20 mg / l of hygromycin. Among these, some only gave plants resistant to hygromycin and showing no sign of chlorosis throughout their development. Among these lines resistant to post-transcriptional inactivation of the nitrate reductase genes, some were also homozygous for construction 23b. We have also shown that the plants of all these lines exhibit a high GUS activity throughout their development. These results therefore show that the sgs2 mutation not only protects against post-transcriptional inactivation of the 35S-uidA transgene but also of the endogenous NIA2 transgenes and genes. Some of these lines resistant to post-transcriptional inactivation of the nitrate reductase and homozygous genes for the locus 2a3 no longer had the construction 23b. These plants were named sgs2-l 2a3.
Afin de déterminer le rôle biologique du gène correspondant aux mutations sgs2, des mutant sgs2-l ont été inoculées avec le virus de la mosaïque du concombre (CMV) souche Il 7F. Sur les plantes sauvages, l'infection par cette souche virale conduit à des plantes dont le développement est plus lent et altérée: feuilles de la rosette plus petites, hampe florale longue mais très souple, fertilité réduite mais non nulle. Chez les mutants sgs2-l, l'infection par cette souche virale conduit à une altération accrue du développement : les plantes ont un port particulièrement buissonnant, les feuilles de la rosette sont petites et vrillées, la hampe florale atteint en fin de développement une taille de l'ordre de 5 cm, les plantes sont complètement stériles. Ces expériences montrent donc que le gène correspondant aux mutations sgs2 permet de limiter les effets négatifs sur le développement causés par l'infection du virus CMV. Quatre mutants sgs2-l, sgs2-2, sgs2-3, sgs2-4 ont été croisés avec des plantes de l'écotype Landsberg. Sur ces plantes hybrides (FI) résultant de ces croisements, les graines d'autofécondation ont été récoltées. Ces graines ont été semées in vitro sur un milieu gélose contenant 50 mg/1 de kanamycine afin de sélectionner les plantes (F2) possédant le transgène 23b. Ces plantes résistantes à la kanamycine ont été repiquées et cultivées en serre. L'activité GUS dans ces plantes a été mesurée à différents stades de leur développement. Seules les plantes présentant une activité GUS élevée tout au long du développement (et donc homozygote pour la mutation sgs2) ont été conservées et les graines d'autofécondation ont été récoltées. Pour chacune des 4 mutations, plus de 100 lignées F2 homozygotes pour la mutation ont été ainsi obtenues. Les graines d'autofécondation de chacune de ces lignées ont été semées en serre et pour chaque lignée un pool de plantes a été récolté afin d'en extraire l'ADN. Ces ADN ont été utilisés pour localiser les mutations sgs2 sur le génome d'Arabidopsis. Ces analyses ont montré que les mutations sgs2 étaient situées entre, d'une part un marqueur CAPS issu de l'extrémité T7 du clone BAC F2K15 et d'autre part un marqueur RFLP issu de l'extrémité sp6 du clone BAC T9C5. La région du génome d'Arabidopsis thaliana délimitée par ces 2 marqueurs contient la totalité de l'insert du clone BAC T9C5. La séquence complète du BAC T9C5 étant connue, nous avons réalisé des sous-clones de ce BAC dans le vecteur binaire pBin+. Les plasmides résultants ont été introduits dans E. coli puis dans la souche d'Agrobacterium tumefaciens C58pMP90. Les souches bactériennes résultantes ont été utilisées pour transformer des plantes des lignées sgs2-l 2a3. En particulier un fragment de 10,7 kb libéré par la digestion enzymatique de T9C5 par les enzymes Kpnl et Xhol a permis d'induire dans 92 des 96 plantes de la lignée sgs2-l 2a3 transformées par ce fragment une chlorose caractéristique de l' inactivation post-transcriptionnelle des gènes Nia2 (transgéniques et endogènes). Sur 2 de ces plantes nous avons pu montrer par hybridation de type northern en utilisant comme sonde le gène NIA2 d'Arabidopsis thaliana. que cette chlorose résultait de la non accumulation des transcrits des gènes de nitrate reductase (transgéniques et endogènes) et donc était due à l'inactivation post- transcriptionnelle des gènes de nitrate reductase. Par la suite un sous-clone de 6,9 kb de ce fragment de 10,7 kb, obtenu par la digestion du fragment de 10,7 kb par les enzymes Xbal et Seal et le clonage aux sites Xbal et Smal du vecteur pBin+, a également permis d'induire 1" inactivation post-transcriptionnelle des gènes Nia2. Ce fragment Xbal-Scal correspond au gène SGS2 dont il est question dans ce brevet. Par analyse informatique l'ORF de SGS2 a pu être prédite. La séquence du cDNA contenant l'ORF du gène SGS2 et donc la position des séquences promotrices, terminatrices et introniques de SGS2 ont été vérifiées. Pour cela nous avons d'abord réalisé une réaction de reverse-transcription à partir d'ARN total d'Arabidopsis thaliana. Puis nous avons réalisé 2 réactions de PCR successives sur ce pool de cDNA : d'abord à l'aide du couple de primers p29Fl (CAGCCTTATCATGTGGGGG) et P29R1 (CAGATACATGGCAGAGTGGCC) puis du couple de primers p29F8 (GTTTAGGCCGTGCTGTCAACC) et P29R4 (GGGTCTGTGCTTTCTTCTGAGG). Le fragment issu de cette dernière PCR a été séquence. Les primers p29Fl et P29Rlsont situés aux 2 extrémités de l'ORF de SGS2. Les primers p29F8 et P29R4 sont situés de part et d'autre de l'intron de SGS2.In order to determine the biological role of the gene corresponding to the sgs2 mutations, sgs2-1 mutants were inoculated with the cucumber mosaic virus (CMV) strain Il 7F. On wild plants, infection with this viral strain leads to plants whose development is slower and altered: smaller rosette leaves, long but very flexible flower stalk, reduced but not zero fertility. In the mutants sgs2-l, infection with this viral strain leads to an increased alteration of development: the plants have a particularly bushy habit, the leaves of the rosette are small and twisted, the flower stalk reaches a