BR122020000152B1 - RECOMBINANT DNA MOLECULE AND METHOD FOR PRODUCING A TRANSGENIC CORN PLANT - Google Patents
RECOMBINANT DNA MOLECULE AND METHOD FOR PRODUCING A TRANSGENIC CORN PLANT Download PDFInfo
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Abstract
A invenção trata de moléculas e construtos de DNA recombinante e as suas sequências de nucleotídeos, úteis para a modulação da expressão de genes em plantas. A invenção também proporciona plantas transgênicas, células de plantas, partes de plantas e sementes compreendendo uma molécula de DNA recombinante compreendendo uma molécula de DNA ligada operativamente a uma molécula de DNA capaz de transcrição heteróloga, bem como métodos para a sua utilização.The invention concerns recombinant DNA molecules and constructs and their nucleotide sequences, useful for modulating gene expression in plants. The invention also provides transgenic plants, plant cells, plant parts and seeds comprising a recombinant DNA molecule comprising a DNA molecule operatively linked to a DNA molecule capable of heterologous transcription, as well as methods for their use.
Description
[001] Pedido de patente de divisão do BR112015023189-6, depositado em 12.03.2014.[001] Patent application for division of BR112015023189-6, filed on 03/12/2014.
[002] A sequência de listagem que está contida no arquivo denominado "MONS331WO.txt", que possui 54,4 kilobytes (como medido no Microsoft Windows®) e foi criada em 12 de março de 2014, é depositada juntamente por submissão eletrônica e está incorporada como referência aqui.[002] The listing sequence that is contained in the file called "MONS331WO.txt", which is 54.4 kilobytes (as measured in Microsoft Windows®) and was created on March 12, 2014, is deposited together by electronic submission and is incorporated by reference herein.
[003] A invenção se refere ao campo da biologia molecular de plantas, engenharia genética de plantas, e moléculas de DNA úteis para modular a expressão de gene em plantas.[003] The invention relates to the field of plant molecular biology, plant genetic engineering, and DNA molecules useful for modulating gene expression in plants.
[004] Elementos reguladores são elementos genéticos que regulam a atividade do gene modulando a transcrição de uma molécula de DNA que pode ser transcrita operacionalmente ligada. Esses elementos incluem promotores, líderes, íntrons e regiões não traduzidas 3', e são úteis no campo da biologia molecular de plantas e engenharia genética de plantas.[004] Regulatory elements are genetic elements that regulate gene activity by modulating the transcription of a DNA molecule that can be transcribed operationally linked. These elements include promoters, leaders, introns, and 3' untranslated regions, and are useful in the field of plant molecular biology and plant genetic engineering.
[005] A invenção fornece novos elementos reguladores para uso em plantas e constructos compreendendo os elementos reguladores. A invenção fornece também plantas transgênicas, células de plantas, partes de plantas e sementes compreendendo os elementos reguladores. Em uma modalidade, a invenção fornece os elementos reguladores divulgados aqui operacionalmente ligados a uma molécula de DNA que pode ser transcrita. Em certas modalidades, a molécula de DNA que pode ser transcrita é heteróloga em relação a uma sequência reguladora aqui fornecida. Também são fornecidos aqui métodos para preparar e usar os elementos reguladores divulgados aqui, incluindo constructos compreendendo os elementos reguladores, e plantas transgênicas, células de plantas, partes de plantas e sementes compreendendo os elementos reguladores operacionalmente ligados a uma molécula de DNA que pode ser transcrita que é heteróloga em relação ao elemento regulador.[005] The invention provides new regulatory elements for use in plants and constructs comprising regulatory elements. The invention also provides transgenic plants, plant cells, plant parts and seeds comprising regulatory elements. In one embodiment, the invention provides the regulatory elements disclosed herein operatively linked to a DNA molecule that can be transcribed. In certain embodiments, the DNA molecule that can be transcribed is heterologous to a regulatory sequence provided herein. Also provided herein are methods for preparing and using the regulatory elements disclosed herein, including constructs comprising the regulatory elements, and transgenic plants, plant cells, plant parts and seeds comprising the regulatory elements operatively linked to a DNA molecule that can be transcribed. which is heterologous in relation to the regulatory element.
[006] Assim, em um aspecto, a invenção fornece uma molécula de DNA recombinante compreendendo uma sequência de DNA selecionada do grupo que consiste em: a) uma sequência de DNA com pelo menos 85 por cento de identidade de sequência para qualquer um de SEQ ID NOs: 1-20; (b) uma sequência de DNA compreendendo qualquer um de SEQ ID NOs: 1-20; e (c) um fragmento de qualquer um SEQ ID NOs:1-20, em que o fragmento tem atividade reguladora de gene; em que a sequência de DNA está operacionalmente ligada a uma molécula de DNA que pode ser transcrita heteróloga. "Molécula da DNA que pode ser transcrita heteróloga," significa que a molécula de DNA que pode ser transcrita é heteróloga em relação à sequência de DNA. Em modalidades específicas, a molécula de DNA recombinante compreende uma sequência de DNA, tendo pelo menos cerca de 85 por cento, pelo menos cerca de 86 por cento pelo menos cerca de 87 por cento, pelo menos cerca de 88 por cento, pelo menos cerca de 89 por cento, pelo menos cerca de 90 por cento, pelo menos cerca de 91 por cento, pelo menos cerca de 92 por cento, pelo menos cerca de 93 por cento, pelo menos cerca de 94 por cento, pelo menos cerca de 95 por cento, pelo menos cerca de 96 por cento, pelo menos cerca de 97 por cento, pelo menos cerca de 98 por cento, ou pelo menos cerca de 99 por cento de identidade de sequência para a sequência de DNA de qualquer um de SEQ ID NOs: 1-20. Em modalidades particulares, a molécula de DNA heteróloga que pode ser transcrita compreende um gene de interesse agronômico, como um gene capaz de fornecer resistência a herbicida ou resistência a pragas nas plantas. Ainda em outras modalidades, a invenção fornece um constructo compreendendo uma molécula de DNA recombinante, conforme fornecida aqui.[006] Thus, in one aspect, the invention provides a recombinant DNA molecule comprising a DNA sequence selected from the group consisting of: a) a DNA sequence with at least 85 percent sequence identity to any of SEQ ID NOs: 1-20; (b) a DNA sequence comprising any one of SEQ ID NOs: 1-20; and (c) a fragment of any of SEQ ID NOs: 1-20, wherein the fragment has gene regulatory activity; wherein the DNA sequence is operably linked to a DNA molecule that can be heterologously transcribed. "Heterologous transcribeable DNA molecule," means that the transcribed DNA molecule is heterologous with respect to the DNA sequence. In specific embodiments, the recombinant DNA molecule comprises a DNA sequence having at least about 85 percent, at least about 86 percent, at least about 87 percent, at least about 88 percent, at least about of 89 percent, at least about 90 percent, at least about 91 percent, at least about 92 percent, at least about 93 percent, at least about 94 percent, at least about 95 percent, at least about 96 percent, at least about 97 percent, at least about 98 percent, or at least about 99 percent sequence identity to the DNA sequence of any one of SEQ ID NOS: 1-20. In particular embodiments, the heterologous DNA molecule that can be transcribed comprises a gene of agronomic interest, such as a gene capable of providing herbicide resistance or pest resistance in plants. In still other embodiments, the invention provides a construct comprising a recombinant DNA molecule, as provided herein.
[007] Em outro aspecto, são fornecidas aqui células de planta transgênica compreendendo uma molécula de DNA recombinante compreendendo uma sequência de DNA selecionada do grupo que consiste em: (a) uma sequência de DNA com pelo menos cerca de 85 por cento de identidade de sequência para qualquer um de SEQ ID NOs: 1-20; (b) uma sequência de DNA compreendendo qualquer um de SEQ ID NOs: 1-20; e (c) um fragmento de qualquer um de SEQ ID NOs:1-20, em que o fragmento tem atividade reguladora de gene; em que a sequência de DNA está operacionalmente ligada a uma molécula de DNA que pode ser transcrita heteróloga. Em certas modalidades, a célula de planta transgênica é uma célula de planta monocotiledônia. Em outras modalidades, a célula de planta transgênica é uma célula de planta dicotiledônea.[007] In another aspect, provided herein are transgenic plant cells comprising a recombinant DNA molecule comprising a DNA sequence selected from the group consisting of: (a) a DNA sequence with at least about 85 percent identity of sequence for any of SEQ ID NOs: 1-20; (b) a DNA sequence comprising any one of SEQ ID NOs: 1-20; and (c) a fragment of any one of SEQ ID NOs: 1-20, wherein the fragment has gene regulatory activity; wherein the DNA sequence is operably linked to a DNA molecule that can be heterologously transcribed. In certain embodiments, the transgenic plant cell is a monocot plant cell. In other embodiments, the transgenic plant cell is a dicotyledonous plant cell.
[008] Ainda em outro aspecto, ainda fornecida aqui é uma planta transgênica, ou parte da mesma, compreendendo uma molécula de DNA recombinante compreendendo uma sequência de DNA selecionada do grupo que consiste em: (a) uma sequência de DNA com pelo menos cerca de 85 por cento de identidade de sequência para qualquer um de SEQ ID NOs: 1-20; (b) uma sequência de DNA compreendendo qualquer um de SEQ ID NOs: 1-20; e (c) um fragmento de qualquer um de SEQ ID NOs: 1-20, em que o fragmento tem atividade reguladora de gene; em que a sequência de DNA está operacionalmente ligada a uma molécula de DNA que pode ser transcrita heteróloga. Em modalidades específicas, a planta transgênica é uma planta de progênie de qualquer geração em relação a uma planta transgênica inicial e compreende a molécula de DNA recombinante. Uma semente transgênica compreendendo a molécula de DNA recombinante que produz essa planta transgênica quando crescida também é fornecida pela invenção.[008] In yet another aspect, further provided herein is a transgenic plant, or part thereof, comprising a recombinant DNA molecule comprising a DNA sequence selected from the group consisting of: (a) a DNA sequence of at least about 85 percent sequence identity to any of SEQ ID NOs: 1-20; (b) a DNA sequence comprising any one of SEQ ID NOs: 1-20; and (c) a fragment of any of SEQ ID NOs: 1-20, wherein the fragment has gene regulatory activity; wherein the DNA sequence is operably linked to a DNA molecule that can be heterologously transcribed. In specific embodiments, the transgenic plant is a progeny plant of any generation relative to an initial transgenic plant and comprises the recombinant DNA molecule. A transgenic seed comprising the recombinant DNA molecule that produces such a transgenic plant when grown is also provided by the invention.
[009] Em outro aspecto, a invenção fornece um método para produzir uma commodity de uma planta transgênica contendo a molécula de DNA recombinante da invenção. Os produtos de commodity da invenção contêm uma quantidade detectável de SEQ ID NOs: 1-20. Como usado aqui, um "produto de commodity" se refere a qualquer composição ou produto que é composto de material derivado de uma planta transgênica, parte da planta, célula de planta ou semente contendo a molécula de DNA recombinante da invenção. Produtos de commodity incluem, entre outros, sementes processadas, grãos, partes da planta, e refeições. Plantas transgênicas contendo a molécula de DNA recombinante da invenção podem ser usadas para fabricar qualquer produto de commodity normalmente adquirido de uma planta. Um produto de commodity da invenção conterá uma quantidade detectável de DNA correspondente à molécula de DNA recombinante da invenção. A detecção de um ou mais desta molécula de DNA recombinante em uma amostra pode ser utilizada para determinar o conteúdo ou a fonte do produto de commodity. Qualquer método padrão de detecção para moléculas de DNA pode ser usado, incluindo métodos para detecção divulgados aqui.[009] In another aspect, the invention provides a method for producing a commodity from a transgenic plant containing the recombinant DNA molecule of the invention. The commodity products of the invention contain a detectable amount of SEQ ID NOs: 1-20. As used herein, a "commodity product" refers to any composition or product that is composed of material derived from a transgenic plant, plant part, plant cell or seed containing the recombinant DNA molecule of the invention. Commodity products include, but are not limited to, processed seeds, grains, plant parts, and meals. Transgenic plants containing the recombinant DNA molecule of the invention can be used to manufacture any commodity product normally purchased from a plant. A commodity product of the invention will contain a detectable amount of DNA corresponding to the recombinant DNA molecule of the invention. Detection of one or more of this recombinant DNA molecule in a sample can be used to determine the content or source of the commodity product. Any standard detection method for DNA molecules can be used, including methods for detection disclosed herein.
[0010] Ainda em outro aspecto, a invenção fornece um método para expressar uma molécula de DNA que pode ser transcrita, como um gene de interesse agronômico, em uma planta transgênica obtendo uma planta transgênica contendo uma molécula de DNA recombinante da invenção e cultivar a planta.[0010] In yet another aspect, the invention provides a method for expressing a DNA molecule that can be transcribed, as a gene of agronomic interest, in a transgenic plant by obtaining a transgenic plant containing a recombinant DNA molecule of the invention and cultivating the plant.
[0011] Também é fornecido aqui um método para fornecer uma planta transgênica transformando uma célula de planta com uma molécula de DNA recombinante da invenção para produzir uma célula de planta transformada, e regenerando a célula de planta transformada para produzir uma planta transgênica.[0011] Also provided here is a method for providing a transgenic plant by transforming a plant cell with a recombinant DNA molecule of the invention to produce a transformed plant cell, and regenerating the transformed plant cell to produce a transgenic plant.
[0012] Também é fornecida pela invenção uma sequência de codificação de Escherichia coli (E. coli) β-glucuronidase (GUS) reprojetada em códon; em que a referida sequência de codificação de GUS reprojetada em códon manifesta expressão mais alta em uma planta transgênica do que a sequência de codificação E. coli GUS nativa. Em uma modalidade, a sequência de codificação de GUS reprojetada em códon pode ser pode ser selecionada do grupo consistindo em SEQ ID NOs: 29 e 30. A planta transgênica pode ser uma planta monocotiledônea. Em uma modalidade, a planta monocotiledônea é selecionada do grupo consistindo em Maís (Zea mays), Arroz (Oryza sativa), Trigo (Triticum), Cevada (Hordeum vulgare), Sorgo (Sorghum spp.), Painço, Mexoeira (Pennisetum glaucum), Capim-pé-de-galinha-gigante (Eleusine coracana), Painço (Panicum miliaceum), Painço rabo de raposa (Setaria italica), Aveia (Avena sativa), Triticale, Centeio (Secale cereale), Fonio (Digitaria), Cebola (Allium spp.), Abacaxi (Ananas spp.), Grama, Cana-de-açúcar (Saccharum spp.), Palmeira (Arecaceae), Bambú (Bambuseae), Banana (Musaceae), Família de gengibre (Zingiberaceae), Lírio (Lilium), Narciso (Narcissus), Íris (Iris), Amarílis, Orquídea (Orchidaceae), Cannas, Jacinto (Hyacinthoides) e Tulipas (Tulipa). A planta transgênica também pode ser uma planta dicotiledônea. Em uma modalidade, a planta dicotiledônea é selecionada do grupo consistindo em Soja (Glycine max), Soja selvagem (Glycine soja), Algodão (Gossypium), Tomate (Solanum lycopersicum), Pimentão (Piper), Abóbora (Cucurbita), Ervilha (Pisum sativum), Alfafa (Medicago sativa), Medicago truncatula, Feijões (Phaseolus), Grão-de- bico (Cicer arietinum), Girassol (Helianthus annuus), Batata (Solanum tuberosum), Amendoim (Arachis hypogaea), Quinoa, Trigo mourisco (Fagopyrum esculentum), Alfarroba (onia siliqua), Beterraba (Beta vulgaris), Espinafre (Spinacia oleracea) e Pepino (Cucumis sativus).[0012] Also provided by the invention is a codon-redesigned Escherichia coli (E. coli) β-glucuronidase (GUS) coding sequence; wherein said codon-redesigned GUS coding sequence manifests higher expression in a transgenic plant than the native E. coli GUS coding sequence. In one embodiment, the codon-redesigned GUS coding sequence may be selected from the group consisting of SEQ ID NOs: 29 and 30. The transgenic plant may be a monocot plant. In one embodiment, the monocot plant is selected from the group consisting of corn (Zea mays), rice (Oryza sativa), wheat (Triticum), barley (Hordeum vulgare), sorghum (Sorghum spp.), millet, millet (Pennisetum glaucum) , Giant crow's foot grass (Eleusine coracana), Millet (Panicum miliaceum), Foxtail millet (Setaria italica), Oats (Avena sativa), Triticale, Rye (Secale cereale), Fonio (Digitaria), Onion (Allium spp.), Pineapple (Ananas spp.), Grass, Sugarcane (Saccharum spp.), Palm (Arecaceae), Bamboo (Bambuseae), Banana (Musaceae), Ginger family (Zingiberaceae), Lily ( Lilium), Narcissus (Narcissus), Iris (Iris), Amaryllis, Orchid (Orchidaceae), Cannas, Hyacinth (Hyacinthoides) and Tulips (Tulipa). The transgenic plant can also be a dicotyledonous plant. In one embodiment, the dicotyledonous plant is selected from the group consisting of Soybean (Glycine max), Wild soybean (Glycine longa), Cotton (Gossypium), Tomato (Solanum lycopersicum), Pepper (Piper), Pumpkin (Cucurbita), Pea (Pisum sativum), Alfalfa (Medicago sativa), Medicago truncatula, Beans (Phaseolus), Chickpea (Cicer arietinum), Sunflower (Helianthus annuus), Potato (Solanum tuberosum), Peanut (Arachis hypogaea), Quinoa, Buckwheat ( Fagopyrum esculentum), Carob (onia siliqua), Beetroot (Beta vulgaris), Spinach (Spinacia oleracea) and Cucumber (Cucumis sativus).
[0013] As Figuras 1a-1c mostram um alinhamento entre a sequência de codificação de E. coli β-glucuronidase (GUS) (CR- Ec.uidA-1:1:4, SEQ ID NO: 31) e a sequência de codificação de E. coli GUS reprojetada em códon (CR-Ec.uidA_nno-1:1:1, SEQ ID NO:30). Os nucleotídeos idênticos no alinhamento são indicados por um asterisco.[0013] Figures 1a-1c show an alignment between the E. coli β-glucuronidase (GUS) coding sequence (CR-Ec.uidA-1:1:4, SEQ ID NO: 31) and the coding sequence of E. coli GUS codon redesigned (CR-Ec.uidA_nno-1:1:1, SEQ ID NO:30). Identical nucleotides in the alignment are indicated by an asterisk.
[0014] SEQ ID NOs: 1, 3, 5, 7, 9, 11, 13, 15, 17, 19, 21 e 23 são sequências de promotor.[0014] SEQ ID NOs: 1, 3, 5, 7, 9, 11, 13, 15, 17, 19, 21 and 23 are promoter sequences.
[0015] SEQ ID NOs: 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22 e 24 são sequências líder.[0015] SEQ ID NOs: 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22 and 24 are leader sequences.
[0016] SEQ ID NOs: 25 a 28 são sequências de iniciador de amplificação.[0016] SEQ ID NOs: 25 to 28 are amplification primer sequences.
[0017] SEQ ID NOs: 29 e 30 são sequência de codificação de GUS reprojetada em códons. SEQ ID NO: 29 compreende um íntron processável, enquanto o SEQ ID NO: 30 é uma sequência de codificação contígua.[0017] SEQ ID NOs: 29 and 30 are GUS coding sequence redesigned into codons. SEQ ID NO: 29 comprises a processable intron, while SEQ ID NO: 30 is a contiguous coding sequence.
[0018] SEQ ID NO: 31 é a sequência de codificação Escherichia coli β-glucuronidase nativa.[0018] SEQ ID NO: 31 is the native Escherichia coli β-glucuronidase coding sequence.
[0019] SEQ ID NO: 32 é uma sequência de codificação de GUS com um íntron processável baseado em E. coli β-glucuronidase nativa de SEQ ID NO: 31.[0019] SEQ ID NO: 32 is a GUS coding sequence with a processable intron based on native E. coli β-glucuronidase of SEQ ID NO: 31.
[0020] SEQ ID NOs: 33, 39 e 40 são sequências UTR 3'.[0020] SEQ ID NOs: 33, 39 and 40 are 3' UTR sequences.
[0021] SEQ ID NOs: 34-37, 41 e 44 são sequências de grupos de elemento de expressão reguladores transcricionais (EXPs) compreendendo uma sequência de promotor operacionalmente ligada 5' a uma sequência líder que está operacionalmente ligada 5' para uma sequência íntron, ou no caso de SEQ ID 44, uma sequência de promotor operacionalmente ligada 5' para uma sequência líder.[0021] SEQ ID NOs: 34-37, 41 and 44 are transcriptional regulatory expression element group sequences (EXPs) comprising a promoter sequence operably linked 5' to a leader sequence that is operably linked 5' to an intron sequence , or in the case of SEQ ID 44, a promoter sequence operably linked 5' to a leader sequence.
[0022] SEQ ID NO: 38 é uma sequência íntron.[0022] SEQ ID NO: 38 is an intron sequence.
[0023] SEQ ID NOs: 42 e 44 são sequências de codificação para proteínas luciferases derivadas de Photinus pyralis e Renilla reniformis, respectivamente.[0023] SEQ ID NOs: 42 and 44 are coding sequences for luciferase proteins derived from Photinus pyralis and Renilla reniformis, respectively.
[0024] A invenção fornece moléculas de DNA tendo atividade reguladora de gene em plantas. As sequências de nucleotídeos destas moléculas de DNA são fornecidas como SEQ ID NOs: 1-20. Estas moléculas de DNA são, por exemplo, capazes de afetar a expressão de uma molécula de DNA que pode ser transcrita operacionalmente ligada em tecidos de plantas, e, portanto, regulando a expressão de gene de um transgene operacionalmente ligado em plantas transgênicas. A invenção também fornece métodos para modificar, produzir e usar o mesmo. A invenção também fornece composições que incluem células de planta transgênica, plantas, partes de planta, e sementes contendo moléculas de DNA recombinante da invenção, e métodos para preparar e usar as mesmas.[0024] The invention provides DNA molecules having gene regulatory activity in plants. The nucleotide sequences of these DNA molecules are provided as SEQ ID NOs: 1-20. These DNA molecules are, for example, capable of affecting the expression of a transcribed operably linked DNA molecule in plant tissues, and therefore regulating gene expression of an operably linked transgene in transgenic plants. The invention also provides methods for modifying, producing and using the same. The invention also provides compositions including transgenic plant cells, plants, plant parts, and seeds containing recombinant DNA molecules of the invention, and methods for preparing and using the same.
