BRPI0017613B1 - promotor híbrido, construto de dna, bem como métodos para produção de plantas transgênicas, para expressar uma sequência de dna estrutural em uma planta e para controlar ervas daninhas - Google Patents
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Abstract
promotor híbrido, construto de ona, célula de planta transgenica, método para produção uma planta transgénica, método para expressar um sequência de dna estrutural em uma planta e método para controle de ervas daninhas e método de crescimento de uma planta a presente invenção refere-se aos constructos de expressão de planta nova. mais especificamente a presente invenção fornece constructos de dna compreendendo sequências reguladoras 5' para mcd war a expressão de genes operacionalmente ligados em plantas
Description
Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "PROMOTOR híbrido, construto de dna, bem como métodos para produção DE PLANTAS TRANSGÊNICAS, PARA EXPRESSAR UMA SEQUÊNCIA DE DNA ESTRUTURAL EM UMA PLANTA E PARA CONTROLAR ERVAS DANINHAS".
Pedido dividido do PI 0016460-7 de 12.12.2000.
CAMPO DA INVENÇÃO A presente invenção refere-se ao isolamento e uso de moléculas de ácido nucléico para controle de expressão de gene em plantas, especificamente promotores de planta novos.
FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO
Um dos objetivos de engenharia genética de planta é produzir plantas com características ou traços agronomicamente importantes. Avanços recentes em engenharia genética têm fornecido as ferramentas necessárias para produzirem plantas transgênicas que contêm e expressam genes externos (Kahl e outros, World J. of Microbiol. Biotech. 11:449-460, 1995). Traços ou qualidades de interesse particularmente desejáveis para engenharia genética de planta incluiriam mas não seriam limitados a resistência a insetos, doenças de fungos, ou outras pestes e agentes causadores de doenças, tolerâncias a herbicidas, estabilidade ou validade acentuada, rendimento, tolerâncias ambientais, e acentuações nutricionais. Os avanços tecnológicos em transformação e regeneração de planta têm permitido pesquisadores capturarem DNA exógeno, tais como um gene ou genes de uma fonte hete-róloga ou uma nativa, e incorporarem o DNA exógeno no genoma da planta. Em uma aproximação, expressão de um gene novo que não é normalmente expresso em uma planta particular ou tecido de planta pode conferir um efeito fenotípico desejado. Em outra aproximação, transcrição de um gene ou parte de um gene em uma orientação de anti-sentido pode produzir um efeito desejável prevenindo ou inibindo expressão de um gene endógeno. A fim de produzir uma planta transgênica, um constructo que inclui uma sequência de gene heteróloga que confere um fenótipo desejado quando expresso na planta é introduzido em uma célula da planta. O cons-tructo também inclui um promotor de plante que é operacionalmente ligado à sequência de gene heteróloga, freqüentemente um promotor não normalmente associado com o gene heterólogo. O constructo é então introduzido em uma célula da planta para produzir uma célula da planta transformada, e a célula da planta transformada é regenerada em uma planta transgênica. 0 promotor controla expressão da sequência de DNA introduzida a qual o promotor é operacionalmente ligado e assim afeta a característica desejada conferida pela sequência de DNA.
Seria vantajoso ter uma variedade de promotores para talhar expressão de gene tal que um gene ou gene(s) seja transcrito eficientemente no tempo certo durante crescimento e desenvolvimento da planta, na localização ótima na planta, e na quantidade necessária para produzir o efeito desejado. Por exemplo, expressão constitutiva de um produto de gene pode ser benéfico em uma localização da planta mas menos benéfica em outra da planta. Em outros casos, pode ser benéfico ter um produto de gene produzido em um certo estágio de desenvolvimento da planta ou em resposta a certos estímulos ambientais ou químicos. O desenvolvimento comercial de germoplasma geneticamente aperfeiçoado tem também avançado ao estágio de introduzir traços múltiplos em plantas de colheita, freqüentemente referido como uma aproximação de empilhamento de gene. Nesta aproximação, genes múltiplos conferindo características diferentes de interesse podem ser introduzidos em uma planta. É importante quando introduzir genes múltiplos em uma planta que cada gene seja modulado ou controlado para expressão ótima e que os elementos reguladores sejam diversos a fim de reduzir o potencial de silenciar gene. Levando em consideração estas e outras considerações, é aparente que controle ótimo de expressão de gene e diversidade de elemento regulador são importantes em biotecnologia de planta.
SUMÁRIO DA INVENÇÃO A presente invenção refere-se a constructos de expressão de planta de DNA que compreendem sequências de promotores de actina de Arabidopsis (Act), Actla e Actlb e a sequência de promotor de fator de alongamento 1a (EF1a), e fragmentos e elementos cis derivados destes promotores operacionalmente ligados a sequências de gene estruturais heteró-logas que funcionam em células de planta de colheita.
Assim, de acordo com uma concretização da invenção, um cons-tructo de DNA recombinante é desde que compreenda, em ligação operável, um promotor que é funcional em uma célula de uma planta de colheita, o promotor compreendendo: pelo menos um elemento cis derivado de SEQ ID NO: 12, SEQ ID NO:22, SEQ ID NQ:23; uma sequência de DNA estrutural heteróloga ao promotor; em uma região não traduzida 3' que funciona em plantas para provocar a adição de nucleotídeos políadenilados à extremidade 3' da sequência de RNA. Por exemplo, o promotor pode consistir essencialmente em uma região reguladora 5' derivada de qualquer uma dos SEQ ID NO:9, SEQ ID NO:10, SEQ ID NO:11, SEQ ID NG:22, SEQ ID NO:23, SEQ ID NO:24. SEQ ID NO:25, e SEQ ID NO:26 (incluindo ou excluindo quaisquer sequências íntron localizadas a esse respeito). O gene estrutural pode compreender qualquer sequência de nucleotídeo heteróloga onde expressão da sequência resulta em um traço ou produto agronomicamente útil em uma planta de colheita transgênica.
De acordo com outro aspecto da invenção é um constructo de DNA compreendendo uma sequência de DNA estrutural operacionalmente ligada às sequências de promotores da presente invenção que codificam uma proteína empregada para conferir tolerância herbicida a uma planta de colheita. Esta proteína de tolerância herbicida inclui, mas não é limitada a genes de proteína de tolerância de glifosato tal como um gene de EPSP sin-tase resistente a glifosato sozinho, ou em combinação com um ou mais genes de proteína de degradação de glifosato.
De acordo com outra concretização da invenção, constructos de DNA tais como aqueles descritos acima são fornecidos onde o promotor é um promotor híbrido ou quimérico compreendendo pelo menos um elemento cis derivado de um ou mais de SEQ ID NO:9, SEQ ID NO:10, SEQ ID N0:11, SEQ IS NO: 12, SEQ ID NO:22, SEQ ID NO:23, SEQ ID NO:24, SEQ ID NO:25, e SEQ ID NO:26 operacionalmente ligado a uma sequência de promotor heteróloga tal como um promotor de calimovírus, por exemplo o promotor de vírus 35S mosaico de Couve-flor ou o promotor de vírus mosaico de Escrofulária. .
De acordo com outra concretização da invenção, constructos de DNA, tais como aqueles descrites acima, são fornecidos em série, onde o promotor é um promotor híbrido ou quimérico compreendendo pelo menos um elemento cis derivado de um ou mais de SEQ ID NO:9, SEQ ID NO:1Q, SEQ ID NO:11, SEQ ID NO: 12, SEQ ID NO:22, SEQ ID NO:23, SEQ ID NO:24, SEQ ID NQ:25, e SEQ ID NO:26 operacionalmente ligado a uma sequência de gene heteróloga que expressa em células de planta de colheita transgênica. As sequências de promotores quiméricos mais especificamente compreendendo as sequências identificadas em SEQ ID NQ:27, SEQ ID NQ:28, SEQ ID NO;29, e SEQ ID NO:30.
De acordo com outra concretização da invenção, um constructo de DNA tal como aquele descrito acima é fornecido onde a sequência de DNA estrutural é uma gene de tolerância de glífosato, tal que quando o constructo de DNA é introduzido em uma célula da planta, ele confere à célula da planta tolerância a uma formulação de glífosato aquosa que inclui pelo menos 50 gramas de equivalente ácido por litro (g a.e./l) de glífosato. Em outras concretizações relacionadas, o constructo de DNA confere à célula de planta tolerância a formulações de glífosato tendo concentrações de gliosato maiores (por exemplo, pelo menos 300 gramas de equivalente de ácido por litro de glífosato. De acordo com uma concretização, o constructo de DNA confere à célula de planta tolerância a pelo menos uma aplicação de Roundup Ultra® em uma taxa de 453 gramas por 4000 m2 (16 onças (oz) por acre) ou seus múltiplos, por exemplo, em outras concretizações, tolerância a glífosato estende-se a uma, duas ou mais aplicações de 453 gramas por 4000 m2 (16 onças (oz) por acre), 906 gramas por 4000 m2 (32 onças (oz) por acre), ou 1812 gramas por 4000 m2 (64 onças (oz) por acre), por exemplo.
De acordo com outra concretização da invenção, plantas de co- Iheitas transgênicas estão desde que sejam transformadas com um cons-tructo de DNA como descrito acima, incluindo espécies monocoíiledôneas e espécies dicototiledôneas. Descobriram-se que a actina de Arabidopsis e promotores de EF1a de Arabidopsis são suficientemente ativos em outras espécies de plantas de colheita tais como algodão, tomate e girassol, por exemplo, aquelas quando usadas para controlar expressão de um gene de tolerância de glifosato, tais como aroA:CP4, as plantas toleram taxas de aplicação comerciais de glifosato, exibindo boa tolerância vegetativa e baixo dano a tecidos reprodutivos. Tais promotores podem também ser usados para expressar outros genes de interesse em plantas, incluindo, mas não limitado a, genes que conferem tolerância herbicida, controle de inseto, resistência à doença, estabilidade ou validade aumentada, rendimento maior, acentuação nutricional, expressão de um produto farmacêutico ou outro produto de polipeptídeo desejado, ou uma mudança desejável em fisiologia ou morfologia da planta, e assim por diante.
De acordo com outra concretização da invenção, plantas de colheita transgênicas estão desde que sejam transformadas com constructos de DNA múltiplos compreendendo actina de Arabidopsis e promotores de EF1a de Arabidopsis sejam suficientemente ativos em outras espécies de plantas tais como algodão, tomate, girassol, por exemplo, as quais quando são usadas para controlar expressão de um gene de tolerância de glifosato tal como aroA:CP4, as plantas toleraram taxas de aplicações comerciais de glifosato, exibindo boa tolerância vegetativa e baixo dano a tecidos reprodutivos. Tais promotores podem também ser usados para expressar outros genes de interesse em plantas, incluindo, mas não limitado a, genes que conferem tolerância a herbicida, controle de inseto, resistência a doença, estabilidade ou validade aumentada, rendimento maior, acentuação nutricional, expressão de uma produto farmacêutico ou outro produto de polipeptídeo desejado, ou uma mudança desejável em fisiologia ou morfologia da planta, e assim por diante.
De acordo com outra concretização da invenção, plantas de colheita transgênicas estão desde que sejam transformadas com constructos de DNA múltiplos compreendendo actina de Arabidopsis e promotores de EF1a de Arabidopsis como moléculas de DNA quiméricas em fusão com moléculas de DNA de caulimovírus tendo atividade de promotor em plantas suficientemente ativas em outras espécies de plantas tais como algodão, tomate, canola, soja, e girassol, por exemplo, as quais quando são usadas para controlar expressão de um gene de tolerância de glifosato tal como a-roA:CP4, as plantas toleram taxas de aplicações comerciais de glifosato, exibindo boa tolerância vegetativa e baixo dano a tecidos reprodutivos. Tais promotores podem também ser usados para expressar outros genes de interesse em plantas, incluindo, mas não limitado a, genes que conferem tolerância a herbicida, controle de inseto, resistência a doença, estabilidade ou validade aumentada, rendimento maior, acentuação nutricional, expressão de uma produto farmacêutico ou outro produto de polipeptídeo desejado, ou uma mudança desejável em fisiologia ou morfologia da planta, e assim por diante.
De acordo com outra concretização, da invenção os métodos são fornecidos para expressar uma sequência de DNA estrutural em uma planta. Tais métodos compreendem, fornecendo um constructo de DNA conforme descrito acima, introduzindo o constructo de DNA em uma célula da planta, e regenerando a célula da planta para produzir uma planta tal que o DNA estrutura seja exprimível na planta. De acordo com uma concretização relacionada, um método de controlar ervas daninhas é fornecido no qual o constructo de DNA compreende um gene de tolerância de glifosato e um aplica-se a uma planta de colheita transformada com o constructo de DNA em uma quantidade de glifosato que é suficiente para controlar ervas daninhas sem significantemente prejudicar a planta de colheita.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
Figura 1 é um mapa de plasmídeo de pCGN8086 Figura 2 é um mapa de plasmídeo de pMON45325 Figura 3 é um mapa de plasmídeo de pMON45331 Figura 4 é um mapa de plasmídeo de pMON45332 Figura 5 é um mapa de plasmídeo de pCGN9190 Figura 6 é um mapa de plasmídeo de pCGN9153 Figura 7 é um mapa de plasmídeo de pCGN8099 Figura 8 é um mapa de plasmídeo de pCGN8Q88 Figura 9 é um mapa de plasmídeo de pCGN8Q68 Figura 10 é um mapa de plasmídeo de pCGN8Q96 Figura 11 é um mapa de plasmídeo de pCGN9151 Figura 12 é um mapa de plasmídeo de pMON1Q156 Figura 13 é um mapa de plasmídeo de pMON52059 Figura 14 é um mapa de plasmídeo de pMON54952 Figura 15 é um mapa de plasmídeo de pMON54953 Figura 16 é um mapa de plasmídeo de pMON54954 Figura 17 é um mapa de plasmídeo de pMON54955 Figura 18 é um mapa de plasmídeo de pMON54956 BREVE DESCRIÇÃO DA LISTAGEM DE SEQUÊNCIA SEQ ID NG:1 é o iniciador de PCR anterior usado para o isolamento do promotor Act2 SEQ ID NO:2 é o iniciador de PCR reverso usado para o isolamento do promotor Act2 SEQ ID NO:3 é o iniciador de PCR anterior usado para o isolamento do promotor Act8 SEQ ID NO:4 é o iniciador de PCR reverso usado para o isolamento do promotor Act8 SEQ ID NO:5 é o iniciador de PCR anterior usado para o isolamento do promotor Act11 SEQ ID NO:6 é o iniciador de PCR reverso usado para o isolamento do promotor Act11 SEQ ID NO:7 é o iniciador de PCR anterior usado para o isolamento do promotor EF1 SEQ ID NO:8 é o iniciador de PCR reverso usado para o isolamento do promotor EF1 SEQ ID NO:9 é a sequência do promotor Act2 incluindo a sequência íntron do gene Act2, Posições de base 1-764 representam a se- quência do promotor; posições de base 765-1215 representam o íntron seguido por 5 bases de região não traduzida 5' (5' UTR) antes do ATG; o sítio de início de transcrição está localizado em posição de base 597. SEQ ID NO; 10 é a sequência do promotor Act8 incluindo o primeiro íntron do gene Act8. Posições de base 1-797 representam a sequência do promotor; posições de base 798-1259 representam o íntron seguido por 10 bases de 5' UTR antes do ATG; o sítio de início de transcrição está localizado em posição de base 646. SEQ ID NO:11 é a sequência do promotor Act11 incluindo o primeiro íntron do gene Act11. Posições de base 1-1218 representam a sequência do promotor; posições de base 1219-1381 representam o íntron seguido por 10 bases de 5' UTR antes do ATG; o sítio de início de transcrição está localizado em posição de base 1062. SEQ ID NO:12 é a sequência do promotor EF1 incluindo o primeiro íntron do gene EF1. Posições de base 1-536 representam a sequência do promotor; posições de base 537-1137 representam o íntron seguido por 22 bases de 5' UTR antes do ATG; o sítio de início de transcrição está localizado em posição de base 481. SEQ ID NO:13 é o iniciador de PCR anterior usado para o isolamento do promotor Act1 a SEQ ID NO:14 é o iniciador de PCR anterior usado para o isolamento do promotor Actlb SEQ ID NO: 15 é o iniciador de PCR reverso usado para o isolamento dos promotores Actla e Actlb SEQ ID NO:16 é o iniciador de PCR anterior usado para o isolamento do promotor Act3 SEQ ID NO: 17 é o iniciador de PCR reverso usado para o isolamento do promotor Act3 SEQ ID NO: 18 é o iniciador de PCR anterior usado para o isolamento do promotor Act7 SEQ ID NO:19 é o iniciador de PCR reverso usado para o isolamento do promotor Act7 SEQ ID NO:20 é o iniciador de PCR anterior usado para o isolamento do promotor Act12 SEQ ID NO:21é o iniciador de PCR reverso usado para o isolamento do promotor Act12 SEQ ID NO:22 é a sequência do promotor Act1 a incluindo o primeiro íntron do gene Actla. Posições de base 1-1033 representam a sequência do promotor; posições de base 1034-1578 representam o íntron e 5' UTR. . SEQ ID NO:23 é a sequência do promotor Actlb incluindo o primeiro íntron do gene Actlb. Posições de base 1-914 representam a sequência do promotor; posições de base 915-1468 representam o íntron e sequência de 5' UTR. SEQ ID NO:24 é a sequência do promotor Act3 incluindo o primeiro íntron do gene Act3. Posições de base 1-1023 representam a sequência do promotor; posições de base 1024-1642 representam o íntron e sequência de 5' UTR. SEQ ID NO:25 é a sequência do promotor Act7 incluindo o primeiro íntron do gene Act7. Posições de base 1-600 representam a sequência do promotor; posições de base 600-1241 representam o íntron e sequência de 5' UTR. SEQ ID NO:26 é a sequência do promotor Act12 incluindo o primeiro íntron do gene Act12. Posições de base 1-1017 representam a sequência do promotor; posições de base 1018-1313 representam o íntron e sequência de 5' UTR. SEQ ID NO:27 é a sequência do promotor FMV-Act11 quiméríca incluindo o primeiro íntron do gene Act11. Posições de base 1-536 representam a sequência do promotor FMV duplicada; posições de base 533-1946 representam o promotor de actina 11 de Arabidopsis, íntron e sequência de 5' UTR. SEQ ID NO:28 é a sequência do promotor FMV-EF1a quiméríca incluindo o primeiro íntron do gene EF1a, Posições de base 1-536 representam a sequência do promotor FMV; posições de base 533-1695 representam o promotor EF1a, íntron e sequência de 5' UTR. SEQ ID NO:29 é a sequência do promotor CaMV-Act8 incluindo o primeiro íntron do gene Act8. Posições de base 1-523 apresentam a sequência do promotor CaMV; posições de base 534-1800 representam o promotor Act8, íntron e sequência de 5' UTR. SEQ ID NO:30 é a sequência do promotor CaMV-Act2 incluindo o primeiro íntron do gene Act2. Posições de base 1-523 representam a sequência do promotor CaMV; posições de base 534-1742 representam o promotor Act2, íntron e sequência de 5' UTR.
DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO
Este pedido reivindica o benefício do N° do Pedido Provisório U.S. 60/171.173, depositado em 16/12/99. As definições e métodos seguintes são fornecidos para melhor definir, e para guiar aqueles versados ordinária na técnica na prática da presente invenção. A não ser que de outro modo mencionado, termos são para ser compreendidos de acordo com uso convencional por aqueles versados na técnica relevante. A nomenclatura para bases de DNA conforme descritas em 37 CFR § 1.822 é usada. A nomenclatura de uma e três letras padrão para resíduos de amínoácido é usada. "Ácido nucléico (sequência)" ou "polinucleotídeo (sequência)" refere-se a DNA ou RNA de filamento único ou duplo de origem genômica ou sintética, isto é um polímero de bases de desoxirribonucleotídeo ou ribonu-cleotídeo, respectivamente, lido da extremidade 5' (a montante) à extremidade 3' (a jusante). O ácido nucléico pode representar o sentido ou filamento complementar (anti-sentido). "Nativo" refere-se a uma sequência de ácido nucléico ocorrendo naturalmente ("tipo selvagem").