size at the end of development of the order of 5 cm, the plants are completely sterile. These experiments therefore show that the gene corresponding to the sgs2 mutations makes it possible to limit the negative effects on development caused by the infection of the CMV virus. Four mutants sgs2-1, sgs2-2, sgs2-3, sgs2-4 were crossed with plants of the Landsberg ecotype. On these hybrid plants (FI) resulting from these crosses, the seeds of self-fertilization were harvested. These seeds were sown in vitro on an agar medium containing 50 mg / 1 of kanamycin in order to select the plants (F2) having the transgene 23b. These kanamycin resistant plants were transplanted and grown in the greenhouse. GUS activity in these plants has been measured at different stages of their development. Only plants with high GUS activity throughout development (and therefore homozygous for the sgs2 mutation) were preserved and the seeds for self-fertilization were harvested. For each of the 4 mutations, more than 100 F2 lines homozygous for the mutation were thus obtained. The self-fertilization seeds of each of these lines were sown in a greenhouse and for each line a pool of plants was harvested in order to extract the DNA. These DNAs were used to locate sgs2 mutations on the Arabidopsis genome. These analyzes showed that the sgs2 mutations were located between, on the one hand, a CAPS marker from the T7 end of the BAC clone F2K15 and, on the other hand, an RFLP marker from the sp6 end of the BAC T9C5 clone. The region of the genome of Arabidopsis thaliana bounded by these two markers contains the entire insert of clone BAC T9C5. The complete sequence of BAC T9C5 being known, we have produced subclones of this BAC in the binary vector pBin +. The resulting plasmids were introduced into E. coli and then into the Agrobacterium tumefaciens C58pMP90 strain. The resulting bacterial strains were used to transform plants of the sgs2-1-2a3 lines. In particular a fragment of 10.7 kb released by the enzymatic digestion of T9C5 by enzymes KpnI and XhoI allowed to induce in 92 of the 96 plants of the line 2a3 SGS2-l transformed with this fragment a characteristic chlorosis inactivation post-transcription of Nia2 genes (transgenic and endogenous). On 2 of these plants we were able to show by northern type hybridization using as probe NIA2 gene of Arabidopsis thaliana. that this chlorosis resulted from the non-accumulation of transcripts of the nitrate reductase genes (transgenic and endogenous) and therefore was due to the post-transcriptional inactivation of the nitrate reductase genes. Subsequently, a 6.9 kb subclone of this 10.7 kb fragment, obtained by digestion of the 10.7 kb fragment with the enzymes Xbal and Seal and cloning at the Xbal and Smal sites of the vector pBin +, also made it possible to induce 1 " post-transcriptional inactivation of the Nia2 genes. This Xbal-Scal fragment corresponds to the SGS2 gene which is discussed in this patent. By computer analysis the ORS of SGS2 could be predicted. The cDNA sequence containing the ORF of the SGS2 gene and therefore the position of the promoter, terminator and intronic sequences of SGS2 were verified.For this we first carried out a reverse-transcription reaction starting from total RNA of Arabidopsis thaliana. we performed 2 successive PCR reactions on this cDNA pool: first using the pair of primers p29Fl (CAGCCTTATCATGTGGGGG) and P29R1 (CAGATACATGGCAGAGTGGCC) then the pair of primers p29F8 (GTTTAGGCCGTGCTGTCAACC) and P29R4 (GGGTCTGTGCTTTCTTCTGAGG). The fragment from this last PCR was sequenced. The primers p29Fl and P29Rlsare located at the 2 ends of the ORF of SGS2. The primers p29F8 and P29R4 are located on either side of the intron of SGS2.
En utilisant le logiciel BLAST une recherche de séquences homologues à SGS2 dans les bases de données a été effectuée. Au niveau nucléotidique les seules séquences présentant une homologie significative (supérieure à 70%) sur une longueur d'au moins 50 nucléotides) sont des séquences issues du génome d'Arabidopsis :Using the BLAST software, a search for sequences homologous to SGS2 in the databases was carried out. At the nucleotide level, the only sequences having significant homology (greater than 70%) over a length of at least 50 nucleotides) are sequences originating from the Arabidopsis genome:
- une séquence issue de la section 27 du chromosome 2 (numéro d'accession : gbAC007289) partage 82% d'homologie avec la région comprise entre les nucléotides 1 et 332 du cDNA SGS2;- A sequence from section 27 of chromosome 2 (accession number: gbAC007289) shares 82% homology with the region between nucleotides 1 and 332 of cDNA SGS2;
- une séquence issue de la section 27 du chromosome 2 (numéro d'accession : gbAC007289) partage 85% d'homologie avec la région comprise entre les nucléotides 577 et 858 du cDNA SGS2;- A sequence from section 27 of chromosome 2 (accession number: gbAC007289) shares 85% homology with the region between nucleotides 577 and 858 of cDNA SGS2;
- une séquence issue de la section 55 du chromosome 2 (numéro d'accession : gbAC006250) partage 82% d'homologie avec la région comprise entre les nucléotides 1 et 249 du cDNA SGS2;- A sequence from section 55 of chromosome 2 (accession number: gbAC006250) shares 82% homology with the region between nucleotides 1 and 249 of cDNA SGS2;
- une séquence issue du chromosome 5 (numéro d'accession : dbjAB024037) partage 87%> d'homologie avec la région comprise entre les nucléotides 1 et 114 du cDNA SGS2;- A sequence from chromosome 5 (accession number: dbjAB024037) shares 87%> of homology with the region between nucleotides 1 and 114 of cDNA SGS2;
- une séquence issue du chromosome 4 (numéro d'accession : gbAF058825) partage 87% d'homologie avec la région comprise entre les nucléotides 1 et 114 du cDNA SGS2.- A sequence from chromosome 4 (accession number: gbAF058825) shares 87% homology with the region between nucleotides 1 and 114 of cDNA SGS2.