[0025] As definições e métodos a seguir são fornecidos para definir melhor a presente invenção e guiar aqueles especialistas na técnica na prática da invenção. Salvo se indicado o contrário, os termos devem ser entendidos de acordo com o uso convencional pelos especialistas na técnica relevante.[0025] The following definitions and methods are provided to better define the present invention and guide those skilled in the art in practicing the invention. Unless otherwise indicated, terms should be understood in accordance with conventional usage by those skilled in the relevant art.
[0026] Como usado aqui, o termo "DNA", "molécula de DNA" se refere a uma molécula de DNA de fita dupla de origem genômica ou sintética, ou seja, um polímero de bases de deoxirribonucleotídeo. Como usado aqui, o termo "sequência de DNA" se refere à sequência de nucleotídeo de uma molécula de DNA. A nomenclatura utilizada aqui corresponde à do Título 37 de United States Code of Federal Regulations § 1.822, e estabelecido nas tabelas na WIPO Standard ST.25 (1998), Apêndice 2, Tabelas 1 e 3.[0026] As used herein, the term "DNA", "DNA molecule" refers to a double-stranded DNA molecule of genomic or synthetic origin, that is, a polymer of deoxyribonucleotide bases. As used herein, the term "DNA sequence" refers to the nucleotide sequence of a DNA molecule. The nomenclature used here corresponds to that in Title 37 of the United States Code of Federal Regulations § 1.822, and set forth in the tables in WIPO Standard ST.25 (1998), Appendix 2, Tables 1 and 3.
[0027] Como usado aqui, uma "molécula de DNA recombinante" é uma molécula de DNA compreendendo uma combinação de moléculas de DNA que não ocorreria naturalmente junta sem intervenção humana. Por exemplo, uma molécula de DNA recombinante pode ser uma molécula de DNA que é composta por pelo menos duas moléculas de DNA heterólogas em relação uma à outra, uma molécula de DNA que compreende uma sequência de DNA que se afasta das sequências de DNA que existem na natureza, ou uma molécula de DNA que foi incorporada no DNA de uma célula hospedeira por transformação genética.[0027] As used herein, a "recombinant DNA molecule" is a DNA molecule comprising a combination of DNA molecules that would not naturally occur together without human intervention. For example, a recombinant DNA molecule may be a DNA molecule that is composed of at least two DNA molecules that are heterologous with respect to each other, a DNA molecule that comprises a DNA sequence that departs from the DNA sequences that exist in nature, or a DNA molecule that has been incorporated into the DNA of a host cell by genetic transformation.
[0028] Como usado aqui, o termo "identidade de sequência" se refere à extensão pela qual duas sequências de polinucleotídeos idealmente alinhadas ou duas sequências de polipeptídeo idealmente alinhadas são idênticas. Um alinhamento de sequência ideal é criado alinhando manualmente duas sequências, por exemplo, uma sequência de referência e outra sequência de DNA, para maximizar o número de correspondências de nucleotídeos no alinhamento de sequência com inserções, deleções, ou lacunas de nucleotídeo internas apropriadas. Como usado aqui, o termo "sequência de referência" se refere a uma sequência de DNA fornecida como SEQ ID NOs: 1-20.[0028] As used herein, the term "sequence identity" refers to the extent to which two ideally aligned polynucleotide sequences or two ideally aligned polypeptide sequences are identical. An ideal sequence alignment is created by manually aligning two sequences, for example, a reference sequence and another DNA sequence, to maximize the number of nucleotide matches in the sequence alignment with appropriate insertions, deletions, or internal nucleotide gaps. As used herein, the term "reference sequence" refers to a DNA sequence provided as SEQ ID NOs: 1-20.
[0029] Como usado aqui, o termo "por cento de identidade de sequência" ou "por cento de identidade" ou "% de identidade" é a fração de identidade multiplicada por 100. A "fração de identidade" para uma sequência idealmente alinhada com uma sequência de referência é o número de correspondências de nucleotídeos no alinhamento ideal, dividido pelo número total de nucleotídeos na sequência de referência, por exemplo, o número total de nucleotídeos em todo o comprimento de toda a sequência de referência. Assim, uma modalidade da invenção fornece uma molécula de DNA compreendendo uma sequência que, quando idealmente alinhada para uma sequência de referência, fornecida aqui como SEQ ID NOs: 1-20, tem pelo menos cerca de 85 por cento de identidade, pelo menos cerca de 86 por cento de identidade, pelo menos cerca de 87 por cento de identidade, pelo menos cerca de 88 por cento de identidade pelo menos cerca de 89 por cento de identidade, pelo menos cerca de 90 por cento de identidade, pelo menos cerca de 91 por cento de identidade, pelo menos cerca de 92 por cento de identidade, pelo menos cerca de 93 por cento de identidade, pelo menos cerca de 94 por cento de identidade, pelo menos cerca de 95 por cento de identidade, pelo menos cerca de 96 por cento de identidade, pelo menos cerca de 97 por cento de identidade, pelo menos cerca de 98 por cento de identidade, pelo menos cerca de 99 por cento de identidade, ou pelo menos cerca de 100 por cento de identidade para a sequência de referência.[0029] As used herein, the term "percent sequence identity" or "percent identity" or "% identity" is the fraction of identity multiplied by 100. The "fraction of identity" for an ideally aligned sequence with a reference sequence is the number of nucleotide matches in the ideal alignment, divided by the total number of nucleotides in the reference sequence, for example, the total number of nucleotides in the entire length of the entire reference sequence. Thus, one embodiment of the invention provides a DNA molecule comprising a sequence that, when ideally aligned to a reference sequence, provided herein as SEQ ID NOs: 1-20, has at least about 85 percent identity, at least about of 86 percent identity, at least about 87 percent identity, at least about 88 percent identity at least about 89 percent identity, at least about 90 percent identity, at least about 91 percent identity, at least about 92 percent identity, at least about 93 percent identity, at least about 94 percent identity, at least about 95 percent identity, at least about 96 percent identity, at least about 97 percent identity, at least about 98 percent identity, at least about 99 percent identity, or at least about 100 percent identity for the sequence of reference.
[0030] Elementos reguladores como promotores, líderes, potencializadores, íntrons e regiões de terminação da transcrição (ou 3' UTRs) desempenham um papel essencial na expressão geral de genes em células vivas. O termo "elemento regulador", como usado aqui, se refere a uma molécula de DNA com atividade reguladora de gene. O termo "atividade reguladora de gene", como usado aqui, se refere à capacidade de afetar a expressão de uma molécula de DNA que pode ser transcrita operacionalmente ligada, por exemplo, afetando a transcrição e/ou tradução da molécula de DNA que pode ser transcrita operacionalmente ligada. Elementos reguladores, como promotores, líderes, potencializadores, íntrons e 3' UTRs que funcionam em plantas são, portanto, úteis para modificar fenótipos da planta através de engenharia genética.[0030] Regulatory elements such as promoters, leaders, enhancers, introns and transcription termination regions (or 3' UTRs) play an essential role in the general expression of genes in living cells. The term "regulatory element", as used herein, refers to a DNA molecule with gene regulatory activity. The term "gene regulatory activity", as used herein, refers to the ability to affect the expression of an operationally linked transcribeable DNA molecule, e.g., by affecting the transcription and/or translation of the operably linked DNA molecule. operationally linked transcript. Regulatory elements such as promoters, leaders, enhancers, introns and 3' UTRs that function in plants are therefore useful for modifying plant phenotypes through genetic engineering.
[0031] Como usado aqui, um "grupo de elemento de expressão reguladora" ou sequência "EXP" pode se referir a um grupo de elementos reguladores operacionalmente ligados, como potencializadores, promotores, líderes e íntrons. Assim, um grupo de elemento de expressão reguladora pode ser composto, por exemplo, de um promotor operacionalmente ligado 5' para uma sequência líder, que por sua vez se liga operacionalmente 5' para uma sequência de íntron.[0031] As used herein, a "regulatory expression element group" or "EXP" sequence may refer to a group of operationally linked regulatory elements, such as enhancers, promoters, leaders and introns. Thus, a regulatory expression element group may be composed, for example, of a promoter operably linked 5' to a leader sequence, which in turn operably linked 5' to an intron sequence.
[0032] Elementos reguladores podem ser caracterizados pelos seus padrões de expressão de gene, por exemplo, efeitos positivos e/ou negativos como expressão constitutiva ou expressão de resposta temporal, espacial, de desenvolvimento, tecidual, ambiental, fisiológica, patológica, de ciclo celular, e/ou química, e qualquer combinação dos mesmos, bem como por indicações quantitativas ou qualitativas. Como usado aqui, um "padrão de expressão de gene" é qualquer padrão de transcrição de uma molécula de DNA operacionalmente ligada em uma molécula de RNA transcrita. A molécula de RNA transcrita pode ser traduzida para produzir uma molécula de proteína ou pode fornecer uma molécula de RNA reguladora ou antissenso ou outra, como um RNA de fita dupla (dsRNA), um RNA de transferência (tRNA), um RNA ribossômico (rRNA), um microRNA (miRNA), e afins.[0032] Regulatory elements can be characterized by their gene expression patterns, for example, positive and/or negative effects such as constitutive expression or temporal, spatial, developmental, tissue, environmental, physiological, pathological, cell cycle response expression , and/or chemistry, and any combination thereof, as well as quantitative or qualitative indications. As used herein, a "gene expression pattern" is any transcription pattern of a DNA molecule operably linked into a transcribed RNA molecule. The transcribed RNA molecule may be translated to produce a protein molecule or may provide a regulatory or antisense or other RNA molecule, such as a double-stranded RNA (dsRNA), a transfer RNA (tRNA), a ribosomal RNA (rRNA). ), a microRNA (miRNA), and the like.
[0033] Como usado aqui, o termo "expressão de proteína" é qualquer padrão de tradução de uma molécula de RNA transcrita em uma molécula de proteína. A expressão da proteína pode ser caracterizada por suas qualidades temporais, espaciais, de desenvolvimento ou morfológicas, bem como por indicações quantitativas ou qualitativas.[0033] As used herein, the term "protein expression" is any pattern of translation of a transcribed RNA molecule into a protein molecule. Protein expression can be characterized by its temporal, spatial, developmental, or morphological qualities, as well as by quantitative or qualitative indications.
[0034] Um promotor é útil como um elemento regulador para modular a expressão de uma molécula de DNA que pode ser transcrita operacionalmente ligada. Como usado aqui, o termo "promotor" se refere geralmente a uma molécula de DNA que está envolvida no reconhecimento e ligação da RNA polimerase II e outras proteínas, como fatores de transcrição agindo em trans, para iniciar a transcrição. Um promotor pode se originar da região não traduzida 5' (5' UTR) de um gene. Alternadamente, os promotores podem ser produzidos sinteticamente ou moléculas de DNA manipuladas. Os promotores também podem ser quiméricos. Promotores quiméricos são produzidos através da fusão de duas ou mais moléculas de DNA heterólogas. Promotores úteis na prática da presente invenção incluem SEQ ID NOs: 1, 3, 5, 7, 9, 11, 13, 15, 17 e 19, incluindo fragmentos ou variantes dos mesmos. Em modalidades específicas da invenção, essas moléculas de DNA e quaisquer variantes ou derivadas das mesmas conforme descrito aqui, são também definidas como compreendendo a atividade de promotor, ou seja, são capazes de agir como um promotor em uma célula hospedeira, como em uma planta transgênica. Ainda em outras modalidades específicas, um fragmento pode ser definido como exibindo a atividade de promotor possuída pela molécula do promotor inicial da qual é derivada, ou um fragmento pode compreender um "promotor mínimo", que fornece um nível basal de transcrição e é composto por um TATA box ou sequência de DNA equivalente para reconhecimento e ligação do complexo de RNA polimerase II para iniciação da transcrição.[0034] A promoter is useful as a regulatory element to modulate the expression of a DNA molecule that can be operationally linked transcription. As used herein, the term "promoter" generally refers to a DNA molecule that is involved in recognizing and binding RNA polymerase II and other proteins, such as transcription factors acting in trans, to initiate transcription. A promoter can originate from the 5' untranslated region (5' UTR) of a gene. Alternately, promoters can be synthetically produced or engineered DNA molecules. Promoters can also be chimeric. Chimeric promoters are produced through the fusion of two or more heterologous DNA molecules. Promoters useful in the practice of the present invention include SEQ ID NOs: 1, 3, 5, 7, 9, 11, 13, 15, 17 and 19, including fragments or variants thereof. In specific embodiments of the invention, these DNA molecules, and any variants or derivatives thereof as described herein, are also defined as comprising promoter activity, that is, they are capable of acting as a promoter in a host cell, such as in a plant. transgenic. In still other specific embodiments, a fragment may be defined as exhibiting the promoter activity possessed by the initial promoter molecule from which it is derived, or a fragment may comprise a "minimal promoter" that provides a basal level of transcription and is composed of a TATA box or equivalent DNA sequence for recognition and binding of the RNA polymerase II complex for transcription initiation.
[0035] Em uma modalidade, fragmentos de uma sequência de promotor divulgados aqui são fornecidos. Fragmentos de promotor podem compreender a atividade do promotor, conforme descrito acima, e podem ser úteis sozinhos ou em combinação com outros promotores e fragmentos de promotor, como na construção de promotores quiméricos. Em modalidades específicas, fragmentos de um promotor são fornecidos compreendendo pelo menos cerca de 50, pelo menos cerca de 75, pelo menos cerca de 95, pelo menos cerca de 100, pelo menos cerca de 125, pelo menos cerca de 150, pelo menos cerca de 175, pelo menos cerca de 200, pelo menos cerca de 225, pelo menos cerca de 250, pelo menos cerca de 275, pelo menos cerca de 300, pelo menos cerca de 500, pelo menos cerca de 600, pelo menos cerca de 700, pelo menos cerca de 750, pelo menos cerca de 800, pelo menos cerca de 900, ou pelo menos cerca de 1000 nucleotídeos contíguos, ou mais, de uma molécula de polinucleotídeo tendo atividade de promotor conforme divulgado aqui. Métodos para produzir esses fragmentos de uma molécula de promotor inicial são bem conhecidos na técnica.[0035] In one embodiment, fragments of a promoter sequence disclosed herein are provided. Promoter fragments may comprise promoter activity as described above and may be useful alone or in combination with other promoters and promoter fragments, such as in the construction of chimeric promoters. In specific embodiments, fragments of a promoter are provided comprising at least about 50, at least about 75, at least about 95, at least about 100, at least about 125, at least about 150, at least about of 175, at least about 200, at least about 225, at least about 250, at least about 275, at least about 300, at least about 500, at least about 600, at least about 700 , at least about 750, at least about 800, at least about 900, or at least about 1000 contiguous nucleotides, or more, of a polynucleotide molecule having promoter activity as disclosed herein. Methods for producing such fragments of an initial promoter molecule are well known in the art.
[0036] Composições derivadas de qualquer um dos promotores apresentados como SEQ ID NOs: 1, 3, 5, 7, 9, 11, 13, 15, 17 e 19, como deleções internas ou 5', por exemplo, podem ser produzidas usando métodos conhecidos na técnica para melhorar ou alterar a expressão, incluindo a remoção de elementos que têm efeitos positivos ou negativos na expressão, elementos de duplicação que têm efeitos positivos ou negativos na expressão, e/ou elementos de duplicação ou remoção de que têm efeitos específicos no tecido ou célula na expressão. Composições derivadas de qualquer um dos promotores apresentados como SEQ ID NOs: 1, 3, 5, 7, 9, 11, 13, 15, 17, e 19 compostos de deleções 3' em que o elemento TATA box ou a sequência equivalente da mesma e sequência a jusante é removida podem ser usadas, por exemplo, para preparar elementos potencializadores. Outras deleções podem ser preparadas para remover quaisquer elementos que têm efeitos positivos ou negativos; específicos de tecido; específicos de célula; ou específicos de tempo (como, entre outros, ritmos circadianos) na expressão. Qualquer um dos promotores apresentados como SEQ ID NOs: 1, 3, 5, 7, 9, 11, 13, 15, 17 e 19 e fragmentos ou potencializadores derivados dos mesmos podem ser usados para preparar composições de elemento regulador transcricional quimérico compostos por qualquer um dos promotores apresentados como SEQ ID NOs:1, 3, 5, 7, 9, 11, 13, 15, 17, e 19 e os fragmentos ou potencializadores derivados dos mesmos operacionalmente ligados a outros potencializadores e promotores.[0036] Compositions derived from any of the promoters presented as SEQ ID NOs: 1, 3, 5, 7, 9, 11, 13, 15, 17 and 19, as internal or 5' deletions, for example, can be produced using methods known in the art for improving or altering expression, including removing elements that have positive or negative effects on expression, duplicating elements that have positive or negative effects on expression, and/or duplicating or removing elements that have specific effects in the tissue or cell in expression. Compositions derived from any of the promoters presented as SEQ ID NOs: 1, 3, 5, 7, 9, 11, 13, 15, 17, and 19 3' deletion compounds in which the TATA box element or the equivalent sequence thereof and downstream sequence is removed can be used, for example, to prepare enhancer elements. Other deletions can be prepared to remove any elements that have positive or negative effects; tissue specific; cell specific; or time-specific (such as, among others, circadian rhythms) in expression. Any of the promoters set forth as SEQ ID NOs: 1, 3, 5, 7, 9, 11, 13, 15, 17 and 19 and fragments or enhancers derived therefrom can be used to prepare chimeric transcriptional regulatory element compositions composed of any one of the promoters shown as SEQ ID NOs: 1, 3, 5, 7, 9, 11, 13, 15, 17, and 19 and the fragments or enhancers derived therefrom operably linked to other enhancers and promoters.
[0037] Em conformidade com a invenção, um promotor ou fragmento promotor pode ser analisado para a presença de elementos promotores conhecidos, ou seja, características de sequência de DNA, como uma TATA box e outros motivos de sítio de ligação de fator de transcrição conhecidos. A identificação desses elementos de promotor conhecidos pode ser usada por um especialista na técnica para projetar variantes do promotor tendo um padrão de expressão semelhante ao promotor original.[0037] In accordance with the invention, a promoter or promoter fragment can be analyzed for the presence of known promoter elements, i.e., DNA sequence features such as a TATA box and other known transcription factor binding site motifs. . Identification of these known promoter elements can be used by one skilled in the art to design promoter variants having a similar expression pattern to the original promoter.
[0038] Como usado aqui, o termo "líder" se refere a uma molécula de DNA da região 5' não traduzida (5' UTR) de um gene e definido geralmente como um segmento de DNA entre o sítio de início de transcrição (TSS) e o sítio de início da sequência codificadora de proteína. Alternadamente, os líderes podem ser produzidos sinteticamente ou elementos de DNA manipulados. Um líder pode ser usado como um elemento regulador 5’ para modular a expressão de uma molécula de DNA que pode ser transcrita operacionalmente ligada. Moléculas líder podem ser usadas com um promotor heterólogo ou com seu promotor nativo. Moléculas de promotor da invenção, portanto, podem ser operacionalmente ligadas ao seu líder nativo ou podem ser operacionalmente ligadas a um líder heterólogo. Líderes úteis na prática da invenção incluem SEQ ID NOs: 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, e 20 ou fragmentos ou variantes dos mesmos. Em modalidades específicas, essas sequências de DNA podem ser definidas como sendo capazes de atuar como um líder em uma célula hospedeira, incluindo, por exemplo, uma célula de planta transgênica. Em uma modalidade, essas sequências de DNA podem ser decodificadas como compreendendo a atividade de líder.[0038] As used herein, the term "leader" refers to a DNA molecule from the 5' untranslated region (5' UTR) of a gene and generally defined as a segment of DNA between the transcription start site (TSS ) and the start site of the protein coding sequence. Alternately, leaders can be synthetically produced or engineered DNA elements. A leader can be used as a 5' regulatory element to modulate the expression of an operationally linked transcribed DNA molecule. Leader molecules can be used with a heterologous promoter or with their native promoter. Promoter molecules of the invention, therefore, can be operably linked to their native leader or can be operably linked to a heterologous leader. Useful leaders in the practice of the invention include SEQ ID NOs: 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, and 20 or fragments or variants thereof. In specific embodiments, these DNA sequences can be defined as being capable of acting as a leader in a host cell, including, for example, a transgenic plant cell. In one embodiment, these DNA sequences can be decoded as comprising leader activity.
[0039] As sequências líder (5' UTR) apresentadas como SEQ ID NOs: 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18 e 20 podem ser compostas de elementos reguladores ou podem adotar estruturas secundárias que podem ter um efeito na transcrição ou tradução de uma molécula de DNA operacionalmente ligada. As sequências líder apresentadas como SEQ ID NOs: 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18 e 20 podem ser usadas em conformidade com a invenção para preparar elementos reguladores quiméricos que afetam a transcrição ou tradução de uma molécula de DNA operacionalmente ligada. Além disso, as sequências líder apresentadas como SEQ ID NOs: 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18 e 20 podem ser usadas para preparar sequências líder quiméricas que afetam a transcrição ou tradução de uma molécula de DNA operacionalmente ligada.[0039] The leader sequences (5' UTR) presented as SEQ ID NOs: 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18 and 20 may be composed of regulatory elements or may adopt secondary structures that may have an effect on the transcription or translation of an operably linked DNA molecule. The leader sequences presented as SEQ ID NOs: 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18 and 20 can be used in accordance with the invention to prepare chimeric regulatory elements that affect the transcription or translation of a molecule of operably linked DNA. Furthermore, the leader sequences presented as SEQ ID NOs: 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18 and 20 can be used to prepare chimeric leader sequences that affect the transcription or translation of a DNA molecule. operationally connected.