Sequência "heteróloga" refere-se a uma sequência a qual origina de uma fonte externa ou espécie ou, se da mesma fonte, é modificada de sua forma original.
Uma sequência de ácido nucléico "isolada" é substancialmente separada ou purificada das outras sequências de ácido nucléico com a qual o ácido nucléico é normalmente associado na célula do organismo na qual o ácido nucléico normalmente ocorre, isto é, outro DNA cromossômico ou ex-tracromossomal. O termo abrange ácidos nucléicos que são bioquimicamen-te purificados a fim de substancialmente remover ácido nucléicos contami-nantes e outros componentes celulares. O termo também abrange ácidos nucléicos recombinantes e ácidos nucléicos quimícamente sintetizados. O termo "substancialmente purificado", como usado aqui, refere-se a uma molécula separada de outras moléculas normalmente associada com ela em seu estado nativo. Mais preferivelmente, uma molécula substancialmente purificada é a espécie predominante presente em uma preparação. Uma molécula substancialmente purificada pode ser maior do que 60% livre, preferivelmente 75% livre, mais preferivelmente 90% livre das outras moléculas (exclusiva de solvente) presente na mistura natural. O termo "substancialmente purificado" não é pretendido a abranger moléculas presentes em seu estado nativo.
Uma primeira sequência de ácido nucléico exibe "substancialmente identidade" a uma sequência de ácido nucléico de referência se, quando optativamente alinhado (com inserções ou anulações de nucleotídeo apropriadas totalizando menos do que 20 porcento da sequência de referência sobre a janela de comparação) com o outro ácido nucléico (ou seu padrão complementar), há pelo menos aproximadamente 75% de identidade de sequência de nucleotídeo, preferivelmente pelo menos aproximadamente 80% de identidade, mais preferivelmente pelo menos aproximadamente 85% de identidade, e mais preferivelmente pelo menos aproximadamente 90% de identidade sobre uma janela de comparação de pelo menos 20 posições de nucleotídeo, preferivelmente pelo menos 50 posições de nucleotídeo, mais preferivelmente pelo menos 100 posições de nucleotídeo, e mais preferivelmente sobre o comprimento inteiro do primeiro ácido nucléico. Alinhamento ótimo de sequências para alinhar uma janela de comparação pode ser conduzido pelo algoritmo de homologia local de Smith e Waterman, Adv. Appl. Math. 2:482, 1981; pelo algoritmo de alinhamento de homologia de Needle-man e Wunsch, J. Mol. Biol. 48:443,1970; pela pesquisa por método similar de Pearson e Lipman, Proc. Natl. Acad. Sei. USA 85:2444, 1988; preferível- mente por implementações computadorizadas destes algoritmos (GAP, BESTFIT, FASTA e TFASTA) no Wisconsin Genetics Software Package Release 7.0, Genetics Computer Group, 575 Science Dr., Madison, Wl. O ácido nucléico de referência pode ser uma molécula de comprimento completo ou uma porção de uma molécula maior. Alternativamente, dois ácidos nucléicos são para ter identidade substancial se um hibridiza a outro sob condições severas, como definido acima.
Uma primeira sequência de ácido nucléico é "operacionalmente ligada" com uma segunda sequência de ácido nucléico quando as sequências são assim arranjadas de modo que a primeira sequência de ácido nucléico afete a função da segunda sequência de ácido nucléico. Preferivelmente, as duas sequências são parte de uma molécula de ácido nucléico contígua simples e mais preferivelmente são adjacentes. Por exemplo, um promotor é operacionalmente ligado a um gene se o promotor regula ou media transcrição do gene em uma célula.
Um ácido nucléico "recombinante" é feito por uma combinação artificial de dois segmentos separados diferentes, por exemplo, por síntese química ou pela manipulação de segmentos isolados de ácidos nucléicos por técnicas de engenharia genética. Técnicas para manipulação de ácido nucléico são bem conhecidas (veja por exemplo Sambrook e outros, Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Press, 1989; Maliga e outros, Methods in Plant Molecular Biology, Cold Spring Harbor Press, 1995; Birren e outros, Genome Analysis: volume 1, Analyzing DNA, (1997), volume 2, Detecting Genes, (1998), volume 3, Cloning Systems, (1999), volume 4, Mapping Genes, (1999), Cold Spring Harbor, New York). Métodos para síntese química de ácidos nucléicos são discutidos, por exemplo, em Beaucage e Carruthers, Tetra. Letts. 22:1859-1862, 1981, e Matteucci e outros, J. Am. Chem. Soc. 103:3185, 1981. Síntese química de ácidos nucléicos pode ser executada, por exemplo, em sintetiza-dores de oligonucleotídeo automatizado comercial.
Uma "sequência de ácido nucléico sintética" pode ser designada e quimicamente sintetizada por expressão acentuada em particular células hospedeiras e para os propósitos de clonagem em constructos apropriados. Células hospedeiras freqüentemente exibem um modelo preferido de uso de códon (Murray e outros, 1989). DNAs sintéticos designados para acentuar expressão em um hospedeiro particular deveríam portanto refletir o modelo de uso de códon na célula hospedeira. Programas de computadores estão disponíveis para estes propósitos incluindo mas não limitado aos programas "BestFit" ou "Gap" do Pacote de Programa de Análise de Sequência, Genetics Computer Group, Inc., University of Wisconsin Biotechnology Center, Madison, Wl 53711. "Ampliação" de ácidos nucléicos ou "reprodução de ácido nucléi-co" refere-se à produção de cópias adicionais de uma sequência de ácido nucléico e é realizada usando tecnologias de reação de cadeia de polimera-se (PCR). Uma variedade de métodos de ampliação é conhecida na técnica e é descrita, interalia, na Patente U.S. N°s 4.683.195 e 4.683.202 e em PCR Protocols; A Guide to Methods and Applications, ed. Innis e outros, Academic Press, San Diego, 1990. Em PCR, um iniciador refere-se a um oligonu-cleotídeo curto de sequência definida o qual é anelado a um modelo de DNA para iniciar a reação de cadeia de poiímerase, "Transformado", "transfectado", ou "transgênico" refere-se a uma célula, tecido, órgão, ou organismo no qual tem sido introduzido um ácido nucléico externo, tal como um constructo recombinante. Preferivelmente, o ácido nucléico introduzido é integrado no DNA genômico da célula, tecido, órgão ou organismo recipiente tal que o ácido nucléico introduzido seja herdado por descendência subseqüente. Uma célula ou organismo "transgênico" ou "transformado" também inclui produto da célula ou organismo e produto produzido de um programa de reprodução empregando tal planta "transgênica" como uma origem em um cruzamento e exibindo um fenótipo alterado resultante da presença de um constructo ou constructo recombinante. O termo "gene" refere-se a um DNA cromossômico, DNA de plasmídeo, cDNA, DNA sintético ou outro DNA que codifica um peptídeo, polipeptídeo, proteína, ou molécula de RNA, e regiões flanqueando a se- quência de codificação envolvida na regulação de expressão. Alguns genes podem ser transcritos em mRNA e traduzidos em polipeptídeos (genes estruturais); outros genes podem ser transcritos em RNA (por exemplo rRNA, tRNA); e outros tipos de gene funcionam como reguladores de expressão (genes reguladores). "Expressão" de um gene refere-se a transcrição de um gene para produzir o mRNA correspondente e tradução deste mRNA para produzir o produto de gene correspondente, isto é, um peptídeo, polipeptídeo, ou proteína. Expressão de gene é controlada ou modulada por elementos reguladores incluindo elementos reguladores 5' tais como promotores. "Componente genético" refere-se a qualquer sequência de ácido nucléico ou elemento genético o qual pode também ser um componente ou parte de um constructo de expressão. Exemplos de componentes genéticos incluem, mas não são limitados a regiões promotoras, líderes não traduzidos de 5', íntrons, genes, regiões não traduzidas de 3', e outras sequências reguladoras ou sequências as quais afetam transcrição ou tradução de uma ou , mais sequências de ácido nucléico.
Os termos "constructo de DNA recombinante", "constructo re-combínante", "constructo de expressão" ou "cassete de expressão" referem-se a qualquer agente tal como um plasmídeo, cosmídeo, vírus, BAC (cromossoma artificial bacterial), sequência autonomamente reprodutora, fago, ou sequência de nucleotídeo de DNA ou RNA de filamento único ou duplo linear ou circular, derivada de qualquer fonte, capaz de integração genômica ou reprodução autônoma, compreendendo uma molécula de DNA na qual uma ou mais das sequências de DNA têm sido ligadas em um modo funcionalmente operativo usando técnica de DNA recombinante bem conhecida. "Complementar" refere-se a associação natural de sequências de ácido nucléico por emparelhamento de base (pares A-G-T com a sequência complementar T-C-A). Complementaridade entre duas moléculas de filamento simples pode ser parcial, se somente alguns dos pares de ácidos nucléicos são complementares; ou completa, se todos os pares de base são complementares. O grau de complementaridade afeta a eficiência e compri- mento de hibridização e reações de amplificação. "Homoiogia" refere-se ao nível de similaridade entre sequências de ácido nucléico ou de aminoácidos em termos de porcentagem de identidade posicionai de nucleotídeo ou aminoácido, respectivamente, isto é, similaridade de sequência ou identidade. Homoiogia também refere-se ao conceito de propriedades funcionais similares entre ácidos nucléicos ou proteínas diferentes. "Promotor" refere-se a uma sequência de ácido nucléico localizada a montante ou 5' a um códon de início translacional de uma estrutura de leitura aberta (ou região de codificação de proteína) de um gene e que está envolvido em reconhecimento e aglutinação de polimerase II de RNA e outras proteínas (fatores de transcrição trans-atuantes) para iniciar transcrição. Um "promotor de planta" é um promotor nativo ou não nativo que é funcional em células de planta. Promotores constitutivos são funcionais na maioria ou todos os tecidos de uma planta durante todo desenvolvimento da planta. Promotores específicos de tecido, órgão ou célula são expressos somente ou predominantemente em um tecido, órgão, ou tipo de célula particular, respectivamente. Em vez de ser expresso "especificamente" em um dado tecido, órgão, ou tipo de célula, um promotor pode exibir expressão "acentuada", isto é, um nível maior de expressão, em uma parte (por exemplo, tipo de célula, tecido, ou órgão) da planta comparado a outras partes da planta. Promotores temporariamente regulados são funcionais somente ou predominantemente durante certos períodos de desenvolvimento da planta ou em certas horas do dia, como no caso de genes associados com ritmo que ocorre uma vez ao dia, por exemplo. Promotores indutíveis seletivamente expressam uma sequência de DNA operacionalmente ligada em resposta à presença de um estímulo endógeno ou exógeno, por exemplo por compostos químicos (indutores químicos) ou em resposta a sinais ambientais, hormonais, químicos, e/ou de desenvolvimento. Promotores indutíveis ou regulados incluem, por exemplo, promotores regulados por luz, calor, tensão, enchente ou seca, fitohormônios, ferimentos ou produtos químicos tais como etanol, jasmonato, ácido salicílico, ou asseguradores.
Qualquer promotor de planta pode ser usado como uma sequência reguladora 5' para modular expressão de um gene particular ou genes. Um promotor preferido seria um promotor de polimerase II de RNA de planta. Promotores de polimerase II de RNA de planta, como aqueles de outros eucariotas maiores, têm estruturas complexas e são compreendidos de diversos elementos distintos. Um tal elemento é a caixa TATA ou caixa Goldberg-Hogness, a qual é exigida para corrigir expressão de genes euca-rióticos in vitro e iniciação eficiente de transcrição in vivo precisa. A caixa TATA é tipicamente posicionada em aproximadamente -25 a -35, isto é, 25 a 35 pares de base (pb) a jusante (5') do sítio de iniciação de transcrição, ou sítio de tampa, o qual é definido como posição +1 (Breathnach e Chambon, Ann. Rev. Biochem. 50:349-383, 1981; Messing e outros, In: Genetic Engí-neering of Plants, Kosuge e outros, eds., pp. 211-227,1983). Outro elemento comum, a caixa CCAAT, está localizado entre -70 a -100 pb. Em plantas, a caixa CCAAT pode ter uma sequência de consenso diferente do que a sequência funcionalmente análoga de promotores de mamíferos (o análogo da planta foi denominado a "caixa AGGA" para diferenciá-lo de sua contraparte animal; Messing e outros, In: Genetic Engíneering of Plants, Kosuge e outros, eds., pp. 211-227,1983). Além disso, virtualmente todos os promotores incluem sequências ou realçadores de ativação a jusante adicionais (Benoist e Chambon, Nature 290:304-310, 1981; Gruss e outros, Proc. Nat. Acad. Sei. USA 78:943-947, 1981; e Khoury e Gruss, Cell 27:313-314, 1983) estendendo em torno de -100 pb a -1.000 pb ou mais a jusante do sítio de iniciação de transcrição.
Quando fundido a sequências de DNA heterólogas, tais promotores tipicamente produzem a sequência fundida a ser transcrita em um modo que é similar àquele da sequência de gene com o qual o promotor é normalmente associado. Promotor de fragmentos que inclui sequências reguladoras pode ser adicionado (por exemplo, fundido à extremidade 5' de, ou inserido dentro de, um promotor ativo tendo suas sequências reguladoras parciais ou completas próprias (Fluhr e outros, Science 232:1106-1112, 1986; Ellis e outros, EMBO J. 6:11-16,1987; Strittmatter e Chua, Proc. Nat.
Acad. Sei. USA 84:8986-8990, 1987; Poulsen e Chua, Mol. Gen. Genet. 214:16-23, 1988; Cornai e outros, Plant Mol. Biol. 15:373-381, 1991). Alternativamente, sequências reguladoras heterólogas podem ser adicionadas à região a jusante 5' de um promotor truncado inativo, por exemplo, um promotor incluindo somente o núcleo de TATA e, algumas vezes, os elementos de CCAAT (Fluhr e outros, Science 232:1106-1112, 1986; Strittmatter e Chua, Proc. Nat. Acad. Sei. USA 84:8986-8990,1987; Aryan e outros, Mol. Gen. Genet. 225:65-71,1991).
Promotores são tipicamente compreendidos de "elementos reguladores transcricional cis-atuantes" distintos múltiplos, ou simplesmente "elementos eis" cada um dos quais confere um aspecto diferente do controle total de expressão de gene (Strittmatter e Chua, Proc. Nat. Acad. Sei. USA 84:8986-8990,1987; Ellis e outros, EMBO J. 6:11-16,1987; Benfey e outros, EMBO J. 9:1677-1684,1990). "Elementos cis" aglutinam a fatores de proteína trans-atuantes que regulam transcrição. Alguns dos elementos cis aglutinam mais do que um fator, e fatores de transcrição trans-atuantes podem interagir com afinidades diferentes com mais do que um elemento cis (Johnson e McKnight, Ann. Rev. Biochem, 58:799-839,1989). Fatores de transcrição de planta, correspondendo a elementos cis, e análises de suas interações são discutidos, por exemplo, em: Martin, Curr. Opinions Biotech. 7:130-138,1996; Murai, em: Methods in Plant Biochemistry and Molecular Biology, Dashek, ed„ CRC Press, 1997, pp. 397-422; e Methods in Plant Molecular Biology, Maliga e outros, eds., Cold Spring Harbor Press, 1995, pp. 233-300. As sequências de promotores da presente invenção podem conter "elementos cis" que conferem ou modulam expressão de gene.
Elementos cis podem ser identificados por várias técnicas, incluindo análise de anulação, isto é, anulando um ou mais nucleotídeos da extremidade 5' ou interno a um promotor; análise de proteína aglutinante de DNA usando formação de pegada de Dnase I, interferência de metilação, ensaios de mobilidade-mudança de eletroforese, formação de pegada ge-nômica in vivo por PCR mediado por ligação e outros ensaios convencionais; ou por similaridade de sequência com assuntos de elemento cis conhecidos por métodos de comparação por sequência convencional, A estrutura fina de um elemento cis pode ser além disso estudos por mutagênese (ou substituição) de um ou mais nucleotídeos de elemento ou por outros métodos convencionais (veja por exemplo. Methods in Plant Biochemistry and Molecular Biology, Dashek, ed., CRC Press, 1997, pp. 397-422; e Methods in Plant Molecular Biology, Maliga e outros, eds., Cold Spring Harbor Press, 1995, pp. 233-300).
Elementos cis podem ser obtidos por síntese química ou por clonagem proveniente de promotores que incluem tais elementos. Elementos cis podem também ser sintetizados com sequência de flanco adicionais que contenham sítios de enzima de restrição útil para facilitar manipulação subsequente. Em uma concretização, os promotores são compreendidos de "elementos cis" distintos múltiplos. Em uma concretização preferida regiões de sequência compreendendo "elementos cis" das sequências de ácido nucléi-co de SEQ ID NO:9, SEQID NO:10, SEQ ID NO:11, SEQ ID NO:12, SEQ ID NO:22, SEQ ID NO:23, SEQ ID NO:24, SEQ ID NO:25, e SEQ ID NO:26 são identificadas usando programas de computadores incluindo, mas não limitado a MEME ou SIGNALSCAN que são designados especificamente para identificar elementos cis, ou domicílio ou assuntos dentro das sequências. A presente invenção inclui fragmentos ou elementos cis de SEQ ID NO:9, SEQ ID NO:1Q, SEQ ID NO:11, SEQ ID NO:12, SEQ ID NO:22, SEQ ID IMO:23, SEQ ID NO:24, SEQ ID NO:25, e SEQ ID NO:26 ou homólogos de elementos cis conhecidos para efetuar regulação de gene que mostram homologia com as sequências de ácido nucléico da presente invenção. Tais fragmentos de ácido nucléico podem também incluir qualquer região das sequências descritas. As regiões de promotores ou regiões de promotores parciais da presente invenção como mostrado a SEQ ID NO:9, SEQ ID NO:10, SEQ ID NO:11, SEQ ID NO:12, SEQ ID NO:22, SEQ ID NO:23, SEQ ID NO:24, SEQ ID NO:25, e SEQ ID NO:26 podem conter pelo menos um elemento regulador incluindo, mas não limitado a "elementos cis" ou domínios que são capazes de regular expressão de sequências de DNA operacionalmente ligadas, tais como em tecidos reprodutores de macho.
Promotores de planta podem também incluir promotores produzidos através da manipulação de promotores conhecidos a produzirem promotores sintéticos, quiméricos, ou híbridos. Tais promotores podem também combinar elementos cis de um ou mais promotores, por exemplo, adicionando uma sequência reguladora heteróloga a um promotor ativo com suas próprias sequências reguladoras parciais ou completas (Ellis e outros, EMBO J. 6:11-16,1987; Strittmatter e Chua, Proc. Nat. Acad, Sei. USA 84:8986-8990, 1987;Poulsen e Chua, Mol. Gen. Genet. 214:16-23, 1988; Cornai e outros, Plant. Mol. Biol. 15:373-381,1991). Promotores quiméricos têm também sido desenvolvidos adicionando uma sequência reguladora heteróloga à região a jusante 5' de um promotor truncado inativo, isto é, um promotor que inclui somente o núcleo TATA e, optativamente, os elementos de CCAAT (Fluhr e outros, Science 232:1106-1112, 1986; Strittmatter e Chua, Proc. Nat Acad. Sei. USA 84:8986-8990, 1987; Aryan e outros, Mol. Gen. Genet. 225:65-71, 1991).