Au niveau de la protéine des homologies réduites ont été trouvées avec un certain nombre de protéines appartenant à différents règnes. En effet, parmi les séquences homologues à SGS2 on trouve :At the protein level, reduced homologies have been found with a number of proteins belonging to different kingdoms. Indeed, among the sequences homologous to SGS2 we find:
- des séquences de génomes animaux : trois séquences chez Caenorhabditis elegans (embZ78419, embZ48334, embZ81571) et 1 chez Dictyostelium discoideum- animal genome sequences: three sequences in Caenorhabditis elegans (embZ78419, embZ48334, embZ81571) and 1 in Dictyostelium discoideum
(gbAFl 17611).(gbAFl 17611).
- des séquences de génomes de champignons: une séquence chez Neurospora crassa: QDEl (embAJ133528), ), 1 chez Phanerochaete chrysosporium (embZ31373) et 1 chez Schizosaccharomyces pombe (embZ98533 ) . - des séquences de génomes de plantes: une séquence chez Lycopersicon esculentum- fungal genome sequences: a sequence in Neurospora crassa: QDEl (embAJ133528),), 1 in Phanerochaete chrysosporium (embZ31373) and 1 in Schizosaccharomyces pombe (embZ98533). - plant genome sequences: a sequence in Lycopersicon esculentum
(embY10403), 1 chez Nicotiana tabacum (embAJO 11576), 1 chez Pétunia x hybrida (embAJOl 1979), 1 chez Triticum aestivum (embAJO 11978), et cinq dont trois en cluster chez Arabidopsis thaliana (giAF080120, embAJOl 1977, cluster gbACC005169). La protéine présentant la plus forte homologie avec SGS2 est une RNA-dependent- RNA-polymerase de tomate (Lycopersicon esculentum). Une partie de la séquence en acides aminés de cette protéine (embY10403) présente une homologie de 36% avec la séquence comprise entre les acides aminés 131 et 1 170 de SGS2. Toutes les autres protéines homologues à SGS2 présentent une homologie plus faible (homologie sur une zone plus réduite et/ou de pourcentage inférieur). La protéine QDEl de Neurospora crassa (AJ133528) impliqué dans un phénomène analogue à la PTGS (appelle « quelling ») ne présente ainsi qu'une homologie de 24% avec la séquence comprise entre les acides aminés 529 et 878 de SGS2.(embY10403), 1 from Nicotiana tabacum (embAJO 11576), 1 from Pétunia x hybrida (embAJOl 1979), 1 from Triticum aestivum (embAJO 11978), and five of which three are clustered from Arabidopsis thaliana (giAF080120, embAJOl 1977, cluster gbACC00516) . The protein with the highest homology to SGS2 is an RNA-dependent-RNA-polymerase from tomato (Lycopersicon esculentum). Part of the amino acid sequence of this protein (embY10403) has a 36% homology with the sequence between amino acids 131 and 1170 of SGS2. All the other proteins homologous to SGS2 exhibit weaker homology (homology over a smaller area and / or of lower percentage). The protein QDE1 from Neurospora crassa (AJ133528) involved in a phenomenon analogous to PTGS (called "quelling") does not thus exhibits 24% homology with the sequence between amino acids 529 and 878 of SGS2.
Il est à signaler que parmi l'ensemble des séquences homologues à SGS2 on en dénombre 5 issues du génome d'Arabidopsis dont au moins une a été démontrée expérimentalement comme étant transcrite (numéro embAJOl 1977). Pour chacune de ces 5 séquences homologues à SGS2. il est statistiquement certain qu'il existe au moins un mutant sgs2 parmi les 23 isolés pour lequel la séquence homologue considérée n'est pas mutée. Ceci montre que bien que présentant une homologie avec SGS2. ces 5 séquences ne remplissent pas la même fonction que SGS2.It should be noted that among all the sequences homologous to SGS2, there are 5 from the Arabidopsis genome, at least one of which has been demonstrated experimentally as being transcribed (number embAJOl 1977). For each of these 5 sequences homologous to SGS2. it is statistically certain that there is at least one among the 23 mutant SGS2 isolated for which the considered homologous sequence is not mutated. This shows that although having a homology with SGS2. these 5 sequences do not fulfill the same function as SGS2.
Exemple 2 Analyse des mutants sgs2 La séquence du gène SGS2 a été déterminée dans 11 mutants sgs2. Une réaction de PCR a été effectuée sur l'ADN génomique de ces 5 mutants afin d'amplifier toute l'ORF du gène SGS2. Les fragments amplifiés ont ensuite été séquences.Example 2 Analysis of the sgs2 mutants The sequence of the SGS2 gene was determined in 11 sgs2 mutants. A PCR reaction was carried out on the genomic DNA of these 5 mutants in order to amplify the entire ORF of the SGS2 gene. The amplified fragments were then sequenced.
Onze mutations ponctuelles distinctes ont ainsi été identifiés chez les différents mutants sgs2. Ces mutations correspondent à 7 changements d'acides aminés, trois codons stop et une délétion d'un nucléotide entraînant un changement de cadre ouvert de lecture. Les différentes mutations observés chez les mutants sgs2 sont représentés dans la figure 1. L'acide aminé marqué en gras indique la position de la mutation dans le polypeptide SGS2. * indique la présence d'un codon stop, ' indique la délétion d'un nucléotide associé à un changement de cadre ouvert de lecture et () indique un nouvel acide aminé substitué à l'acide aminé marqué en gras.Eleven distinct point mutations have thus been identified in the various sgs2 mutants. These mutations correspond to 7 amino acid changes, three stop codons and a deletion of a nucleotide resulting in a change in the open reading frame. The different mutations observed in the sgs2 mutants are represented in FIG. 1. The amino acid marked in bold indicates the position of the mutation in the SGS2 polypeptide. * indicates the presence of a stop codon, 'indicates the deletion of a nucleotide associated with a change of open reading frame and () indicates a new amino acid substituted for the amino acid marked in bold.
Exemple 3Example 3