[0040] Como usado aqui, o termo "íntron" se refere a uma molécula de DNA que pode ser identificada a partir de um gene e pode ser definida geralmente como uma região que sai pela recombinação durante o processamento do RNA mensageiro (mRNA) antes da tradução. Alternadamente, um íntron pode ser produzido sinteticamente ou elemento de DNA manipulado. Um íntron pode conter elementos potencializadores que afetam a transcrição de genes operacionalmente ligados. Um íntron pode ser usado como um elemento regulador para modular a expressão de uma molécula de DNA que pode ser transcrita operacionalmente ligada. Um constructo pode compreender um íntron, e o íntron pode ou não ser heterólogo em relação à molécula de DNA que pode ser transcrita. Exemplos de íntrons na técnica incluem o íntron de actina de arroz e o íntron HSP70 de milho.[0040] As used herein, the term "intron" refers to a DNA molecule that can be identified from a gene and can be defined generally as a region that leaves by recombination during messenger RNA (mRNA) processing before of the translation. Alternately, an intron can be synthetically produced or engineered DNA element. An intron may contain enhancer elements that affect the transcription of operably linked genes. An intron can be used as a regulatory element to modulate the expression of an operationally linked transcribed DNA molecule. A construct may comprise an intron, and the intron may or may not be heterologous to the DNA molecule that can be transcribed. Examples of introns in the art include the rice actin intron and the maize HSP70 intron.
[0041] Em plantas, a inclusão de alguns íntrons em constructos leva à maior acumulação de mRNA e proteína em relação aos constructos desprovidos do íntron. Este efeito é denominado "potencialização mediada por íntron" (IME) da expressão de gene (Mascarenhas et al., Plant Mol. Biol. 15:913-920, 1990). Íntrons conhecidos por estimular a expressão em plantas foram identificados em genes de milho (por exemplo, tubA1, Adh1, Sh1 e Ubi1), em genes de arroz (por exemplo, tpi) e nos genes de plantas dicotiledôneas como aqueles de petúnia (por exemplo, rbcS), batata (por exemplo, st- ls1) e de Arabidopsis thaliana (por exemplo, ubq3 e pat1). Foi demonstrado que deleções ou mutações dentro dos sítios de recombinação de um íntron reduzem a expressão de gene, indicando que o processamento poderá ser necessário para IME. No entanto, esse processamento em si não é necessário, uma vez que IME em plantas dicotiledôneas demonstrou mutações pontuais dentro dos sítios de recombinação do gene pat1 de A. thaliana. Vários usos do mesmo íntron em uma planta demonstraram apresentar desvantagens. Nesses casos, é necessário ter uma coleção de elementos de controle básicos para a construção de elementos de DNA recombinante apropriados.[0041] In plants, the inclusion of some introns in constructs leads to greater accumulation of mRNA and protein compared to constructs lacking the intron. This effect is called "intron-mediated potentiation" (IME) of gene expression (Mascarenhas et al., Plant Mol. Biol. 15:913-920, 1990). Introns known to stimulate expression in plants have been identified in maize genes (e.g., tubA1, Adh1, Sh1, and Ubi1), in rice genes (e.g., tpi), and in the genes of dicotyledonous plants such as those of petunia (e.g. , rbcS), potato (e.g., st-ls1) and from Arabidopsis thaliana (e.g., ubq3 and pat1). Deletions or mutations within the recombination sites of an intron have been shown to reduce gene expression, indicating that processing may be necessary for IME. However, this processing itself is not necessary, since IME in dicotyledonous plants demonstrated point mutations within the recombination sites of the A. thaliana pat1 gene. Multiple uses of the same intron in a plant have been shown to have disadvantages. In these cases, it is necessary to have a collection of basic control elements for the construction of appropriate recombinant DNA elements.
[0042] Como usado aqui, o termo "molécula de terminação de transcrição 3'", "região não traduzida 3'" ou "3' UTR" aqui se refere a uma molécula de DNA que é usada durante a transcrição para a região não traduzida da porção 3' de uma molécula de mRNA. A região não traduzida 3' de uma molécula de mRNA pode ser gerada por clivagem específica e poliadenilação 3', também conhecido como uma cauda polyA. Um 3' UTR pode ser operacionalmente ligado para e localizado a jusante de uma molécula de DNA que pode ser transcrita e pode incluir um sinal de poliadenilação e outros sinais reguladores capazes de afetar a transcrição, processamento de mRNA, ou expressão do gene. Caudas PolyA funcionam na estabilidade do mRNA e na iniciação da tradução. Exemplos de moléculas de terminação de transcrição 3' na técnica são a região 3' de nopalina sintase; região 3' de hsp17 de trigo, região 3' da subunidade pequena de ervilha rubisco, região 3’ E6 de algodão e coixina 3' UTR.[0042] As used herein, the term "3' transcription termination molecule", "3' untranslated region" or "3' UTR" herein refers to a DNA molecule that is used during transcription for the untranslated region. translated from the 3' portion of an mRNA molecule. The 3' untranslated region of an mRNA molecule can be generated by specific cleavage and 3' polyadenylation, also known as a polyA tail. A 3' UTR can be operably linked to and located downstream of a DNA molecule that can be transcribed and can include a polyadenylation signal and other regulatory signals capable of affecting transcription, mRNA processing, or gene expression. PolyA tails function in mRNA stability and translation initiation. Examples of 3' transcription termination molecules in the art are the 3' region of nopaline synthase; 3' region of wheat hsp17, 3' region of rubisco pea small subunit, 3' E6 region of cotton and coixin 3' UTR.
[0043] 3' UTRs normalmente encontram uso benéfico para a expressão recombinante de moléculas de DNA específicas. Um 3' UTR fraco tem potencial para gerar a leitura, que pode afetar a expressão da molécula de DNA localizada nos cassetes de expressão vizinhos. O controle apropriado da terminação de transcrição pode impedir a leitura em sequências de DNA (por exemplo, outros cassetes de expressão) localizadas a jusante e ainda pode permitir reciclagem eficiente da RNA polimerase para melhorar a expressão do gene. A terminação da transcrição eficiente (liberação da RNA polimerase II do DNA) é pré-requisito para reinício da transcrição e, assim, afeta diretamente o nível de transcrição geral. Após a terminação da transcrição, o mRNA maduro é liberado do sítio de síntese e o modelo transportado para o citoplasma. mRNAs eucarióticos são acumulados como formas poly(A) in vivo, tornando difícil detectar sítios de terminação de transcrição por métodos convencionais. Além disso, a previsão de 3' UTRs funcional e eficiente pelos métodos de bioinformática é difícil, em que não há sequências de DNA conservadas que permitam fácil previsão de uma 3' UTR eficaz.[0043] 3' UTRs typically find beneficial use for the recombinant expression of specific DNA molecules. A weak 3' UTR has the potential to generate readthrough, which can affect the expression of the DNA molecule located in neighboring expression cassettes. Appropriate control of transcription termination can prevent read-through into DNA sequences (e.g., other expression cassettes) located downstream and can still allow efficient recycling of RNA polymerase to improve gene expression. Efficient transcription termination (release of RNA polymerase II from DNA) is a prerequisite for transcription restart and thus directly affects the overall transcription level. After completion of transcription, the mature mRNA is released from the site of synthesis and the template is transported to the cytoplasm. Eukaryotic mRNAs are accumulated as poly(A) forms in vivo, making it difficult to detect transcription termination sites by conventional methods. Furthermore, the prediction of functional and efficient 3' UTRs by bioinformatics methods is difficult, as there are no conserved DNA sequences that allow easy prediction of an effective 3' UTR.
[0044] Do ponto de vista prático, é geralmente benéfico que um 3' UTR usado em um cassete de expressão possua as seguintes características. O 3' UTR deve ser capaz de terminar a transcrição de forma eficiente e eficaz da molécula de DNA que pode ser transcrita e impedir a leitura do transcrito em qualquer sequência de DNA vizinha, que pode ser compreendida de outro cassete de expressão, como no caso de vários cassetes de expressão que residem em um DNA de transferência (T-DNA), ou o DNA cromossômico vizinho, em que o T- DNA foi inserido. O 3' UTR não deve causar uma redução na atividade transcricional transmitida pelo promotor, líder, potencializadores, e íntrons que são usados para conduzir a expressão da molécula de DNA. Em biotecnologia de planta, o 3' UTR é usado frequentemente para iniciação de reações de amplificação do RNA transcrito reverso extraído da planta transformada e usado para: (1) avaliar a atividade transcricional ou expressão do cassete de expressão uma vez integrado no cromossomo da planta; (2) avaliar o número de cópia das inserções dentro da planta de DNA; e (3) avaliar a zigosidade da semente resultante após reprodução. O 3' UTR também é usado em reações de amplificação do DNA extraído da planta transformada para caracterizar a integridade do cassete inserido.[0044] From a practical point of view, it is generally beneficial for a 3' UTR used in an expression cassette to have the following characteristics. The 3' UTR must be able to efficiently and effectively terminate transcription of the DNA molecule that can be transcribed and prevent the reading of the transcript in any neighboring DNA sequence, which can be comprised of another expression cassette, as in the case of multiple expression cassettes that reside on a transfer DNA (T-DNA), or the neighboring chromosomal DNA, into which the T-DNA has been inserted. The 3' UTR should not cause a reduction in the transcriptional activity conveyed by the promoter, leader, enhancers, and introns that are used to drive expression of the DNA molecule. In plant biotechnology, the 3' UTR is often used for initiation of amplification reactions of reverse transcribed RNA extracted from the transformed plant and used to: (1) evaluate the transcriptional activity or expression of the expression cassette once integrated into the plant chromosome ; (2) evaluate the copy number of insertions within the DNA plant; and (3) evaluate the zygosity of the resulting seed after reproduction. The 3' UTR is also used in amplification reactions of DNA extracted from the transformed plant to characterize the integrity of the inserted cassette.
[0045] Como usado aqui, o termo "potencializador" ou "elemento potencializador" se refere a um elemento regulador agindo em cis, também conhecido como elemento cis que confere um aspecto do padrão geral de expressão, mas é geralmente insuficiente sozinho para conduzir a transcrição de uma sequência de DNA operacionalmente ligada. Ao contrário dos promotores, os elementos potencializadores geralmente não incluem um sítio de início de transcrição (TSS) ou TATA box ou sequência de DNA equivalente . Um promotor ou fragmento promotor pode naturalmente compreender um ou mais elementos potencializadores que afetam a transcrição de uma sequência de DNA operacionalmente ligada. Um elemento potencializador também pode ser fundido a um promotor para produzir um elemento cis promotor quimérico que confere um aspecto da modulação geral da expressão do gene.[0045] As used herein, the term "enhancer" or "enhancer element" refers to a cis-acting regulatory element, also known as a cis element that confers an aspect of the overall pattern of expression, but is generally insufficient alone to drive transcription of an operably linked DNA sequence. Unlike promoters, enhancer elements generally do not include a transcription start site (TSS) or TATA box or equivalent DNA sequence. A promoter or promoter fragment may naturally comprise one or more enhancer elements that affect transcription of an operably linked DNA sequence. An enhancer element can also be fused to a promoter to produce a chimeric promoter cis element that confers an aspect of general modulation of gene expression.
[0046] Acredita-se que muitos elementos potencializadores de promotor se ligam a proteínas de ligação de DNA e/ou afetam a topologia do DNA, produzindo conformações locais que seletivamente permitem ou restringem o acesso da RNA polimerase para o modelo de DNA ou que facilitam a abertura seletiva da dupla hélice no sítio de início da transcrição. Um elemento potencializador pode funcionar para se ligar aos fatores de transcrição que regulam a transcrição. Alguns elementos potencializadores se ligam a mais de um fator de transcrição, e fatores de transcrição podem interagir com diferentes afinidades com mais de um domínio potencializador. Elementos potencializadores podem ser identificados por várias técnicas, incluindo análise de deleção, ou seja, deletando um ou mais nucleotídeos da extremidade 5' ou interno para um promotor; análise de proteínas de ligação de DNA usando footprinting de DNase I, interferência de metilação, ensaios de mobilidade-mudança de eletroforese, footprinting genômico in vivo por reação em cadeia da polimerase (PCR) mediada por ligação e outros ensaios convencionais; ou por análise de similaridade de sequência de DNA usando motivos de elementos cis conhecidos ou elementos potencializadores como uma sequência alvo ou motivo alvo com métodos convencionais de comparação de sequência de DNA, como BLAST. A estrutura fina de um domínio potencializador pode ainda ser estudada por mutagênese (ou substituição) de um ou mais nucleotídeos ou por outros métodos convencionais conhecidos na técnica. Elementos potencializadores podem ser obtidos por síntese química ou por isolamento de elementos reguladores que incluem esses elementos, e podem ser sintetizados com nucleotídeos flanqueando adicionais que contêm sítios de enzima de restrição úteis para facilitar a manipulação de subsequência. Assim, o projeto, construção, e utilização de elementos potencializadores, de acordo com os métodos divulgados aqui para modular da expressão da molécula de DNA que pode ser transcrita operacionalmente ligada, são incluídos pela invenção.[0046] Many promoter enhancer elements are believed to bind to DNA-binding proteins and/or affect DNA topology, producing local conformations that selectively allow or restrict RNA polymerase access to the DNA template or that facilitate the selective opening of the double helix at the transcription start site. An enhancer element may function to bind transcription factors that regulate transcription. Some enhancer elements bind to more than one transcription factor, and transcription factors can interact with different affinities with more than one enhancer domain. Enhancer elements can be identified by various techniques, including deletion analysis, i.e., deleting one or more nucleotides from the 5' end or internal to a promoter; analysis of DNA binding proteins using DNase I footprinting, methylation interference, electrophoretic mobility-shift assays, in vivo genomic footprinting by ligation-mediated polymerase chain reaction (PCR) and other conventional assays; or by DNA sequence similarity analysis using known cis element motifs or enhancer elements as a target sequence or target motif with conventional DNA sequence comparison methods such as BLAST. The fine structure of an enhancer domain can further be studied by mutagenesis (or replacement) of one or more nucleotides or by other conventional methods known in the art. Enhancer elements can be obtained by chemical synthesis or by isolation of regulatory elements that include these elements, and can be synthesized with additional flanking nucleotides that contain useful restriction enzyme sites to facilitate subsequence manipulation. Thus, the design, construction, and use of enhancer elements, in accordance with the methods disclosed herein for modulating the expression of the operably linked transcribeable DNA molecule, are included by the invention.
[0047] Como usado aqui, o termo "quimérico" se refere a uma única molécula de DNA produzida pela fusão de uma primeira molécula de DNA para uma segunda molécula de DNA, onde nem a primeira nem a segunda molécula de DNA normalmente poderia ser encontrada nessa configuração, ou seja, fundidida uma com a outra. A molécula de DNA quimérica é, portanto, uma nova molécula de DNA não normalmente contida na natureza. Como usado aqui, o termo "promotor quimérico" se refere a um promotor produzido através dessa manipulação de moléculas de DNA. Um promotor quimérico pode combinar dois ou mais fragmentos de DNA, por exemplo, a fusão de um promotor para um elemento potencializador. Assim, o projeto, construção, e utilização de promotores quiméricos, de acordo com os métodos divulgados aqui para modular a expressão das moléculas de polinucleotídeo que podem ser transcritas operacionalmente ligadas, são incluídos pela invenção.[0047] As used herein, the term "chimeric" refers to a single DNA molecule produced by the fusion of a first DNA molecule to a second DNA molecule, where neither the first nor the second DNA molecule would normally be found. in this configuration, that is, fused with each other. The chimeric DNA molecule is therefore a new DNA molecule not normally contained in nature. As used herein, the term "chimeric promoter" refers to a promoter produced through such manipulation of DNA molecules. A chimeric promoter can combine two or more DNA fragments, for example, fusing a promoter to an enhancer element. Thus, the design, construction, and use of chimeric promoters, in accordance with the methods disclosed herein for modulating the expression of operably linked transcribeable polynucleotide molecules, are included by the invention.
[0048] Como usado aqui, o termo "variante" se refere a uma segunda molécula de DNA, como um elemento regulador, que é semelhante em composição, mas não idêntico a, uma primeira molécula de DNA, e em que a segunda molécula de DNA ainda mantém a funcionalidade geral, ou seja, o padrão de expressão igual ou semelhante, da primeira molécula de DNA. Uma variante pode ser uma versão encurtada ou truncada da primeira molécula de DNA e/ou uma versão alterada da sequência de DNA da primeira molécula de DNA, como uma com sítios de enzimas de restrição diferentes e/ou deleções, substituições e/ou inserções internas. "Variantes" de elemento regulador também incluem variantes decorrentes de mutações que ocorrem naturalmente na transformação de células bacterianas e de planta. Na invenção, uma sequência de DNA fornecida como SEQ ID NOs: 1-20 pode ser usada para criar variantes que são semelhantes na composição, mas não idênticas à sequência de DNA do elemento regulador original, mantendo ainda a funcionalidade geral, ou seja, o padrão de expressão igual ou semelhante, de elemento regulador original. A produção dessas variantes da invenção está bem dentro da habilidade da técnica à luz da divulgação e é incluída no escopo da invenção.[0048] As used herein, the term "variant" refers to a second DNA molecule, such as a regulatory element, that is similar in composition to, but not identical to, a first DNA molecule, and in which the second DNA molecule is DNA still maintains the general functionality, that is, the same or similar expression pattern, as the first DNA molecule. A variant may be a shortened or truncated version of the first DNA molecule and/or an altered version of the DNA sequence of the first DNA molecule, such as one with different restriction enzyme sites and/or internal deletions, substitutions and/or insertions . Regulatory element "variants" also include variants arising from mutations that occur naturally in the transformation of bacterial and plant cells. In the invention, a DNA sequence provided as SEQ ID NOs: 1-20 can be used to create variants that are similar in composition, but not identical to the DNA sequence of the original regulatory element, while still maintaining general functionality, i.e., the same or similar expression pattern of the original regulatory element. The production of these variants of the invention is well within the skill of the art in light of the disclosure and is included within the scope of the invention.
[0049] Elementos reguladores quiméricos podem ser projetados para compreender vários elementos constitutivos que podem ser operacionalmente ligados por vários métodos conhecidos na técnica, como digestão e ligação por enzima de restrição, clonagem independente de ligação, montagem modular de produtos de PCR durante a amplificação, ou síntese química direta do elemento regulador, bem como outros métodos conhecidos na técnica. Os vários elementos reguladores quiméricos resultantes podem ser compreendidos do mesmo, ou variantes dos mesmos elementos constituintes, mas diferem na sequência de DNA ou sequências de DNA que compreendem a sequência ou sequências de DNA ligante que permitem que os elementos constitutivos sejam operacionalmente ligados. Na invenção, uma sequência de DNA fornecida como SEQ ID NOs: 1-20 podem fornecer uma sequência de referência de elemento regulador, em que os elementos constituintes que compreendem a sequência de referência podem ser unidos por métodos conhecidos na técnica e podem compreender substituições, deleções e/ou inserções de um ou mais nucleotídeos ou mutações que ocorrem naturalmente na transformação de células bacterianas e de planta.[0049] Chimeric regulatory elements can be designed to comprise various constituent elements that can be operably linked by various methods known in the art, such as restriction enzyme digestion and ligation, ligation-independent cloning, modular assembly of PCR products during amplification, or direct chemical synthesis of the regulatory element, as well as other methods known in the art. The resulting various chimeric regulatory elements may be comprised of the same, or variants of, the same constituent elements, but differ in the DNA sequence or DNA sequences that comprise the linker DNA sequence or sequences that allow the constituent elements to be operably linked. In the invention, a DNA sequence provided as SEQ ID NOs: 1-20 may provide a regulatory element reference sequence, wherein the constituent elements comprising the reference sequence may be joined by methods known in the art and may comprise substitutions, deletions and/or insertions of one or more nucleotides or mutations that occur naturally in the transformation of bacterial and plant cells.
[0050] A eficácia das modificações, duplicações ou deleções aqui descritas nos aspectos de expressão desejados de um transgene particular pode ser testada empiricamente em ensaios de planta estáveis e transitórios, como os descritos nos exemplos de trabalho aqui, a fim de validar os resultados, que podem variar dependendo das mudanças feitas e o objetivo da mudança na molécula de DNA inicial.[0050] The effectiveness of the modifications, duplications or deletions described herein in the desired expression aspects of a particular transgene can be tested empirically in stable and transient plant assays, such as those described in the working examples herein, in order to validate the results, which can vary depending on the changes made and the purpose of the change in the initial DNA molecule.
[0051] Como usado aqui, o termo "constructo" significa qualquer molécula de DNA recombinante como um plasmídeo, cosmídeo, vírus, fagos ou molécula de DNA ou RNA linear ou circular, derivada de qualquer fonte, capaz de integração genômica ou replicação autônoma, compreendendo uma molécula de DNA onde pelo menos uma molécula de DNA foi ligada à outra molécula de DNA de uma forma funcionalmente operativa, ou seja, operacionalmente ligada. Como usado aqui, o termo "vetor" significa qualquer constructo que pode ser utilizado para fins de transformação, ou seja, a introdução de DNA ou RNA heterólogo em uma célula hospedeira. Um constructo normalmente inclui um ou mais cassetes de expressão. Como usado aqui, um "cassete de expressão" se refere a uma molécula de DNA compreendendo pelo menos uma molécula de DNA que pode ser transcrita operacionalmente ligada a um ou mais elementos reguladores, geralmente pelo menos um promotor e um 3’ UTR.[0051] As used herein, the term "construct" means any recombinant DNA molecule such as a plasmid, cosmid, virus, phage or linear or circular DNA or RNA molecule, derived from any source, capable of genomic integration or autonomous replication, comprising a DNA molecule wherein at least one DNA molecule has been linked to the other DNA molecule in a functionally operative manner, that is, operably linked. As used herein, the term "vector" means any construct that can be used for transformation purposes, that is, the introduction of heterologous DNA or RNA into a host cell. A construct typically includes one or more expression cassettes. As used herein, an "expression cassette" refers to a DNA molecule comprising at least one transcribeable DNA molecule operably linked to one or more regulatory elements, generally at least one promoter and one 3' UTR.