Promotores quiméricos ou híbridos de acordo com a presente invenção podem incluir pelo menos um elemento cis conhecido tal como elementos que são regulados por fatores ambientais numerosos tais como luz, calor, ou tensão; elementos que são regulados ou induzidos por agentes patogênicos ou químicos, e outros mais. Tais elementos podem ou positivamente ou negativamente regular expressão de gene, dependendo das condições. Exemplos de elementos cis incluem, mas não são limitados a elementos responsivos oxidativos (Cowen e outros, J. Biol. Chem. 268(36):26904,1993), elementos reguladores de luz (veja por exemplo, Bruce e Quail, Plant Cell 2: 1081, 1990, e Bruce e outros, EMBO J. 10:3015, 1991, um elemento cis responsivo a tratamento de metil jasmonato (Beaudoin e Rothstein, Plant Mol. Biol. 33:835, 1997, elementos responsivos a ácido salicílico (Strange e outros, Plant J. 11:1315,1997, elementos de resposta a choque de calor (Pelham e outros, Trends Genet. 1:31, 1985, elementos responsivos a ferimentos e tensões abióticas (Loace e outros, Proc. Natl. Acad. Sei. U. S. A. 89:9230, 1992; Mhiri e outros, Plant Mol. Biol. 33:257, 1997), elementos responsivos a frio (Baker e outros, Plant Mol. Biol. 24:701, 1994; Jiang e outros, Plant Mol. Biol. 30:679, 1996; Nordin e outros, Plant Mol. Biol. 21:641, 1993; Zhou e outros, J. Biol. Chem. 267:23515, 1992), e elementos responsivos a seco (Yamaguchi e outros, Plant Cell 6:251-264, 1994; Wang e outros, Plant Mol. Biol. 28:605, 1995; Bray E. A. Trends in Plant Science 2:48,1997).
Em outra concretização, as sequências de nucleotídeos como mostrado em SEQID NO:9, SEQ ID NO:10, SEQ ID NO:11, SEQ ID NO: 12, SEQ ID NO:22, SEQ ID NG:23, SEQ ID NO:24, SEQ ID NO:25, SEQ ID NO:26, SEQ ID NO:27, SEQ ID NO:28, SEQ ID NO:29, e SEQ ID NO:30 inclui qualquer comprimento da dita sequência de nucleotídeo que é capaz de regular uma sequência de DNA operacionalmente ligada. Por exemplo as sequências como descritas em SEQ ID NO:9, SEQ ID NO: 10, SEQ ID NO:11, SEQ ID NO: 12, SEQ ID NO:22, SEQ ID NO:23, SEQ ID NO:24, SEQ ID NO:25, SEQ ID NO:26, SEQ ID NO:27, SEQ ID NO:28, SEQ ID NO:29, e SEQ ID NO:30 podem ser truncadas ou ter porções anuladas e ainda ser capazes de regular transcrição de uma sequência de DNA operacionalmente ligada. Em uma concretização relacionada, um elemento cis das sequências descritas pode conferir especificidade tal como conferir expressão acentuada de sequências de DNA operacionalmente ligadas em certos tecidos. Consequentemente, quaisquer fragmentos, porções ou regiões de sequências das sequências descritas de SEQ ID NQ:9, SEQ ID NO: 10, SEQ ID NO:11, SEQ ID NO: 12, SEQ ID NO:22, SEQ ID NO:23, SEQ ID NO:24, SEQ ID NO:25, SEQ ID NO:26, SEQ ID NO:27, SEQ ID NO:28, SEQ ID NO:29, e SEQ ID NO:30 podem ser usados incluindo mais não limitado a elementos cis ou assuntos das sequências descritas. Por exemplo, um ou mais pares de base podem ser anulados da extremidade 5' ou 3' de uma sequência de promotor para produzir um promotor "truncado". Um ou mais pares de base podem também ser inseridos, anulados, ou substituídos internamente a uma sequência de promotor. Promotores podem ser construídos tal que fragmentos ou elementos de promotores sejam operacionalmente ligados, por exemplo, substituindo tal fragmento a jusante de um promotor mínimo. Um promotor mínimo ou basal é um pedaço de DNA o qual é capaz de recrutar e aglutinar a maquinária de transcrição basal, Um exemplo de maquinária de transcrição basal em células eucarióticas é o complexo de polimerase II de RNA e suas proteínas acessórias. Os componentes enzimá-ticos da maquinária de transcrição basal são capazes de iniciar e alongar transcrição de um gene dado, utilizando um promotor mínimo ou basal. Isto é, não existem sequências cis-atuantes adicionadas na região do promotor que sejam capazes de recrutar e aglutinar fatores de transcrição que modulam transcrição, por exemplo, acentuam, reprimem, proporcionam hormônio dependente de transcrição, etc. Substituições, anulações, inserções ou qualquer combinação das mesmas podem ser combinadas para produzir um constructo final.
As sequências de promotores da presente invenção podem ser modificadas, por exemplo por expressão em outros sistemas de plantas. Em outra aproximação, promotores híbridos novos podem ser designados ou projetados por vários métodos. Muitos promotores contêm sequências a jusante as quais ativam, acentuam ou definem a força e/ou especificidade do promotor (Atchison, Ann. Rev. Cell Biol. 4:127, 1988). Genes T-DNA, por exemplo contêm caixas "TATA" definindo o sítio de iniciação de transcrição e outros elementos a jusante localizados a jusante dos níveis de transcrição modulados de sítio de iniciação de transcrição (Gelvin, em: Transgenic Plants (Kung, S.-D. e Us,R, eds, San Diego: Academic Press, pp. 49-87, 1988). Outro promotor quimérico combinou com um trímero do ativador de octopina síntase (ocs) ao ativador de manopina sintase (mas) mais promotor e descreveu um aumento em expressão de um gene repórter (Min Ni e outros, The Plant Journal 7:661, 1995). As sequências reguladoras a jusante da presente invenção podem ser usadas para o constructo de tais promotores quiméricos ou híbridos. Métodos paro constructo de promotores variantes da presente invenção incluem mas não são limitados a combinar elementos de controle de promotores diferentes ou porções ou regiões duplicantes de um promotor (veja por exemplo Patente U. S. 5.110.732 e Patente U. S. 5.097.025). Aqueles versados na técnica são familiares com as condições e procedimentos específicos para o constructo, manipulação e isolamento das macromoléculas (por exemplo, moléculas de DNA, plasmídeos, etc.), geração de organismos recombinantes e o peneiramento e isolamento de genes (veja por exemplo Sambrook e outros, Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Press, 1989; Mailga e outros, Methods in Plant Molecular Biology, Cold Spring Harbor Press, 1995; Birren e outros, Genome Analysis: volume 1, Analyzing DNA, (1997), volume 2, Detecting Genes, (1998) , volume 3, Cloning Systems, (1999), volume 4, Mapping Genomes, (1999) , Cold Spring Harbor, New York). O projeto, constructo e uso de promotores quiméricos ou híbridos compreendendo um ou mais de elementos cis de SEQ ID NO:9, SEQ ID NO:1Q, SEQ ID NO:11, SEQ ID NO: 12, SEQ ID NO:22, SEQ ID NO:23, SEQ ID NO:24, SEQ ID NO:25, e SEQ ID NO:26, para modular ou regular a expressão de sequências de ácido nucléico operacionalmente ligadas são também abrangidos pela presente invenção.
As sequências, fragmentos, regiões ou elementos de promotores dos mesmos de SEQ ID NO:9, SEQ ID NO: 10, SEQ ID NO:11, SEQ ID NO: 12, SEQ ID NO:22, SEQ ID NO:23, SEQ ID NO;24, SEQ ID NO:25, SEQ ID NO:26, SEQ ID NO:27, SEQ ID NO:28, SEQ ID NO:29, e SEQ ID NQ:30 são capazes de transcrever sequências de DNA operacíonalmente ligadas em tecidos múltiplos e portanto podem seletivamente regular expressão de genes em tecidos múltiplos.
Para várias trações agronômicas, transcrição de um gene ou genes de interesse é desejável em tecidos múltiplos para conferir a(s) característica^) desejada(s). A disponibilidade de promotores adequados que regulam transcrição de genes operacionalmente ligados em tecidos alvos selecionados de interesse é desejável, já que eles podem não ser desejáveis para expressar um gene em cada tecido, mas somente em certos tecidos. Por exemplo, se um deseja seletivamente expressar um gene alvo para expressão de gene para tolerância herbicida, um pode desejar expressão do gene de tolerância herbicida em tecidos vegetativos e reprodutores. As sequências de promotores da presente invenção são úteis para regular expressão de gene em tecidos múltiplos incluindo, mas não limitado a rapida- mente cultivar tecidos meristemáticos, tecidos reprodutivos machos (androe-cium) tais como pólen, anteras, e filamentos, e tecidos reprodutivos da fêmea (gynoecium) tais como estigma, estilo e ovários, folhas, sépalas e pétalas. Os promotores da presente invenção portanto têm utilidade para expressão de genes de tolerância herbicida, por exemplo, onde tolerância é desejada em tecidos e estágios múltiplos de desenvolvimento da planta. As sequências de promotores da presente invenção têm utilidade para regular transcrição de qualquer gene alvo incluindo mas não limitado a genes para controle de fertilidade, rendimento, tolerância a inseto, tolerância fungai, tolerância a herbicida, ou qualquer traço de interesse desejável. Genes particularmente preferidos incluem genes de tolerância herbicida ou genes de tolerância a inseto.
Em uma concretização, os promotores da presente invenção têm utilidade particular para regular expressão de uma gene de tolerância herbicida onde expressão de um gene é desejada em múltiplos tecidos. Por exemplo, o gene de tolerância herbicida pode conferir tolerância ao glifosato de herbicida. Exemplos de genes de tolerância a herbicida adequados incluem, mas não são limitados a genes ou produtos de genes de EPSP sintase resistentes a glifosato que degradam glifosato tal como, um glifosato oxídor-redutase e fosfonaío N-acetil transferase. É importante ter uma ampla variedade de escolhas de elementos reguladores de 5' para qualquer estratégia de biotecnologia de planta a fim de ter elementos reguladores adequados que são mais eficientes para o perfil de expressão desejado.
Em outra concretização, os promotores da presente invenção têm utilidade para determinar função de gene. A função de muitos genes é conhecida e os promotores da presente invenção podem ser usados como elementos genéticos em um constructo para permitir uma avaliação fenotípi-ca de um ou mais genes expressos em uma orientação de sentido ou anti-sentido. Os promotores da presente invenção podem ser componentes em um constructo de expressão de planta desenvolvido para um ensaio de alta conclusão onde níveis altos de expressão de gene em tecidos constitutivos ou reprodutivos é desejado.
Qualquer planta pode ser selecionada para a identificação de genes e sequências reguladoras. Exemplos de alvos de planta adequados para o isolamento de genes e sequências reguladoras incluiriam mas não seriam limitados a alfafa, maçã, damasco, Arabidopsis, alcachofra, arugula, aspargo, abacate, banana, cevada, feijões, beterraba, amora-preta, vacínío, brócolis, couve-de-bruxelas, repolho, canola, cantalupo, cenoura, mandioca, ricínio, couve-flor, aipo, cereja, chicória, cilantro, planta cítrica, Clementina, trevo, coco, café, milho, algodão, oxicoco, pepino, conífera norte-americana, berinjela, endiva, escarola, eucalipto, funcho, figos, alho, cabaça, uva, toranja, melão, jicama, kiwi, alface, limão-doce, pinheiro teda, línhaça, manga, melão, cogumelo, nectarina, noz, aveia, óleo de dendê, óleo de semente de colza, quiabo, azeitona, cebola, laranja, uma planta ornamental, palma, mamão, salsa, pastinaga, ervilha, pêssego, amendoim, pêra, pimenta, caqui, pinheiro, abacaxi, banana-da-terra, ameixa, romã, álamo, batata, abóbora-moranga, marmelo, pinho radiata, "radiscchio", rabanete, semente de colza, framboesa, arroz, centeio, sorgo, pinho Meridional, soja, espinafre, abóbora, morango, beterraba sacarina, cana-de-açúcar, girassol, batata-doce, liqui-dâmbar, tangerina, chá, tabaco, tomate, "triticale", relva, nabo, uma vinha, melancia, trigo, inhames, e "zucchini".
As sequências de promotores da presente invenção foram isoladas de DNA da planta de Arabidopsis thaliana. Em uma concretização preferida, um constructo inclui as sequências de promotores da presente invenção operacionalmente ligadas a uma sequência passível de transcrição junto com finalizador e elementos reguladores adequados. Tal constructo pode ser transformado em uma planta alvo adequada de interesse. Qualquer planta pode ser usada como um hospedeiro adequado paro constructos de ácido nucléico compreendendo as sequências de promotores da presente invenção. Exemplos de plantas alvo adequadas de interesse incluiriam, mas não limitadas a alfafa, brócolis, repolho, canola, couve-flor, milho, algodão, oxicoco, pepino, alface, ervilhas, álamo, pinho, cebola, batata, arroz, framboesa, soja, cana-de-açúcar, beterraba sacarina, girassol, tomate, e trigo. Métodos de Isolamento e Modificação do Promotor Qualquer número de métodos pode ser usado para isolar fragmentos das sequências de promotores descritas aqui contidas. Uma aproximação baseada em PCR pode ser usada para ampliar regiões de flanco de uma biblioteca genômica de uma planta usando informação de sequência publicamente disponível. Vários métodos são conhecidos àqueles versados na técnica para ampliar sequências de DNA desconhecidas adjacentes a uma região de núcleo de sequência conhecida. Métodos incluem mas não são limitados a PCR inverso (IPCR), PCR vetorado, PCR de formato Y e aproximações de conduta de genoma. Para a presente invenção, as moléculas de ácido nucléico foram isoladas de Arabdopsis designando iniciadores de PCR baseado em informação de sequência disponível.
Fragmentos de ácido nucléico podem também ser obtidos por outras técnicas tais como diretamente sintetizando o fragmento por meios químicos, conforme é comumente praticado usando um sintetizador de oli-gonucieotídeo automatizado. Fragmentos podem também ser obtidos por aplicação de tecnologia de reprodução de ácido nucléico, tal como a tecnologia de PCR (reação de cadeia de polimerase) por técnicas de DNA recom-binantes geralmente conhecidas àqueles versados na técnica de biologia molecular. Com respeito a ampliação de uma sequência de ácido nucléico alvo (por exemplo, por PCR) usando um par de iniciador de amplificação particular, "condições de PCR severas" referem-se a condições que permitem o par de iniciador para hibridizar somente à sequência de ácido nucléico alvo à qual o iniciador tendo a sequência do tipo selvagem correspondente (ou seu complemento) aglutinaria e preferivelmente para produzir um produto de amplificação único.
Aqueles verados na técnica estão cientes de métodos para a preparação de DNA genômico da planta. Em uma aproximação, bibliotecas de DNA genômicos podem ser preparadas de uma espécie escolhida por digestão parcial com uma enzima de restrição e selecionando por tamanho os fragmentos de DNA dentro de um limite de tamanho particular. O DNA genômico pode ser clonado em um constructo adequado incluindo mas não limitado a um bacteriófago, e preparado usando um constructo adequado tal como um bacteriófago usando um kit de clonagem adequado de qualquer número de vendedores (veja por exemplo Stratagene, La Jolla CA ou Gibco BRL, Gaithersburg, MD).
Em outra concretização, as sequências de nucleotídeo dos promotores descritas aqui contidos podem ser modificadas. Aqueles versados na técnica podem criar moléculas de DNA que têm variações na sequência de nucleotídeo. As sequências de nucleotídeo da presente invenção como mostradas em SEQ ID NO:9, SEQ ID NO:10, SEQ ID NO:11, SEQ ID NO: 12, SEQ ID NO:22, SEQ ID NO:23, SEQ ID NO:24, SEQ ID NO:25, SEQ ID NQ:26, SEQ ID NO:27, SEQ ID NO;28, SEQ ID NO:29, e SEQ ID NO:3Q podem ser modificadas ou alteradas para acentuar suas características de controle. Por exemplo, as sequências podem ser modificadas por inserção, anulação ou substituição de sequências modelo em uma aproximação de modificação de DNA baseada em PCR. Moléculas de DNA "variantes" são moléculas de DNA contendo mudanças nas quais um ou mais nucleotídeos de uma sequência nativa são anulados, adicionados, e/ou substituídos, preferivelmente enquanto mantendo função promotora. No caso de uma fragmento de promotor, DNA "variante" pode incluir mudanças afetando a transcrição de um promotor mínimo ao qual ele é operacionalmente ligado. Moléculas de DNA variantes podem ser produzidas, por exemplo, por técnicas de mutagê-nese de DNA padrão ou quimicamente sintetizando a molécula de DNA variante ou uma porção da mesma.
Além do seu uso em modular expressão de gene, as sequências de promotores da presente invenção também têm utilidade como sondas ou iniciadores em experimentos de hibridização de ácido nucléico. As sondas e iniciadores de ácido nucléico da presente invenção podem hibridizar sob condições severas a uma sequência de DNA alvo. O termo "condições de hibridização severas" é definido como condições sob as quais uma sonda ou iniciador hibridiza especificamente com uma sequência alvo e não com sequências não alvo, conforme pode ser empiricamente determinado. O termo "condições severas" é funcionalmente definido com respeito à hibridização de uma sonda de ácido nucléico a um ácido nucléico alvo (isto é, a uma se- quênoia de ácido nucléico particular de interesse) pelo procedimento de hi-bridização específico (veja por exemplo, Sambrook e outros, 1989, em 9,529,55, Sambrook e outros, 1989 em 9,47-9,52; Kanehisa, Nucl. Acids Res. 12:203-213, 1984; e Wetmur e Davidson, J. Mol. Biol. 31:349-370, 1968). Condições severas apropriadas as quais promovem hibridização de DNA são, por exemplo, 6.0 x cloreto de sódio/citrato de sódio (SSC) em aproximadamente 45°C, seguido por uma lavagem de 2,0 x SSC a 50°C, são conhecidas àqueles versados na técnica ou podem ser encontradas em manuais de laboratório incluindo mas não limitado a Current Protocols in Molecular Bioíogy, John Wiley & Sons, N.I., 1989, 6.3.1-6.3.6. Por exemplo, a concentração de sal na etapa de lavagem pode ser selecionada de uma baixa severidade de aproximadamente 2,0 x SSC a 50°C a uma alta severidade de aproximadamente 2,0 x SSC a 50°C. Além disso, a temperatura na etapa de lavagem pode ser aumentada a condições de baixa severidade à temperatura ambiente, aproximadamente 22°C, a condições de alta severidade a aproximadamente 65°C. Ambas temperaturas e sais podem ser variados, ou quer a temperatura ou a concentração de sal pode ser mantida constante enquanto a outra variável é mudada. Por exemplo, hibridização usando sondas ou iniciadores de DNA ou RNA pode ser executada a 65°C em 6x SSC, SDS 0,5%, 5x Denhardt, 100 pg/mL de DNA não específico (por exemplo DNA de esperma de salmão sonicado) com lavagem a 0,5 x SSC, SDS 0,5% a 65°C, para alta severidade.
Uma molécula de ácido nucléico é dita ser o "complemento" de outra molécula de ácido nucléico se elas exibem complementariedade completa. Como usado aqui, moléculas são ditas a exibirem "complementariedade completa" quando cada nucleotídeo de uma das moléculas é complementar a um nucleotídeo do outro. Duas moléculas são ditas ser "minimamente complementares" se elas podem hibridizar a uma outra com estabilidade suficiente para permiti-las permanecerem aneladas a outra em pelo menos condições "de baixa severidade" convencionais. Similarmente, as moléculas são ditas ser "complementares" se elas podem hibridizar a uma outra com estabilidade suficiente para permiti-las permanecerem aneladas a uma outra sob condições de "alta severidade" convencional. É contemplado que condições de hibridização de menor severidade tais como temperaturas de hibri-dização e/ou lavagem menores podem ser usadas para identificar sequências relacionadas tendo um grau inferior de similaridade de sequência se especificidade de aglutinação da sonda ou iniciador a sequência(s) alvo é conservada. Conformemente, as sequências de nucleotídeos da presente invenção podem ser usadas para sua capacidade para seletivamente formar moléculas dúplex com extensões complementares de fragmentos de DNA. Detecção de segmentos de DNA via hibridização é bem conhecida àqueles versados na técnica, e assim dependendo da aplicação imaginada, um desejará empregar condições de hibridização variantes para alcançar graus de seletividade de sondas voltadas para sequência alvo e o método de escolha dependerá dos resultados desejados. Condições de severidade convencionais são descritas em Sambrook, e outros, Molecular Cloning, A Laboratory Manual, 2a Ed., Cold Spring Harbor Press, Cold Spring Harbor, New York, 1989, e por Haymes e outros, Nucleic Acid Hybridization, A Practical Appro-ach, IRL Press, Washington, DC, 1985.