Construction de cassettes d'expression pour la surexpression et l'inhibition de SGS2Construction of expression cassettes for overexpression and inhibition of SGS2
Construction d'une cassette d'expression permettant la surexpression de la protéine SGS2 Pour surexprimer la protéine SGS2 on réalise une réaction de type PCR sur de l'ADN complémentaire d'Arabidopsis thaliana en utilisant comme amorces les oligonucléotidiques suivants : p29F2' : CAGGAGAAATGGGGTCAGAGG p29R2' : ACCTTTTAGAGACGCTGAGCConstruction of an expression cassette allowing the overexpression of the SGS2 protein To overexpress the SGS2 protein, a PCR type reaction is carried out on complementary DNA of Arabidopsis thaliana using as primers the following oligonucleotides: p29F2 ': CAGGAGAAATGGGGTCTCAGAGG p29R2 ': ACCTTTTAGAGACGCTGAGC
La séquence nucléotidique ainsi obtenue est ensuite traitée avec l'enzymeThe nucleotide sequence thus obtained is then treated with the enzyme
« klenow » pour générer aux extrémités de la séquence amplifiée des extrémités « franches ». Puis la séquence est clonée entre le promoteur 35S et le terminateur du virus de la mosaique du chou- fleur. Par exemple cette séquence pourra être clonée au site Smal du vecteur pRTIOO (Tôpfer et al.. Nucleic Acid Research, 15 (14), 5890. 1987). Pour la surexpression de SGS2 on choisira les clones tels que la séquence correspondant à p29F2 se situe près du promoteur 35S. Construction d'une cassette d'expression permettant l'inhibition de SGS2 Pour inhiber l'expression de SGS2. on réalise une construction telle que le gène SGS2 soit placé en position anti-sens entre le promoteur 35S et le terminateur du virus de la mosaique du chou-fleur. Cette construction peut être réalisée par exemple en choisissant, dans le clonage décrit ci-dessus, les clones tels que la séquence correspondant à p29R2 soit située près du promoteur 35S. Cette construction AsSGS2 permet l'expression d'un ARNm anti-sens de l'ARNm de SGS2. Cependant, compte tenu de la présence dans le génome d'Arabidopsis de séquence nucléotidiques présentant une homologie de séquence supérieure à 80% avec la partie 5' du gène SGS2, cette construction AsSGS2 pourrait conduire à l'inhibition d'autres gènes (ce niveau d'homologie est atteint avec les régions du cDNA de SGS2 allant des nucléotides 1 à 332 et 577 à 858). Pour inhiber spécifiquement le gène SGS2 on cherche donc préférentiellement à construire un gène exprimant l'ARNm de SGS2 délèté de sa région 5', en orientation anti-sens (appelé Assgs2Δ5'). Par exemple, on digère un clone AsSGS2 par l' enzymes BamHI ce qui libère les 749 premiers nucléotides de SGS2 et on réalise ensuite un réaction de ligation sur le produit de la digestion."Klenow" to generate "blunt" ends at the ends of the amplified sequence. The sequence is then cloned between the 35S promoter and the cauliflower mosaic virus terminator. For example, this sequence could be cloned at the SmaI site of the vector pRTIOO (Topfer et al. Nucleic Acid Research, 15 (14), 5890. 1987). For the overexpression of SGS2, the clones will be chosen such that the sequence corresponding to p29F2 is located near the 35S promoter. Construction of an expression cassette allowing the inhibition of SGS2 To inhibit the expression of SGS2. a construction is carried out such that the SGS2 gene is placed in an antisense position between the 35S promoter and the terminator of the cauliflower mosaic virus. This construction can be carried out for example by choosing, in the cloning described above, the clones such that the sequence corresponding to p29R2 is located near the 35S promoter. This AsSGS2 construction allows the expression of an anti-sense mRNA of the SGS2 mRNA. However, given the presence in the genome of Arabidopsis nucleotide sequence having a higher sequence homology to 80% with the 5 'portion of the gene SGS2, AsSGS2 this construction could lead to inhibition of other genes (this level homology is achieved with the cDNA regions of SGS2 ranging from nucleotides 1 to 332 and 577 to 858). To specifically inhibit the SGS2 gene, we therefore preferentially seek to construct a gene expressing the mRNA of SGS2 deleted from its 5 'region, in antisense orientation (called Assgs2Δ5'). For example, an AsSGS2 clone is digested with the BamHI enzymes, which releases the first 749 nucleotides of SGS2, and a ligation reaction is then carried out on the digestion product.
Exemple 4 Transformation des plantes Les cassettes d'expression construites tel qu'il est décrit ci-dessus sont ensuite introduites dans un vecteur binaire pour permettre leur introduction via Agrobacterium tumefaciens dans les plantes. Le vecteur binaire utilisé est le plasmide pBIN+ (Van Engelen et al., Transgenic Research 4, 288-290, 1995). Ceci est réalisé en digérant les constructions obtenues ci-dessus par l'enzyme SphI (qui libère les cassettes d'expression) et en liguant le produit de cette digestion au plasmide pBIN+ digéré par l'enzyme SphI. Pour les constructions contenant l'ensemble du cDNA SGS2 (en orientation sens ou antisens) il faut réaliser une digestion SphI partielle car il existe un site SphI en 5' du gène SGS2 alors que la digestion SphI est totale pour la construction AsSGS22. Example 4 Transformation of Plants The expression cassettes constructed as described above are then introduced into a binary vector to allow their introduction via Agrobacterium tumefaciens into plants. The binary vector used is the plasmid pBIN + (Van Engelen et al., Transgenic Research 4, 288-290, 1995). This is done by digesting the constructions obtained above with the enzyme SphI (which releases the expression cassettes) and by ligating the product of this digestion with the plasmid pBIN + digested with the enzyme SphI. For the constructions containing all of the SGS2 cDNA (in sense or antisense orientation), a partial SphI digestion must be carried out because there is a SphI site 5 ′ of the SGS2 gene whereas the SphI digestion is complete for the AsSGS22 construction.