[0052] Como usado aqui, o termo "operacionalmente ligado" se refere a uma primeira molécula de DNA unida para uma segunda molécula de DNA, em que a primeira e segunda molécula de DNA são então organizadas em que a primeira molécula de DNA afeta a função da segunda molécula de DNA. As duas moléculas de DNA podem ou não ser parte de uma única molécula de DNA contígua e podem ou não ser adjacentes. Por exemplo, um promotor é operacionalmente ligado a uma molécula de DNA que pode ser transcrita se o promotor modula a transcrição da molécula de DNA que pode ser transcrita de interesse em uma célula. Um líder, por exemplo, é operacionalmente ligado à sequência de DNA quando é capaz de afetar a transcrição ou a tradução da sequência de DNA.[0052] As used herein, the term "operationally linked" refers to a first DNA molecule joined to a second DNA molecule, wherein the first and second DNA molecules are then arranged in which the first DNA molecule affects the function of the second DNA molecule. The two DNA molecules may or may not be part of a single contiguous DNA molecule and may or may not be adjacent. For example, a promoter is operably linked to a transcribed DNA molecule if the promoter modulates the transcription of the transcribed DNA molecule of interest in a cell. A leader, for example, is operationally linked to the DNA sequence when it is capable of affecting the transcription or translation of the DNA sequence.
[0053] Os constructos da invenção podem ser fornecidos, em uma modalidade, como constructos de borda de plasmídeo indutor de duplo tumor (Ti) que têm as regiões de borda direita (RB ou AGRtu.RB) e borda esquerda (LB ou AGRtu.LB) do plasmídeo Ti isolado de Agrobacterium tumefaciens, compreendendo um T-DNA, que, junto com moléculas de transferência fornecidas por células de A. tumefaciens, permitem a integração do T-DNA no genoma em uma célula de planta (ver, por exemplo, Patente US 6.603.061). Os constructos também podem conter os segmentos de DNA de estrutura do plasmídeo que fornecem a função de replicação e seleção antibiótica em células bacterianas, por exemplo, uma origem de replicação de Escherichia coli como ori322, uma origem de replicação de faixa de hospedeiro ampla como oriV ou oriRi, e uma região codificadora para um marcador selecionável como Spec/Strp que codifica para aminoglicosídeo adeniltransferase Tn7 (aadA) conferindo resistência à espectinomicina ou estreptomicina, ou um gene marcador selecionável de gentamicina (Gm, Gent). Para a transformação da planta, a cepa bacteriana hospedeira é frequentemente A. tumefaciens ABI, C58 ou LBA4404; no entanto, outras cepas conhecidas pelos especialistas na técnica de transformação de plantas podem funcionar na invenção.[0053] The constructs of the invention can be provided, in one embodiment, as double tumor-inducing plasmid (Ti) border constructs that have right border (RB or AGRtu.RB) and left border (LB or AGRtu. LB) of the Ti plasmid isolated from Agrobacterium tumefaciens, comprising a T-DNA, which, together with transfer molecules provided by A. tumefaciens cells, allow integration of the T-DNA into the genome in a plant cell (see e.g. , US Patent 6,603,061). The constructs may also contain the plasmid backbone DNA segments that provide replication and antibiotic selection function in bacterial cells, e.g., an Escherichia coli origin of replication such as ori322, a broad host range replication origin such as oriV or oriRi, and a coding region for a selectable marker such as Spec/Strp encoding aminoglycoside adenyltransferase Tn7 (aadA) conferring resistance to spectinomycin or streptomycin, or a gentamicin selectable marker gene (Gm, Gent). For plant transformation, the host bacterial strain is often A. tumefaciens ABI, C58, or LBA4404; however, other strains known to those skilled in the art of plant transformation may work in the invention.
[0054] Métodos são conhecidos na técnica de montagem e introdução de constructos em uma célula de forma que a molécula de DNA que pode ser transcrita é transcrita em uma molécula de mRNA funcional que é traduzida e expressa como uma proteína. Para a prática da invenção, composições convencionais e métodos para preparar e usar constructos e células hospedeiras são bem conhecidos por um especialista na técnica. Vetores típicos úteis para expressão de ácidos nucleicos em plantas superiores são bem conhecidos na técnica e incluem vetores derivados do plasmídeo Ti de Agrobacterium tumefaciens e o vetor de controle de transferência pCaMVCN.[0054] Methods are known in the art of assembling and introducing constructs into a cell so that the DNA molecule that can be transcribed is transcribed into a functional mRNA molecule that is translated and expressed as a protein. For practicing the invention, conventional compositions and methods for preparing and using constructs and host cells are well known to one skilled in the art. Typical vectors useful for expressing nucleic acids in higher plants are well known in the art and include vectors derived from the Agrobacterium tumefaciens Ti plasmid and the transfer control vector pCaMVCN.
[0055] Vários elementos reguladores podem ser incluídos em um constructo, incluindo qualquer um dos fornecidos aqui. Qualquer um desses elementos reguladores pode ser fornecido em combinação com outros elementos reguladores. Essas combinações podem ser projetadas ou modificadas para produzir características reguladoras desejáveis. Em uma modalidade, constructos da invenção compreendem pelo menos um elemento regulador operacionalmente ligado a uma molécula de DNA que pode ser transcrita operacionalmente ligada a um 3' UTR.[0055] Various regulatory elements can be included in a construct, including any of those provided here. Any of these regulatory elements may be provided in combination with other regulatory elements. These combinations can be engineered or modified to produce desirable regulatory characteristics. In one embodiment, constructs of the invention comprise at least one regulatory element operably linked to a transcribeable DNA molecule operably linked to a 3' UTR.
[0056] Constructos da invenção podem incluir qualquer promotor ou líder fornecido aqui ou conhecido na técnica. Por exemplo, um promotor da invenção pode ser operacionalmente ligado a um líder 5' não traduzido heterólogo como um derivado de um gene de proteína de choque térmico. Alternativamente, um líder da invenção pode ser operacionalmente ligado a um promotor heterólogo como promotor de transcrição do Vírus do Mosaico da Couve-flor 35S.[0056] Constructs of the invention may include any promoter or leader provided herein or known in the art. For example, a promoter of the invention can be operably linked to a heterologous 5' untranslated leader such as a derivative of a heat shock protein gene. Alternatively, a leader of the invention can be operably linked to a heterologous promoter such as Cauliflower Mosaic Virus 35S transcription promoter.
[0057] Cassetes de expressão também podem incluir uma sequência de codificação de peptídeo de trânsito que codifica um peptídeo que é útil para o direcionamento subcelular de uma proteína operacionalmente ligada, particularmente para um cloroplasto, leucoplasto ou outra organela do plastídeo; mitocôndrias; peroxissoma; vacúolo; ou uma localização extracelular. Muitas proteínas localizadas no cloroplasto são expressas de genes nucleares como precursores e são direcionadas para o cloroplasto por um peptídeo de trânsito de cloroplasto (CTP). Exemplos dessas proteínas de cloroplasto isoladas incluem, entre outras, aquelas associados com a subunidade pequena (SSU) da ribulose-1,5,- bisfosfato carboxilase, ferredoxina, ferredoxina oxidorredutase, a proteína complexa de colheita de luz I e II, tioredoxina F e enolpiruvil xiquimato fosfato sintase (EPSPS). Peptídeos de trânsito de cloroplasto são descritos, por exemplo, em Patente US 7.193.133. Foi demonstrado que as proteínas não cloroplasto podem ser direcionadas para o cloroplasto pela expressão de um CTP heterólogo operacionalmente ligado ao transgene que codifica uma proteína não cloroplasto.[0057] Expression cassettes may also include a transit peptide coding sequence that encodes a peptide that is useful for subcellular targeting of an operably linked protein, particularly to a chloroplast, leucoplast or other plastid organelle; mitochondria; peroxisome; vacuole; or an extracellular location. Many chloroplast-localized proteins are expressed from nuclear genes as precursors and are targeted to the chloroplast by a chloroplast transit peptide (CTP). Examples of such isolated chloroplast proteins include, among others, those associated with the small subunit (SSU) of ribulose-1,5,-bisphosphate carboxylase, ferredoxin, ferredoxin oxidoreductase, the light harvesting complex protein I and II, thioredoxin F and enolpyruvyl shikimate phosphate synthase (EPSPS). Chloroplast transit peptides are described, for example, in US Patent 7,193,133. It has been demonstrated that non-chloroplast proteins can be targeted to the chloroplast by expression of a heterologous CTP operably linked to the transgene encoding a non-chloroplast protein.
[0058] Como usado aqui, o termo "molécula de DNA que pode ser transcrita" se refere a qualquer molécula de DNA capaz de ser transcrita em uma molécula de RNA, incluindo, entre outras, aquelas que têm sequências de codificação de proteína e aquelas produzindo moléculas de RNA tendo sequências úteis para a supressão do gene. O tipo de molécula de DNA pode incluir, entre outros, uma molécula de DNA da mesma planta, uma molécula de DNA de outra planta, uma molécula de DNA de um organismo diferente, ou uma molécula de DNA sintética, como uma molécula de DNA contendo uma mensagem antissenso de um gene, ou uma molécula de DNA que codifica uma versão artificial, sintética ou modificada de outra forma de um transgene. Molécula de DNA que pode ser transcrita exemplar para a incorporação em constructos da invenção incluem, por exemplo, moléculas de DNA ou genes de uma espécie diferente da espécie em que a molécula de DNA é incorporada ou genes que se originam de, ou estão presentes em, a mesma espécie, mas são incorporados em células destinatárias por métodos de engenharia genética em vez de técnicas de reprodução clássica.[0058] As used herein, the term "transcriptionable DNA molecule" refers to any DNA molecule capable of being transcribed into an RNA molecule, including, but not limited to, those that have protein coding sequences and those producing RNA molecules having sequences useful for gene suppression. The type of DNA molecule may include, among others, a DNA molecule from the same plant, a DNA molecule from another plant, a DNA molecule from a different organism, or a synthetic DNA molecule, such as a DNA molecule containing an antisense message from a gene, or a DNA molecule that encodes an artificial, synthetic, or otherwise modified version of a transgene. Exemplary transcribeable DNA molecules for incorporation into constructs of the invention include, for example, DNA molecules or genes from a species other than the species in which the DNA molecule is incorporated or genes that originate from, or are present in, , the same species, but are incorporated into recipient cells by genetic engineering methods rather than classical breeding techniques.
[0059] Um "transgene" se refere a uma molécula de DNA que pode ser transcrita heteróloga para uma célula hospedeira pelo menos no que diz respeito a sua localização no genoma da célula hospedeira e/ou uma molécula de DNA que pode ser transcrita artificialmente incorporada no genoma de uma célula hospedeira na geração atual ou qualquer geração anterior da célula.[0059] A "transgene" refers to a DNA molecule that can be transcribed heterologously to a host cell at least with respect to its location in the genome of the host cell and/or a DNA molecule that can be transcribed artificially incorporated in the genome of a host cell in the current or any previous generation of the cell.
[0060] Um elemento regulador, como um promotor da invenção, pode ser operacionalmente ligado a uma molécula de DNA que pode ser transcrita que é heteróloga em relação ao elemento regulador. Como usado aqui, o termo "heterólogo" se refere à combinação de duas ou mais moléculas de DNA quando essa combinação é não normalmente encontrada na natureza. Por exemplo, as duas moléculas de DNA podem ser derivadas de diferentes espécies e/ou as duas moléculas de DNA podem ser derivadas de genes diferentes, por exemplo, genes diferentes da mesma espécie ou os mesmos genes de espécies diferentes. Um elemento regulador é assim heterólogo em relação a uma molécula de DNA que pode ser transcrita operacionalmente ligada se essa combinação não é normalmente encontrada na natureza, ou seja, a molécula de DNA que pode ser transcrita não ocorre naturalmente operacionalmente ligada ao elemento regulador.[0060] A regulatory element, such as a promoter of the invention, can be operably linked to a transcribeable DNA molecule that is heterologous to the regulatory element. As used herein, the term "heterologous" refers to the combination of two or more DNA molecules when such a combination is not normally found in nature. For example, the two DNA molecules may be derived from different species and/or the two DNA molecules may be derived from different genes, e.g., different genes from the same species or the same genes from different species. A regulatory element is thus heterologous to a DNA molecule that can be transcribed operationally linked if this combination is not normally found in nature, i.e., the DNA molecule that can be transcribed does not occur naturally operationally linked to the regulatory element.
[0061] A molécula de DNA que pode ser transcrita em geral pode ser qualquer molécula de DNA para que a expressão de um transcrito seja desejada. Essa expressão de um transcrito pode resultar na tradução da molécula de mRNA resultante e, portanto, expressão da proteína. Como alternativa, por exemplo, uma molécula de DNA que pode ser transcrita pode ser projetada para, finalmente, causar diminuição da expressão de um gene ou proteína específica. Em uma modalidade, isto pode ser feito usando uma molécula de DNA que pode ser transcrita que é orientada na direção antissenso. Um especialista na técnica é familiarizado com o uso dessa tecnologia antissenso. Qualquer gene pode ser regulado negativamente dessa maneira, e, em uma modalidade, uma molécula de DNA que pode ser transcrita pode ser projetada para a supressão de um gene específico através da expressão de uma molécula de dsRNA, siRNA ou miRNA.[0061] The DNA molecule that can be transcribed generally can be any DNA molecule so that expression of a transcript is desired. This expression of a transcript can result in translation of the resulting mRNA molecule and therefore expression of the protein. Alternatively, for example, a DNA molecule that can be transcribed could be engineered to ultimately cause decreased expression of a specific gene or protein. In one embodiment, this can be done using a transcribeable DNA molecule that is oriented in the antisense direction. One skilled in the art is familiar with the use of this antisense technology. Any gene can be downregulated in this manner, and, in one embodiment, a DNA molecule that can be transcribed can be designed to suppress a specific gene through the expression of a dsRNA, siRNA, or miRNA molecule.
[0062] Assim, uma modalidade da invenção é uma molécula de DNA recombinante compreendendo um elemento regulador da invenção, como aqueles fornecidos como SEQ ID NOs: 1-20, operacionalmente ligado a uma molécula de DNA que pode ser transcrita heteróloga a fim de modular a transcrição da molécula de DNA que pode ser transcrita em um nível desejado ou em um padrão desejado quando o constructo é integrado no genoma de uma célula de planta transgênica. Em uma modalidade, a molécula de DNA que pode ser transcrita compreende uma região de codificação de proteína de um gene e, em outra modalidade, a molécula de DNA que pode ser transcrita compreende uma região antissenso de um gene.[0062] Thus, one embodiment of the invention is a recombinant DNA molecule comprising a regulatory element of the invention, such as those provided as SEQ ID NOs: 1-20, operably linked to a DNA molecule that can be heterologously transcribed in order to modulate the transcription of the DNA molecule that can be transcribed at a desired level or in a desired pattern when the construct is integrated into the genome of a transgenic plant cell. In one embodiment, the transcribeable DNA molecule comprises a protein coding region of a gene, and in another embodiment, the transcribeable DNA molecule comprises an antisense region of a gene.
[0063] Uma molécula de DNA que pode ser transcrita pode ser um gene de interesse agronômico. Como usado aqui, o termo "gene de interesse agronômico" se refere a uma molécula de DNA que pode ser transcrita que, quando expressa em um tecido, célula, ou tipo de célula de planta particular, confere uma característica desejável. O produto de um gene de interesse agronômico pode agir dentro da planta a fim de causar um efeito sobre a morfologia, fisiologia, crescimento, desenvolvimento, rendimento, composição do grão, perfil nutricional, resistência à doença ou pragas e/ou tolerância ambiental ou química da planta ou pode agir como um agente pesticida na dieta de uma praga que se alimenta da planta. Em uma modalidade da invenção, um elemento regulador da invenção é incorporado em um constructo de forma que o elemento regulador é operacionalmente ligado a uma molécula de DNA que pode ser transcrita que é um gene de interesse agronômico. Em uma planta transgênica contendo esse constructo, a expressão do gene de interesse agronômico pode conferir uma característica agronômica benéfica. Uma característica agronômica benéfica pode incluir, por exemplo, entre outros, tolerância a herbicida, controle de insetos, rendimento modificado, resistência a doenças, resistência a patógeno, modificado crescimento e desenvolvimento de planta, modificado teor de amido, modificado teor de óleo, modificado teor de ácidos graxos, modificado teor de proteínas, modificado amadurecimento de frutas, reforçada nutrição humana e animal, produções de biopolímero, resistência a estresse ambiental, peptídeos farmacêuticos, melhoradas qualidades de processamento, sabor melhorado, utilidade de produção de semente híbrida, melhorada produção de fibra, e produção de biocombustível desejável.[0063] A DNA molecule that can be transcribed can be a gene of agronomic interest. As used herein, the term "gene of agronomic interest" refers to a transcribed DNA molecule that, when expressed in a particular plant tissue, cell, or cell type, confers a desirable characteristic. The product of a gene of agronomic interest may act within the plant to cause an effect on morphology, physiology, growth, development, yield, grain composition, nutritional profile, disease or pest resistance and/or environmental or chemical tolerance of the plant or may act as a pesticidal agent in the diet of a pest that feeds on the plant. In one embodiment of the invention, a regulatory element of the invention is incorporated into a construct such that the regulatory element is operably linked to a transcribeable DNA molecule that is a gene of agronomic interest. In a transgenic plant containing this construct, expression of the gene of agronomic interest can confer a beneficial agronomic trait. A beneficial agronomic trait may include, for example, but not limited to, herbicide tolerance, insect control, modified yield, disease resistance, pathogen resistance, modified plant growth and development, modified starch content, modified oil content, modified fatty acid content, modified protein content, modified fruit ripening, enhanced human and animal nutrition, biopolymer productions, resistance to environmental stress, pharmaceutical peptides, improved processing qualities, improved flavor, hybrid seed production utility, improved production fiber, and desirable biofuel production.
[0064] Exemplos de genes de interesse agronômico conhecidos na técnica incluem aqueles para resistência a herbicida (Patentes US 6.803.501; 6.448.476; 6.248.876; 6.225.114; 6.107.549; 5.866.775; 5.804.425; 5.633.435; e 5.463.175), rendimento aumentado (Patentes US USRE38, 446; 6.716.474; 6.663.906; 6.476.295; 6.441.277; 6.423.828; 6.399.330; 6.372.211; 6.235.971; 6.222.098; e 5.716.837), controle de insetos (Patentes US 6.809.078; 6.713.063; 6.686.452; 6.657.046; 6.645.497; 6.642.030; 6.639.054; 6.620.988; 6.593.293; 6.555.655; 6.538.109; 6.537.756; 6.521.442; 6.501.009; 6.468.523; 6.326.351; 6.313.378; 6.284.949; 6.281.016; 6.248.536; 6.242.241; 6.221.649; 6.177.615; 6.156.573; 6.153.814; 6.110.464; 6.093.695; 6.063.756; 6.063.597; 6.023.013; 5.959.091; 5.942.664; 5.942.658, 5.880.275; 5.763.245; e 5.763.241), resistência a doenças fúngicas (Patentes US 6.653.280; 6.573.361; 6.506.962; 6.316.407; 6.215.048; 5.516.671; 5.773.696; 6.121.436; 6.316.407; e 6.506.962), resistência a vírus (Patentes US 6.617.496; 6.608.241; 6.015.940; 6.013.864; 5.850.023; e 5.304.730), resistência a nematoide (Patente US 6.228.992), resistência a doenças bacterianas (Patente US 5.516.671), crescimento e desenvolvimento de planta (Patentes US 6.723.897 e 6.518.488), produção de amido (Patentes US 6.538.181; 6.538.179; 6.538.178; 5.750.876; 6.476.295), produção de óleos modificada (Patentes US 6.444.876; 6.426.447; e 6.380.462), alta produção de óleo (Patentes US 6.495.739; 5.608.149; 6.483.008; e 6.476.295), teor modificado de ácidos graxos (Patentes US 6.828.475; 6.822.141; 6.770.465; 6.706.950; 6.660.849; 6.596.538; 6.589.767; 6.537.750; 6.489.461; e 6.459.018), alta produção de proteína (Patente US 6.380.466), amadurecimento de fruta (Patente US 5.512.466), reforçada nutrição animal e humana (Patentes US 6.723.837; 6.653.530; 6.541.259; 5.985.605; e 6.171.640), biopolímeros (Patentes US USRE37.543; 6.228.623; e 5.958.745, e 6.946.588), resistência a estresse ambiental (Patente US 6.072.103), peptídeos farmacêuticos e peptídeos secretáveis (Patentes US 6.812.379; 6.774.283; 6.140.075; e 6.080.560), características de processamento melhoradas (Patente US 6.476.295), digestibilidade melhorada (Patente US 6.531.648) baixa rafinose (Patente US 6.166.292), produção de enzimas industriais (Patente US 5.543.576), sabor melhorado (Patente US 6.011.199), fixação do nitrogênio (Patente US 5.229.114), produção de sementes híbridas (Patente US 5.689.041), produção de fibra (Patentes US 6.576.818; 6.271.443; 5.981.834; e 5.869.720) e produção de biocombustíveis (Patente US 5.998.700).[0064] Examples of genes of agronomic interest known in the art include those for herbicide resistance (US Patents 6,803,501; 6,448,476; 6,248,876; 6,225,114; 6,107,549; 5,866,775; 5,804,425; 5,633 .435; and 5,463,175), increased yield (Usre38, 446; 6,716,474; 6,663,906; 6,476,295; 6,441,277; 6,423,828; 6,399,330; 6,372,211; 6,235,971; 6,222,098; and 5,716,837); 93. 293; ; 6,248,536; 6,221,649; 42,664; 5,942,658, 5,880. 275; 5,763,245; and 5,763,241), resistance to fungal diseases (US Patents 6,653,280; 6,573,361; 6,506,962; 6,316,407; 6,215,048; 5,516,671; 5,773,696; 6,12 1,436 ; 6,608,241; 6,015,940; 6,013,864; 5,850,023; and 5,304,730), nematode resistance (US Patent 6,228,992), bacterial disease resistance (US Patent 5,516,671), plant growth and development (US Patents 6,723,897 and 6,518,488), starch production ( US Patents 6,538,181; 6,538,179; 6,538,178; 6,476,295), high oil production (Patents US 6,495,739; 5,608,149; 6,483,008; and 6,476,295), modified fatty acid content (US Patents 6,828,849; 6,596,53 8 6,589,767; 6,537,750; 6,489,461; 6,723,837; 6,653,530; 6,541,259; and 6,171,640), biopolymers (US Patents USRE37,543; 6,228,623; and 5,958,745; US Patent 6,072,103), pharmaceutical peptides and secretable peptides (US Patents 6,812,379; 6,774,283; 6,140,075; and 6,080,560), improved processing characteristics (US Patent 6,476,295), improved digestibility (US Patent 6,531,648), low raffinose (US Patent 6,166,292), industrial enzyme production (US Patent 5,543,576), flavor improved (US Patent 6,011,199), nitrogen fixation (US Patent 5,229,114), hybrid seed production (US Patent 5,689,041), fiber production (US Patents 6,576,818; 6,271,443; 5,981,834; and 5,869,720) and production of biofuels (US Patent 5,998,700).