Em uma concretização da presente invenção, as sequências de ácido nucléico SEG ID NO:9, SEQ ID NO:10, SEG ID NO:11, SEQ ID NO: 12, SEQ ID NO:22, SEG ID NO:23, SEQ ID NO:24, SEQ ID NO:25, e SEQ ID NO:26, ou um fragmento, região, elemento cis, ou oligômero destas sequências, são usados em ensaios de hibridização de outros tecidos de planta para identificar genes relacionados muito próximos ou homólogos e sequências reguladoras associadas. Estes incluem mas não são limitados a ensaios de hibridização meridional ou setentrional em qualquer substrato incluindo mas não limitado a um tecido de planta apropriadamente preparado, celulose, náilon, ou combinação de filtro, lasca, ou lâmina de vidro. Tais metodologias são bem conhecidas na técnica e estão disponíveis em um kit ou preparação a qual pode ser fornecida por vendedores comerciais.
Um fragmento de ácido nucléico como usado aqui é uma porção do ácido nucléico que é menor do que comprimento completo. Por exemplo, para a presente invenção qualquer comprimento de sequência de nucleotí- deo que é menor do que as sequências de nucleotídeo descritas de SEQ ID NO:9, SEQ ID NO:10, SEQ ID NO:11, SEQ ID NO: 12, SEQ ID NO:22, SEQ ID NO:23, SEQ ID NO:24, SEQ ID NO:25, e SEQ ID NO:26, é considerada ser um fragmento. Um fragmento pode também compreender pelo menos um comprimento mínimo capaz de hibridizar especificamente com um ácido nucléico nativo sob condições de hibridização severas como definido acima. O comprimento de tal fragmento mínimo é preferivelmente pelo menos 8 nu-cleotídeos, mais preferivelmente 15 nucleotídeos, ainda mais preferivelmente pelo menos 20 nucleotídeos, e mais preferivelmente pelo menos 30 nucleotídeos de uma sequência de ácido nucléico nativa.
Uma "sonda" é um ácido nucléico isolado ao qual é ligada uma molécula de rótulo ou repórter detectável convencional, por exemplo, um isótopo radioativo, ligando, agente quimioluminescente, ou enzima. "Iniciado-res" são ácidos nucléicos isolados que são anelados a um filamento de DNA alvo complementar por hibridização de ácido nucléico para formar um híbrido entre o iniciador e o filamento de DNA alvo, então estendidos juntos ao filamento de DNA alvo por uma polimerase, por exemplo, uma polimerase de DNA. Pares de iniciadores podem ser usados para amplificação de uma sequência de ácido nucléico, por exemplo, pela reação de cadeia de polimerase (PCR) ou outros métodos de amplificação de ácido nucléico convencionais.
Sondas e iniciadores são geralmente 11 nucleotídeos ou mais em comprimento, preferivelmente 18 nucleotídeos ou mais, mais preferivelmente 25 nucleotídeos, e mais preferivelmente 30 nucleotídeos ou mais. Tais sondas e iniciadores hibridizam especificamente a uma sequência de DNA ou RNA alvo sob condições de hibridização de alta severidade e hibridizam especificamente a uma sequência nativa alvo de outras espécies sob condições de menor severidade. Preferivelmente, sondas e iniciadores de acordo com a presente invenção têm similaridade de sequência completa com a sequência nativa, embora sondas diferindo-se da sequência nativa e que retêm a capacidade para hibridizar a sequências nativas alvo podem ser designadas por métodos convencionais. Métodos para preparar e usar son- das e iniciadores são descritos, por exemplo, em Molecular Cloning: A Laboratory Manual, 2a ed., vol. 1-3, ed. Sambrook e outros, Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, NY, 1989 (nas partes que se seguem, "Sambrook e outros, 1989"); Current Protocols in Molecular Biology, ed. Au-subel e outros, Greene Publishing e Wiley-lnterscience, New York, 1992 (com atualização periódica) (nas partes que se seguem, "Ausubel e outros, 1992); e Innis e outros, PCR Protocols: A Guide to Methods and Applications, Academic Press: San Diego, 1990. Pares de iniciadores de PCR podem ser derivados de uma sequência conhecida, por exemplo, usando programas de computadores pretendidos para aquele propósito tal como Iniciador (Version 0,5, © 1991, Whitehead Institute for Biomedical Research, Cambridge, MA). Iniciadores e sondas baseados nas sequências de promotores nativos descritas aqui podem ser usados para confirmar e, se necessário, para modificar as sequências descritas por métodos convencionais, por exemplo, por reclonagem e resseqüenciamento.
Constructos e Constructos de Expressão Ácidos nucléicos nativos ou sintéticos de acordo com a presente invenção podem ser incorporados em constructos de ácido nucléico recom-binantes, tipicamente constructos de DNA, capazes de introdução em e reprodução em uma célula hospedeira. Em uma concretização preferida, as sequências de nucleotídeo da presente invenção como mostrado em SEQ ID NO:9, SEQ ID NO:10, SEQ ID NO:11, SEQ ID NO: 12, SEQ ID NO:22, SEQ ID NO:23, SEQ ID NO:24, SEQ ID NO:25, SEQ ID NO:26, SEQ ID NO:27, SEQ ID NO:28, SEQ ID NO:29, e SEQ ID NO:30 ou fragmentos, variantes ou derivados dos mesmos são incorporados em um cassete de expressão o qual inclui as regiões de promotores da presente invenção operacionalmente ligadas a um componente genético tal como um gene marcador selecioná-vel, peneirável, ou contábil.
Em outra concretização, as sequências de ácido nucléico descritas da presente invenção como mostrado em SEQ ID NO:9, SEQ ID NO: 10, SEQ ID NO:11, SEQ ID NO: 12, SEQ ID NO:22, SEQ ID NO:23, SEQ ID N0.24, SEQ ID NO:25, SEQ ID NO:26, SEQ ID NO:27, SEQ ID NO:28, SEQ ID NO:29, e SEQ iD NO:30 são operacionalmente ligadas a um componente genético tal como um ácido nucléico o qual confere uma característica desejável associada com morfologia, fisiologia, crescimento e desenvolvimento de planta, rendimento, nutricional, acentuação, doença ou resistência a peste, ou tolerância ambiental ou química. Estes componentes genéticos tais como genes marcadores ou genes agronômicos de interesse podem funcionar na identificação de uma célula de planta transformada ou planta, ou uma produção de um produto de utilidade agronômica.
Em outra concretização, um componente genético produz um produto o qual serve como um dispositivo de seleção e funciona em um tecido de planta regenerável para produzir um composto o qual conferiría no tecido de planta resistência a um composto tóxico diferente. Genes de interesse para uso como um marcador selecionável, peneirável, ou contábil incluiría mas não limitado a GUS (sequência de codificação por beta-glucuronidase), GFP (sequência de codificação para proteína fluorescente verde), LUX (gene de codificação para luciferase), genes marcadores de resistência antibiótica, ou genes de tolerância herbicida. Exemplos de trans-posons e genes de resistência antibiótica associados incluem os transpo-sons Tns (bla), Tn5 (nptll), Tn7 (dhfr), penicilinas, canamicina (e neomicina, G418, bleomicina); metotrexato (e trimetoprima); cloranfenicol; canamicina e tetraciclina.
Características úteis para marcadores selecionáveis em plantas têm sido delineadas em um relatório no uso de microorganismos (Advisory Comittee on Novel Foods and Processes, julho 1994). Estes incluem seleção severa com número mínimo de tecidos não transformados, números grandes de eventos de transformação independentes sem nenhuma interferência significante com a regeneração, aplicação a um grande número de espécies, e disponibilidade de um ensaio para contar os tecidos para presença do marcador. Vários genes marcadores selecionáveis são conhecidos na técnica e marcadores de resistência antibiótica severa satisfazem estes critérios, incluindo aqueles resistentes a canamicina (nptll), higromicina B (aph IV) e gentamicina (aac3 e aacC4). Genes marcadores selecionáveis dominante úteis incluem genes codificando genes de resistência antibiótica (por exemplo, resistência a higromicina, canamicina, bleomicina, G418, estrep-tomicina ou espectomicina); e genes de resistência a herbicida (por exemplo, fosfinotricina acetiltransferase), Uma estratégia útil para seleção de trans-formantes para resistência herbicida é descrita, por exemplo, em Vasil, Cell Culture and Somatic Cell Genetics of Plants, Vols. I-III, Laboratory Procedures and Their Applications Academic Press, New York, 1984. Genes marcadores selecionáveis particularmente preferidos para uso na presente invenção seriam genes os quais conferem resistência a compostos tais como antibióticos tipo canamicina, e herbicidas como glifosato (Della-Cioppa e outros, Bio/Technology 5(6), 1987, Patente U. S. 5.463.175, Patente U. S. 5.633.435). Outros dispositivos de seleção podem também ser implementados e ainda incluiriam-se no objetivo da presente invenção.
Para a prática da presente invenção, composições e métodos convencionais para preparar e usar constructos de DNA e células hospedeiras são empregados, como discutido, entre outros, em Sambrook e outros, 1989. Em uma concretização preferida, a célula hospedeira é uma célula da planta. Vários constructos de DNA adequados para transfecção estável de células de plantas ou para o estabelecimento de plantas transgênicas foram descritas em, por exemplo, Pouwels e outros, Cloning Vectors: A Laboratory Manual, 1985, supp. 1987); Weissbaeh e Weissbach, Methods for Plant Molecular Biology, Academic Press, 1989; Gelvin e outros, Plant Molecular Biology Manual, Kluwer Academic Publishers, 1990; e R.R.D. Croy Plant Molecular Biology LabFax, BIOS Scientific Publishers, 1993. Constructos de expressão de planta podem incluir, por exemplo, um ou mais genes de planta clonados sob o controle transcricional de sequências reguladoras 5' e 3'. Eles podem também incluir um marcador selecionável como descrito para selecionar células hospedeiras contendo o constructo de expressão. Tais constructos de expressão de planta também contêm uma região reguladora de promotor (por exemplo, uma região reguladora controlando expressão específica a célula ou tecido, regulada ambientalmente ou desenvolvimentalmen- te, indutível ou constitutiva), um sítio de começo de iniciação de transcrição, um sítio de aglutinação de ribossoma, um sinal de processamento de RNA, um sítio término de transcrição, e um sinal de poliadenilação. Outras sequências de origem bacterial são também incluídas para permitir o construc-to ser clonado em um hospedeiro bacterial. O constructo também tipicamente conterá uma origem procariótica de amplo limite de hospedeiro de reprodução. Em uma concretização particularmente preferida, a célula hospedeira é uma célula da planta e o constructo de expressão da planta compreende uma região de promotor como descrito em SEQ ID NO:9, SEQ ID NO: 10, SEQ ID NO:11, SEQ ID NO: 12, SEQ ID NO:22, SEQ ID NO:23, SEQ ID NO:24, SEQ ID NO:25, SEQ ID NO:26, SEQ ID NO:27, SEQ ID NQ:28, SEQ ID NO:29, e SEQ ID NO:30; uma sequência transcritível operacionalmente ligada; e uma sequência de terminação de transcrição. Outras sequências reguladoras imaginadas como componentes genéticos em um constructo de expressão incluem mas não são limitadas a sequência líder não traduzida a qual pode ser acoplada com o promotor. Em uma concretização particularmente preferida, a célula hospedeira é uma célula da planta e o constructo de expressão da planta compreende uma região de promotor como descrito em SEQ ID NO:9, SEQ ID NO:10, SEQ ID NO:11, SEQ ID NO: 12, SEQ ID NO:22, SEQ ID NO:23, SEQ ID NO:24, SEQ ID NO:25, SEQ ID NO:26, SEQ ID NO:27, SEQ ID NO:28, SEQ ID NO:29, e SEQ ID NO:3Q; uma sequência transcritível operacionalmente ligada, e uma sequência de terminação de transcrição. Constructos de expressão de planta também podem compreender sequências adicionais incluindo mas não limitadas a sequências de poli-ligantes que contêm sítios de enzima de restrição que são úteis para propósitos de clonagem.
Elementos Genéticos em Constructos de Expressão de Planta Constructos de expressão de planta podem incluir mais do que uma sequência de gene exprimível, cada uma operavelmente ligada a um promotor diferente. Um número de promotores tem utilidade para expressão de gene de planta para qualquer gene de interesse incluindo mas não limitado a marcadores selecionáveis, marcadores contábeis, genes para tolerân- cia a peste, tolerância a doença, realçadores nutricionais e qualquer outro gene de interesse agronômico. Exemplos de promotores constitutivos úteis para expressão de gene da planta incluem mas não são limitados a, o promotor de vírus mosáico de couve-flor (CaMV) P-35S, o qual confere expressão de alto nível constitutiva na maioria de tecidos de planta (veja , por exemplo, Odel e outros, Nature 313:810, 1985), incluindo monocotiledôneas (veja, por exemplo, Dekeyser e outros, Plant Cell 2:591, 1990; Terada e Shimamoto, Mol. Gen. Genet. 220:389, 1990); um promotor 35S potencializado (P-e35S) compreendendo uma sequência potencializadora CaMV 35S duplicada em série; o promotor de nopalina sintase (An e outros, Plant Physiol. 88:547, 1988), o promotor de octipina sintase (Fromm e outros, Plant Cell 1:977, 1989); e o promotor de vírus mosaico de Escrofulãria (P-FMV) como descrito na Patente U.S. N° 5.378.619 e uma versão potencializada (P-eFMV) derivada da sequencía do promotor de P-FMV; o promotor de vírus mosaico de couve-flor 19S; um promotor de vírus baciliforme de cana-de-açúcar; um promotor de vírus de mancha amarela de comelina, e outros promotores de vírus de DNA de planta conhecidos a expressar em células da planta.
Uma variedade de promotores de gene de planta que são regulados em resposta a sinais ambientais, hormonais, químicos, e/ou desenvol-vimentais podem ser usados para expressão de um gene operacionalmente ligado em células da planta, incluindo promotores regulados (1) por calor (Callis e outros, Plant Physiol. 88:965,1988), (2) luz (por exemplo, promotor de ervilha rbcS-3A, Kuhlemeier e outros, Plant Cell 1:471,1989; promotor de milho rbcS, Schaffner e Sheen, Plant Cell 3:997,1991; ou promotor de proteína de aglutinação a/b de clorofila, Simpson e outros, EMBO J. 4:2723, 1985), (3) hormônios, tais como ácido abscísico (Marcotte e outros, Plant Cell 1:969, 1989), (4) ferimento (por exemplo, wunl, Siebertz e outros, Plant Cell 1:961,1989); ou (5) produtos químicos tais como metil jasmonato, ácido salicílico, ou Asseguradores. Pode também ser vantajoso empregar (6) promotores específicos a órgão (por exemplo, Roshal e outros, EMBO J. 6:1155, 1987; Schernthaner e outros, EMBO J. 7:1249, 1988; Bustos e ou- tros, Plant Cell 1:839,1989).
Os promotores da presente invenção são promotores de plantas que são capazes de transcrever sequências de DNA operacionalmente ligadas em tecido meristemático rapidamente crescente e tecidos reprodutivos e podem estar operacionalmente ligadas a qualquer gene de interesse em um constructo de expressão.
Constructo de expressão da planta pode incluir sinais de processamento de RNA, por exemplo, íntrons, os quais podem ser posicionados a jusante ou a montante de uma sequência de codificação de polipeptídeo no transgene, Além disso, os eonstructos de expressão podem incluir sequências reguladoras adicionais da região não traduzida 3' de genes de planta (Thornburg e outros, Proc. Natl, Acad. Sei. USA 84:744 (1987); An e outros, Plant Cell 1:115 (1989), por exemplo, uma região terminadora 3' para aumentar estabilidade de mRNA do mRNA, tal como região terminadora Pl-ll de batata ou as regiões terminadoras 3' de octopina ou nopalína sintase. Regiões não traduzidas 5' de um mRNA pode desempenhar um papel importante em iniciação de tradução e também pode ser um componente genético em um constructo de expressão de planta. Por exemplo, sequências lideres 5' não traduzidas de genes de proteína de choque de calor têm sido demonstradas a acentuar expressão de gene em plantas (veja, por exemplo Patente U. S. 5.362.865). Estas sequências reguladoras a jusante e a montante adicionais podem ser derivadas de uma fonte que é nativa ou heterólo-ga com respeito aos outros elementos presentes no constructo de expressão.
As sequências de promotores da presente invenção são usadas para controlar expressão de gene em células de planta. As sequências de promotores descritas são componentes genéticos que são parte de construc-tos usados em transformação de planta. As sequências de promotores da presente invenção podem ser usadas com qualquer plasmídeo ou constructo de transformação de planta adequado contendo um marcador selecionável ou peneirável e elementos reguladores associados, como descrito, junto com um ou mais ácidos nucléicos expressos em um modo suficiente para conferir um traço desejável particular. Exemplos de genes estruturais adequados de interesse agronômico imaginado pela presente invenção incluiria mas não são limitados a um ou mais genes para tolerância de inseto, tal como um gene Bacillus thuríngiensis (B.t), tolerância a peste tal como genes para controle de doença fungai, tolerância a herbicida tal como genes conferindo tolerância a glifosato, e genes para melhorias de qualidade tais como rendimento, realçadores nutricionais, tolerâncias a ambiente ou tensão, ou quaisquer mudanças desejáveis em fisiologia da planta, crescimento, desenvolvimento, morfologia ou produto(s) da planta. Por exemplo, genes estruturais incluiria qualquer gene que confere tolerância a inseto incluindo mais não limitado a um gene de proteína de controle de inseto de Bacillus como descrito em WO 9931248, incorporado aqui por referência em sua integridade, Patente U.S. N° 5.689.052, incorporada aqui por referência em sua integridade, Patente U.S. N°s 5.500.365 e 5.880.275, incorporadas aqui por referência em sua integridade. Em outra concretização, o gene estrutural pode conferir tolerância a glifosato de herbicida como conferido por genes incluindo, mas não limitado a gene EPSPS resistente a glifosato de cepa CP4 de Agrobacteríum (aroA:CP4) como descrito na Patente U.S. N° 5.633.435, incorporada aqui por referência em sua integridade, ou gene de glifosato oxi-dorredutase (GOX) como descrito na Patente U.S. N° 5.463.175, incorporada aqui por referência em sua integridade.
Alternativamente, as sequências de codificação de DNA podem afetar estes fenótipos codificando uma molécula de RNA não traduzível que causa a inibição marcada de expressão de um gene endógeno, por exemplo via mecanismos mediados por anti-sentido ou co-supressão (veja, por e-xempio, Bird e outros, Biotech. Gen. Engin. Rev. 9:207,1991). O RNA podería também ser uma molécula de RNA catalítica (isto é, ribozima) projetada para dividir um produto de mRNA endógeno desejado (veja por exemplo, Gibson e Shillitoe, Mol. Biotech. 7:125, 1997). Assim, qualquer gene que produz uma proteína ou mRNA o qual expressa uma mudança fenotípica ou morfológica de interesse é útil para a prática da invenção presente.
Além disso para elementos ou sequências reguladoras localiza- das a jusante (5') ou dentro de uma sequência de DNA, existem sequências a montante (31) que afetam expressão de gene. Assim, o termo sequência reguladora como usado aqui contido refere-se a qualquer sequência de nu-cleotídeo localizada a jusante, dentro de, ou a montante a uma sequência de DNA a qual controla, media, ou afeta expressão de um produto de gene em conjunção com o aparelho sintético de proteína da célula.