Claims

Revendicationsclaims
1) Polynucléotide isolé ou purifié, caractérisé en ce qu'il comprend un polynucléotide choisi parmi les polynucléotides suivants: a) le polynucléotide de la SEQ ID NO. 1 : et b) un polynucléotide capable de s'hybrider de manière sélective à un polynucléotide de la SEQ ID NO.l; et c) un polynucléotide homologue à au moins 90% au polynucléotide de la SEQ ID NO.1.1) Isolated or purified polynucleotide, characterized in that it comprises a polynucleotide chosen from the following polynucleotides: a) the polynucleotide of SEQ ID NO. 1: and b) a polynucleotide capable of hybridizing selectively to a polynucleotide of SEQ ID No.l; and c) a polynucleotide homologous at least 90% to the polynucleotide of SEQ ID NO.1.
2) Polynucléotide isolé ou purifié, caractérisé en ce qu'il comprend un polynucléotide choisi parmi les polynucléotides suivants: a) le polynucléotide de la SEQ ID NO. 2: b) un polynucléotide capable de s'hybrider de manière sélective à un polynucléotide de la SEQ ID NO.2; c) un polynucléotide homologue à au moins 90% au polynucléotide de la SEQ ID NO.2.2) Isolated or purified polynucleotide, characterized in that it comprises a polynucleotide chosen from the following polynucleotides: a) the polynucleotide of SEQ ID NO. 2: b) a polynucleotide capable of hybridizing selectively to a polynucleotide of SEQ ID NO.2; c) a polynucleotide homologous at least 90% to the polynucleotide of SEQ ID NO.2.
3) Polynucléotide selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il code pour une ARN polymerase ARN dépendante.3) Polynucleotide according to claim 1 or 2, characterized in that it codes for an RNA dependent RNA polymerase.
4) Polynucléotide selon l'une des revendication 1-3. caractérisé en ce qu'il code pour une ARN polymerase ARN dépendante impliquée dans l'inactivation post-transcriptionnelle chez les plantes.4) Polynucleotide according to one of claims 1-3. characterized in that it codes for an RNA dependent RNA polymerase involved in post-transcriptional inactivation in plants.
5) Polynucléotide selon l'une des revendications 1-3. caractérisé en ce qu'il code pour une ARN polymerase ARN dépendante impliquée dans la résistance au virus chez les plantes.5) Polynucleotide according to one of claims 1-3. characterized in that it codes for an RNA dependent RNA polymerase involved in resistance to the virus in plants.
6) Polynucléotide isolé ou purifié, caractérisé en ce qu'il comprend un polynucléotide codant pour le polypeptide de la SEQ ID NO. 3.6) Isolated or purified polynucleotide, characterized in that it comprises a polynucleotide coding for the polypeptide of SEQ ID NO. 3.
7) Polynucléotide isolé ou purifié, caractérisé en ce qu'il comprend un polynucléotide antisens de la séquence codante du gène SGS2 de la SEQ ID NO. 2.7) Isolated or purified polynucleotide, characterized in that it comprises an antisense polynucleotide of the coding sequence of the SGS2 gene of SEQ ID NO. 2.
8) Polynucléotide isolé ou purifié, caractérisé en ce qu'il comprend le promoteur du gène SGS2 dont la séquence est comprise entre la position 1 et la position 850 de la SEQ ID NO. 1 ou un fragment biologiquement actif du promoteur SGS2 dont la séquence est comprise entre la position 1 et la position 850 de la SEQ ID NO. 1. 9) Cassette d'expression caractérisée en ce qu'elle comprend dans le sens de la transcription: a) un promoteur fonctionnel dans un organisme hôte; b) un polynucléotide selon l'une des revendications 1-6; c) une séquence terminatrice dans ledit organisme hôte.8) Isolated or purified polynucleotide, characterized in that it comprises the promoter of the SGS2 gene whose sequence is between position 1 and position 850 of SEQ ID NO. 1 or a biologically active fragment of the SGS2 promoter whose sequence is between position 1 and position 850 of SEQ ID NO. 1. 9) Expression cassette characterized in that it comprises, in the direction of transcription: a) a functional promoter in a host organism; b) a polynucleotide according to one of claims 1-6; c) a terminator sequence in said host organism.
10) Cassette d'expression caractérisée en ce qu'elle comprend dans le sens de la transcription: a) un promoteur fonctionnel dans un organisme hôte; b) un polynucléotide selon la revendication 7 ; c) une séquence terminatrice dans ledit organisme hôte.10) Expression cassette characterized in that it comprises, in the direction of transcription: a) a functional promoter in a host organism; b) a polynucleotide according to claim 7; c) a terminator sequence in said host organism.
11) Cassette d'expression caractérisée en ce qu'elle comprend dans le sens de la transcription : a) un polynucléotide selon la revendication 8; b) un polynucléotide codant pour un polypeptide hétérologue; c) une séquence terminatrice dans les cellules végétales ou les plantes.11) Expression cassette characterized in that it comprises, in the direction of transcription: a) a polynucleotide according to claim 8; b) a polynucleotide encoding a heterologous polypeptide; c) a terminator sequence in plant cells or plants.