[0065] Alternativamente, um gene de interesse agronômico pode afetar as características ou fenótipos da planta acima mencionada pela codificação de uma molécula de RNA que causa a modulação da expressão gênica de um gene endógeno, por exemplo, por antissenso (ver, por exemplo, Patente US 5.107.065); RNA inibitório ("RNAi," incluindo a modulação da expressão gênica por mecanismos mediados por miRNA, siRNA, siRNA de atuação trans e sRNA em fases, por exemplo, conforme descrito nos pedidos publicados US 2006/0200878 e US 2008/0066206 e em pedido de patente US 11/974.469); ou mecanismos mediados por cossupressão. O RNA também poderia ser uma molécula de RNA catalítica (por exemplo, uma ribozima ou um riboswitch; ver, por exemplo, US 2006/0200878) projetado para clivar um produto de mRNA endógeno desejado. Métodos são conhecidos na técnica para construir e introduzir constructos em uma célula de forma que a molécula de DNA que pode ser transcrita é transcrita em uma molécula que é capaz de causar a supressão do gene.[0065] Alternatively, a gene of agronomic interest may affect the characteristics or phenotypes of the aforementioned plant by encoding an RNA molecule that causes modulation of gene expression of an endogenous gene, for example, by antisense (see, for example, US Patent 5,107,065); Inhibitory RNA ("RNAi," including modulation of gene expression by mechanisms mediated by miRNA, siRNA, trans-acting siRNA, and phased sRNA, for example, as described in published applications US 2006/0200878 and US 2008/0066206 and in application US patent 11/974,469); or mechanisms mediated by cosuppression. The RNA could also be a catalytic RNA molecule (e.g., a ribozyme or a riboswitch; see, e.g., US 2006/0200878) designed to cleave a desired endogenous mRNA product. Methods are known in the art for constructing and introducing constructs into a cell so that the DNA molecule that can be transcribed is transcribed into a molecule that is capable of causing suppression of the gene.
[0066] A expressão de uma molécula de DNA que pode ser transcrita em uma célula de planta também pode ser usada para suprimir as pragas da planta se alimentando da célula de planta, por exemplo, composições isoladas de pragas coleóteros e composições isoladas de pragas nematoides. Pragas de plantas incluem, entre outras, pragas artrópodes, pragas nematoides e pragas fúngicas ou microbianas.[0066] Expression of a DNA molecule that can be transcribed in a plant cell can also be used to suppress plant pests feeding on the plant cell, for example, compositions isolated from coleoteric pests and compositions isolated from nematode pests . Plant pests include, but are not limited to, arthropod pests, nematode pests, and fungal or microbial pests.
[0067] Transgenes de marcador selecionável podem também ser utilizados com os elementos reguladores da invenção. Como usado aqui, o termo "transgene de marcador selecionável" se refere a qualquer molécula de DNA que pode ser transcrita cuja expressão em uma planta, tecido ou célula transgênica, ou falta dos mesmos, pode ser triada para ou pontuada de alguma forma. Genes de marcador selecionável, e suas técnicas de seleção e triagem associadas, para uso na prática da invenção são conhecidas e incluem, entre outras, moléculas de DNA que podem ser transcritas codificando β- glucuronidase (GUS), proteína verde fluorescente (GFP), proteínas que conferem resistência aos antibióticos e proteínas que conferem tolerância de herbicida.[0067] Selectable marker transgenes can also be used with the regulatory elements of the invention. As used herein, the term "selectable marker transgene" refers to any transcribed DNA molecule whose expression in a transgenic plant, tissue or cell, or lack thereof, can be screened for or scored in some way. Selectable marker genes, and their associated selection and screening techniques, for use in the practice of the invention are known and include, among others, DNA molecules that can be transcribed encoding β-glucuronidase (GUS), green fluorescent protein (GFP), proteins that confer antibiotic resistance and proteins that confer herbicide tolerance.
[0068] O gene β-glucuronidase (GUS) isolado de Escherichia coli K-12 é um dos genes relatados como mais amplamente utilizados na área de biotecnologia vegetal. O gene E. coli GUS, uidA, é parte do operon GUS no cromossomo bacteriano. É induzido por uma grande variedade de β-D-glicuronideo. A enzima GUS é um exohidrolase que catalisa a hidrólise de β-D-glicuronídeo em ácido D-glucurônico e a aglicona. E. coli vive no trato digestivo de vertebrados, incluindo o homem. Os vertebrados utilizam a via da glucuronidação para descontaminar xenobióticos e compostos de resíduos endógenos como esteroides, álcoois alifáticos, fenol, ácidos carboxílicos, açúcares e vários outros metabólitos. A glucuronidação envolve a conjugação com ácido D-glucurônico. Isto ocorre principalmente no fígado, mas também ocorre em outros tecidos e órgãos como os rins, as glândulas adrenais, e o sistema digestivo. O ácido glicurônico pode ser utilizado por E. coli como principal fonte de carbono e energia. A proteína E. coli GUS, portanto, fornece um meio pelo qual a bactéria pode degradar os produtos da via da glucuronidação no trato digestivo de vertebrados para produzir ácido glicurônico como fonte de carbono e energia. As agliconas que também são liberadas pela enzima GUS geralmente não são degradados pela bactéria, mas utilizadas como um serviço de transporte para o ácido D-glucurônico (Gilissen et al., Transgenic Research, 7: 157-163, 1998).[0068] The β-glucuronidase (GUS) gene isolated from Escherichia coli K-12 is one of the genes reported to be most widely used in the area of plant biotechnology. The E. coli GUS gene, uidA, is part of the GUS operon on the bacterial chromosome. It is induced by a wide variety of β-D-glucuronides. The GUS enzyme is an exohydrolase that catalyzes the hydrolysis of β-D-glucuronide to D-glucuronic acid and the aglycone. E. coli lives in the digestive tract of vertebrates, including humans. Vertebrates use the glucuronidation pathway to decontaminate xenobiotics and endogenous waste compounds such as steroids, aliphatic alcohols, phenol, carboxylic acids, sugars, and several other metabolites. Glucuronidation involves conjugation with D-glucuronic acid. This occurs mainly in the liver, but also occurs in other tissues and organs such as the kidneys, adrenal glands, and the digestive system. Glucuronic acid can be used by E. coli as the main source of carbon and energy. The E. coli GUS protein therefore provides a means by which the bacteria can degrade the products of the glucuronidation pathway in the vertebrate digestive tract to produce glucuronic acid as a source of carbon and energy. The aglycones that are also released by the GUS enzyme are generally not degraded by the bacteria, but used as a transport service for D-glucuronic acid (Gilissen et al., Transgenic Research, 7: 157-163, 1998).
[0069] A utilização do gene β-glucuronidase E. coli como repórter foi primeiramente descrita por Jefferson et al. (Proc. Natl. Acad. Sci., 83: 8447-8451, 1986) e foi utilizado da mesma maneira como o primeiro descrito desde a sua introdução. O gene GUS é usado para monitorar a expressão de gene da planta e é frequentemente empregado para caracterizar promotores ou outros elementos de expressão. No entanto, alguns promotores de planta expressam em níveis muito baixos e podem não ser detectados usando um ensaio baseado em GUS. Esses promotores de expressão mais baixa podem ser valiosos para o desenvolvimento de culturas transgênicas com fenótipos desejáveis como rendimento melhorado.[0069] The use of the E. coli β-glucuronidase gene as a reporter was first described by Jefferson et al. (Proc. Natl. Acad. Sci., 83: 8447-8451, 1986) and was used in the same way as the first described since its introduction. The GUS gene is used to monitor plant gene expression and is often employed to characterize promoters or other expression elements. However, some plant promoters express at very low levels and may not be detected using a GUS-based assay. These lower expression promoters may be valuable for developing transgenic crops with desirable phenotypes such as improved yield.
[0070] Desde o início no desenvolvimento de culturas vegetais transgênicas, os promotores que forneceram alta expressão constitutiva foram mais desejados. Estes promotores altamente constitutivos, derivados de genomas virais de planta como o vírus do mosaico da couve-flor e vírus do mosaico Figwort, foram usados para conduzir os transgenes que conferiram tolerância de herbicida ou resistência de inseto. Como o campo da biotecnologia vegetal aumenta em complexidade, novas características transgênicas estão sendo desenvolvidos que exigem padrões mais específicos de expressão ou níveis mais baixos de expressão. A superexpressão ou expressão nos tecidos errados da planta pode levar a efeitos indesejados na planta transformada. Por exemplo, a expressão ectópica (expressão de um gene em local anormal em um organismo) dos genes da enzima em plantas pode resultar em uma redução no produto final desejado devido a uma escassez de precursor no ponto de ramificação em uma via metabólica (Iwase et al., Plant Biotech. 26: 29-38, 2009).[0070] From the beginning in the development of transgenic plant crops, promoters that provided high constitutive expression were most desired. These highly constitutive promoters, derived from plant viral genomes such as cauliflower mosaic virus and Figwort mosaic virus, were used to drive transgenes that conferred herbicide tolerance or insect resistance. As the field of plant biotechnology increases in complexity, new transgenic traits are being developed that require more specific patterns of expression or lower levels of expression. Overexpression or expression in the wrong tissues of the plant can lead to unwanted effects in the transformed plant. For example, ectopic expression (expression of a gene in an abnormal location in an organism) of enzyme genes in plants can result in a reduction in the desired end product due to a shortage of precursor at the branch point in a metabolic pathway (Iwase et al. al., Plant Biotech. 26: 29-38, 2009).
[0071] Devido ao fato de fatores de transcrição (TFs) agirem naturalmente como mestre reguladores dos processos celulares, espera-se que sejam excelentes candidatos para modificar características complexas em plantas de cultura, e tecnologias baseadas em TF são susceptíveis de serem uma parte proeminente da próxima geração de culturas de biotecnologia bem sucedidas. As tecnologias TF muitas vezes exigem otimização para reduzir os efeitos colaterais indesejados como retardo de crescimento ou para potencializar a característica desejada para o nível em que é de valor comercial. A otimização é frequentemente abordada modificando a expressão do transgene TF. Promotores específicos de tecido, ou de desenvolvimento, ou induzíveis, ao invés dos promotores constitutivos usuais, podem ser utilizados para limitar a expressão do transgene para tecidos ou condições ambientais apropriadas (Century et al., Plant Physiology, 147: 20-29, 2008).[0071] Because transcription factors (TFs) naturally act as master regulators of cellular processes, they are expected to be excellent candidates for modifying complex traits in crop plants, and TF-based technologies are likely to be a prominent part of the next generation of successful biotechnology crops. TF technologies often require optimization to reduce unwanted side effects such as growth retardation or to enhance the desired trait to the level at which it is of commercial value. Optimization is often approached by modifying TF transgene expression. Tissue-specific, developmental, or inducible promoters, rather than the usual constitutive promoters, can be used to limit transgene expression to appropriate tissues or environmental conditions (Century et al., Plant Physiology, 147: 20-29, 2008 ).
[0072] Devido em parte a estes desenvolvimentos, há uma necessidade para um ensaio mais sensível para a caracterização de elemento de expressão para identificar elementos de expressão que fornecem um nível desejado e o padrão de expressão. A presente invenção fornece uma sequência de codificação de GUS reprojetada em códon melhorada que, quando operacionalmente ligado a um promotor, expressa melhor do que a sequência de codificação E. coli GUS nativa comumente usada na técnica. Esta sequência de codificação de GUS reprojetada em códon melhorada pode ser usada para fornecer maior sensibilidade do ensaio, quantitativa e qualitativamente, e permite a caracterização de promotores e outros elementos de expressão que poderiam de outra forma não ser possíveis com a sequência de codificação de E. coli GUS nativa. A sequência de codificação de GUS reprojetada em códon melhorada pode ser usado para caracterizar os elementos de expressão em plantas monocotiledôneas e dicotiledôneas. Plantas monocotiledôneas úteis na prática da invenção incluem, entre outras, Maís (Zea mays), Arroz (Oryza sativa), Trigo (Triticum), Cevada (Hordeum vulgare), Sorgo (Sorghum spp.), Painço, Mexoeira (Pennisetum glaucum), Capim-pé-de-galinha-gigante (Eleusine coracana), Painço (Panicum miliaceum), Painço rabo de raposa (Setaria italica), Aveia (Avena sativa), Triticale, Centeio (Secale cereale), Fonio (Digitaria), Cebola (Allium spp.), Abacaxi (Ananas spp.), Grama, Cana-de-açúcar (Saccharum spp.), Palmeira (Arecaceae), Bambú (Bambuseae), Banana (Musaceae), Família de gengibre (Zingiberaceae), Lírio (Lilium), Narciso (Narcissus), Íris (Iris), Amarílis, Orquídea (Orchidaceae), Cannas, Jacinto (Hyacinthoides) e Tulipas (Tulipa). Plantas dicotiledôneas úteis na prática da invenção incluem, entre outras Soja (Glycine max), Soja selvagem (Glycine soja), Algodão (Gossypium), Tomate (Solanum lycopersicum), Pimentão (Piper), Abóbora (Cucurbita), Ervilha (Pisum sativum), Alfafa (Medicago sativa), Medicago truncatula, Feijões (Phaseolus), Grão-de-bico (Cicer arietinum), Girassol (Helianthus annuus), Batata (Solanum tuberosum), Amendoim (Arachis hypogaea), Quinoa, Trigo mourisco (Fagopyrum esculentum), Alfarroba (onia siliqua), Beterraba (Beta vulgaris), Espinafre (Spinacia oleracea) e Pepino (Cucumis sativus).[0072] Due in part to these developments, there is a need for a more sensitive assay for expression element characterization to identify expression elements that provide a desired level and pattern of expression. The present invention provides an improved codon-reengineered GUS coding sequence that, when operably linked to a promoter, expresses better than the native E. coli GUS coding sequence commonly used in the art. This improved codon-redesigned GUS coding sequence can be used to provide greater assay sensitivity, both quantitatively and qualitatively, and allows for characterization of promoters and other expression elements that might otherwise not be possible with the E coding sequence. native . coli GUS. The improved codon-redesigned GUS coding sequence can be used to characterize expression elements in monocot and dicot plants. Monocotyledonous plants useful in the practice of the invention include, among others, Corn (Zea mays), Rice (Oryza sativa), Wheat (Triticum), Barley (Hordeum vulgare), Sorghum (Sorghum spp.), Millet, Millet (Pennisetum glaucum), Giant crow's foot grass (Eleusine coracana), Millet (Panicum miliaceum), Foxtail millet (Setaria italica), Oats (Avena sativa), Triticale, Rye (Secale cereale), Fonio (Digitaria), Onion ( Allium spp.), Pineapple (Ananas spp.), Grass, Sugarcane (Saccharum spp.), Palm (Arecaceae), Bamboo (Bambuseae), Banana (Musaceae), Ginger family (Zingiberaceae), Lily (Lilium ), Narcissus (Narcissus), Iris (Iris), Amaryllis, Orchid (Orchidaceae), Cannas, Hyacinth (Hyacinthoides) and Tulips (Tulipa). Dicotyledonous plants useful in the practice of the invention include, among others, Soybean (Glycine max), Wild soybean (Glycine Soya), Cotton (Gossypium), Tomato (Solanum lycopersicum), Pepper (Piper), Pumpkin (Cucurbita), Pea (Pisum sativum) , Alfalfa (Medicago sativa), Medicago truncatula, Beans (Phaseolus), Chickpea (Cicer arietinum), Sunflower (Helianthus annuus), Potato (Solanum tuberosum), Peanut (Arachis hypogaea), Quinoa, Buckwheat (Fagopyrum esculentum ), Carob (onia siliqua), Beetroot (Beta vulgaris), Spinach (Spinacia oleracea) and Cucumber (Cucumis sativus).
[0073] A invenção também é direcionada para um método para produzir células e plantas transformadas que compreendem um ou mais elementos reguladores operacionalmente ligados a uma molécula de DNA que pode ser transcrita.[0073] The invention is also directed to a method of producing transformed cells and plants that comprise one or more regulatory elements operably linked to a DNA molecule that can be transcribed.
[0074] O termo "transformação" se refere à introdução de uma molécula de DNA em um hospedeiro destinatário. Como usado aqui, o termo "hospedeiro" se refere a bactérias, fungos ou plantas, incluindo quaisquer células, tecidos, órgãos ou progênies de bactérias, fungos ou plantas. Tecidos e células de planta de interesse particular incluem protoplastos, calo, raízes, tubérculos, sementes, caules, folhas, mudas, embriões e pólen.[0074] The term "transformation" refers to the introduction of a DNA molecule into a recipient host. As used herein, the term "host" refers to bacteria, fungi or plants, including any cells, tissues, organs or progeny of bacteria, fungi or plants. Plant tissues and cells of particular interest include protoplasts, callus, roots, tubers, seeds, stems, leaves, seedlings, embryos, and pollen.
[0075] Como usado aqui, o termo "transformado" se refere a uma célula, tecido, órgão ou organismo em que foi introduzida uma molécula de DNA estranha, como um constructo. A molécula de DNA introduzida está integrada no DNA genômico da célula, tecido, órgão ou organismo destinatário de forma que a molécula de DNA introduzida é herdada por progênies subsequentes. Uma célula ou organismo "transgênico" ou "transformado" também pode incluir progênie da célula ou organismo e progênie produzida a partir de um programa de reprodução empregando um organismo transgênico como um parental em uma cruz e apresentando um fenótipo alterado resultando da presença de uma molécula de DNA estranha. A molécula de DNA introduzida também pode ser introduzida na célula destinatária de forma que a molécula de DNA introduzida não é herdada por progênies subsequentes. O termo "transgênico" se refere a uma bactéria, fungo ou planta que contém uma ou mais moléculas de DNA heterólogas.[0075] As used here, the term "transformed" refers to a cell, tissue, organ or organism into which a foreign DNA molecule, such as a construct, has been introduced. The introduced DNA molecule is integrated into the genomic DNA of the recipient cell, tissue, organ or organism such that the introduced DNA molecule is inherited by subsequent progeny. A "transgenic" or "transformed" cell or organism may also include progeny of the cell or organism and progeny produced from a breeding program employing a transgenic organism as a parent in a cross and exhibiting an altered phenotype resulting from the presence of a molecule of foreign DNA. The introduced DNA molecule can also be introduced into the recipient cell in such a way that the introduced DNA molecule is not inherited by subsequent progeny. The term "transgenic" refers to a bacteria, fungus or plant that contains one or more heterologous DNA molecules.
[0076] Existem vários métodos conhecidos pelos especialistas na técnica para introduzir moléculas de DNA em células de planta. O processo compreende geralmente as etapas de selecionar uma célula hospedeira adequada, transformar a célula hospedeira com um vetor, e obter a célula hospedeira transformada. Métodos e materiais para transformar células de planta através da introdução de um constructo em um genoma da planta na prática desta invenção podem incluem qualquer um dos métodos conhecidos e demonstrados. Métodos adequados incluem, entre outros, infecção bacteriana (por exemplo, Agrobacterium), vetores BAC binários, liberação direta de DNA (por exemplo, pela transformação mediada por PEG, absorção de DNA mediada por dessecação/inibição, eletroporação, agitação com fibras de carboneto de silício, e aceleração de partículas de DNA revestido), entre outros.[0076] There are several methods known to those skilled in the art for introducing DNA molecules into plant cells. The process generally comprises the steps of selecting a suitable host cell, transforming the host cell with a vector, and obtaining the transformed host cell. Methods and materials for transforming plant cells by introducing a construct into a plant genome in the practice of this invention may include any of the known and demonstrated methods. Suitable methods include, but are not limited to, bacterial infection (e.g., Agrobacterium), binary BAC vectors, direct DNA release (e.g., by PEG-mediated transformation, desiccation/inhibition-mediated DNA uptake, electroporation, agitation with carbide fibers silicon, and acceleration of coated DNA particles), among others.
[0077] As células hospedeiras podem ser quaisquer células ou organismos, como uma célula de planta, célula de alga, alga, célula fúngica, fungos, célula bacteriana ou célula de inseto. Em modalidades específicas, as células hospedeiras e células transformadas podem incluir células de plantas de cultura.[0077] The host cells can be any cells or organisms, such as a plant cell, algae cell, algae, fungal cell, fungi, bacterial cell or insect cell. In specific embodiments, the host cells and transformed cells may include cultured plant cells.
[0078] Uma planta transgênica posteriormente pode ser regenerada de uma célula de planta transgênica da invenção. Usando técnicas de reprodução convencionais ou autopolinização, sementes podem ser produzidas a partir desta planta transgênica. Essas sementes, e a planta de progênie resultante dessa semente, conterão a molécula de DNA recombinante da invenção e, portanto, serão transgênicas.[0078] A transgenic plant can subsequently be regenerated from a transgenic plant cell of the invention. Using conventional breeding techniques or self-pollination, seeds can be produced from this transgenic plant. These seeds, and the progeny plant resulting from that seed, will contain the recombinant DNA molecule of the invention and will therefore be transgenic.