Aqueles versados na técnica estão cientes dos constructos adequados para transformação da planta. As sequências de promotores da presente invenção são preferivelmente incorporadas em um constructo de expressão usando marcadores peneiráveis ou contábeis como descrito e testado em análise transíente para fornecer uma indicação de expressão de gene em plantas transformadas. Métodos de testar expressão de gene em ensaios transientes são conhecidos àqueles versados na técnica. Expressão transíente de genes marcadores têm sido descrita usando uma variedade de plantas, tecidos e sistemas de distribuição de DNA. Por exemplo, tipo de análises transientes podem incluir mas não são limitados a distribuição de gene direta via eletroporação ou bombardeamento de partícula em qualquer ensaio de planta transíente usando quaisquer espécies de planta de interesse. Tais sistemas transientes incluiríam mas não são limitados a protoplastos de culturas de suspensão em trigo (Zhou e outros, Plant Dell Reports 12:612. 1993), eletroporação de protoplastos de folha de trigo (Sethi e outros, J. Crop Sei. 52:152, 1983); eletroporação de protoplasto preparada de tecido de milho (Sheen, J. The Plant Cell 3:225,1991), ou bombardeamento de partícula de tecidos específicos de interesse. A presente invenção abrange o uso de qualquer sistema de expressão transíente para avaliar sequências reguladoras operativamente ligadas a genes repórteres selecionados, genes marcadores ou genes agronômicos de interesse. Exemplos de tecidos de planta imaginados para testar em transientes via um sistema de distribuição apropriado incluiría mas não são limitados a tecidos de base de folha, caules, cotiledôneas, raízes, endosperma, embriões, tecido floral, pólen e tecido epidérmico.
Qualquer marcador contábil ou peneirável pode ser usado em um ensaio transiente. Genes marcadores preferidos para análise transiente dos promotores ou sequências reguladoras 5' da presente invenção incluem um gene β-glucuronidase (GUS) ou um gene de proteína fluorescente verde (GFP). Os constructos da expressão contendo as sequências reguladoras 5' operacionalmente ligadas a um gene marcado são distribuídos aos tecidos e os tecidos são analisados pelo mecanismo apropriado, dependendo do marcador. As análises quantitativas ou qualitativas são usadas como uma ferramenta para avaliar o perfil de expressão potencial das sequências reguladoras 5' quando operacionalmente ligadas a genes de interesse agronômico em plantas estáveis. Recentemente, as sequências reguladoras 5' da presente invenção são diretamente incorporadas em constructos de expressão de transformação de planta adequados compreendendo as sequências reguladoras 5' operacionalmente ligadas a um interesse de sequência de DNA passível de transcrição, transformadas em plantas e plantas estavelmente transformadas e progênie dos mesmos analisados para o perfil de expressão desejado conferido pelas sequências reguladoras 5'.
Constructos de expressão adequados para introduzir DNA exó-geno em células de plantas incluiríam mas não são limitados a Ti-plasmídeos desarmados para métodos mediados por Agrobacterium. Estes constructos podem conter um marcador de resistência, 1-2 bordas de Τ'-DNA, e origens de replicação para £ coli e Agrobacterium junto com um ou mais genes de interesse e regiões reguladoras associadas. Aqueles versado na técnica estão cientes que para aproximações mediadas por Agrobacterium várias cepas e métodos estão disponíveis. Tais cepas incluiríam mas não são limitadas a cepas de Agrobacterium C58, LBA44G4, EHA101 e EHA105. Cepas particularmente preferidas são cepas de Agrobacterium tumefaciens. Ácidos nucléicos exemplares os quais podem ser introduzidos pelos métodos abrangidos pela presente invenção incluem, por exemplo, sequências ou genes de DNA de outras espécies, ou ainda genes ou sequências as quais originam-se com ou estão presente nas mesmas espécies, mas são incorporados em células recipientes por métodos de engenharia genética ao invés de reprodução clássica ou técnicas de procriação. En- tretanto, o termo "exógeno" é também pretendido referir a genes que não estão normalmente presentes na célula sendo transformada, ou talvez simplesmente não presente na forma, estrutura, etc., conforme encontrado no segmento ou gene de DNA transformante, ou genes os quais estão normalmente presentes e que üm deseja expressar em um modo que difere do modelo de expressão natural, por exemplo, para superexpressar. Assim, o termo de gene "exógeno" ou DNA é introduzido para referir a qualquer gene ou segmento de DNA que é pretendido em uma célula de recipiente, independente de se um gene similar pode já estar presente em tal célula. O tipo de DNA incluído no DNA exógeno pode incluir DNA o qual já está presente na célula da planta, DNA de outra planta, DNA de um organismo diferente, ou um DNA gerado externamente, tal como uma sequência de DNA contendo uma mensagem de anti-sentido de um gene, ou uma sequência de DNA codificando uma versão sintética ou modificada de um gene.
Os constructos de transformação da planta contendo as sequências de promotores da presente invenção podem ser introduzidos em plantas por qualquer método de transformação de planta. Diversos métodos estão disponíveis para introduzir sequências de DNA em células de planta e são bem conhecidos na técnica. Métodos adequados incluem mas são limitados a infecção bacterial (por exemplo, com Agrobaderium como descrito acima), constructos de cromossomo artificial bacterial binário, distribuição direta de DNA (por exemplo via transformação mediada por PEG, apreensão de DNA mediada por dessecação/inibição, eletroporação, agitação com fibras carbe-to de silício), e aceleração de partículas revestidas de DNA (revisto em Po-trykus, Ann. Rev. Plant Physiol. Plant Mol. Biol., 42: 205,1991). Métodos para especificamente transformar dicotiledôneas primeiramente usam Agrobaderium tumefadens. Por exemplo, plantas trans-gênicas descritas incluiram mas não são limitadas a algodão (Patente U.S. N° 5.004.863; Patente U.S. N° 5.159.135; Patente U.S. N° 5.518.908; WO 97/43430), soja (Patente U.S. N° 5.569.834; Patente U.S. N° 5.416.011; McCabe e outros, Bio/Technology, 6:923, 1988; Christou e outros, Plant Physiol., 87:671, 1988); Brassica (Patente U.S. N° 5.463.174), e amendoim (Cheng e outros, Plant Cell Rep., 15: 653, 1996), e alfafa (Masoud, S.A., e outros, Transgen. Res., 5: 313,1996), Métodos similares têm sido descritos na transformação de mo-nocotiledôneas. Transformação e regeneração da planta usando estes métodos têm sido descritas para várias colheitas incluindo mas não limitadas a aspargo (Asparagus officinalis: Bytebier e outros, Proc. Natl, Acad. Sei. U.S.A., 84: 5345, 1987); cevada (Hordeum vulgarae; Wan e Lemaux, Plant Physiol., 104: 37, 1994); milho (Zea mays; Rhodes, C.A., e outros, Science, 240: 204,1988; Gordon-Kamm, e outros, Plant Cell, 2; 603,1990; Fromm, e outros, Bio/Technology, 8: 833, 1990; Koziel, e outros, Bio/Technology, 11: 194, 1993); aveia (Avena sativa] Somers, e outros, Bio/Technology, 10: 1589, 1992); grama de pomar (Dactylis glomerata; Horn, e outros, Plant Cell Rep., 7: 469,1988); arroz (Oryza sativa, incluindo variedades de indica e camélia, Toriyama, e outros, Bio/Technology, 6: 10, 1988; Zhang, e outros, Plant Cell Rep., 7: 379,1988; Luo e Wu, Plant Mol. Biol. Rep., 6:165, 1988; Zhang e Wu, Theor. Appl. Genet., 76: 835, 1988; Christou, e outros, Bio/Technology, 9: 957,1991); sorgo (Sorghum bicolor, Casas, A.M., e outros, Proc. Natl. Acad. Sei. U.S.A., 90:11212,1993); cana-de-açúcar (Saccharum spp:, Bower e Birch, Plant J., 2: 409,1992); festuca comprida (Festuca arun~ dinaceai Wang, Z. Y. e outros, Bio/Technology, 10: 691, 1992); grama de relva (Agrostis palustris: Zhong e outros, Plant Cell Rep., 13: 1, 1993); trigo {Tríticum aestivunr, Vasil e outros, Bio/Technology, 10: 667,1992; Weeks T., e outros, Plant Physiol., 102:1077, 1993; Becker, e outros, Plant, J. 5: 299, 1994), É aparente àqueles versados na técnica que várias metodologias de transformação podem ser usadas e modificadas para produção de plantas transgênicas estáveis de várias colheitas alvo de interesse. Métodos de Análise de Planta As plantas transformadas são analisadas para a presença de genes de interesse e o nível de expressão e/ou perfil conferido pelas sequências de promotores da presente invenção. Aqueles versados na técnicas estão cientes dos métodos numerosos disponíveis para a análise de plantas transformadas. Uma variedade de métodos são usados para taxar expressão de gene e determinar se o(s) gene(s) introduzido(s) é(são) integrado^), propriamente funcionando, e herdado(s) como esperado. Para a presente invenção os promotores podem ser avaliados determinando os níveis de expressão de genes aos quais os promotores são operativamente ligados. Uma taxação preliminar de função de promotor pode ser determinada por um método de ensaio transiente usando genes repórteres, mas uma taxação de promotor mais definitiva pode ser determinada da análise de plantas estáveis. Métodos para análise de planta incluem mas não são limitados a Southern blots ou Northern blots, aproximações baseadas em PCR, análises bioquímicas, métodos de peneiramento fenotípico, avaliações de campo, e ensaios de imunodiagnósticos.
Os métodos da presente invenção incluindo mas não limitados a tecnologias de PCR, isolamento de DNA genômico, construção de construc-to de expressão, ensaios transientes, e métodos de transformação de planta são bem conhecidos àqueles versados na técnica e são realizados usando técnicas ou modificações padrão das mesmas.
Testes de Pulverização de Glifosato Em uma concretização uma avaliação de estufa ou campo para tolerância a glifosato é conduzida. O termo "glifosato" é usado aqui para referir-se coletivamente ao N-fosfonometilglicina de herbicida de origem (diferentemente conhecido como ácido glifosato), a um sal ou éster dos mesmos, ou a um composto o qual é convertido a N-fosfonometilglicina em tecidos de plantas ou o qual de outro modo fornece N-fosfonometilglicina em forma iô~ nica (de outro modo conhecida como íon glifosato). Ilustrativamente, sais de glifosato solúveis em água úteis aqui contidos são descritos em Patentes U.S. N°s 3.799.758 e 4.405.531 a Franz, a descrição da qual é incorporada aqui contida por referência. Sais de glifosato que podem ser usados de acordo com a presente invenção incluem mas não os restritos a metais alcalinos, por exemplo sais de sódio e potássio; sal de amônio; alquilamônio Ci.1s, por exemplo sais de dimetilamônio e isopropilamônio; alcanolamônio Ci,16, por exemplo, sal de monoetanolamônio; alquilsulfônio C^e, por exemplo sais de trimetilsulfônio; misturas dos mesmos e outros mais. A molécula de ácido glifosato tem três sítios ácidos tendo valores de pKa diferentes; de acordo com sais mono-, di- e tribásicos, ou qualquer mistura dos mesmos, ou sais de qualquer nível intermediário de neutralização, podem ser usados.
Sais de glifosato são comercialmente significantes em parte porque eles são solúveis em água. Muitos sais de amônio, alquilamônio, alcano-lamônio, alquilsulfônio e metais alcalinos são altamente solúveis em água, permitindo formulação como soluções aquosas altamente concentradas as quais podem ser diluídas em água no ponto de uso.
Tais soluções aquosas concentradas podem conter aproximadamente 50 a cerca 500 gramas por litro de glifosato, expresso como equivalente ácido (g a.e./l). Concentrações de glifosato maiores, por exemplo aproximadamente 300 a cerca de 500 g a.e./I, são preferidas.
Sais de glifosato são alternativamente formulados como composições solúveis em água e dispersíveis em água na forma por exemplo de pós, grânulos, péletes ou comprimidos. Tais composições são freqüente-mente conhecidas como formulações secas, embora o termo "seco" não deveria ser compreendido neste contexto para implicar a ausência completa de água. Tipicamente, formulações secas contêm menos do que aproximadamente 5% em peso de água, por exemplo aproximadamente 0,5% a cerca de 2% em peso de água. Tais formulações são pretendidas para dissolução ou dispersão em água no ponto de uso.
Formulações de glifosato secas contempladas podem conter aproximadamente 5% a cerca de 80% em peso de glifosato, expresso como equivalente ácido (% a.e.). Concentrações maiores de glifosato dentro do limite acima, por exemplo aproximadamente 50% a cerca de 80% a.e., são preferidas. Sais especialmente úteis de glifosato para fazer formulações secas são sais de sódio e amônio.
Composições de tratamento de planta e composições de concentrado líquidas e secas da invenção podem optativamente conter um ou mais ingredientes de excipientes desejados. Ingredientes de excipientes especialmente úteis para composições de glifosato são tensoativos, os quais auxiliam em retenção de soluções de pulverização aquosas nas superfícies relativamente hidrofóbicas de folhas da planta, bem como ajudando o glifo-sato a penetrar a camada externa cerosa (cutícula) da folha e desse modo entrar em contato com tecidos vivos dentro da folha. Tensoativos podem executar outras funções úteis como tais. Não há restrição no tipo ou classe química de tensoativo que pode ser usada em composições de glifosato da invenção. Tipos não tônicos, aniônicos, catiônicos, e anfotéricos, ou combinações de mais do que destes tipos, são todos úteis em situações particulares. Entretanto, é geralmente preferido que pelo menos um dos tensoativos, se qualquer um, presente deveria ser outro além de aniônieo, isto é, pelo menos um dos tensoativos deveria ser não tônico, catiônico ou anfotérico.
Muitos tensoativos úteis aqui contidos têm uma estrutura química que compreende uma ou mais porções cada uma consistindo em uma única unidade de óxido de alquileno C2a, ou uma cadeia polimerizada ou copolimerizada de unidades de óxido de alquileno C2-4, Tais tensoativos são referidos como tensoativos de polioxialquileno e incluem tipos não tônicos, aniônicos, catiônicos e anfotéricos. Tensoativos de polioxialquileno úteis em composições presentemente contempladas contêm aproximadamente 2 a cerca de 100 unidades de óxido de alquileno C2-4. Em tensoativos de polioxialquileno preferidos, as unidades de óxido de alquileno formam uma ou mais cadeias de ou óxido de etileno ou óxido de etileno copolimerizado e óxido de propileno, cada cadeia de unidades de óxido de alquileno tendo um grupo hidrido terminal ou uma tampa de alquila Cm ou alcanoíla C24.
Porções hidrofóbicas de tensoativos úteis em composições da invenção podem ser essencialmente baseado em hidrocarbono, em qual caso as porções hidrofóbicas são tipicamente cadeias Cg-24, preferivelmente C12-18, alquila, alquenila, alquilarila, alcanoíla, ou alquenoíla. Estas cadeias podem ser lineares ou ramificadas. Alternativamente, as porções hidrofóbicas podem conter átomos de silício, por exemplo na forma de grupos siloxa-no tais como grupos heptametiltrisiloxano, átomos de flúor, por exemplo como cadeias alquila ou perfluoroalquila parcialmente fluoradas.
Entre tensoativos não iônicos, classes especialmente preferidas incluem alquil, alquenil ou alquilaril éteres de polioxietileno, tais como áicoois ou alquilfenóis primários ou secundários etoxilados, alquil ou alquenil ésteres de polioxietileno, tais como ácidos graxos etoxilados, alquil ésteres de sorbi-tano de polioxietileno, gliceril alquil ésteres, ésteres de sacarose, alquil poli-glicosídeos, e outros mais. Exemplos específicos representativos de tais tensoativos não iônicos incluem nonilfenol de polioxietileno (9) Neodol® 25-7 da Shell (um álcool primário linear C12-15 de polioxietileno (7)}, Tergitol® 15-S-9 de Union Carbide (um álcool secundário C12-15 de polioxietileno (9)), Twe-en® 20 de ICI (um monolaurato de sorbitano de polioxietileno (20)) e Agri-mul® PG-2069 de Henkel (um alquil poliglicosídeo C9.11).
Entre tensoativos catiônicos, classes especialmente preferidas incluem alquilaminas ou alquenilaminas terciárias de polioxietileno, tais como aminas graxas etoxiladas, tensoativos de amônio quaternário, alquileterami-nas de polioxietileno, e outros mais. Exemplos específicos representativos de tais tensoativos catiônicos incluem cocoamina de polioxietileno (5), sebo-amina de polioxietileno (15), cloreto de diestearildimetilamônio, brometo de cetiltrimetilamônio, cloreto de metil bis(2-hidroxietil)cocoamônio, cloreto de N-dodecilpiridina e cloreto de polioxipropileno etoxitrimetilamônio (8). Alquile-teraminas de polioxietileno particularmente preferidos são aqueles descritos na Publicação PCT WO N° 96/32839. Muitos tensoativos de amônio quaternário catiônicos de diversas estruturas são conhecidos na técnica a serem úteis em combinação com glifosato e podem ser usados em composições contempladas aqui, tais tensoativos de amônio quaternários têm a fórmula (NRaRbR°Rd)mAn onde A é um ânion adequado tal como cloreto, brometo, iodeto, acetato, sulfato ou fosfato, m e n são números inteiros tais que as cargas elétricas positivas em cátions (NRaRbRcRd) equilibram-se a cargas elétricas negativas em ânions A, e opções para Ra, Rb, Rc e Rd incluem, sem limitação: (i) Ra é benzila ou C8-24, preferivelmente C12-1S, alquila ou alqueni- la, e Rb, Rc e Rd são independentemente alquila CM, preferivelmente metila; (ii) Ra e Rb são independentemente C8-24, preferivelmente C12-18, alquiia ou alquenila, e Rc e Rd são independentemente ai-quila CM, preferivelmente metila; (iii) Ra é Cg-24, preferivelmente Ci2-ie, alquiia ou alquenila, Rb é uma cadeia de polioxialquileno tendo aproximadamente 2 a cerca de 100 unidades de óxido de alquileno C2_4, preferivelmente unidades de óxido de etileno, e Rc e Rd são independentemente alquiia Cm, preferivelmente metila; (iv) Ra é Cg-24, preferivelmente C12-18. alquiia ou alquenila, Rb e Rc são cadeias de polioxialquileno tendo em total aproximadamente 2 a cerca de 100 unidades de óxido de alquileno C2-4, preferivelmente unidades de óxido de etileno, e Rd é alquiia Cm, preferivelmente metila; ou (v) Ra é uma cadeia de polioxialquileno tendo aproximadamente 2 a cerca de 100 unidades de óxido de alquileno C24 nas quais unidades de óxido de alquileno C3-4, preferivelmente unidades de óxido de propileno, predominam e Rb, Rc e Rd são índependentemente alquiia Cm, preferivelmente metila ou etila. Tensoativos de amônio quaternários particularmente preferidos deste tipo são aqueles descritos na Patente U.S. N° 5.464.807 para Claude e outros.
Em uma concretização, 0 ânion A associado com tal tensoativo de amônio quaternário pode ser um ânion de glifosato.
Entre tensoativos anfotéricos, conforme incluindo é costumeiro na técnica tensoativos mais corretamente descritos como zwitteriônicos, classes especialmente preferidas incluem óxidos de alquilamina de polioxie-tileno, alquilbetalnas, aminoácidos de alquiia substituídos e outros mais. Exemplos representativos de tais tensoativos anfotéricos incluem óxido de dodecildimetilamina, óxido de cocoamina de polioxietileno (2) e estearildime-tilbetaína.
Fontes de referência padrão das quais um versado na técnica pode selecionar tensoativos adequados, sem limitação às classes mencionadas acima, incluem Handbook of Industrial Surfadants, Segunda Edição (1997) publicado por Gower, McCutcheorís Emulsifiers and Detergents, Edições Norte-Americanas e Internacionais (1997) publicado por MC Publishing Company, e International Cosmetic Ingredient Didionary, Sexta Edição (1995) Volumes 1 e 2, publicado pelo Cosmetic, Toiletry and Fragrance Association.
Outros componentes opcionais de composições da invenção incluem agentes para modificar cor, viscosidade, propriedades de formação de gel, ponto de congelamento, higroscopicidade, comportamento de formação de massa, taxa de dissolução, dispersibildiade, ou outras características de formulação.