12) Vecteur d'expression ou de transformation comprenant un polynucléotide et/ou une cassette d'expression selon l'une des revendications 1-11.12) Expression or transformation vector comprising a polynucleotide and / or an expression cassette according to one of claims 1-11.
13) Procédé de transformation des organismes hôtes, en particulier des cellules végétales ou des plantes, par intégration dans ledit organisme hôte d'au moins un polynucléotide, d'une cassette d'expression et/ou d'un vecteur selon l'une des revendications 1 à 12.13) Process for transforming host organisms, in particular plant cells or plants, by integrating into said host organism at least one polynucleotide, an expression cassette and / or a vector according to one of the claims 1 to 12.
14) Procédé pour exprimer un gène hétérologue dans une plante caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes: a) on transforme ladite plante avec ledit gène hétérologue; b) on inhibe l'expression d'un polynucléotide selon l'une des revendications 1 ou 2 dans ladite plante.14) Method for expressing a heterologous gene in a plant characterized in that it comprises the following steps: a) transforming said plant with said heterologous gene; b) the expression of a polynucleotide according to one of claims 1 or 2 is inhibited in said plant.
15) Procédé selon la revendication 15 caractérisé en ce que l'étape b) comprend la transformation de ladite plante avec un polynucléotide selon l'une des revendications 7. 10 ou 12.15) Method according to claim 15 characterized in that step b) comprises the transformation of said plant with a polynucleotide according to one of claims 7. 10 or 12.
16) Procédé pour exprimer un gène hétérologue dans une plante caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes: a) on transforme ladite plante avec ledit gène hétérologue; b) on inactive l'expression d'un polynucléotide selon l'une des revendications 1 ou 2 dans ladite plante. 17) Organisme hôte transformé comprenant un polynucléotide. une cassette d'expression et ou un vecteur selon l'une des revendications 1 à 12.16) Method for expressing a heterologous gene in a plant characterized in that it comprises the following steps: a) transforming said plant with said heterologous gene; b) the expression of a polynucleotide according to one of claims 1 or 2 is inactivated in said plant. 17) Transformed host organism comprising a polynucleotide. and an expression cassette or a vector according to one of claims 1 to 12.
18) Organisme hôte caractérisé en ce que l'expression d'un polynucléotide selon l'une des revendications 1 ou 2 est inactivée ou inhibée dans ledit organisme hôte.18) Host organism characterized in that the expression of a polynucleotide according to one of claims 1 or 2 is inactivated or inhibited in said host organism.
19) Organisme hôte selon l'une des revendications 17 ou 18. caractérisé en ce que l'organisme hôte est choisi parmi les bactéries, les levures, les champignons ou les cellules végétales et les plantes.19) A host organism according to one of claims 17 or 18. characterized in that the host organism is selected from bacteria, yeasts, fungi or plant cells and plants.
20) Organisme hôte selon la revendication 19 caractérisé en ce que l'organisme hôte est choisi parmi le mais, le blé, l'orge, le sorgho, le colza, le soja, le riz. la canne à sucre, la betterave, le tabac, le coton.20) Host organism according to claim 19 characterized in that the host organism is chosen from maize, wheat, barley, sorghum, rapeseed, soybeans, rice. sugar cane, beet, tobacco, cotton.
21) Organisme hôte selon l'une des revendications 17-20, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un gène hétérologue codant pour un peptide ou une protéine d'intérêt.21) Host organism according to one of claims 17-20, characterized in that it comprises at least one heterologous gene coding for a peptide or a protein of interest.
22) Polypeptide isolé ou purifié caractérisé en ce qu'il comprend un polypeptide choisi parmi les polypeptides suivants: a) le polypeptide de la SEQ ID NO. 3, et b) un polypeptide homologue à au moins 90%) au polypeptide de la SEQ ID NO. 3.22) Isolated or purified polypeptide characterized in that it comprises a polypeptide chosen from the following polypeptides: a) the polypeptide of SEQ ID NO. 3, and b) a polypeptide homologous at least 90%) to the polypeptide of SEQ ID NO. 3.
23) Polypeptide selon la revendication 22 caractérisé en ce qu'il a une activité d'ARN polymerase ARN dépendante.23) A polypeptide according to claim 22 characterized in that it has an RNA dependent RNA polymerase activity.
24) Utilisation d'un fragment d'acide nucléique selon l'une des revendications 1 à 9 pour l'identification de gènes codant pour des ARN polymerases ARN dépendantes impliquées dans l'inactivation post-transcriptionnelle chez les plantes. 24) Use of a fragment of nucleic acid according to one of claims 1 to 9 for the identification of genes encoding RNA dependent RNA polymerases involved in post-transcriptional inactivation in plants.
PCT/FR2001/000246 2000-01-26 2001-01-26 Novel sgs2 plant gene and use thereof WO2001055407A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
AU2001235607A AU2001235607A1 (en) 2000-01-26 2001-01-26 Novel sgs2 plant gene and use thereof