[0079] Plantas transgênicas da invenção podem ser autogâmicas para fornecer sementes para plantas transgênicas homozigotas da invenção (homozigota para a molécula de DNA recombinante) ou cruzadas com plantas não transgênicas ou plantas transgênicas diferentes para fornecer sementes para plantas transgênicas heterozigotas da invenção (heterozigota para a molécula de DNA recombinante). Ambas as plantas transgênicas homozigotas e heterozigotas são referidas aqui como "plantas de progênie". As plantas de progênie são plantas transgênicas de progênie da planta transgênica original que contêm a molécula de DNA recombinante da invenção. As sementes produzidas usando uma planta transgênica da invenção podem ser colhidas e usadas para crescer gerações de plantas transgênicas, ou seja, plantas de progênie da invenção, compreendendo o constructo desta invenção e expressando um gene de interesse agronômico. Descrições de métodos de cruzamento que são comumente usados para culturas diferentes podem ser encontradas em um dos vários livros de referência, ver, por exemplo, Allard, Principles of Plant Breeding, John Wiley & Sons, NY, U. of CA, Davis, CA, 50-98 (1960); Simmonds, Principles of Crop Improvement, Longman, Inc., NY, 369-399 (1979); Sneep and Hendriksen, Plant breeding Perspectives, Wageningen (ed), Center for Agricultural Publishing and Documentation (1979); Fehr, Soybeans: Improvement, Production and Uses, 2nd Edition, Monograph, 16:249 (1987); Fehr, Principles of Variety Development, Theory and Technique, (Vol. 1) e Crop Species Soybean (Vol. 2), Iowa State Univ., Macmillan Pub. Co., NY, 360-376 (1987).[0079] Transgenic plants of the invention can be autogamous to provide seeds for homozygous transgenic plants of the invention (homozygous for the recombinant DNA molecule) or crossed with non-transgenic plants or different transgenic plants to provide seeds for heterozygous transgenic plants of the invention (heterozygous for the recombinant DNA molecule). Both homozygous and heterozygous transgenic plants are referred to here as "progeny plants". Progeny plants are transgenic plants from the progeny of the original transgenic plant that contain the recombinant DNA molecule of the invention. Seeds produced using a transgenic plant of the invention can be harvested and used to grow generations of transgenic plants, i.e., progeny plants of the invention, comprising the construct of this invention and expressing a gene of agronomic interest. Descriptions of breeding methods that are commonly used for different crops can be found in one of several reference books, see, for example, Allard, Principles of Plant Breeding, John Wiley & Sons, NY, U. of CA, Davis, CA , 50-98 (1960); Simmonds, Principles of Crop Improvement, Longman, Inc., NY, 369-399 (1979); Sneep and Hendriksen, Plant breeding Perspectives, Wageningen (ed), Center for Agricultural Publishing and Documentation (1979); Fehr, Soybeans: Improvement, Production and Uses, 2nd Edition, Monograph, 16:249 (1987); Fehr, Principles of Variety Development, Theory and Technique, (Vol. 1) and Crop Species Soybean (Vol. 2), Iowa State Univ., Macmillan Pub. Co., NY, 360-376 (1987).
[0080] As plantas transformadas podem ser analisadas para a presença do gene ou genes de interesse e o nível de expressão e/ou perfil conferidos pelos elementos reguladores da invenção. Os especialistas na técnica estão cientes dos inúmeros métodos disponíveis para a análise de plantas transformadas. Por exemplo, métodos para análise de planta incluem, entre outros, Southern blots ou northern blots, abordagens baseadas em PCR, análises bioquímicas, métodos de triagem fenotípica, avaliações de campo, e ensaios imunodiagnósticos. A expressão de uma molécula de DNA que pode ser transcrita pode ser medida usando reagentes e métodos TaqMan® (Applied Biosystems, Foster City, CA), conforme descrito pelo fabricante e número de ciclo de PCR determinado usando TaqMan® Testing Matrix. Alternativamente, reagentes e métodos Invader® (Third Wave Technologies, Madison, WI) conforme descrito pelo fabricante podem ser usados para avaliar a expressão do transgene.[0080] Transformed plants can be analyzed for the presence of the gene or genes of interest and the level of expression and/or profile conferred by the regulatory elements of the invention. Those skilled in the art are aware of the numerous methods available for analyzing transformed plants. For example, methods for plant analysis include, but are not limited to, Southern blots or northern blots, PCR-based approaches, biochemical analyses, phenotypic screening methods, field evaluations, and immunodiagnostic assays. Expression of a transcribed DNA molecule can be measured using TaqMan® reagents and methods (Applied Biosystems, Foster City, CA) as described by the manufacturer and PCR cycle number determined using TaqMan® Testing Matrix. Alternatively, Invader® reagents and methods (Third Wave Technologies, Madison, WI) as described by the manufacturer can be used to evaluate transgene expression.
[0081] A invenção também fornece partes de uma planta da invenção. Partes de planta incluem, entre outras, folhas, caules, raízes, tubérculos, sementes, endosperma, óvulo e pólen. As partes da planta da invenção podem ser viáveis, não viáveis, regeneráveis, e/ou não regeneráveis. A invenção também inclui e fornece células de plantas transformadas compreendendo uma molécula de DNA da invenção. As células de plantas transformadas ou transgênicas da invenção incluem células de planta regeneráveis e/ou não regeneráveis.[0081] The invention also provides parts of a plant of the invention. Plant parts include, among others, leaves, stems, roots, tubers, seeds, endosperm, ovule and pollen. The plant parts of the invention may be viable, non-viable, regenerable, and/or non-regenerable. The invention also includes and provides transformed plant cells comprising a DNA molecule of the invention. The transformed or transgenic plant cells of the invention include regenerable and/or non-regenerable plant cells.
[0082] A invenção pode ser entendida mais facilmente através da referência aos exemplos a seguir, que são fornecidos a título de ilustração, e não se destinam a ser limitante da invenção, salvo se especificado. Deve ser apreciado pelos especialistas na técnica que as técnicas divulgadas nos exemplos que seguem representam técnicas que os inventores descobriram que funcionam bem na prática da invenção. No entanto, os especialistas na técnica devem, à luz da presente divulgação, apreciar que muitas mudanças podem ser feitas nestas modalidades específicas que são divulgadas e ainda obter um resultado semelhante sem se afastar do espírito e o escopo da invenção, portanto, toda a matéria estabelecida ou mostrada nos desenhos anexos deve ser interpretada como ilustrativa e não em sentido limitante.[0082] The invention can be more easily understood by reference to the following examples, which are provided by way of illustration, and are not intended to be limiting of the invention unless specified. It should be appreciated by those skilled in the art that the techniques disclosed in the following examples represent techniques that the inventors have found to work well in the practice of the invention. However, those skilled in the art should, in light of the present disclosure, appreciate that many changes can be made to these specific embodiments that are disclosed and still obtain a similar result without departing from the spirit and scope of the invention, therefore the entire matter established or shown in the attached drawings should be interpreted as illustrative and not in a limiting sense.
[0083] Novos promotores e líderes RCc3 foram identificados e clonados do DNA genômico da espécie monocotiledônea Coix (Coix lacryma-jobi), Capim-colchão peludo (Digitaria sanguinalis (L.) Scop.), grama Maiden (Miscanthus sinensis f. gracillimus), grama Gama (Tripsacum dactyloides) e Cana-de-açúcar (Saccharum officinarum). A proteína RCc3 pertence à superfamília prolamina, que deriva seu nome das proteínas de armazenamento rico em prolina e glutamina solúvel em álcool de cereais. A superfamília prolamina (também chamada de família de inibidor de protease/proteína de transferência de lipídios/albumina 2S de armazenamento de semente; Pfam ID: PF00234) representa uma das superfamílias de proteínas mais difundidas no genoma da planta. Os membros da superfamília prolamina são abundantes nas frutas, nozes, sementes, e legumes de uma variedade de plantas. São conhecidos por apresentar a função diversificada, incluindo armazenamento de semente e proteção, ligação ou transferência de lipídio, e inibição da enzima. Proteínas de transferência de lipídio (LTPs) pertencem à superfamília prolamina e são expressas em uma variedade de tecidos vegetais. A proteína RCc3 de arroz é um LTP que é expresso nas raízes de arroz, embora nem todas as proteínas LTPS sejam específicas de raiz.[0083] New RCc3 promoters and leaders were identified and cloned from the genomic DNA of the monocot species Coix (Coix lacryma-jobi), Hairy crabgrass (Digitaria sanguinalis (L.) Scop.), Maiden grass (Miscanthus sinensis f. gracillimus) , Gamma grass (Tripsacum dactyloides) and Sugarcane (Saccharum officinarum). The RCc3 protein belongs to the prolamin superfamily, which derives its name from the proline- and glutamine-rich storage proteins soluble in grain alcohol. The prolamin superfamily (also called the seed storage protease inhibitor/lipid transfer protein/2S albumin family; Pfam ID: PF00234) represents one of the most widespread protein superfamilies in the plant genome. Members of the prolamin superfamily are abundant in the fruits, nuts, seeds, and vegetables of a variety of plants. They are known to exhibit diverse function, including seed storage and protection, lipid binding or transfer, and enzyme inhibition. Lipid transfer proteins (LTPs) belong to the prolamin superfamily and are expressed in a variety of plant tissues. The rice RCc3 protein is an LTP that is expressed in rice roots, although not all LTPS proteins are root specific.
[0084] Iniciadores de amplificação de DNA (apresentados como SEQ ID NOs: 25 a 28) foram projetados usando as sequências de codificação das vinte e quatro (24) proteínas LTP de Zea mays, Oryza sativa, Sorghum bicolor e Brachypoium distachyon. Os iniciadores de amplificação foram usados com bibliotecas GenomeWalkerTM (Clontech Laboratories, Inc, Mountain View, CA) construídas seguindo o protocolo do fabricante para clonar a região 5' da sequência de DNA genômica correspondente.[0084] DNA amplification primers (presented as SEQ ID NOs: 25 to 28) were designed using the coding sequences of the twenty-four (24) LTP proteins from Zea mays, Oryza sativa, Sorghum bicolor and Brachypoium distachyon. Amplification primers were used with GenomeWalkerTM libraries (Clontech Laboratories, Inc, Mountain View, CA) constructed following the manufacturer's protocol to clone the 5' region of the corresponding genomic DNA sequence.
[0085] A análise de bioinformática foi realizada para identificar elementos reguladores dentro do DNA amplificado. Usando os resultados desta análise, elementos reguladores foram definidos dentro das sequências de DNA e iniciadores foram projetados para amplificar os elementos reguladores. A molécula de DNA correspondente para cada elemento regulador foi amplificada usando condições de reação em cadeia da polimerase (PCR) padrão com iniciadores contendo sítios de enzima de restrição únicos e DNA genômico isolado de C. lacryma-jobi, .D. sanguinalis (L.) Scop., M. sinensis f. gracillimus, T. dactyloides, e S. officinarum. Os fragmentos de DNA resultantes foram ligados em vetores e sequenciados.[0085] Bioinformatics analysis was performed to identify regulatory elements within the amplified DNA. Using the results of this analysis, regulatory elements were defined within the DNA sequences and primers were designed to amplify the regulatory elements. The corresponding DNA molecule for each regulatory element was amplified using standard polymerase chain reaction (PCR) conditions with primers containing unique restriction enzyme sites and genomic DNA isolated from C. lacryma-jobi, .D. sanguinalis (L.) Scop., M. sinensis f. gracillimus, T. dactyloides, and S. officinarum. The resulting DNA fragments were ligated into vectors and sequenced.
[0086] As sequências de DNA dos promotores e líderes RCc3 identificados estão listadas na Tabela 1. Sequências de promotor são fornecidas aqui como SEQ ID NOs: 1, 3, 5, 7, 9, 11, 13, 15, 17 e 19. Sequências líder são fornecidas aqui como SEQ ID NOs: 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18 e 20.Tabela 1. Promotores e líderes RCc3 isolados de várias espécies de gramíneas. [0086] The DNA sequences of the identified RCc3 promoters and leaders are listed in Table 1. Promoter sequences are provided here as SEQ ID NOs: 1, 3, 5, 7, 9, 11, 13, 15, 17 and 19. Leader sequences are provided here as SEQ ID NOs: 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18 and 20. Table 1. RCc3 promoters and leaders isolated from various grass species.
[0087] Plantas de milho foram transformadas com vetores, especificamente constructos de plasmídeo binário, compreendendo um promotor RCc3 operacionalmente ligado ao seu líder RCc3 nativo conduzindo a expressão do transgene β-glucuronidase (GUS). As plantas transformadas resultantes foram analisadas para expressão de proteína GUS.[0087] Corn plants were transformed with vectors, specifically binary plasmid constructs, comprising an RCc3 promoter operably linked to its native RCc3 leader driving expression of the β-glucuronidase (GUS) transgene. The resulting transformed plants were analyzed for GUS protein expression.
[0088] Os vetores utilizados nesses experimentos foram construídos usando métodos de clonagem conhecidos na técnica. Os vetores resultantes compreenderam uma região da borda direita de A. tumefaciens; um primeiro cassete de expressão de transgene para avaliar a sequência promotor/líder RCc3 operacionalmente ligada a uma sequência de codificação de GUS reprojetada em códon que possuía um íntron processável GOI-Ec.uidA+St.LS1.nno:3 (SEQ ID NO:29) operacionalmente ligado 5' para o 3' UTR de gene de painço rabo de raposa S-adenosilmetionina sintetase 1 (T-SETit.Ams1-1:1:1, SEQ ID NO:159); um segundo cassete de expressão de transgene usado para a seleção de células de planta transformadas que confere resistência ao herbicida glifosato (conduzido pelo promotor actina 1 de arroz); e uma região da borda esquerda de A. tumefaciens. Os plasmídeos resultantes foram usados para transformar plantas de milho usando métodos conhecidos na técnica. A expressão de GUS conferida pelos novos promotores e líderes RCc3 foi comparada à expressão conduzida pelos promotores e líderes homólogos de RCc3 de painço rabo de raposa e arroz. A Tabela 2 fornece os constructos de plasmídeo, as sequências de promotor e líder de RCc3, e as SEQ ID NOs.Tabela 2. Plasmídeos de transformação de plantas binários e as sequências de promotor/líder RCc3 associadas. [0088] The vectors used in these experiments were constructed using cloning methods known in the art. The resulting vectors comprised a region of the right edge of A. tumefaciens; a first transgene expression cassette to evaluate the RCc3 promoter/leader sequence operably linked to a codon-redesigned GUS coding sequence that possessed a processable intron GOI-Ec.uidA+St.LS1.nno:3 (SEQ ID NO: 29) operably linked 5' to the 3' UTR of foxtail millet gene S-adenosylmethionine synthetase 1 (T-SETit.Ams1-1:1:1, SEQ ID NO:159); a second transgene expression cassette used for the selection of transformed plant cells that confer resistance to the herbicide glyphosate (driven by the rice actin 1 promoter); and a region on the left edge of A. tumefaciens. The resulting plasmids were used to transform corn plants using methods known in the art. GUS expression conferred by the novel RCc3 promoters and leaders was compared to expression driven by the homologous RCc3 promoters and leaders from foxtail millet and rice. Table 2 provides the plasmid constructs, RCc3 promoter and leader sequences, and SEQ ID NOs. Table 2. Binary plant transformation plasmids and associated RCc3 promoter/leader sequences.
[0089] Em certos casos, as plantas foram transformadas usando métodos de transformação mediada por Agrobacterium conhecidos na técnica e conforme descrito em Publicação de Pedido de Patente U.S. 2009/0138985.[0089] In certain cases, plants were transformed using Agrobacterium-mediated transformation methods known in the art and as described in U.S. Patent Application Publication 2009/0138985.
[0090] Análises de GUS histoquímica foram usadas para análise de expressão qualitativa de plantas transformadas. Seções de tecido inteiro foram incubadas com solução de coloração de GUS X-Glic (5- bromo-4-cloro-3-indolil-b-glucuronida) (1 mg/ml) por um período de tempo adequado, lavadas, e inspecionadas visualmente para a coloração azul. A atividade de GUS foi determinada qualitativamente por inspeção visual direta ou inspeção sob um microscópio usando tecidos e órgãos de planta selecionados. As plantas R0 são inspecionadas para expressão nas raízes e folhas, bem como antera, seda, e semente e embrião em desenvolvimento, 21 dias após a polinização (21 DAP).[0090] GUS histochemistry analyzes were used for qualitative expression analysis of transformed plants. Whole tissue sections were incubated with GUS X-Glyc (5-bromo-4-chloro-3-indolyl-b-glucuronide) staining solution (1 mg/ml) for an appropriate period of time, washed, and visually inspected. for the blue color. GUS activity was qualitatively determined by direct visual inspection or inspection under a microscope using selected plant tissues and organs. R0 plants are inspected for expression in roots and leaves, as well as anther, silk, and developing seed and embryo, 21 days after pollination (21 DAP).
[0091] Para análise quantitativa, a proteína total foi extraída de tecidos selecionados de plantas de milho transformadas. Um micrograma de proteína total foi usado com o substrato fluorogênico 4- metileumbeliferil-β-D-glucuronideo (MUG) em um volume total de reação de 50 microlitros. O produto de reação, 4-metilumbeliferona (4- MU), é maximamente fluorescente em pH elevado, onde o grupo hidroxila é ionizado. A adição de uma solução básica de carbonato de sódio, simultaneamente, interrompe o ensaio e ajusta o pH para quantificar o produto fluorescente. A fluorescência foi medida com excitação a 365 nm, emissão a 445 nm, utilizando um Fluoromax-3 (Horiba; Kyoto, Japan) com Leitor Micromax, com largura de fenda definida na excitação 2 nm e emissão 3nm. Os valores de expressão médios foram fornecidos como pmol 4MU/μg proteína/hora.[0091] For quantitative analysis, total protein was extracted from selected tissues of transformed corn plants. One microgram of total protein was used with the fluorogenic substrate 4-methylumbelliferyl-β-D-glucuronide (MUG) in a total reaction volume of 50 microliters. The reaction product, 4-methylumbelliferone (4-MU), is maximally fluorescent at high pH, where the hydroxyl group is ionized. The addition of a basic sodium carbonate solution simultaneously stops the assay and adjusts the pH to quantify the fluorescent product. Fluorescence was measured with excitation at 365 nm, emission at 445 nm, using a Fluoromax-3 (Horiba; Kyoto, Japan) with Micromax Reader, with a slit width defined at 2 nm excitation and 3 nm emission. Mean expression values were given as pmol 4MU/μg protein/hour.
[0092] A expressão de GUS R0 média observada para cada transformação foi gravada e um nível de expressão médio e erro padrão determinado com base em medições tomadas de amostras derivadas de vários eventos de transformação.[0092] The average GUS R0 expression observed for each transformation was recorded and a mean expression level and standard error determined based on measurements taken from samples derived from various transformation events.
[0093] Potencializadores são derivados dos elementos de promotor aqui fornecidos, como os apresentados como SEQ ID NOS: 1, 3, 5, 7, 9, 11, 13, 15, 17, e 19. Esses elementos potencializadores podem ser compostos de um ou mais elementos reguladores cis que, quando operacionalmente ligados 5' ou 3' para um elemento promotor, ou operacionalmente ligados 5' ou 3' para elementos potencializadores adicionais que são operacionalmente ligados a um promotor, podem potencializar ou modular a expressão de uma molécula de DNA que pode ser transcrita, ou fornecer a expressão de uma molécula de DNA que pode ser transcrita em um tipo de célula ou órgão de planta específico, ou em um ponto particular do tempo no desenvolvimento ou ritmo circadiano. Potencializadores são preparados removendo a TATA box ou elementos funcionalmente semelhantes e qualquer sequência de DNA a jusante dos promotores que permitem que a transcrição seja iniciada dos promotores aqui fornecidos como descrito acima, incluindo fragmentos dos mesmos, em que a TATA box ou elementos funcionalmente semelhantes e sequência de DNA a jusante da TATA box são removidos.[0093] Enhancers are derived from the promoter elements provided herein, such as those presented as SEQ ID NOS: 1, 3, 5, 7, 9, 11, 13, 15, 17, and 19. These enhancer elements can be composed of a or more cis regulatory elements that, when operably linked 5' or 3' to a promoter element, or operably linked 5' or 3' to additional enhancer elements that are operably linked to a promoter, can potentiate or modulate the expression of a molecule of DNA that can be transcribed, or provides the expression of a DNA molecule that can be transcribed in a specific cell type or plant organ, or at a particular point of time in development or circadian rhythm. Enhancers are prepared by removing the TATA box or functionally similar elements and any DNA sequence downstream of the promoters that allow transcription to be initiated from the promoters provided herein as described above, including fragments thereof, wherein the TATA box or functionally similar elements and DNA sequence downstream of the TATA box are removed.
[0094] Elementos potencializadores podem ser derivados dos elementos de promotor aqui fornecidos e clonados usando métodos conhecidos na técnica para serem operacionalmente ligados 5' ou 3' para um elemento promotor, ou operacionalmente ligados 5' ou 3' para elementos potencializadores adicionais que são operacionalmente ligados a um promotor. Elementos potencializadores podem ser clonados para serem operacionalmente ligados 5' ou 3' para um elemento promotor derivado de um organismo de gênero diferente, ou operacionalmente ligados 5' ou 3' para elementos potencializadores adicionais derivados de organismos de outros gêneros ou organismo do mesmo gênero são operacionalmente ligados a um promotor derivado de organismos de gêneros iguais ou diferentes, resultando em um elemento regulador quimérico. Um vetor de expressão de GUS pode ser construído usando métodos conhecidos na técnica semelhantes aos constructos descritos anteriormente. Exemplos em que os vetores de expressão de planta resultantes contêm uma região de borda direita de A. tumefaciens; um primeiro cassete de transgene para testar um elemento regulador ou regulador quimérico composto por um elemento regulador ou quimérico regulador operacionalmente ligado a um íntron derivado da proteína de choque térmico HSP70 de Z. mays (I-Zm.DnaK-1:1:1, SEQ ID NO: 38) ou qualquer um dos íntrons apresentados aqui ou qualquer outro íntron, operacionalmente ligado a uma sequência de codificação para GUS que possui um íntron processável (GUS-2 SEQ ID NO: 32) ou sem íntron (CR-Ec.uidA-1:1:4 (GUS.nat), SEQ ID NO: 31) operacionalmente ligado ao Nopalina sintase 3' UTR de A. tumefaciens (T-AGRtu.nos-1:1:13, SEQ ID NO: 39) ou o 3' UTR do gene de proteína de transferência de lipídio de arroz (T-Os.LTP-1:1:1, SEQ ID NO: 40); um segundo cassete de seleção de transgene usado para a seleção de células de planta transformadas que conferem resistência ao herbicida glifosato (conduzido pelo promotor Actina 1 de arroz), ou, alternativamente, o antibiótico canamicina (conduzido pelo promotor Actina 1 de arroz); e uma região da borda esquerda de A. tumefaciens. Os plasmídeos resultantes podem ser usados para transformar plantas de milho ou plantas de outro gênero pelos métodos descritos acima ou por outros métodos conhecidos na técnica. Alternativamente, células de protoplastos derivados de milho ou plantas de outro gênero são transformadas usando métodos conhecidos na técnica para realizar ensaios transitórios[0094] Enhancer elements may be derived from the promoter elements provided herein and cloned using methods known in the art to be operably linked 5' or 3' to a promoter element, or operably linked 5' or 3' to additional enhancer elements that are operably linked to a promoter. Enhancer elements can be cloned to be operably linked 5' or 3' to a promoter element derived from an organism of a different genus, or operably linked 5' or 3' to additional enhancer elements derived from organisms of other genera or organism of the same genus are operationally linked to a promoter derived from organisms of the same or different genera, resulting in a chimeric regulatory element. A GUS expression vector can be constructed using methods known in the art similar to the constructs described previously. Examples where the resulting plant expression vectors contain a right border region of A. tumefaciens; a first transgene cassette for testing a regulatory or chimeric regulatory element comprised of a regulatory or chimeric regulatory element operably linked to an intron derived from the Z. mays heat shock protein HSP70 (I-Zm.DnaK-1:1:1, SEQ ID NO: 38) or any of the introns presented here or any other intron, operably linked to a coding sequence for GUS that has a processable intron (GUS-2 SEQ ID NO: 32) or no intron (CR-Ec. uidA-1:1:4 (GUS.nat), SEQ ID NO: 31) operably linked to the Nopaline synthase 3' UTR of A. tumefaciens (T-AGRtu.nos-1:1:13, SEQ ID NO: 39) or the 3' UTR of the rice lipid transfer protein gene (T-Os.LTP-1:1:1, SEQ ID NO: 40); a second transgene selection cassette used for selecting transformed plant cells that confer resistance to the herbicide glyphosate (driven by the rice Actin 1 promoter), or, alternatively, the antibiotic kanamycin (driven by the rice Actin 1 promoter); and a region on the left edge of A. tumefaciens. The resulting plasmids can be used to transform corn plants or plants of another genus by the methods described above or by other methods known in the art. Alternatively, protoplast cells derived from corn or plants of another genus are transformed using methods known in the art to perform transient assays.