Exemplos de formulações comerciais de glifosato incluem, sem restrição, aqueles vendidos por Monsanto Company como herbicidas ROUNDUP®, ROUNDUP® ULTRA, ROUNDUP® CT, ROUNDUP® EXTRA, ROUNDUP® BIACTIVE, ROUNDUP® BIOFORCE, RODEO®, POLARIS®, SPARK® e ACCORD®, todos os quais contêm glifosato como seu sal de isopropilamônio; aqueles vendidos por Monsanto Company como herbicidas ROUNDUP® DRY e RIVAL®, os quais contêm glifosato como seu sal de amônio; aquele vendido por Monsanto Company como ROUNDUP® GEO-FORCE, o qual contém glifosato como seu sal de sódio, e aquele vendido por Zeneca Limited como herbicida TOUCHDOWN®, o qual contém glifosato como seu sal de trimetilsulfônio. A seleção de taxas de aplicação para uma formulação de glifosato que são biologicamente eficazes está dentro da perícia do técnico agricultural ordinário. Aquele versado na técnica igualmente reconhecerá que condições de plantas individuais, condições de tempo e condições de crescimento podem afetar os resultados alcançados em praticando o processo da presente invenção. Durante duas décadas de uso de glifosato e estudos publicados relacionando-se a tal uso foram fornecidos informações abundantes das quais um prático em controle de erva daninha pode selecionar taxas de aplicação de glifosato que são eficazes herbicidamente em espécies particulares em estágios de crescimento particulares em condições ambientais particulares.
Um processo da presente invenção é aplicável a qualquer e todas as espécies de plantas nas quais glifosato é biologicamente eficaz como um herbicida ou regulador de crescimento de planta. Isto abrange uma variedade muito ampla de espécies de plantas mundiais. Igualmente, composições da invenção podem ser aplicadas a qualquer e todas as espécies de plantas nas quais glifosato é biologicamente eficaz.
Em uma concretização, um herbicida contendo glifosato é aplicado à planta compreendendo os constructos de DNA da presente invenção, e as plantas são avaliadas para tolerância ao herbicida de glifosato. Qualquer formulação de glifosato pode ser usada para testar plantas compreendendo os constructos de DNA da presente invenção. Por exemplo, uma composição de glifosato tal como Roundup Ultra® pode ser usada. Os parâmetros de teste para uma avaliação da tolerância de glifosato da planta variará dependendo de vários fatores. Fatores incluiríam, mas não são limitados ao tipo de formulação de glifosato, a concentração e quantidade de glifosato usadas na formulação, o tipo de planta, o estágio de desenvolvimento de planta durante o tempo da aplicação, condições ambientais, o método de aplicação, e o número de vezes que uma formulação particular é aplicada. Por exemplo, plantas podem ser testadas em um ambiente de estufa usando um método de aplicação por pulverização. O limite de teste usando Roundup Ultra® pode incluir, mas não é limitado a 226,5 gramas por 4,000 mz (8 oz/acre) a 7248 gramas por 4,000 m2 (256 oz/acre). O limite comercialmente eficaz preferido pode ser de 453 ml por 4000 m2 a 1892 mL por 4000 m2 de Roundup Ultra™, dependendo da colheita e estágio de desenvolvimento da planta. Uma colheita pode ser pulverizada com pelo menos uma aplicação de uma formulação de glifosato. Para testar em algodão uma aplicação de 32 oz/acre no estágio de 3 folhas pode ser seguida por aplicações adicionais em estágios posteriores em desenvolvimento. Para trigo uma aplicação de 904 gramas por 4.000 m2 (32 oz/acre) de Roundup Ultra® no estágio de 3-5 folhas pode ser usada seguida com uma aplicação pré- ou pós-colheita, dependendo do tipo de trigo a ser testado. Os parâmetros de teste podem ser otimizados para cada colheita a fim de encontrar a planta particular compre- endendo os constructos da presente invenção que conferem o nível de tolerância de glifosato comercialmente eficaz.
Os exemplos seguintes são incluídos para demonstrar concretizações preferidas da invenção. Deveria ser apreciado por aqueles versados na técnica que as técnicas descritas nos exemplos os quais seguem representam técnicas descobertas pelos inventores para funcionarem bem na prática da invenção. Entretanto, àqueles versados na técnica deveríam, levando em consideração a presente descrição, apreciar que muitas mudanças podem ser feitas nas concretizações específicas as quais são descritas e ainda obter um resultado igual ou similar sem desviar-se do espírito e objetivo da invenção, portanto toda matéria descrita ou mostrada nos desenhos acompanhantes é para ser interpretada como ilustrativa e não em um sentido limi-tante.
EXEMPLOS EXEMPLO t Os constructos de plasmídeo usados são ou constructos de clonagem pUC ou constructos de transformação de planta de borda dupla contendo uma origem E.coli de reprodução tal como Ofl'322,uma origem de limite de hospedeiro amplo de reprodução tal como oriV ou or/Rí, e uma região de codificação para um marcador selecionável tal como Spc/Str que codifica Tn7 aminoglicosídeo adeniltransferase (aadA) confere resistência a especti-nomicina ou estreptomicina, ou um marcador selecionável de gentamicina (Gm, Gent). Para transformação de planta, a cepa bacterial de hospedeiro foi Agrobacterium tumefaciens ABI ou LBA44Q4.
Os elementos genéticos são descritos como segue: P-e35S é o 35S RNA de CaMV contendo uma duplicação da região -90-300 como descrita na Patente U.S. N° 5.424.200 incorporada aqui por referência em sua integridade; P-FMV é o promotor de Vírus Mosaico de Escrofulária como descrito na Patente N° 5.378.619 incorporada aqui por referência em sua integridade; P-eFMV é um derivado de P-FMV; CTP2 é a região de peptídeo em trânsito de EPSP sintase de Arabidopsis como descrita na Patente U.S. N° 5.633.435; aroA :CP4syn (aroA :CP4) é a região de codificação para CP4 EPSP (sequência sintética) como descrita na Patente U.S, N° 5.633.435 ou além disso modificada para expressão em plantas baseada em uso de có-don de espécies de plantas particulares; E9 3' é a extremidade 3' de um isolado do gene RbcS de ervilha que funciona como um sinal de poliadenilação; nos é a extremidade 3' do gene de nopalina sintase que funciona como um sinal de poliadenilação; Hsp7Q é a sequência líder não traduzida de Petunia hybrida como descrita na Patente U.S, N° 5,362.865 incorporada aqui por referência em sua integridade; GUS é a sequência de codificação de beta-glucurosidade de £ coli (Jefferson, R. A. Proc. Natl. Acad, Scí. U.S.A. 83:8447-8451, 1987); as bordas direitas (RB) e as bordas esquerdas (LB) são do plasmídeo Ti de cepas octapina e nopalina de Agrobaderíum tume-faciens. O P-AtAct2 é o promotor do gene de actina 2 de Arabidopsis thalia-na ;AtAct2i é o íntron na região não traduzida (UTR) 5' do gene de actina 2 de Arabidopsis thaliana; P-AtAct8 é o promotor do gene de actina 8 de Arabidopsis thaliana; AtAct2i é o íntron no UTR 5' do gene de actina 8 de Arabidopsis thaliana] P-AtAct11 é o promotor do gene de actina 11 de Arabidopsis thaliana; AtActl 1 é o íntron no UTR 5' do gene de actina 11 de Arabidopsis thaliana; P-AtAct1a é o promotor do gene de actina 1a de Arabidopsis thaliana, L-AtAct1a é o líder não traduzido e l-AtAct1a é o íntron do DNA genômi-co do gene de actina 1a; P-AtAct1a é o promotor do gene de actina 1b de Arabidopsis thaliana, L-AtAct1b é o líder não traduzido e l-AtAct1b é o íntron do DNA genômico do gene de actina 1b; P-AtAet3 é o promotor do gene de actina 3 de Arabidopsis thaliana, L-AtAct3 é o líder não traduzido e l-AtAct3 é o íntron do DNA genômico do gene de actina 3; P-AtAct7 é o promotor do gene de actina 7 de Arabidopsis thaliana, L-AtAct7 é o líder não traduzido e AtAct7 é o íntron do DNA genômico do gene de actina 7; P-AtAct12 é o promotor do gene de actina 12 de Arabidopsis thaliana, L-AtAct12 é o líder não traduzido e l-AtAct12 é o íntron do DNA genômico do gene de actina 12; P-AtEFIa (P-AtEF1 ou EF1a) é o promotor do gene de fator de alongamento 1a de Arabidopsis thaliana, AtEF1a-i (AtEF1-i) é o íntron no UTR5' do gene de fator de alongamento 1a de Arabidopsis thaliana.
Figuras 1-18 fornecem exemplos de constructos de transforma- ção de planta que contêm um a três cassetes de expressão de planta. Combinações múltiplas de cassetes de expressão de planta compreendendo o promotor e os elementos genéticos da presente invenção podem ser construídas e testadas em colheitas de plantas por aqueles versados na técnica de biologia molecular de planta sem experimentação indevida. Os construc-tos ilustrados nas Figuras não são para ser construídos como apenas os constructos que podem ser reunidos, mas servem como exemplos para aqueles versados na técnica. Figura 1 (pCGN8Q86) fornece um exemplo de um constructo de transformação de planta contendo um cassete de expressão compreendendo um promotor da presente invenção (P-AtAct8) operacionalmente ligado a um gene de interesse (CTP2-aroACP4syn). Figura 2 (pMON455325) fornece um exemplo de um constructo de transformação de planta contendo dois cassetes de expressão compreendendo pelo menos um promotor da presente invenção (P-AtAct11) operacionalmente ligado a pelo menos um gene de interesse (CTP2-aroA:CP4syn). Figura 3 (pMON45331) fornece um exemplo de um constructo de transformação de planta contendo um cassete de expressão compreendendo um promotor da presente invenção (P-AtEF1 mais íntron) operacionalmente ligado a pelo menos um gene de interesse (CTP2-aroA:CP4syn). Figura 4 (pMON4555332) fornece um exemplo de um constructo de transformação de planta contendo dois cassetes de expressão compreendendo pelo menos um promotor da presente invenção (P-AtEF1 mais (ntron) operacionalmente ligado a pelo menos um gene de interesse (CTP2-aroA;CP4syn). Figura 5 (pMON9190) fornece um exemplo de um constructo de transformação de planta contendo três cassetes de expressão onde pelo menos dois promotores da presente invenção (P-AtEF1 mais íntron, AtEF1a-i; P-AtAct2 mais íntron,) são operacionalmente ligados a pelo menos um gene de interesse (CTP2-aroA:CP4syn) e o promotor P-eFMV operacionalmente ligado a CTP2-aroA:CP4syn. Figura 6 (pMON9153) cassetes de expressão de planta são idênticos àqueles ilustrados na Figura 4 (pMON45332), este mapa de plasmídeo é ilustrado para os propósitos de identificação dos cassetes de expressão para dados mostrados em fenótipo de planta nas tabelas de da- dos mostrados no relatório descritivo. Figura 7 (pCGN8099) fornece um exemplo de um constructo de transformação de planta contendo dois cassetes de expressão compreendendo promotores híbridos da presente invenção, P-FMV-AtEF1a e P-e35S-AtAct8, dirigindo transcrição do gene de interesse (aroA:CP4syn). Figura 8 (pCGN8088) fornece um exemplo de um construtor de transformação de planta contendo dois cassetes de expressão compreendendo um promotor da presente invenção, P-AtAct8 mais íntron, AtActSi e o promotor P-eFMV dirigindo expressão de um gene de interesse (aroA:CP4syn), Figura 9 (pCGN8068), fornece um exemplo de um constructo de transformação de planta contendo dois cassetes de expressão compreendendo um promotor da presente invenção, P-AtAct2 mais íntron, A-tAct2í, e o promotor P-FMV dirigindo expressão de um gene de interesse (aroA:CP4syn). Figura 10 (pCGN8096), fornece um exemplo de um constructo de transformação de planta contendo dois cassetes de expressão compreendendo promotores híbridos da presente invenção, P-FMV-/AtAct11 e P-e35S-AtAct2, dirigindo transcrição do gene de interesse (aroA:CP4syn). Figura 11 (pCGN9151), fornece um exemplo de um constructo de transformação de planta contendo dois cassetes de expressão compreendendo promotores híbridos da presente invenção, P-eFMV~AtEF1a e P-e35S-AtAct2, transcrição propulsora do gene de interesse (aroA:CP4syn). Figura 12 (pMON10156) fornece um exemplo de um constructo de transformação de planta contendo um cassete de expressão compreendendo o promotor P-eFMV dirigindo expressão do gene de interesse aroA:CP4syn, este vetor é usado para propósitos comparativos com as sequências de promotores da presente invenção. Figura 13 (pMON52059) fornece um exemplo de um constructo de transformação de planta contendo um cassete de expressão compreendendo um promotor híbrido (P-FMV-AtEF1a) dirigindo a expressão do gene de interesse (aroA:CP4syn). Figura 14 (pMON54952) fornece um exemplo de um constructo de transformação de planta contendo um cassete de expressão compreendendo um promotor da presente invenção (P-AtActla mais AtActla íntron) operacionalmente ligado a pelo menos um gene de interesse (CTP2-aroA:CP4syn). Figura 15 (pMON54953) fornece um exemplo de um constructo de transformação de planta contendo um cassete de expressão compreendendo um promotor da presente invenção (P-AtActlb mais AtActlb íntron) operacionalmente ligado a pelo menos um gene de interesse (CTP2-aroA:CP4syn). Figura 16 (pMON54954) fornece um exemplo de um constructo de transformação de planta contendo um cassete de expressão compreendendo um promotor da presente invenção (P-AtAct3 mais AtAct3 íntron) operacionalmente ligado a pelo menos um gene de interesse (CTP2-A/u4:CP4syn). Figura 17 (pMON54955) fornece um exemplo de um constructo de transformação de planta contendo um cassete de expressão compreendendo um promotor da presente invenção (P-AtAct7 mais AtAct7 íntron) operacionalmente ligado a pelo menos um gene de interesse (CTP2-AroA:CP4syn). Figura 18 (pMON54956) fornece um exemplo de um constructo de transformação de planta contendo um cassete de expressão compreendendo um promotor da presente invenção (P-AtAct12 mais A-tAct12 íntron) operacionalmente ligado a pelo um gene de interesse (CTP2-AroACP4syn). EXEMPLO 2 Os constructos de clonagem e constructos de GUS são relacionados na Tabela 1. O promotor de actina 2 de Arabidopsis e íntron (número de acesso do Genbank U41998 como descrito em An e outros, Plant J. 10:107-121, 1996) foram isolados usando DNA de Arabidopsis thaliana Landsberg erecta como um padrão (Rogers e Bendich, Plant Moí. Biol. 5:69, 1998) usando SEQ ID NO:1 (inciador anterior) e SEQ ID NO:2 (iniciador reverso) em uma reação como segue: 0,5 pg de DNA padrão, 25 pmole de cada iniciador, taq polimerase (BMB, Indianópolis, IN) usando bolas de cera para PCR de "início quente". As condições do termociclizador de PCR foram como segue: 94°C para um minuto; 30 ciclos de: 92°C por 40 segundos, 55°C por um minuto, 72°C para um minuto e 30 segundos; e uma extensão de cinco minutos 72°C. A reação de PCR foi purificada usando GeneCleanll (Bio101 Inc., Vista, CA), digerido com Hindlll e Ncol, e ligado em constructo pMON26149 (Tabela 1) digerido com Hindlll e Ncol. O clone do promotor foi verificado em sequência e o constructo resultante foi designado pMON26170 (Tabelai).
Tabela 1. Constructos de Clonagem e Constructos de GUS contende sequências de promotores de Actina e EF1 de Arabidopsis Constructo Descrição Promotor*/Gene/3' pMON26149 Constructo de clonagem pMON26170 Constructo de expressão de planta Aet2/GUS/nos pMON26171 Constructo de expressão de planta Act8/GUS/nos pMON8677 Constructo de clonagem pMON48407 Constructo de expressão de planta Act11/GUS/nos pMON26152 Constructo de clonagem pMON26177 Constructo de expressão de planta EF1/GUS/nos pMON11750 Constructo de expressão de planta e35S/GUS/nos pMQN 15737 Constructo de expressão de planta FMV/GUS/nos * as sequências de promotores de actina e fator de alongamento também contêm a sequência de íntron do 5'UTR do gene correspondente. EXEMPLO 3 O promotor de actina 8 de Arabidopsis e íntron (número de acesso do Genbank U42QQ7 como descrito em An e outros, Plant J. 10:107-121, 1996) foram isolados usando DNA de Arabidopsis thaliana Landsberg erecta como umas condições de PCR padrão e métodos de purificação descritos no Exemplo 2 usando inicíadores de SEQID NO:3 (iniciador anterior) e SEQ ID NO;4 (iniciador reverso). O promotor foi clonado usando enzimas de restrição como descrito no Exemplo 2, sequência verificada, e o constructo resultante foi designado pMON26171 (Tabela 1). EXEMPLO 4 O promotor de actina 11 de Arabidopsis e íntron (número de acesso do Genbank U27981 como descrito em Huang e outros, Plant Moi. Biol. 33:125-139,1997) foram isolados usando DNA de Arabidopsis thaliana Landsberg erecta como umas condições de PCR padrão e métodos de purificação descritos em Exemplo 2 usando inicíadores de SEQ ID NO:5 (iniciador anterior) e SEQ ID NO:6 (iniciador reverso). O promotor foi clonado usando enzimas de restrição EcoRV e Ncol e ligado em PMON8677 (Tabela 1), sequência verificada, e o constructo resultante foi designado pMON48407 (Tabela 1). EXEMPLO 5 O promotor de fator de alongamento 1a de Arabidopsis (AtEFIa) e íntron (número de acesso do Genbank X16430 como descrito em Axelos e outros, Mol. Gen. Genet. 219:106-112, 1989; Curie e outros, NAR 19:1305-1310; Curie e outros, Plant. MoL Biol. 18:1083-1089, 1992; Curie e outros, Mol. Gen. Genet 238:428-436, 1993) foram isolados usando DNA de Arabidopsis fhaliana Landsberg erecta como umas condições de PCR padrão e métodos de purificação descritos no Exemplo 2 usando iníciadores de SEQ ID NO:7 (iniciador anterior) e SEQ ID NO:8 (iniciador reverso). O promotor foi clonado usando enzimas de restrição Htndlll e Ncol e ligado em pMON26152 (Tabela 1) como descrito no Exemplo 2, sequência verificada, e o constructo resultante foi designado pMON26177(Tabela 1). EXEMPLO 6 Os constructos de transformação de planta descritos foram unidos em Agrobacteríum. Transformação de algodão foi executada essencialmente como descrito em WO/0036911, incorporada aqui por referência em sua integridade. A transformação de Arabidopsis foi executada como descrito em Ye e outros, Plant Journal 19:249-257, 1999. A transformação de tomate foi executada como descrito na Patente U.S. N° 5.565.347 incorporada aqui por referência em sua integridade. EXEMPLO 7 Um constructo de DNA é transformado em uma colheita alvo de interesse via um sistema de distribuição apropriado tal como um método de transformação mediado por Agrobacteríum (veja por exemplo Patente U.S. N° 5.569.834 incorporada aqui por referência em sua integridade, Patente U.S. N° 5.416.011 incorporada aqui por referência em sua integridade, Patente U.S. N° 5.631.152 incorporada aqui por referência em sua integridade, Patente U.S. N° 5.159.135 incorporada aqui por referência em sua integridade, Patente U.S. N° 5.004.863 incorporada aqui por referência em sua integridade, e Pedido Provisório N° 60/111795 incorporado aqui por referência em sua integridade. Alternativamente, um método de bombardeamento de partícula pode ser usado (veja por exemplo Pedido de Patente WO 92/15675. WO 97/48814 e Pedido de Patente Européia 586.355, e Patente U.S. N°s 5.120.657, 5.503.998, 5.830.728 e 5.015.580, todas as quais estão incorporadas aqui por referência em sua integridade).