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR0001007A FR2804128A1 (en) 2000-01-26 2000-01-26 A new plant SGS2 gene involved in encoding an RNA-dependent RNA polymerase and in transgene silencing, increases transgene stability and expression in transgenic plants when it is inactivated
FR00/01007 2000-01-26

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2001055407A1 true WO2001055407A1 (en) 2001-08-02

Family

ID=8846341

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/FR2001/000246 WO2001055407A1 (en) 2000-01-26 2001-01-26 Novel sgs2 plant gene and use thereof

Country Status (3)

Country Link
AU (1) AU2001235607A1 (en)
FR (1) FR2804128A1 (en)
WO (1) WO2001055407A1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1997046690A1 (en) * 1996-06-07 1997-12-11 Zeneca Limited Enhancement of gene expression
WO1999055891A1 (en) * 1998-04-30 1999-11-04 Washington University Plant gene that regulates dna methylation
WO2000050581A2 (en) * 1999-02-22 2000-08-31 Universita' Degli Studi Di Roma 'la Sapienza' Isolation and characterization of a n. crassa silencing gene and uses thereof
WO2000060097A1 (en) * 1999-04-07 2000-10-12 E.I. Du Pont De Nemours And Company Plant rna-directed rna polymerase proteins

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1997046690A1 (en) * 1996-06-07 1997-12-11 Zeneca Limited Enhancement of gene expression
WO1999055891A1 (en) * 1998-04-30 1999-11-04 Washington University Plant gene that regulates dna methylation
WO2000050581A2 (en) * 1999-02-22 2000-08-31 Universita' Degli Studi Di Roma 'la Sapienza' Isolation and characterization of a n. crassa silencing gene and uses thereof
WO2000060097A1 (en) * 1999-04-07 2000-10-12 E.I. Du Pont De Nemours And Company Plant rna-directed rna polymerase proteins

Non-Patent Citations (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
COGONI ET AL: "Gene silencing in Neurospora crassa requires a protein homologous to RNA-dependent RNA polymerase", NATURE,MACMILLAN JOURNALS LTD. LONDON,GB, vol. 399, 13 May 1999 (1999-05-13), pages 166 - 169, XP002144912, ISSN: 0028-0836 *
CURRENT BIOLOGY, vol. 9, no. 16, 26 August 1999 (1999-08-26), pages R599 - R601, ISSN: 0960-9822 *
CURRENT SCIENCE (BANGALORE), vol. 77, no. 8, 25 October 1999 (1999-10-25), pages 1029 - 1032, ISSN: 0011-3891 *
DALMAY, T., ET AL.: "An RNA-dependent RNA polymerase gene in Arabidopsisis required for posttranscriptional gene silencing mediated by a transgene but not by a virus", CELL, vol. 101, 26 May 2000 (2000-05-26), pages 543 - 553, XP002149067 *
DATABASE BIOSIS [online] BIOSCIENCES INFORMATION SERVICE, PHILADELPHIA, PA, US; 25 October 1999 (1999-10-25), GOPALAKRISHNA R: "Possible functions of a RNA-dependent RNA polymerase in eukaryotic cells.", XP002149074, Database accession no. PREV200000103974 *
DATABASE BIOSIS [online] BIOSCIENCES INFORMATION SERVICE, PHILADELPHIA, PA, US; 26 August 1999 (1999-08-26), BAULCOMBE DAVID C: "Gene silencing: RNA makes RNA makes no protein.", XP002149075, Database accession no. PREV199900496936 *
DATABASE EMBL 12 November 1999 (1999-11-12), RIEGER M.: "Arabidopsis thaliana DNA chromosome 3, BAC clone T9C5", XP002149069 *
DATABASE EMBL 15 May 1999 (1999-05-15), BEVAN, M., ET AL.: "Arabidopsis thaliana DNA chromosome 4, BAC clone T22B4 (ESSA project)", XP002149073 *
DATABASE EMBL 18 December 1998 (1998-12-18), SCHIEBEL, W., ET AL: "L.esculentum mRNA for RNA-directed RNA polymerase", XP002149070 *
DATABASE EMBL 24 September 1998 (1998-09-24) *
DATABASE EMBL 25 October 1999 (1999-10-25), LIN X., ET AL.: "Arabidopsis thaliana chromosome I BAC T1G12 genomic sequence, complete sequence.", XP002149068 *
DATABASE EMBL 7 January 1999 (1999-01-07), WASSENEGGER, M.: "Arabidopsis thaliana RdRP gene, partial", XP002149071 *
DATABASE EMBL 7 June 2000 (2000-06-07), MOURRAIN P., ET AL.: "Arabidopsis thaliana SGS2 gene, complete cds.", XP002149076 *
DATABASE EMBL 9 June 2000 (2000-06-09), DALMAY T., ET AL.: "Arabidopsis thaliana RNA-dependent RNA polymerase (SDE1) gene, complete cds.", XP002149077 *
DATABASE TREMBL 1 November 1998 (1998-11-01), "F2P3.11 protein (Putative RNA-directed RNA polymerase)", XP002149072 *
ELMAYAN TALINE ET AL: "Arabidopsis mutants impaired in cosuppression.", PLANT CELL, vol. 10, no. 10, October 1998 (1998-10-01), pages 1747 - 1757, XP002149063, ISSN: 1040-4651 *
HAMILTON ANDREW J ET AL: "A species of small antisense RNA in posttranscriptional gene silencing in plants.", SCIENCE (WASHINGTON D C), vol. 286, no. 5441, 29 October 1999 (1999-10-29), pages 950 - 952, XP002149064, ISSN: 0036-8075 *
MOURRAIN P., ET AL.: "Arabidopsis SGS2 and SGS3 Genes are Required for Posttranscriptional Gene Silencing and Natural Virus Resistance", CELL, vol. 101, 26 May 2000 (2000-05-26), pages 533 - 542, XP002149066 *
SCHIEBEL WINFRIED ET AL: "Isolation of an RNA-directed RNA polymerase-specific cDNA clone from tomato", PLANT CELL,US,AMERICAN SOCIETY OF PLANT PHYSIOLOGISTS, ROCKVILLE, MD, vol. 10, no. 12, December 1998 (1998-12-01), pages 2087 - 2101, XP002145533, ISSN: 1040-4651 *
VAUCHERET HERVE ET AL: "Transgene-induced gene silencing in plants.", PLANT JOURNAL, vol. 16, no. 6, December 1998 (1998-12-01), pages 651 - 659, XP002149065, ISSN: 0960-7412 *
WASSENEGGER ET AL: "A model for RNA-mediated gene silencing in higher plants", PLANT MOLECULAR BIOLOGY,NIJHOFF PUBLISHERS, DORDRECHT,NL, vol. 37, May 1998 (1998-05-01), pages 349 - 362, XP002114471, ISSN: 0167-4412 *
WATERHOUSE ET AL: "Virus resistance and gene silencing in plants can be induced by simultaneous expression of sense and antisense RNA", PROCEEDINGS OF THE NATIONAL ACADEMY OF SCIENCES OF USA,NATIONAL ACADEMY OF SCIENCE. WASHINGTON,US, vol. 95, November 1998 (1998-11-01), pages 13959 - 13964, XP002114472, ISSN: 0027-8424 *