[0095] A expressão de GUS conduzida pelos elementos reguladores compreendendo um ou mais potencializadores pode ser avaliada em ensaios de planta estável ou transitória para determinar os efeitos do elemento potencializador na expressão de um transgene. Modificações para um ou mais elementos potencializadores ou duplicação de um ou mais elementos potencializadores pode ser realizada com base na experimentação empírica e a regulação da expressão do gene resultante que é observada usando cada composição de elemento regulador. A alteração da posição relativa de um ou mais potencializadores no elemento regulador ou regulador quimérico resultante pode afetar a atividade transcricional ou especificidade do elemento regulador ou regulador quimérico e é determinada empiricamente para identificar os melhores potencializadores para o perfil de expressão de transgene desejado dentro da planta de milho ou planta de outros gênero.[0095] GUS expression driven by regulatory elements comprising one or more enhancers can be evaluated in stable or transient plant assays to determine the effects of the enhancer element on the expression of a transgene. Modifications to one or more enhancer elements or duplication of one or more enhancer elements can be performed based on empirical experimentation and the resulting gene expression regulation that is observed using each regulatory element composition. Changing the relative position of one or more enhancers in the resulting regulatory element or chimeric regulator can affect the transcriptional activity or specificity of the regulatory element or chimeric regulator and is determined empirically to identify the best enhancers for the desired transgene expression profile within the plant. of corn or plants of other genera.
[0096] Promotores de planta frequentemente expressam em níveis que estão abaixo do limite de detecção normal de muitos ensaios quantitativos, no entanto, suas características de expressão podem ser muito valiosas para a expressão de certos transgenes. Em biotecnologia de plantas anterior, promotores que conduziam expressão altamente constitutiva eram desejáveis e foram usados para conduzir as moléculas de DNA que podem ser transcritas que produziam um fenótipo específico que necessitada de alta expressão constitutiva, como tolerância a herbicida ou resistência a insetos. Esses promotores altamente constitutivos foram frequentemente derivados os genomas de vírus de planta, ao invés de genomas de plantas, por exemplo os promotores 35S derivados do vírus do mosaico da couve-flor e vírus do mosaico Figwort. Notavelmente, em certos casos, a expressão altamente constitutiva de certas moléculas de DNA que podem ser transcritas pode levar a consequências negativas como o silenciamento do transgene, fenótipos inativos, ou arraste de rendimento. Por exemplo, a alta expressão do gene GUS em plantas de cana-de-açúcar transgênicas usando dois promotores de ubiquitina derivados de cana-de-açúcar diferentes, bem como um promotor de ubiquitina de milho resultou silenciamento do gene pós- transcricional do gene GUS (Wei et al., J. Plant Physiol. 160: 12411251, 2003).[0096] Plant promoters often express at levels that are below the normal detection limit of many quantitative assays, however, their expression characteristics can be very valuable for the expression of certain transgenes. In earlier plant biotechnology, promoters that drove highly constitutive expression were desirable and were used to drive transcribeable DNA molecules that produced a specific phenotype that necessitated high constitutive expression, such as herbicide tolerance or insect resistance. These highly constitutive promoters were often derived from plant virus genomes rather than plant genomes, for example the 35S promoters derived from cauliflower mosaic virus and Figwort mosaic virus. Notably, in certain cases, highly constitutive expression of certain transcribeable DNA molecules can lead to negative consequences such as transgene silencing, inactive phenotypes, or yield entrainment. For example, high expression of the GUS gene in transgenic sugarcane plants using two different sugarcane-derived ubiquitin promoters as well as a maize ubiquitin promoter resulted in post-transcriptional gene silencing of the GUS gene. (Wei et al., J. Plant Physiol. 160: 12411251, 2003).
[0097] Além disso, recentemente, há demanda por promotores que demonstram padrões específicos de expressão ou expressam mais altamente em tecidos específicos da planta. Por exemplo, a expressão ectópica dos genes da enzima em plantas pode resultar em uma redução no produto final desejado devido a uma escassez de precursor no ponto de ramificação em uma via metabólica (Iwase et al., Plant Biotech. 26:29-38, 2009). Nestes casos, é aconselhável usar um promotor que expressa a molécula de DNA que pode ser transcrita operacionalmente ligada no tecido correto ou tipos de células, ou em uma janela particular de desenvolvimento. Promotores derivados de genoma de planta podem frequentemente demonstrar características de expressão em tecido, célula, desenvolvimento desejável. Devido os níveis mais baixos de expressão desses promotores de plantas, os ensaios de expressão muitas vezes requerem o uso de potencializadores para reforçar o nível de expressão para permitir a detecção em um ensaio quantitativo. No entanto, o uso desses potencializa muitas vezes altera o padrão de expressão global do promotor de planta.[0097] Furthermore, recently, there is demand for promoters that demonstrate specific patterns of expression or express more highly in specific plant tissues. For example, ectopic expression of enzyme genes in plants can result in a reduction in the desired end product due to a shortage of precursor at the branch point in a metabolic pathway (Iwase et al., Plant Biotech. 26:29-38, 2009). In these cases, it is advisable to use a promoter that expresses the operationally linked DNA molecule that can be transcribed in the correct tissue or cell types, or in a particular window of development. Plant genome-derived promoters can often demonstrate desirable tissue, cell, and developmental expression characteristics. Due to the lower expression levels of these plant promoters, expression assays often require the use of enhancers to boost the expression level to allow detection in a quantitative assay. However, the use of these enhancers often alters the overall expression pattern of the plant promoter.
[0098] A melhora da expressão do gene repórter utilizado no ensaio elimina a necessidade de potencialização do promotor derivado de planta e, portanto, fornece uma avaliação mais precisa do padrão de expressão conferido por um promotor. Este Exemplo demonstra o uso de uma sequência de codificação de GUS reprojetada em códon para melhorar a sensibilidade de ensaio quantitativo caracterizando vários diferentes EXPs compostos por uma sequência de promotor, operacionalmente ligada 5' para uma sequência líder, operacionalmente ligada 5' para uma sequência de íntron.[0098] Improving the expression of the reporter gene used in the assay eliminates the need for potentiation of the plant-derived promoter and therefore provides a more accurate assessment of the expression pattern conferred by a promoter. This Example demonstrates the use of a codon-reengineered GUS coding sequence to improve quantitative assay sensitivity characterizing several different EXPs composed of a promoter sequence, operably linked 5' to a leader sequence, operably linked 5' to a leader sequence. intron.
[0099] Plantas de milho foram transformadas com vetores de expressão de planta contendo sequências EXP conduzindo expressão do transgene de Escherichia coli β-glucuronidase GUS nativa ou transgene β-glucuronidase (GUS.nno) reprojetado em códon, e as plantas resultantes foram analisadas para expressão de proteína GUS. As sequências de codificação EXP E GUS foram clonadas em constructos de plasmídeo binários usando métodos conhecidos na técnica.[0099] Corn plants were transformed with plant expression vectors containing EXP sequences driving expression of the native Escherichia coli β-glucuronidase GUS transgene or codon-redesigned β-glucuronidase transgene (GUS.nno), and the resulting plants were analyzed for GUS protein expression. The EXP and GUS coding sequences were cloned into binary plasmid constructs using methods known in the art.
[00100] Os constructos de expressão de planta resultantes contêm uma região de borda direita de A. tumefaciens; um primeiro cassete de transgene que demonstra a sensibilidade do ensaio das duas sequências de codificação GUS, composto por uma EXP operacionalmente ligado AA sequência de codificação E. coli GUS nativa (CR-Ec.uidA-1:1:4 (GUS.nat), SEQ ID NO: 31) ou uma sequência de codificação GUS reprojetada em códon (CR- Ec.uidA_nno-1:1:1 (GUS.nno), SEQ ID NO: 30) operacionalmente ligada 5’ para a 3' UTR do gene de proteína de transferência de lipídio de arroz (T-Os.LTP-1:1:1 SEQ ID NO: 40); um segundo cassete de seleção de transgene utilizado para a seleção de células de planta transformadas que confere resistência ao herbicida glifosato (conduzido pelo promotor Actina 1 de arroz); e uma região de borda esquerda de A. tumefaciens. FiGs 1a a 1c mostram um alinhamento entre a sequência de codificação GUS nativa (CR-Ec.uidA-1:1:4) e a sequência de codificação de GUS reprojetada em códon (CR- Ec.uidA_nno-1:1:1). Os nucleotídeos idênticos no alinhamento são indicados por um asterisco. A sequência GUS reprojetada em códon é 77,9% idêntica para a sequência de codificação GUS nativa e foi projetada para melhor expressa na planta.[00100] The resulting plant expression constructs contain a right border region from A. tumefaciens; a first transgene cassette demonstrating assay sensitivity of the two GUS coding sequences, composed of an EXP operably linked to the native E. coli GUS coding sequence (CR-Ec.uidA-1:1:4 (GUS.nat) , SEQ ID NO: 31) or a codon-redesigned GUS coding sequence (CR- Ec.uidA_nno-1:1:1 (GUS.nno), SEQ ID NO: 30) operably linked 5' to the 3' UTR of rice lipid transfer protein gene (T-Os.LTP-1:1:1 SEQ ID NO: 40); a second transgene selection cassette used for the selection of transformed plant cells that confer resistance to the herbicide glyphosate (driven by the rice Actin 1 promoter); and a left border region of A. tumefaciens. Figs 1a to 1c show an alignment between the native GUS coding sequence (CR-Ec.uidA-1:1:4) and the codon-redesigned GUS coding sequence (CR-Ec.uidA_nno-1:1:1) . Identical nucleotides in the alignment are indicated by an asterisk. The codon-redesigned GUS sequence is 77.9% identical to the native GUS coding sequence and was designed to be better expressed in the plant.
[00101] Três (3) classes diferentes de EXP foram usadas, cada uma conferindo um padrão de expressão específico. Os EXPs EXP- SETit.Cab3+Zm.DnaK:1:1 (SEQ ID NO: 34) e EXP- SETit.Cab3+Zm.DnaK:1:2 (SEQ ID NO: 35) conferem um perfil de expressão de folha em milho e são essencialmente idênticos, com exceção de uma inserção de cinco nucleotídeos de 5’-CCGGA-3' em posições de nucleotídeo 1408 a 1412 de EXP- SETit.Cab3+Zm.DnaK:1:2. A sequência EXP EXP-CaMV.35S- enh+Os.Rcc3+Zm.DnaK:1:5 (SEQ ID NO: 36) fornece um perfil de expressão de raiz potencializado em milho. A sequência EXP EXP- Zm.UbqM1:1:2 (SEQ ID NO: 37) fornece um perfil de alta expressão constitutiva em milho. Os plasmídeos resultantes foram usados para transformar plantas de milho usando métodos conhecidos na técnica. A Tabela 3 lista as designações de constructo de plasmídeo, e as sequências EXP e GUS correspondentes.Tabela 3. Constructos de plasmídeo, sequências EXP e padrões de expressão usados para comparar sequências de codificação de GUS nativa vs GUS reprojetada em códon. [00101] Three (3) different classes of EXP were used, each conferring a specific expression pattern. The EXPs EXP- SETit.Cab3+Zm.DnaK:1:1 (SEQ ID NO: 34) and EXP- SETit.Cab3+Zm.DnaK:1:2 (SEQ ID NO: 35) confer a leaf expression profile in maize and are essentially identical, with the exception of a five-nucleotide insertion of 5'-CCGGA-3' at nucleotide positions 1408 to 1412 of EXP-SETit.Cab3+Zm.DnaK:1:2. The sequence EXP EXP-CaMV.35S- enh+Os.Rcc3+Zm.DnaK:1:5 (SEQ ID NO: 36) provides an enhanced root expression profile in maize. The sequence EXP EXP-Zm.UbqM1:1:2 (SEQ ID NO: 37) provides a high constitutive expression profile in maize. The resulting plasmids were used to transform corn plants using methods known in the art. Table 3 lists the plasmid construct designations, and the corresponding EXP and GUS sequences. Table 3. Plasmid constructs, EXP sequences, and expression patterns used to compare native GUS vs. codon-redesigned GUS coding sequences.
[00102] Em certos casos, as plantas foram transformadas usando métodos de transformação mediada por Agrobacterium conhecidos na técnica e conforme descrito em Publicação de Pedido de Patente U.S. 2009/0138985.[00102] In certain cases, plants were transformed using Agrobacterium-mediated transformation methods known in the art and as described in U.S. Patent Application Publication 2009/0138985.
[00103] Análises de GUS histoquímica foram usadas para análise de expressão qualitativa de plantas transformadas. Seções de tecido inteiro foram incubadas com solução de coloração de GUS X-Glic (5- bromo-4-cloro-3-indolil-b-glucuronida) (1 mg/ml) por um período de tempo adequado, lavadas, e inspecionadas visualmente para a coloração azul. A atividade de GUS foi determinada qualitativamente por inspeção visual direta ou inspeção sob um microscópio usando tecidos e órgãos de planta selecionados. As plantas R0 são inspecionadas para expressão nas raízes e folhas, bem como antera, seda, e semente e embrião em desenvolvimento, 21 dias após a polinização (21 DAP).[00103] GUS histochemical analyzes were used for qualitative expression analysis of transformed plants. Whole tissue sections were incubated with GUS X-Glyc (5-bromo-4-chloro-3-indolyl-b-glucuronide) staining solution (1 mg/ml) for an appropriate period of time, washed, and visually inspected. for the blue color. GUS activity was qualitatively determined by direct visual inspection or inspection under a microscope using selected plant tissues and organs. R0 plants are inspected for expression in roots and leaves, as well as anther, silk, and developing seed and embryo, 21 days after pollination (21 DAP).
[00104] Para análise quantitativa, a proteína total foi extraída de tecidos selecionados de plantas de milho transformadas. Um micrograma de proteína total foi usado com o substrato fluorogênico 4- metileumbeliferil-β-D-glucuronideo (MUG) em um volume total de reação de 50 μl. O produto de reação, 4-metilumbeliferona (4-MU), é maximamente fluorescente em pH elevado, onde o grupo hidroxila é ionizado. A adição de uma solução básica de carbonato de sódio, simultaneamente, interrompe o ensaio e ajusta o pH para quantificar o produto fluorescente. A fluorescência foi medida com excitação a 365 nm, emissão a 445 nm, utilizando um Fluoromax-3 (Horiba; Kyoto, Japan) com Leitor Micromax, com largura de fenda definida na excitação 2 nm e emissão 3 nm.[00104] For quantitative analysis, total protein was extracted from selected tissues of transformed corn plants. One microgram of total protein was used with the fluorogenic substrate 4-methylumbelliferyl-β-D-glucuronide (MUG) in a total reaction volume of 50 μl. The reaction product, 4-methylumbelliferone (4-MU), is maximally fluorescent at high pH, where the hydroxyl group is ionized. The addition of a basic sodium carbonate solution simultaneously stops the assay and adjusts the pH to quantify the fluorescent product. Fluorescence was measured with excitation at 365 nm, emission at 445 nm, using a Fluoromax-3 (Horiba; Kyoto, Japan) with Micromax Reader, with a slit width defined at excitation 2 nm and emission 3 nm.
[00105] Os valores de expressão de GUS médios para transformantes de geração R0 são fornecidos nas Tabelas 4, 5 e 6.Tabela 4. Expressão de GUS na geração R0 média de uma sequência de codificação de GUS nativa e reprojetada em códon usando um EXP com um perfil de expressão em folha.Tabela 5. Expressão de GUS na geração R0 média de uma sequência de codificação de GUS nativa e reprojetada em códon usando um EXP com um perfil de expressão em raiz potencializado.Tabela 6. Expressão de GUS na geração R0 média de uma sequência de codificação de GUS nativa e reprojetada em códon usando um EXP com um perfil de expressão constitutivo. [00105] Average GUS expression values for R0 generation transformants are provided in Tables 4, 5 and 6. Table 4. Average R0 generation GUS expression of a native and codon-redesigned GUS coding sequence using an EXP with a leafy expression profile. Table 5. GUS expression in the average R0 generation of a native and codon-redesigned GUS coding sequence using an EXP with a boosted root expression profile. Table 6. GUS expression in the average R0 generation of a native and codon-redesigned GUS coding sequence using an EXP with a constitutive expression profile.
[00106] Como pode ser visto nas Tabelas 4 a 6, há maior sensibilidade em ensaios quantitativos usando a sequência de codificação de GUS reprojetada em códon quando comparada com a sequência de codificação de GUS nativa. Alguma variabilidade entre as populações GUS.nno e GUS.nat é esperara, uma vez que a expressão pode ser afetada por sítios de inserção do T-DNA; no entanto, a tendência global de sensibilidade demonstra sensibilidade muito maior usando GUS.nno. GUS conduzido por EXP- SETit.Cab3+Zm.DnaK:1:1 (SEQ ID NO: 34) e EXP- SETit.Cab3+Zm.DnaK:1:2 (SEQ ID NO: 35) demonstrou uma sensibilidade 2,26 a 8,1 vezes maior usando GUS.nno quando comparado com GUS.nat. Da mesma forma, o perfil da raiz potencializada fornecido por EXP-CaMV.35S-enh+Os.Rcc3+Zm.DnaK:1:5 (SEQ ID NO: 36) foi 16,06 a 19,06 vezes maior usando GUS.nno do que GUS.nat, tornando esta sequência de codificação de GUS reprojetada em códon ideal para triagem de promotores de raiz, especialmente esses promotores que expressam em níveis baixos, e podem demonstrar níveis de GUS em ou abaixo dos níveis de fundo quando usando a sequência de codificação de GUS nativa. O perfil de alta expressão constitutiva conferido por EXP- Zm.UbqM1:1:2 (SEQ ID NO: 37) demonstrou sensibilidade quantitativa 1,42 a 4,09 vezes maior quando usando GUS.nno comparado com GUS.nat.[00106] As can be seen in Tables 4 to 6, there is greater sensitivity in quantitative assays using the codon-redesigned GUS coding sequence when compared to the native GUS coding sequence. Some variability between the GUS.nno and GUS.nat populations is expected, as expression can be affected by T-DNA insertion sites; however, the overall sensitivity trend demonstrates much higher sensitivity using GUS.nno. GUS conducted by EXP- SETit.Cab3+Zm.DnaK:1:1 (SEQ ID NO: 34) and EXP- SETit.Cab3+Zm.DnaK:1:2 (SEQ ID NO: 35) demonstrated a sensitivity of 2.26 to 8.1 times higher using GUS.nno when compared to GUS.nat. Similarly, the potentiated root profile provided by EXP-CaMV.35S-enh+Os.Rcc3+Zm.DnaK:1:5 (SEQ ID NO: 36) was 16.06 to 19.06 times higher using GUS. nno than GUS.nat, making this codon-redesigned GUS coding sequence ideal for screening root promoters, especially those promoters that express at low levels, and can demonstrate GUS levels at or below background levels when using the native GUS coding sequence. The high constitutive expression profile conferred by EXP-Zm.UbqM1:1:2 (SEQ ID NO: 37) demonstrated 1.42 to 4.09 times greater quantitative sensitivity when using GUS.nno compared to GUS.nat.
[00107] Qualitativamente, a coloração GUS foi mais sensível e consistentemente observada em amostras de tecido usando a sequência de codificação de GUS reprojetada em códon. Geralmente, as observações de coloração qualitativas tenderam a ser menos sensíveis do que ensaios quantitativos. O uso da sequência de codificação de GUS reprojetada em códon fornece inspeções microscópicas melhores e mais consistentes dos tecidos corados. Por exemplo, nos tecidos da raiz onde o GUS foi conduzido por EXP- CaMV.35S-enh+Os.Rcc3+Zm.DnaK:1:5 (SEQ ID NO: 36), a coloração histoquímicos dos tecidos transformados com a sequência de codificação de GUS reprojetada em códon foi mais pronunciada e visível em todas as amostras de raiz V7 do córtex, epiderme, endoderme, cabelo da raiz e ponta da raiz secundária. Em contraste, a coloração GUS não foi observada qualitativamente nos tecidos de raiz V7 correspondentes quando a sequência de codificação de GUS nativa foi conduzida por EXP-CaMV.35S-enh+Os.Rcc3+Zm.DnaK:1:5. A sequência de codificação de GUS reprojetada em códon melhorada (CR-Ec.uidA_nno-1:1:1, SEQ ID NO: 30), forneceu a maior sensibilidade do ensaio e foi particularmente valiosa na medição da expressão dos promotores que expressam em níveis baixos.[00107] Qualitatively, GUS staining was more sensitive and consistently observed in tissue samples using the codon-redesigned GUS coding sequence. Generally, qualitative staining observations tended to be less sensitive than quantitative assays. Use of the codon-redesigned GUS coding sequence provides better and more consistent microscopic inspections of stained tissues. For example, in root tissues where GUS was driven by EXP-CaMV.35S-enh+Os.Rcc3+Zm.DnaK:1:5 (SEQ ID NO: 36), histochemical staining of tissues transformed with the sequence of codon-redesigned GUS encoding was more pronounced and visible in all V7 root samples from the cortex, epidermis, endodermis, root hair, and secondary root tip. In contrast, GUS staining was not observed qualitatively in the corresponding V7 root tissues when the native GUS coding sequence was driven by EXP-CaMV.35S-enh+Os.Rcc3+Zm.DnaK:1:5. The improved codon-redesigned GUS coding sequence (CR-Ec.uidA_nno-1:1:1, SEQ ID NO: 30), provided the greatest sensitivity of the assay and was particularly valuable in measuring expression from promoters that express at levels lows.