Um amplo número de sistemas e métodos de transformação e de regeneração são disponíveis e bem conhecidos por aqueles versados na técnica. As plantas transformadas estáveis e progênie são subsequentemente analisados para expressão do gene em tecidos de interesse por qualquer número de métodos moleculares, imunodiagnósticos, bioquímicos, e/ou de avaliação de campo conhecidos por aqueles versados na técnica, incluindo, mas não limitado a um teste de pulverização com uma formulação de glifo-sato a concentrações eficazes comercialmente executadas em uma câmara de crescimento ou ambiente de campo. EXEMPLO 8 Os ensaios de GUS são executados por métodos de rotina conhecidos por aqueles versados na técnica (veja por exemplo, Jefferson e outros, EMBO J. 6:3901,1987).Para algodão, plantas R0 foram testadas. O tecido foi selecionado por tamanho em vários estágios em desenvolvimento, amostras e formados poças para análises. O broto floral de algodão foi colhido e as amostras de tecido reprodutivo de macho (anteras e filamentos), amostras de tecido reprodutivo de fêmea (estigma inteiro, estile, e ovário), e corola (sépalas e pétalas) foram tomadas. Para a seleção de tamanho, três brotos florais de cada estágio foram selecionados do modo que incluíram vários tamanhos incluindo pequeno (menos do que 0,5 cm), médio (0,5-0,7 cm), e grande (estágio de vela ou flor aberta). Amostras de folha foram selecionadas a cerca de 1-2 semanas após as plantas de algodão serem colocadas na estufa, e as outras amostras foram coletadas aproximadamente 12 semanas depois. As primeiras flores não foram coletadas (as primeiras cinco posições de formação de fruto foram deixadas intactas).
Para Arabidopsís, plantas V1 foram analisadas e segregantes homozigotos e heterozigotos foram testados e analisados oito a dez eventos por consíructo (cinco plantas por evento). Os resultados de GUS para Arabi-dopsis representam amostras de poças de 8-10 eventos. Os valores nas tabelas descritas (Tabela 2 e Tabela 3) representam a expressão de GUS média para o tecido designado (pmol/MU/min/mg). EXEMPLO 9 Plantas foram analisadas para expressão GUS em tecido de folha e tecidos reprodutivos incluindo brotos florais imaturos e flores. Os resultados são mostrados na Tabela 2. Constructos testados incluíram PMON484Q7 (P-AtAct11 + fntron/GUS/nos), pMON26170 (P-AtAct2 + ín-tron/GUS/nos), pMON26171 (P-AtAct8 + íntron/GUS/nos),pMON1170 (e35S/GUS/nos), pMON26177 (P-EF1a + íntron/GUS/nos) e pMON 15737 (P-FMV/GUS/nos). Os promotores de actina e fator de alongamento conferiram altos níveis de expressão de GUS em tecidos múltiplos incluindo tecidos reprodutivos.
Tabela 2. Expressão de GUS Vf de Arabidopsis Média Constructo Folha Broto Floral Imaturo Flor Gineceu Androceu ΡΜΟΝ48407 6944 7394 8359 ND ND pMON26170 45238 74099 54502 73623 217292 ΡΜΟΝ26171 29343 35884 37125 76311 207100 PMON11750 60844 14032 16263 35882 115049 PMON26177 47598 72871 96420 191066 507370 PMON15737 28314 57903 84457 44696 87876 EXEMPLO 10 As plantas de algodão R0 foram testadas para expressão do gene repórter de GUS em tecidos selecionados de vários estágios de desenvolvimento. Os brotos florais foram estagiados por tamanho (pequeno, médio, e grande; grande = vela e flor aberta). O androceu representou os tecidos reprodutivos de macho. O gineceu representou os tecidos reprodutivos das fêmeas incluindo o receptáculo inteiro (estigma, estilo, e ovários). A amostra de corola foi composta de sépalas e pétalas. O tecido foi preparado e ensaios de GUS executados como descrito em EXEMPLO 8. Os resultados são resumidos em Tabela 3. Os constructos testados incluíram pMON48407 (P-EF1a + íntron/gus/nos), pMON26170 (P-AtAct2 + íntron/gus/nos), e pMON48407(P-AtAcí11 + íntron/gus/nos).
Seis plantas foram testadas e valores de GUS médios obtidos para pMON26177. Vinte plantas foram testadas e valores de GUS médios obtidos para pMON26170. Oito plantas foram testadas e valores de GUS médios obtidos para pMON48407. Os resultados demonstraram que a actina e promotores de fatores de alongamento podem ser usados para expressão de genes operacionalmente ligados, particularmente em tecidos reprodutivos.
TABELA 3. Resultados de Ensaio de GUS para Plantas de Algodão Constructo Promotor/íntron Tecido Testado Resultados de GUS pMON26177 EF1ee Folha 1160 pMON26177 EF1a Corola Pequena 396 pMON26177 EF1a Gineceu Pequeno 8670 pMON26177 EF1a Androcéia Pequena 13771 pMON26177 EF1a Corola Média 362 pMON26177 EF1a Gineceu Médio 3318 pMON26177 EF1a Androcéia Média 8006 pMON26177 EF1a Corola Grande 351 pMON26177 EF1a Gineceu Grande 500 ΡΜΟΝ26177 EF1a Androcéia Grande 15512 pMON26170 Act2 Folha 12718 pMON26170 Act2 Corola Pequena 1296 pMON26170 Act2 Gineceu Pequeno 16684 pMON26170 Act2 Androcéia Pequena 7570 pMON26170 Act2 Corola Média 742 pMON26170 Act2 Gineceu Médio 10041 pMON26170 Act2 Androcéia Média 7893 pMON26170 Act2 Corola Grande 289 pMON26170 Act2 Gineceu Grande 3218 pMON26170 Act2 Androcéia Grande 42737 pmon48407 Act11 Folha 28289 pmon48407 Act11 Corola Pequena 10 pmon48407 Act11 Gineceu Pequeno 40755 pmon48407 Act11 Androcéia Pequena 47834 pmon48407 Act11 Corola Média 742 pmon48407 Act11 Gineceu Médio 52495 pmon48407 Act11 Androcéia Média 35573 pmon48407 Act11 Corola Grande 1072 pmon48407 Act11 Gineceu Grande 4869 pmon484Q7 Act11 Androcéia Grande 42737 EXEMPLO 11 Plantas transformadas foram também testadas em um teste de pulverização de estufa usando Roundup Ultra® uma formulação de glifosato com um dispositivo Pulverizador de Rastro (Roundup Ultra é uma marca registrada de Monsanto Company). Plantas estavam nos "dois" estágios de folha verdadeira e de maior crescimento e as folhas foram secas antes de aplicar a pulverização por Roundup®. A formulação usada foi Roundup Ultra® como uma formulação de 0,36 kg/L (3 Ib/galio a.e.) (equivalente ácido). A calibração usada foi como segue: Para um volume de pulverização de (20 gaiões/Acre): Velocidade do bico: 9501 fluxo uniforme Pressão de pulverização: 275,8 kPa (40 psi) Altura da Pulverização: 25,72 cm (18 polegadas) entre o topo do dossel e extremidade do bico Velocidade de Rastro 33,52 cm/s (1,1 pé/s), correspondendo a uma leitura de 1950-1,0 volt.
Formulação: Roundup Ultra® (3 IbAe./galão) As concentrações de pulverização variarão, dependendo dos limites de testagem desejados. Por exemplo, para uma taxa desejada de 0,06 g/m2 (8 oz/acre) uma solução de trabalho de 3,1 ml/L é usada, e para uma taxa desejada de 1892 ml por 4000 m2 (64 oz/acre) um limite de trabalho de 24,8 ml/L é usado. O período de avaliação variará, dependendo da colheita, estádio de desenvolvimento da planta, e nível desejado de tolerância. EXEMPLO 12 Os constructos de expressão de planta usados para transformação de tomate são relacionados em Tabela 4. Plantas de tomate (TO) contendo constructos compreendendo pelo menos um promotor de actina ou de fator de alongamento (com íntron) operacionalmente ligado a um gene de tolerância de glifosato aroA:CP4 são peneirados em um teste de pulverização de glifosato de estufa com formulação de glifosato (Roundup Ultra®) para a eficiência de conferir tolerância a glifosato para plantas de tomate trans-gênicas. Optativamente, pelo menos uma sequência de promotor de actina ou de fator de alongamento operacionalmente ligada a um gene aroA:CP4 e um promotor de caulimovírus eFMV operacionalmente ligado a um aroA'CP4 transformado em plantas de tomate são peneirados por aplicação de pulverização com glifosato (Roundup Ultra®). Plantas de tomate são pulverizadas com 0,36 g/m2 (48 oz/acre) então avaliadas em dias semanas pós aplicação para análise de tolerância vegetativa e até 60 dias pós-aplicação para análise de tolerância reprodutiva. Os resultados são mostrados em Tabela 4 e graduados de acordo com eficiência de selecionar linhas de tolerância reprodutivas. A porcentagem de tolerância vegetativa é a porcentagem das linhas peneiradas que demonstraram tolerâncias vegetativa suficiente para dano de glifosato ser considerado a estudos adicionais de traços agronômicos em preparação para candidatura comercialmente. A porcentagem de tolerância reprodutiva é a porcentagem de linhas de tolerância vegetativa que também demonstraram tolerância reprodutiva suficiente para ser considerado a avaliação agronômica adicional. Todos os constructos provaram ser funcionais para fornecer tolerância vegetativa e tolerância reprodutiva às plantas de tomate transgênicas. Várias combinações de promotores são aptas a aumentar a eficiência na qual linhas de tolerância vegetativa e reprodutiva poderíam ser selecionadas por peneiramento neste experimento. Constructos contendo o promotor de EF1a de Arabidopsis são mais especificamente associados com uma porcentagem alta de linhas vegetativamente tolerantes. Promotor P-Act2 em combinação com P-eFMV e P -AtEFIa (pCGN9190) forneceram um aumento na porcentagem de linhas reprodutivamente tolerantes que são peneiradas por este método. TABELA 4 Ensaios de Pulverização de Rastro de Estufa com Taxa de Aplicação de 0,36 g/m2 (48 oz/Acre)* * uma aplicação 1 Resultados formados poças de 25 peneiras, Contado 14 dias pós-aplicação 2 Resultados formados poças de 25 peneiras, Contado até 60 dias pós-aplicação Rendimento de semente de tomate é usado conforme medido da eficácia das várias sequências de promotores e combinação de cassetes de expressão usados na presente invenção para conferir tolerância a glifosato a plantas de tomate transgênicas. Em tabela 5, os resultados dos três experimentos de campo são mostrados em plantas de tomate transgênicas contendo constructos com os promotores da presente invenção dirigindo ex- pressão da sequência de codificação de aroA:CP4 par tolerância de glifosa-to. Experimento 1 é um teste das plantas produzidas dos constructos que contêm o promotor de vírus mosaico de Escrofulária (P-FMV) nativa e a versão derivada (P-eFMV) e elementos genéticos adicionais nos constructos que são também encontradas nos constructos usados para testar as sequências de promotores da presente invenção. Elementos genéticos adicionais tais com a fonte da sequência não traduzida 5' e o peptídeo de trânsito de cloroplasto são também testados. O constructo pMON20998 compreende o P-eFMV, ligado a Hsp70 5 UTR de petúnia, líder ligado ao peptídeo de transito de cloroplasto de EPSPS de Arabidopsis (CTP2) ligada a região de término 3' E9. O constructo difere-se de pMON2Q999 de pMON20998 somente em que o CTP é proveniente do peptídeo de transito de cloroplasto de EPSPS de Petunia (CTP4). O constructo pMON45312 difere-se de pMON20998 somente em que a sequência líder é a sequência líder FMV nativa.
Plantas de tomate são transplantadas no campo em fileiras. As plantas são tratadas por pulverização no campo em uma taxa de 0,36 g/m2 (48 oz/acre) com herbicida Roundup. A semente de tomate é coletada do fruto e pesada. Uma linha de tomate não pulverizada serve como o controle para propósitos de comparação e a eficácia de cado constructo é expressa como uma porcentagem do controle. O resultado de Experimento 1 (coluna 1 de Tabela 5) é que o promotor FMV e P-eFMV somente fornecem 5-11% da produção de semente de uma verificação não pulverizada. Experimento 2, e 3 testam os constructos da presente invenção em localizações diferentes (colunas 2 e 3 de Tabela 5). Experimento 2 é conduzido na mesma localização como Experimento 1, os constructos pCGN8099 (Figura 7), pCGN9151 (Figura 11) e pCGN9190 (Figura 5) executadas bem fornecendo 25-46% da semente relativa a uma verificação não pulverizada. Em uma localização diferente que tem uma estação de crescimento mais frio, Experimento 3 demonstrou que pCGN8086 (Figura 9), pCGN8088 (Figura 8), pCGN8099, pCGN9151, pCGN9153 (Figura 6), e pMON45325 (Figura 2) estão aptos a conferir tolerância de glifosato suficiente para os tomates para estabelecer 34-44% de fixação de semente normal relativo a uma verificação não pulverizada.
Tabela 5. Experimentos de campo de semente de tomate EXEMPLO 13 NOS de ID de SEQ: 1-8 e NOS de ID de SEQ: 13-21 são inicia-dores de PCR designados de informação de sequência publicamente disponível para genes de Act1, Act2 (Genbank #1141998), Act3, Act7, Act8, (Gen-bank #ATU42007), Act11 (Genbank #ATU27981, Act12 e EfUa (Genbank #X16430) de Arabidopsis thaliana. Estas sequências são usadas para estender sequência de ácido nucléico usando técnicas de aplicação de reação de cadeia de polimerase (PCR) (veja por exemplo, Mullis e outros, Cold Spring Harbor Symp. Quant. Biol. 51:263, 1986; Erlich e outros, Appln. De Patente Européia 50.424; Appln. De Patente Européia 84.796, Appln. De Patente Européia 258.017, Appln. De Patente Européia 237.362; Mullis, Appln. De Patente Européia 201.184; Mullis e outros, Patente U.S. N° 4.683.202;
Erlich, Patente U.S, N°4,582.788; e Saíki, e outros, Patente U.S. N° 4.683.194). Vários métodos de aplicação de PCR são conhecidos àqueles de perícia na técnica e são usados para identificar sequências de ácido nu-cléico adjacentes a uma sequência conhecida. Por exemplo, métodos de PCR inverso (IPCR), os quais são usados para ampliar sequências de DNA desconhecidas adjacentes a uma região de núcleo de sequência conhecida têm sido descritos. Outros métodos estão também disponíveis tais como PCR por captura (Lagerstrom M. e outros, PCR Methods Applic. 1:111, 1991), e PCR de conduta (Parker, e outros, Nucleic Acids Res 19:3055, 1991). Vários fabricantes têm também desenvolvido kits baseados em modificações destes métodos para os propósitos de identificar sequências de interesse. Avanços técnicos incluindo melhorias em iniciador e projeto de adaptador, melhorias na enzima polimerase, e capacidades termocilizadoras têm facilidade mais rápida, métodos eficientes para isolar sequências de interesse.
Tabela 5a. Sequências de iniciadores para isolamento de sequências de promotores de Actina e EFf α Arabidopsis At. Actina 2 reverso: occtcagccatggtqagtctgcixjcaaacacacaaaaaga gttcaat At. Actina 8 dianteiro: TTTJTirrGATATCMGCTTCCATTTTTCTtttgcataat tc At. Actina 8 reverso: gcatcggccatggtgagtcitctgcaatcaaaaacataaa gatctga At. Actina 11 dianteiro: TlTnTnTAAGKTTGATATCACAACCAAATGTCAAATGG
At. Actina 11 reverso: CCATCTGCCATGGTCTATATCCTGTC
At. EF1a dianteiro: TTTTTTITTAAGCTTGATATCGGAAGTTTCTCTCTTG
At. EF1a reverso: CTTTTCCCATGGTAGATCTCTGGTCAACAAATC
At. Actina 1a dianteiro: CCCWGCUVWIGVCVICVGVIVCVCGC
At. Actina 1b dianteiro: Cataagcttagaggtccaaattca At. Actina 1 reverso: ccatcagccatggtcttctacctttatgcaaa At. Actina 3 dianteiro: ccaagcttaccacactcagatgcataaacaaacaca At Actina 3 reverso' catcagccatggtctactctctgcaaaaaca At. Actina 7 dianteiro: gcaaagcttactagtcaacaattggcc At Actina 7 reverso1 gatcggccatggttcactaâaaaaaaag At. Actina 12 dianteiro: GGAAGCTTGCGGCCGCTTTCTACTCTACATGTTTCT
As folhas de plantas jovens de Arabidopsis íhaliana (1g) foram homogeneizadas em 9 ml de compensador de CTAB (Saghai-Maroof e outros, 1984, PNAS 81:8014-8018). O compensador de CTAB continha 100 mM de TrisHCI, pH 7,8, 700 mM NaCI, 50 mM de EDTA, CTAB 1% (brometo alquiltrimetilamônio) e 140 mM de 2-mereaptoetanol. Após 90 minutos de incubação em 65C, 4,5 ml de clorofórmio: álcool isoamílico (24:1) foi adicionado e amostras foram misturadas por 10 minutos. Camada aquosa foi separada por centrifugação por 10 minutos a 1500 e foi reextraída com cloro-fórmioisoamil álcool. Após segunda centrifugação, camada aquosa foi transferida a um tubo contendo 50 ml 10 mg/ml de RNaseA (Dnase livre) e incubado à temperatura ambiente por 30 minutos para remover RNA. DNA foi precipitado com 6 ml de isopropanol e ressuspenso em 1 ml de 10 mM de TrisHCI pH 8,5. Solução de DNA foi extraída uma vez com igual volume de fenol e uma vez com um igual volume de cloroforme: álcool isoamílico. Após centrifugação, 1/10 volumes de acetato de sódio (3M, pH 5,2) foi adicionado a camada aquosa, seguida por 2,5 volumes de etanol. O DNA foi aduncado, lavado em etanol 70%, então ar seco e ressuspenso em 0,2 ml de 10 mM TrisHCI. DNA genômico de Arabidopsis (100 ng) foi usado em 50 ml de reações PCR. Reações contendo os iniciadores mostrados em Tabela 5a. Continham 0,2 mM reverso e soluções iniciadoras 200 nM dNTPs e compensador de PCR com magnésio e DNA polimerase de Expand® High Fidelity PCR System (Roche Molecular Biochemicals). Após 2 minutos iniciais de desnaturação a reações a 94°C foram ciclizadas 0,5 min a 94°C, 0,5 min a 55°C e 1,5 minuto a 72°C para 35 vezes. Produtos PCR foram analisados por eletroforese em gel de agarose 1%. Fragmentos DNA isolados em gel representando sequências de Actina 1a, Actina 1b, Actina 7, e Actina 12 foram fosforilados com T4 DNA quinase e ligados a desfosforilado e construtores de clonagem pUC19 cortados em Smal. Colônias brancas foram peneiradas para a presença de inserções associadas e seqüenciadas com M13 para confirmar a presença de promotores de actina. Clones selecionados foram designados como pMON54941 (P-AtAct1a), pMON54942 (P-AtAct1b), pMON54943 (P-AtAct7) e pMON54944 (P-AtAct12). Subsequentemente, os fragmentos de DNA promotores de Actina foram liberados por Hind III e Ncol construtores de pUC19 contendo as sequências de inserção, os fragmentos de DNA foram isolados e ligados a pMON26165 que tem sido digerido com as mesmas enzimas de restrição. Um produto PCR para o promotor de Actina 3 (P-AtAct3) foi digerido com Hind III e Nco I e clonados diretamente em pMON26165 para formar pMON54951. pMON26165 contem o segmento de gene terminador GUS/nos. Ligação com os segmentos de promotor permite análise de cada promotor para atividade funcional por expressão da enzima β-glucuronidade em células da planta. As células da planta podem ser isoladas, por exemplo, protoplastos de folha de tabaco, ou as células da planta podem estar contidas em um tecido ou organismo da planta, tal como, folha, raiz, cotiledônea, hipocotil, embrião, flor, ou organismo de armazenagem. O nível de expressão de GUS direcionado pelos promotores é analisado em hipocotil de soja em comparação com GUS direcionado por promotor p-e35S (Tabela 6). DNA de plasmídeo/partículas douradas foi bombardeado para hipocotils então após 48 horas a atividade GUS foi analisada histoquimicamente. Todos dos promotores de Actina testados neste ensaio mostram atividade funcional no tecido hipocotil demonstrando sua utilidade para expressão transgene em espécies de planta de colheita hete-róloga. Os construtores contendo aroA:CP4 EPSPS Actina 1a Arabidopsis, promotores de (pMON54952), Actina 1b (pMON54953), Actina 3 (pMON54954), Actina 7 (pMON54955) e Actina 12 (pMON54956) da presente invenção foram preparados em constructos de transformação de planta binária de Agrobaderíum para expressão estável do EPSPS resistente a giifosato em plantas de colheitas. Estes constructos são transformadas em células de soja e algodão, as células são selecionadas e regenerados em plantas em giifosato contendo meio de cultura de tecido e então analisadas para expressão do proteína AroA:CP4 e para tolerância à aplicação de glifo-sato. Plantas demonstrando tolerância de giifosato aceitável comercialmente são além disso por métodos de reprodução convencionais para transferir o traço de tolerância de glifosato em plasma de germe adaptada por cultivo. Tabela 6. Atividade de promotores de actina de Arabidopsis diferentes em ensaio transiente como compara a P-e34S. EXEMPLO 14 Rendimento de algodão é correlacionado com o número de quadrados estabelecidos durante as primeiras quatro a cinco semanas de quadri-culação. A retenção destes quadrados para cápsulas maduras e sua contribuição à colheita da fibra de algodão é um componente chave de rendimento. Quando determinando a eficácia de constructos transgene para conferir tolerância herbicida em algodão, a quantidade de retenção de cápsulas é uma medida de eficácia e é um traço desejável. Plantas de algodão transgênicas contendo promotores da presente invenção (Tabela 7) foram analisados em condições de estufa para retenção de cápsula. Os promotores dirigiram expressão da sequência de codificação aroA:CP4 para fenótipo tolerante de glifosato. As plantas foram transformadas por um método mediado por Agrobacterium ou por um método de disparo de partícula. Os constructos de disparo de partícula continham um GUS adicional contendo cassete de expressão útil para localização histoquímica de atividade de β-glucuronidase dos promotores da presente invenção. Plantas transgênicas foram regeneradas em meio contendo glifosato e plantas enraizadas em um meio de formação de raiz. As plantas enraizadas foram plantadas em vaso no solo e transferidas a uma câmara de crescimento para um período de endurecimento. A semente destas linhas de plantas foram coletadas e plantadas. Quinze plantas de cada linha foram pulverizadas com glifosato a 0,36 g/m2 (48 oz/acre) no estágio de folha 4. Pelo menos 8 plantas sobreviventes de cada linha foram pulverizadas no- vamente, no estágio de folha 8 com glifosato em 0,36 g/m2 (48 oz/acre). Em maturidade, o número de primeiras cápsulas de posição para as primeiras cinco cápsulas foi contado. Aquelas linhas que tiveram 3 ou mais das primeiras cápsulas da posição retidas após a pulverização de glifosato (mapa de planta > 3) foram avançados para estudo adicional. Tabela 7 ilustra os dados produzidos deste estudo. O número de linhas mapeadas indicam o número de linhas sobrevivendo da primeira aplicação de pulverização de glifosato. O padrão comercial é Linha 1445 (pMON17136) que contém o promotor P-FMV dirigindo expressão do gene CTP2-aroA:CP4/E9 3', esta linha retém menos do que 1 das 5 cápsulas. Os construtores, pCGN8099, pCGN9153, pCGN8088, pCGN8Q68 forneceram tolerância a glifosato reprodutiva suficiente em algodão tal que 14-35% das linhas testadas destes construtores foram avançadas para experimentos agronômicos.