Also Published As

Publication number Publication date
AU2001235607A1 (en) 2001-08-07
FR2804128A1 (en) 2001-07-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2219979C (en) Dna sequence of a gene of hydroxy-phenyl pyruvate dioxygenase and production of plants containing a gene of hydroxy-phenyl pyruvate dioxygenase and which are tolerant to certain herbicides
US20150291969A1 (en) Compositions for reduced lignin content in sorghum and improving cell wall digestibility, and methods of making the same
CN104320968B (en) Cotton PHYA1RNAi improves fiber quality, root elongation, flowering, maturation and yield potential of upland cotton
US20210230626A1 (en) Plants with increased yield and method for producing said plants
WO1999025842A1 (en) Chimera gene having a light dependent promoter providing tolerance to hppd inhibitors
EP3090050B1 (en) Tissue-specific expression and hybrid plant production
FR2800092A1 (en) New chimeric gene, useful for producing pathogen-resistant transgenic plants, contains the sequence for the MYB30 transcription factor
KR20170136549A (en) Plant promoters for transgen expression
WO2001055407A1 (en) Novel sgs2 plant gene and use thereof
CA2737405C (en) Importation of a ribozyme into vegetable mitochondria by a pseudo-trna that can be aminoacylated by valine
CN112979775B (en) Method for cultivating pre-sprouting resistant transgenic wheat and related biological material thereof
FR2796395A1 (en) NEW PLANT SGS3 GENE AND ITS USE
Matroodi et al. Enhanced Antifungal Activity of Sugarcane cv. NCo310 Expressing Chimeric Chitinase 42
Kim et al. Efficient Regeneration of Transgenic Rice from Embryogenic Callus via Agrobacterium-Mediated Transformation: A Case Study Using GFP and Apple MdFT1 Genes
CA2449273A1 (en) Lipoxygenase overexpression in plants and reduction in plant sensitivity to diseases and attacks from pathogenic organisms
FR2796394A1 (en) New SGS3 gene from Arabidopsis thaliana, useful for increasing virus resistance in plants and, when inhibited, for increasing transgene expression
CN116970047A (en) Application of protein ZmRtn16 in regulation and control of drought resistance of plants
WO2011113839A1 (en) Method for modifying the blooming date of a plant
WO2005063989A1 (en) Promoter nucleotidic sequences inducible by infection by pathogens
WO2002006443A2 (en) Lipoxygenase-inducible promoter, expression cassettes comprising same and transformed plants
FR2852326A1 (en) Improving digestibility of plants, particularly of fodder maize, by at least partial inhibition of peroxidase Pox3/U19, also related genetically modified plants

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AE AG AL AM AT AU AZ BA BB BG BR BY BZ CA CH CN CR CU CZ DE DK DM DZ EE ES FI GB GD GE GH GM HR HU ID IL IN IS JP KE KG KP KR KZ LC LK LR LS LT LU LV MA MD MG MK MN MW MX MZ NO NZ PL PT RO RU SD SE SG SI SK SL TJ TM TR TT TZ UA UG US UZ VN YU ZA ZW

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): GH GM KE LS MW MZ SD SL SZ TZ UG ZW AM AZ BY KG KZ MD RU TJ TM AT BE CH CY DE DK ES FI FR GB GR IE IT LU MC NL PT SE TR BF BJ CF CG CI CM GA GN GW ML MR NE SN TD TG

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
DFPE Request for preliminary examination filed prior to expiration of 19th month from priority date (pct application filed before 20040101)
REG Reference to national code

Ref country code: DE

Ref legal event code: 8642

122 Ep: pct application non-entry in european phase
NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: JP