[00108] Folha de milho e protoplastos de raiz foram transformados com vetores compreendendo um promotor RCc3 operacionalmente ligado ao seu líder RCc3 nativo conduzindo a expressão do transgene de β-glucuronidase (GUS), e os protoplastos transformados resultantes foram analisados para expressão de proteína GUS. O promotor RCc3 e as sequências líder foram clonadas em construções de plasmídeo binário usando métodos conhecidos na técnica e conforme descrito anteriormente no Exemplo 2.[00108] Corn leaf and root protoplasts were transformed with vectors comprising an RCc3 promoter operably linked to their native RCc3 leader driving expression of the β-glucuronidase (GUS) transgene, and the resulting transformed protoplasts were analyzed for GUS protein expression . The RCc3 promoter and leader sequences were cloned into binary plasmid constructs using methods known in the art and as previously described in Example 2.
[00109] Dois constructos de plasmídeos para uso em cotransformação e normalização de dados foram também construídos usando métodos conhecidos na técnica. Cada um desses constructos de plasmídeo continha uma sequência de codificação de luciferase específica que foi conduzida por uma EXP constitutiva. O vetor pMON19437 compreendeu um cassete de expressão com um promotor constitutivo operacionalmente ligado 5' para um íntron, (EXP-CaMV.35S-enh+Zm.DnaK:1, SEQ ID NO: 41), operacionalmente ligado 5' para uma sequência de codificação de luciferase de vaga- lume (Photinus pyralis) (LUCIFERASE: 1:3, SEQ ID NO: 42), operacionalmente ligada 5' para um 3' UTR do gene de Agrobacterium tumefaciens nopalina sintase (T-AGRtu.nos-1:1:13, SEQ ID NO: 39). O vetor pMON63934 compreendeu um cassete de expressão com uma sequência EXP constitutiva (EXP-CaMV.35S-enh-Lhcb1, SEQ ID NO: 44) operacionalmente ligada 5' para uma sequência de codificação de luciferase de Renilla reniformis (CR-Ren.hRenilla Lucife-0:0:1, SEQ ID NO: 43), operacionalmente ligada 5' para um 3' UTR do gene de Agrobacterium tumefaciens nopalina sintase (T-AGRtu.nos-1:1:13, SEQ ID NO: 39).[00109] Two plasmid constructs for use in cotransformation and data normalization were also constructed using methods known in the art. Each of these plasmid constructs contained a specific luciferase coding sequence that was driven by a constitutive EXP. The pMON19437 vector comprised an expression cassette with a constitutive promoter operably linked 5' to an intron, (EXP-CaMV.35S-enh+Zm.DnaK:1, SEQ ID NO: 41), operably linked 5' to a sequence of encoding firefly (Photinus pyralis) luciferase (LUCIFERASE: 1:3, SEQ ID NO: 42), operably linked 5' to a 3' UTR of the Agrobacterium tumefaciens nopaline synthase gene (T-AGRtu.nos-1: 1:13, SEQ ID NO: 39). The pMON63934 vector comprised an expression cassette with a constitutive EXP sequence (EXP-CaMV.35S-enh-Lhcb1, SEQ ID NO: 44) operably linked 5' to a Renilla reniformis luciferase coding sequence (CR-Ren.hRenilla Lucife-0:0:1, SEQ ID NO: 43), operably linked 5' to a 3' UTR of the Agrobacterium tumefaciens nopaline synthase gene (T-AGRtu.nos-1:1:13, SEQ ID NO: 39) .
[00110] Raiz de milho e protoplastos da folha foram transformados usando um método de transformação baseado em polietileno glicol (PEG), que é bem conhecido na técnica. Células de protoplastos foram transformadas com pMON19437, pMON63934, e um dos plasmídeos apresentados na Tabela 7. Após a transformação, os protoplastos transformados foram incubados durante a noite na escuridão total. Em seguida, as medições de GUS e luciferase foram realizadas colocando alíquotas de uma preparação lisada de células transformadas como acima em duas bandejas de poços pequenos diferentes. Uma bandeja foi usada para medições de GUS, e uma segunda bandeja foi usada para realizar um ensaio de luciferase duplo usando o sistema de ensaio de repórter de luciferase duplo (Promega Corp., Madison, WI; ver, por exemplo, Promega Notes Magazine, No: 57, 1996, p.02).[00110] Corn root and leaf protoplasts were transformed using a transformation method based on polyethylene glycol (PEG), which is well known in the art. Protoplast cells were transformed with pMON19437, pMON63934, and one of the plasmids shown in Table 7. After transformation, the transformed protoplasts were incubated overnight in complete darkness. Next, GUS and luciferase measurements were performed by placing aliquots of a lysate preparation of transformed cells as above into two different small well trays. One tray was used for GUS measurements, and a second tray was used to perform a dual luciferase assay using the Dual Luciferase Reporter Assay System (Promega Corp., Madison, WI; see, for example, Promega Notes Magazine, No: 57, 1996, p.02).
[00111] Quatro transformações para cada EXP ou promotor + líder + sequência de íntron foram realizadas. Os valores de expressão média para cada EXP ou promotor + líder + sequência de íntron foram determinados de várias amostras de cada transformação. Medições de amostra foram feitas utilizando quatro replicatas de cada transformação de constructo de EXP ou promotor + líder + plasmídeo de sequência de íntron. A expressão de GUS de fundo foi determinada utilizando um constructo de plasmídeo de controle negativo desprovido do transgene de GUS. Os níveis de expressão de GUS e luciferase médios são fornecidos nas Tabelas 7 (folha) e 8 (raiz). Nestas tabelas, os valores de luciferase de vaga-lume (por exemplo, da expressão de pMON19437) são fornecidos na coluna rotulada "FLUC" e os valores de luciferase de Renilla reniformis (por exemplo, da expressão de pMON63934) são fornecidos como na coluna rotulada "RLUC". Também são fornecidas nas Tabelas 7 e 8 as razões de GUS/FLUC e GUS/RLUC médias que fornecem uma medida relativa da força de expressão nos ensaios de protoplastos. Tabela 7. Valores médios de GUS, FLUC e RLUC derivados de protoplastos de folha de milho transformados.Tabela 8. Valores médios de GUS, FLUC e RLUC derivados de protoplastos de raiz de milho transformados. [00111] Four transformations for each EXP or promoter + leader + intron sequence were performed. Average expression values for each EXP or promoter + leader + intron sequence were determined from multiple samples of each transformation. Sample measurements were made using four replicates of each EXP construct transformation or promoter + leader + intron sequence plasmid. Background GUS expression was determined using a negative control plasmid construct devoid of the GUS transgene. Average GUS and luciferase expression levels are provided in Tables 7 (leaf) and 8 (root). In these tables, firefly luciferase values (e.g., from pMON19437 expression) are given in the column labeled "FLUC" and Renilla reniformis luciferase values (e.g., from pMON63934 expression) are given as in the column labeled "RLUC". Also provided in Tables 7 and 8 are average GUS/FLUC and GUS/RLUC ratios that provide a relative measure of the strength of expression in the protoplast assays. Table 7. Average GUS, FLUC and RLUC values derived from transformed corn leaf protoplasts. Table 8. Mean values of GUS, FLUC and RLUC derived from transformed corn root protoplasts.
[00112] Conforme demonstrado na Tabela 7, todos os promotores homólogos de RCc3 demonstraram a capacidade de conduzir a expressão do transgene em protoplastos de folha de milho. Alguns dos promotores homólogos de RCc3 conduziram expressão mais alta do que outros neste ensaio baseado nas razões de GUS/FLUC e GUS/RLUC. Além disso, conforme demonstrado na Tabela 8 acima, todos os promotores homólogos de RCc3 demonstraram a capacidade de conduzir a expressão do transgene em protoplastos de raiz de milho em variados graus.[00112] As demonstrated in Table 7, all RCc3 homologous promoters demonstrated the ability to drive transgene expression in corn leaf protoplasts. Some of the RCc3 homologous promoters drove higher expression than others in this assay based on GUS/FLUC and GUS/RLUC ratios. Furthermore, as demonstrated in Table 8 above, all RCc3 homologous promoters demonstrated the ability to drive transgene expression in maize root protoplasts to varying degrees.
[00113] Plantas de milho foram transformadas com vetores compreendendo um promotor RCc3 operacionalmente ligado ao seu líder RCc3 nativo conduzindo a expressão do transgene β- glucuronidase (GUS). As plantas transformadas resultantes foram analisadas para expressão de proteína GUS.[00113] Corn plants were transformed with vectors comprising an RCc3 promoter operably linked to their native RCc3 leader driving expression of the β-glucuronidase (GUS) transgene. The resulting transformed plants were analyzed for GUS protein expression.
[00114] O promotor RCc3 e as sequências líder foram clonadas em constructos de plasmídeo binário usando métodos conhecidos na técnica, e conforme descrito anteriormente no Exemplo 2. Os constructos de plasmídeo binário resultantes foram pMON264146, pMON264148, pMON264088, pMON264107, pMON264186,pMON264187, pMON264049, pMON264050, pMON264147 epMON264166. As plantas de milho foram transformadas também de forma estável com pMON264108 e pMON264206. Análise de expressão de GUS qualitativa e quantitativa foi realizada conforme descrito no Exemplo 2. As plantas foram avaliadas nos estágios de desenvolvimento V4, V7 e VT. A amostragem em R1 e R3 é mostrada. A Tabela 9 mostra a expressão de GUS quantitativa média para plantas de milho transformadas de forma estável. Tabela 9. Expressão de GUS quantitativa média para plantas de milho transformadas de forma estável. [00114] The RCc3 promoter and leader sequences were cloned into binary plasmid constructs using methods known in the art, and as previously described in Example 2. The resulting binary plasmid constructs were pMON264146, pMON264148, pMON264088, pMON264107, pMON264186, pMON264187, pMON264049, pMON264050, pMON264147 and pMON264166. Maize plants were also stably transformed with pMON264108 and pMON264206. Qualitative and quantitative GUS expression analysis was performed as described in Example 2. Plants were evaluated at V4, V7 and VT developmental stages. Sampling on R1 and R3 is shown. Table 9 shows the average quantitative GUS expression for stably transformed maize plants. Table 9. Mean quantitative GUS expression for stably transformed maize plants.
[00115] Conforme demonstrado na Tabela 9, todos os homólogos de promotor RCc3 foram capazes de conduzir a expressão do transgene GUS em plantas de milho transformadas de forma estável. Além disso, cada promotor tinha um padrão de expressão que foi exclusivo para o promotor específico. Por exemplo, a expressão na flor/antera VT diferia entre os homólogos de promotor RCc3. A expressão conduzida por P-Td.RCc3_3:1 (SEQ ID NO: 17) foi a expressão mais alta observada para todos os promotores, enquanto a expressão conduzida por P-MISgr.RCc3-2:2 (SEQ ID NO: 11) foi a mais baixa. No que diz respeito à expressão de R1 Sabugo/seda, P- Td.RCc3_3:1 (SEQ ID NO: 17) demonstrou a expressão mais alta nestes tecidos e P-MISgr.RCc3-2:2 (SEQ ID NO: 11) expressaram o mínimo. A expressão conduzida por P-Td.RCc3_3:1 (SEQ ID NO: 17) aumentou em tecidos de desenvolvimento tardio. A expressão aumentou na raiz da fase V4 para VT e foi ainda maior nas flores/anteras VT, Sabugo/seda R1 e embrião e endosperma R3 21DAP. A expressão conduzida por P-Td.RCc3_3:1 foi maior entre os homólogos do promotor RCc3 em flores/anteras VT, Sabugo/seda R1 e embrião e endosperma R3 21DAP.[00115] As demonstrated in Table 9, all RCc3 promoter homologs were able to drive expression of the GUS transgene in stably transformed corn plants. Furthermore, each promoter had an expression pattern that was unique to the specific promoter. For example, expression in the VT flower/anther differed between RCc3 promoter homologs. Expression driven by P-Td.RCc3_3:1 (SEQ ID NO: 17) was the highest expression observed for all promoters, while expression driven by P-MISgr.RCc3-2:2 (SEQ ID NO: 11) was the lowest. Regarding the expression of R1 Cob/silk, P- Td.RCc3_3:1 (SEQ ID NO: 17) demonstrated the highest expression in these tissues and P-MISgr.RCc3-2:2 (SEQ ID NO: 11) expressed the least. Expression driven by P-Td.RCc3_3:1 (SEQ ID NO: 17) increased in late developmental tissues. Expression increased in the root from the V4 to VT phase and was even higher in the VT flowers/anthers, R1 cob/silk and R3 21DAP embryo and endosperm. Expression driven by P-Td.RCc3_3:1 was highest among RCc3 promoter homologues in VT flowers/anthers, R1 cob/silk and R3 21DAP embryo and endosperm.
[00116] No que diz respeito à expressão de folha e raiz, alguns dos homólogos do promotor RCc3 demonstraram expressão mais alta na raiz em relação à folha. A Tabela 10 mostra as razões de expressão de raiz-para-folha para todos os promotores RCc3 analisados.Tabela 10. Razões de expressão de raiz/folha para plantas de milho transformadas de forma estável. [00116] With regard to leaf and root expression, some of the RCc3 promoter homologues demonstrated higher expression in the root compared to the leaf. Table 10 shows root-to-leaf expression ratios for all RCc3 promoters analyzed. Table 10. Root-to-leaf expression ratios for stably transformed maize plants.
[00117] Conforme demonstrado na Tabela 10, cada homólogo depromotor RCc3 demonstrou razões diferentes de expressão raiz-para- folha e diferentes padrões de fase V4 para VT. Por exemplo, P- Cl.RCc3:3 (SEQ ID NO: 1) manteve uma razão semelhante de expressão de V4 a VT com um ligeiro declínio ocorrendo na fase V7. A expressão na raiz como visto na Tabela 9 caiu ligeiramente de V4 para V7 e depois aumentou pela fase VT. O promotor P-Ds.RCc3_3:1 (SEQ ID NO: 7) demonstrou uma mudança nas razões de expressão da fase V4 a VT com expressão mais alta na raiz em relação à folha na fase V4 e V7 e, em seguida, um deslocamento aproximando a expressão igual nas folha em relação à raiz na fase VT (1,25). Com este promotor, a expressão média mostrada na Tabela 9 demonstra um aumento na expressão na folha da fase V4 para VT enquanto a expressão na raiz diminuiu da fase V7 para VT. O promotor P- So.RCc3:2 (SEQ ID NO: 19) manteve uma razão de expressão de raiz- para-folha de 6,33 na fase V4 e 6,79 na V7, mas depois caiu para 2,99 na fase VT. No entanto, a expressão com este promotor aumentou 3,69 e 3.96 vezes na folha e raiz, respectivamente, da fase V4 para V7 e depois diminuiu para 2.33 e 1,10 em relação à fase V4 em VT.[00117] As demonstrated in Table 10, each RCc3 promoter homolog demonstrated different root-to-leaf expression ratios and different V4 to VT phase patterns. For example, P- Cl.RCc3:3 (SEQ ID NO: 1) maintained a similar ratio of expression from V4 to VT with a slight decline occurring in the V7 phase. Expression in the root as seen in Table 9 fell slightly from V4 to V7 and then increased through the VT phase. The P-Ds.RCc3_3:1 promoter (SEQ ID NO: 7) demonstrated a change in expression ratios from the V4 to VT phase with higher expression in the root relative to the leaf in the V4 and V7 phase and then a shift approaching equal expression in the leaves in relation to the root in the VT phase (1.25). With this promoter, the average expression shown in Table 9 demonstrates an increase in expression in the leaf from the V4 to VT phase while root expression decreased from the V7 to VT phase. The P-So.RCc3:2 promoter (SEQ ID NO: 19) maintained a root-to-leaf expression ratio of 6.33 in the V4 phase and 6.79 in V7, but then dropped to 2.99 in the VT. However, expression with this promoter increased 3.69- and 3.96-fold in the leaf and root, respectively, from the V4 to V7 phase and then decreased to 2.33 and 1.10 from the V4 phase in VT.
[00118] Notavelmente, nem todos os promotores tiveram uma maior razão raiz-para-folha. Por exemplo, os promotores P-Ds.RCc3_1:1 (SEQ ID NO: 3) e P-Td.RCc3_1:1 (SEQ ID NO: 13) tinham razões raiz/folha menor que uma na fase V4. No entanto, a expressão conduzida por P-Td.RCc3_1:1 foi 6,6 vezes maior que P-Ds.RCc3_1:1 na raiz V4. A razão mais elevada de raiz/folha na fase V4 foi conseguida usando P-Td.RCc3_2:1 (SEQ ID NO: 15). A razão da expressão raiz/folha conduzida por P-Ds.RCc3_1:1 aumentou de V4 (0,76) para V7 (2,95) e então retornou para uma razão semelhante à da V4 (0,79).[00118] Notably, not all promoters had a higher root-to-leaf ratio. For example, the promoters P-Ds.RCc3_1:1 (SEQ ID NO: 3) and P-Td.RCc3_1:1 (SEQ ID NO: 13) had root/leaf ratios less than one in the V4 phase. However, expression driven by P-Td.RCc3_1:1 was 6.6-fold higher than P-Ds.RCc3_1:1 in the V4 root. The highest root/leaf ratio in the V4 phase was achieved using P-Td.RCc3_2:1 (SEQ ID NO: 15). The root/leaf expression ratio driven by P-Ds.RCc3_1:1 increased from V4 (0.76) to V7 (2.95) and then returned to a ratio similar to that in V4 (0.79).
[00119] O promotor P-MISgr.RCc3-2:2 (SEQ ID NO: 11) demonstrou um aumento na expressão na folha e raiz da fase V4 para VT. Este promotor tinha uma razão raiz-para-folha maior que 6,9 ao longo de todas as três fases, mas a razão foi de 7,46 na fase V4 para 6,92 na fase V7 e então subiu para 11,44 na fase VT. A expressão conduzida por P-MISgr.RCc3-2:2 aumentou na folha e raiz da fase V4 para VT.[00119] The P-MISgr.RCc3-2:2 promoter (SEQ ID NO: 11) demonstrated an increase in expression in the leaf and root from the V4 to VT phase. This promoter had a root-to-leaf ratio greater than 6.9 throughout all three phases, but the ratio went from 7.46 in the V4 phase to 6.92 in the V7 phase and then rose to 11.44 in the V4 phase. VT. Expression driven by P-MISgr.RCc3-2:2 increased in leaf and root from V4 to VT stage.
[00120] Cada um dos promotores homólogos RCc3 demonstrou padrões de expressão no milho transformado de forma estável que não necessariamente poderiam ser previstos em virtude de serem derivados de genes homólogos, especialmente quando usado para transformar uma espécie heteróloga como o milho. A maioria dos promotores demonstrou expressão mais alta na raiz em relação à folha em algum ponto na fase V4, V7 ou VT ou em todas as fases antes avaliadas. Notavelmente, a magnitude da expressão diferiu amplamente entre os promotores. As propriedades de expressão únicas de cada um dos homólogos do promotor RCc3 torna alguns mais apropriados do que outros para expressão de certos tipos de molécula de DNA que pode ser transcrita. Por exemplo, a expressão de uma molécula de DNA que pode ser transcrita pode ser fundamental para a assimilação de um nutriente no solo e que é mais bem expresso em uma fase posterior ao desenvolvimento, quando a planta está prestes a iniciar a reprodução e produção da semente, podem se beneficiar melhor de um promotor como P-MISgr.RCc3-2:2 (SEQ ID NO: 11) que aumenta a expressão na raiz perto da fase VT.[00120] Each of the RCc3 homologous promoters demonstrated expression patterns in stably transformed corn that could not necessarily be predicted by virtue of being derived from homologous genes, especially when used to transform a heterologous species such as corn. Most promoters demonstrated higher expression in the root compared to the leaf at some point in the V4, V7 or VT phase or in all phases previously evaluated. Notably, the magnitude of expression differed widely between promoters. The unique expression properties of each of the RCc3 promoter homologues make some more suitable than others for expression of certain types of transcribeable DNA molecules. For example, the expression of a DNA molecule that can be transcribed may be fundamental for the assimilation of a nutrient in the soil and that is best expressed at a later stage in development, when the plant is about to begin reproduction and production of seed, may better benefit from a promoter such as P-MISgr.RCc3-2:2 (SEQ ID NO: 11) that increases expression in the root close to the VT phase.
[00121] Tendo ilustrado e descrito os princípios da invenção, deve ser evidente para especialistas na técnica que a invenção pode ser modificada no arranjo e nos detalhes sem se afastar desses princípios. Reivindicamos todas as modificações que estão dentro do espírito e escopo das reivindicações. Todas as publicações e documentos de patente publicados citados aqui são aqui incorporados como referência na mesma medida como se cada publicação individual ou pedido de patente fosse individual e especificamente indicado para estar aqui incorporado como referência.[00121] Having illustrated and described the principles of the invention, it should be evident to those skilled in the art that the invention can be modified in arrangement and details without departing from these principles. We claim all modifications that are within the spirit and scope of the claims. All published publications and patent documents cited herein are incorporated herein by reference to the same extent as if each individual publication or patent application were individually and specifically designated to be incorporated herein by reference.
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