Tabela 7. Estudo de retenção de cápsula de algodão de estufa Continuação EXEMPLO 15 Rendimento de algodão é relacionado com o número de quadrados estabelecidos durante as primeiras quatro a cinco semanas de quadricu-lação. A retenção destes quadrados a cápsulas maduras e sua contribuição à colheita da fibra do algodão é um componente chave de rendimento. Quando determinando a eficácia de constructos transgene para conferir tolerância a herbicida em algodão, a quantidade de retenção de cápsula é uma medida de eficácia e é um traço desejável. Plantas de algodão transgênicas contendo promotores da presente invenção foram analisadas em condições de campo em duas localizações para retenção de cápsulas. As linhas de algodão transgênicas 502-254-2 (pCGN8068), 701-178-2 (pCGN8068), 53-2 (pCGN8088), 178-1 (pCGN9153), e 60-1 (pCGN9153) foram comparados a 1445 (linha de tolerância a glifosato) e PM1218BR (modelo de Paymaster 1218) que contêm o constructo pMON17136 (P-FMV/CTP2-aroA:CP4/E93'), uma linha não transgênica do tipo selvagem, Coker 130 foi incluído. O projeto do campo é um projeto de bloco completo aleatorizado consistindo em 2 filas x 20-30 pés x 3 reproduções. Glifosato é aplicado como formulação de Roundup Ultra® em taxas de produto 50,8 kg ia/Ha = 1,42 L (1,12 Ib ai/A = 48 oz) de produto e 68,04 kg ia/HA = 1,89 L (1,5 Ig ai/A = 64 oz) de produto no estágio de folha 8 de desenvolvimento de planta de algodão. Todos os lotes de algodão são coordenados agressivamente para controle de semente e peste de inseto, bem como outras aplicações agronômicas tais como tempo de plantio, fertilização, irrigação, uso de PCR e desfolhação, A porcentagem de retenção cápsula é determinada mapeando a localização de cada uma das cápsulas retidas por seleção aleatória de dez plantas do centro das duas filas centrais (cinco de cada fila) de cada lote do mapa. O primeiro mapeamento deveria ser feito 4 semanas após primeira flor (mapa de estação média) e segundo mapeamento deveria ser feito na colheita. Os dados coletados incluem o número de primeiras cápsulas de posição nas cinco protu-berâncias de formação de flor do fundo que são contadas como uma indicação da tolerância reprodutiva das linhas de algodão transgênicas a glifosato. Tabela 8 ilustra a vantagem que promotores da presente invenção têm conferido a plantas de algodão transgênicas para retenção de cápsulas. Esta tolerância reprodutiva tem resultado em rendimento de fibra de algodão aumentada (Tabela 9) e rendimento de semente aumentado (Tabela 10) como tal.
Tabela 8. Retenção de cápsula em mapa de planta de estação média de 5 primeiras cápsulas de posição do fundo Continuação EXEMPLO 16 A eficácia do promotor híbrido P-FMV-AtEF1a dirigindo expressão da sequência de codificação CTP2-aroA:CP4 (Figura 13, pMON52059) e P-FMV/CTP2-aroA:CP4/E93’ (pMON 15737) foi comparada em Arabidopsis thaliana transgênica. As plantas Arabidopsis thaiiana transgênicas foram produzidas por infiltração a vácuo (Bechtold e outros, C R Acad Paris Life Sei 316: 1194-1199) sementes foram plantadas em vasos em solo em uma câmara de crescimento ajustada por 24°C, 16 horas de ciclo de luz (120 μΕ rrfV1) para permitir crescimento normal e desenvolvimento das plantas. As plantas Arabidopsis transgênicas tolerantes a glifosato de evento de PMON52Q59 V1 foram selecionadas por aplicação de pulverização de herbicida glifosato a uma taxa de 1,8 g/m2 (24 onças/acre), as plantas sobreviven- tes foram transplantadas em vasos individuais. Oito plantas OMON52059 V1 e oito plantas homozíguas de pMON15737 foram pulverizadas uma Segunda vez correspondendo a observação de passar por peneira, aproximadamente 16 dias após em uma taxa de 5,8 g/m2 (24 onças/acre). As plantas foram observadas para efeitos vegetativos de aplicação de glifosato. Todas as plantas tiveram tolerância vegetativa completa e nenhuma flor anormal foi observada. Entretanto, absorção de síliquas ocorrida indicou que semente não foi fixada nas síliquas abortadas. O número total de síliquas produzidas por cada planta e as síliquas que sementes continham (síliquas férteis) foram contadas e tabuladas. Os resultados são mostrados na Tabela 9 e indicam que o constructo de promotor híbrido pMON52059 demonstrou uma melhoria maior do que 10 vezes em síliquas férteis, 89% comparadas a pMQN15737 a 8%. O número de estruturas de formação de fruta férteis está relacionado à quantidade de semente que pode ser produzida, isto é especialmente importante em colheitas, cujo rendimento está associado com números de semente. Colheitas tais como algodão, soja, canola, trigo e milho são colheitas onde tolerância reprodutiva a glifosato é essencial para bom rendimento.
Tabela 11. Comparação do promotor híbrido P-FMV-EF1a (pMON52Q59) e P-FMV (pMON15737) em conferir tolerância reprodutiva a qlicosato em plantas Arabidoosis. pMON52059 Número de Plan- Síliquas Férteis Síliquas Totais Porcentagem de ρΜΟΝ 15737 EXEMPLO 17 Girassol (Helianthus annuus L) é uma colheita de importância agronômica para óleo e alimento. Os constructos pMON45325 (Figura 2), pMON45332 (Figura 4), e pMON45332 (Figura 3) da presente invenção foram transformados em girassol. Transformação mediada por Agrobacterium de girassol tem sido descrita (Schrammeijer e outros, Plant Cell Repotts, 9; 55-60, 1990; EP 0 486 234). Métodos conhecidos por aqueles versados na técnica de transformação de planta com constructos de expressão de transgene podem incluir hipocotils, meristemas apicais, protoplasma, e outros tecidos de girassol. Linhas de girassol transgênico SFB250-27 contem PMON20999 (P-FMV/CTP2-aroA:CP4/E93'); cassete de expressão; SFB288-01, SFB295-09 contém pMON45325 (P-FMV/CTP2-aroA:CP4/E93' ::P-AtAct11 + íntron/CTP2-aroA:CP4/E93'); SFB289-01 contém pMON45332 (P-AtEF1a + íntron/CTP2-aroA:CP4/E93' ::P-eFMV/CTP2-aroA:CP4/E93'); SFB303-08, SFB303-09, SFB303-11, e HA300B contêm ρΜΟΝ45331 (P-AtEFIa + íntron/CTP2-aroA:CP4/E9). Estas linhas são testadas para tolerância a glifosato e são mostradas em Tabela 12.
Tolerância reprodutiva a glifosato em girassol pode ser medida como uma função da porcentagem de cabeças normais, porcentagem de tamanho de cabeça normal e a produção de pólen. Estas plantas são pulverizadas com Glifosato a estágios de folhas V-4 e V-8 em taxa de 2,4 mg/m2 (0,32 oz/acre) ou 0,48 g/m2 (64 oz/acre). As plantas de girassol são taxadas para tolerância vegetativa a glifosato. Tolerância vegetativa é alcançada em níveis 496 e 1892 mL por 4000 m2 (32 e 64 oz/acre) de pulverização de glifosato a ambos estágios V4 e V8 de desenvolvimento da planta.
Linhas de girassol transgênicas de tolerância a glifosato vegeta-tivo são contadas por número de cabeças, porcentagem normal de cabeças, porcentagem normal de tamanho de cabeça, e porcentagem de depósito de pólen normal. Estes traços são contados em um teste de campo em uma localização. A tabulação das contagem de cabeça e produção de pólen é mostrada em Tabela 12. Linhas selecionadas dos constructos da presente invenção mostram maior porcentagem de cabeças normal, geralmente porcentagem de tamanho de cabeça normal e depósito de pólen melhor.
Tabela 12. Contagens de resistência de glifosato de girassol Linha# #de ca- % de cabe- % de tamanho de % depósito becas cas normal cabeça normal de pólen SFB250-27 28 29 75 36 SFB288-01 11 36 73 73 SFB295-09 28 57 64 68 SFB289-01 13 38 92 38 SFB303-G8 25 68 92 64 SFB303-09 43 81 88 88 SFB305-11 45 71 84 100 HA300B 30 100 97 97 Não trans se- 0 0 0 0 gregante EXEMPLO 18 Elementos reguladores cis atuantes necessários para regulação de promotor própria podem ser identificados por vários meios. Em um método, análise de anulação é realizada para remover regiões do promotor e os fragmentos do promotor resultantes são analisados para atividade promotora. Fragmentos de DNA são considerados necessários para regulação do promotor se a atividade do promotor truncado é alterado comparado ao fragmento do promotor original. Através desta análise de anulação, regiões pequenas de DNA podem ser identificadas as quais são necessárias para regulação positiva ou negativa de transcrição. Assuntos de sequência de promotor podem também ser identificadas e promotores novos projetados para conter estes elementos cis para modular expressão de sequências passíveis de transcrição operacionalmente ligadas. Veja por exemplo Patente U.S. N° 5.233.419, incorporada aqui contida por referência em sua integridade, Patente U.S. N° 4.990.607 incorporada aqui contida por referência em sua integridade, e Patente U.S. N° 5.097.025 incorporada aqui contida por referência em sua integridade.
Uma aproximação alternativa é procurar sequências similares entre promotores com perfis de expressão similares. Promotores com modelos de sobreposição de atividade podem ter mecanismos reguladores comuns. Diversos programas de computadores podem ser usados para identificar assuntos de sequência conservados entre promotores, incluindo mas não limitado a MEME, SIGNAL SCAN, ou GENE SCAN. Estes assuntos podem representar sítios de aglutinação para fatores de transcrição os quais atuam para regular os promotores. Uma vez os assuntos de sequência são identificados, sua função pode ser analisada. Por exemplo, as sequências de assuntos podem ser anuladas do promotor para determinar se o assunto é necessário para função promotora própria. Alternativamente, o assunto pode ser adicionado a um promotor mínimo para testar se ele é suficiente para ativar transcrição. Elementos reguladores negativos suspeitos podem ser testados para suficiência adicionando a um promotor ativo e testando para uma redução em atividade de promotor. Alguns elementos reguladores cis atuantes podem exigir outros elementos para funcionar. Portanto, elementos múltiplos podem ser testados em várias combinações por qualquer número de métodos conhecidos àqueles versados na técnica.
Outros elementos de promotores funcionais têm sido identificados, elementos promotores podem ser modificados ao nível de nucleotídeo para afetar aglutinação de proteína. As modificações podem causar ou aglutinação de afinidade maior ou menor o qual afetaria o nível de transcrição daquele promotor.
Elementos promotores podem atuar aditivamente ou sinergisti-camente para afetar atividade do promotor. A este respeito, elementos pro- motores de regiões reguladoras 5' diferentes podem ser colocados em série para obter um promotor com um espectro diferente de atividade ou perfil de expressão diferentes. Conformemente, combinações para elementos promotores de fontes heterólogas ou duplicação de elementos similares ou o mesmo elemento pode conferir um nível maior de expressão de sequências transcritíveis operacionalmente ligadas. Por exemplo, um elemento promotor pode ser multimerizado para aumentar níveis de expressão especificamente no modelo afetado por aquele elemento promotor.
Os métodos técnicos necessários para construir constructos de expressão contendo os elementos reguladores de 5' projetados novos são conhecidos àqueles versados na técnica. Os promotores projetados são testados em constructos de expressão e testados transientemente operacionalmente ligando a promotores novos a um gene repórter adequado tal como GUS e testando em um ensaio de planta transiente. Os promotores novos são operacionalmente ligados a um ou mais genes de interesse e incorporados em um constructo de transformação de planta junto com um ou mais elementos reguladores adicionais e transformados em uma planta alvo de interesse por um sistema de distribuição de DNA adequado. As plantas estavelmente transformadas e fruto subsequente são avaliados por qualquer número de métodos molecular, imunodiagnóstico, bioquímico, fenotipico, ou de campo adequado para taxar a(s) característica(s) desejável(is).
Tendo ilustrado e descrito os princípios da presente invenção, deveria ser aparente a pessoas versadas na técnica que a invenção pode ser modificada em arranjo e detalhes sem desviar-se de tais princípios. Reivindicam-se todas as modificações que estão dentro do espírito e objetivo das reivindicações anexas.
Todas as publicações e documentos de patentes publicadas citados neste relatório descritivo são incorporados aqui contidos por referência à mesma extensão como se cada publicação ou pedido de patente individual foi especificamente e individualmente indicado a ser incorporado por referência.
REIVINDICAÇÕES
Claims (20)
1. Promotor híbrido, caracterizado pelo fato de que compreende pelo menos um potencializador de um promotor de Virus Mosaico de Couve-Flor (CaMV) compreendendo uma sequência correspondente às posições de bases 1-523 da SEQ ID NO:29, operacionalmente ligada a um promotor Act8.
2. Promotor híbrido de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dito CaMV é CaMV 35S.
3. Promotor híbrido de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o dito CaMV 35S compreende um potencializador (P-e35S) duplicado.
4. Promotor híbrido de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o promotor Act8 compreende uma sequencia identificada como SEQ ID NO: 10.
5. Construto de DNA, caracterizado pelo fato de que compreende um ou mais cassetes de expressão compreendendo o promotor híbrido, como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 4, e uma sequência de DNA estrutural operacionalmente ligada ao promotor híbrido e uma região não traduzida 3'.
6. Construto de DNA de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que a sequência de DNA estrutural é um gene de tolerância herbicida.
7. Construto de DNA de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o gene de tolerância herbicida é um gene de tolerância de glifosato.
8. Construto de DNA de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o gene de tolerância de glifosato é um gene EPSP sintase ou um gene de glifosato oxidorredutase(GOX).
9. Construto de DNA de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o gene de tolerância de glifosato é um gene de aro-A:CP4.
10. Construto de DNA de acordo com a reivindicação 5, caracte- rizado pelo fato de que a sequência de DNA estrutural é um gene de controle de inseto Bacillus thuringiensis.
11. Método para produção de uma planta transgênica, caracterizado pelo fato de que compreende a regeneração de uma célula de planta que compreende um construto de DNA, como definido em qualquer uma das reivindicações 5 a 10, dentro de uma planta transgênica, em que a dita planta transgênica compreende o referido construto de DNA.
12. Método de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que a dita planta transgênica compreende um construto de DNA, como definido em qualquer uma das reivindicações 7 a 9, e tem tolerância vegetativa e reprodutiva a glifosato.
13. Método de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que a dita planta transgênica tolera exposição ao glifosato a uma taxa de até 7248 gramas por 4.000 metros quadrados.
14. Método de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que a dita planta transgênica tolera exposição ao glifosato a uma taxa na faixa de 453 a 1812 gramas por 4.000 metros quadrados.
15. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 11 a 14, caracterizado pelo fato de que a dita planta transgênica é uma planta de cultura monocotiledônea.
16. Método de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que a dita planta de cultura monocotiledônea é cevada, milho, arroz, trigo, sorgo ou centeio.
17. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 11 a 14, caracterizado pelo fato de que a dita planta transgênica é uma planta de cultura dicotiledônea.
18. Método de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que a dita planta de cultura dicotiledônea é alfafa, tomate, soja, algodão, canola ou girassol.
19. Método para expressar uma sequência de DNA estrutural em uma planta, caracterizado pelo fato de que compreende: (1) fornecer um construto de DNA, como definido em qualquer uma das reivindicações 5 a 10; (2) introduzir o construto de DNA em uma célula da planta; e (3) regenerar a célula da planta para produzir a planta tal que a sequência de DNA estrutural seja expressável na planta.
20. Método para controlar ervas daninhas, caracterizado pelo fato de que compreende: (1) fornecer uma planta de colheita transformada com um construto de DNA, como definido em qualquer uma das reivindicações 7 a 9; e(2) aplicar à planta de colheita uma quantidade suficiente de gli-fosato para controlar ervas daninhas sem danificar a planta de colheita.
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