BRPI0813360B1 - ISOLATED POLYNUCLEOTIDE, VECTOR, PROCESS FOR TRANSFORMING A HOST CELL, PROCESS FOR PRODUCING A PLANT, PROCESS FOR CONFERRING OR IMPROVING RESISTANCE TO COLLETOTRICHUM, PROCESS FOR ALTERING THE LEVEL OF EXPRESSION OF PROTEINS CAPABLE OF CONFERRING RESISTANCE TO COLLETOTRICHUM AND BEAM ROT LE OF A PLANT CELL AND IDENTIFICATION PROCESS OF A CORN PLANT - Google Patents
ISOLATED POLYNUCLEOTIDE, VECTOR, PROCESS FOR TRANSFORMING A HOST CELL, PROCESS FOR PRODUCING A PLANT, PROCESS FOR CONFERRING OR IMPROVING RESISTANCE TO COLLETOTRICHUM, PROCESS FOR ALTERING THE LEVEL OF EXPRESSION OF PROTEINS CAPABLE OF CONFERRING RESISTANCE TO COLLETOTRICHUM AND BEAM ROT LE OF A PLANT CELL AND IDENTIFICATION PROCESS OF A CORN PLANT Download PDFInfo
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Abstract
POLINUCLEOTÍDEO ISOLADO, VETOR, CONSTRUCTO DE DNA RECOMBINANTE, PROCESSO PARA TRANSFORMAR UMA CÉLULA HOSPEDEIRA, CÉLULA VEGETAL, PROCESSO PARA A PRODUÇÃO DE UMA PLANTA, PLANTA, SEMENTES, PROCESSO PARA CONFERIR OU MELHORAR A RESISTÊNCIA A COLLETOTRICHUM, PROCESSO PARA DETERMINAR A PRESENÇA OU AUSÊNCIA DO POLINUCLEOTÍDEO, PROCESSO PARA ALTERAR O NÍVEL DE EXPRESSÃO DE PROTEÍNAS CAPAZES DE CONFERIR RESISTÊNCIA A COLLETOTRICHUM E A PODRIDÃO NO CAULE DE UMA CÉLULA VEGETAL, PROCESSO DE IDENTIFICAÇÃO DE UMA PLANTA DE MILHO, SEMENTE DESCENDENTE DE UMA VARIEDADE DE MILHO DESIGNADA. Esta invenção refere-se à sequências de polinucleotídeo de codificação de genes que podem conferir resistência ao patógeno vegetal Colletotrichum, o que causa podridão do colmo da antracnose, mancha foliar e morte de milho e outros cereais. Além disso, refere-se a plantas e sementes de plantas com genes quiméricos compreendendo as ditas sequências de polinucleotídeo, que melhoram ou conferem resistência ao patógeno vegetal Colletotrichum, e processos para produzir as ditas plantas e sementes. A invenção ainda apresenta sequências que podem ser utilizadas como marcadores moleculares, que por sua vez podem ser usados para identificar a região de interesse em linhagens de milho resultantes a partir de novos cruzamentos e de forma rápida e eficiente introgressar os genes (...).ISOLATED POLYNUCLEOTIDE, VECTOR, RECOMBINANT DNA CONSTRUCTION, PROCESS FOR TRANSFORMING A HOST CELL, PLANT CELL, PROCESS FOR PRODUCING A PLANT, PLANT, SEEDS, PROCESS FOR CONFERRING OR IMPROVING RESISTANCE TO COLLETOTRICHUM, PROCESS FOR DETERMINING THE PRESENCE OR ABSENCE OF THE POLYNUCLEOTIDE, PROCESS TO ALTER THE EXPRESSION LEVEL OF PROTEINS CAPABLE OF PROVIDING RESISTANCE TO COLLETOTRICHUM AND ROT IN THE STEM OF A PLANT CELL, PROCESS OF IDENTIFICATION OF A CORN PLANT, SEED DESCENDANT OF A DESIGNED VARIETY OF CORN. This invention relates to gene-encoding polynucleotide sequences that can confer resistance to the plant pathogen Colletotrichum, which causes anthracnose stalk rot, leaf spot and death of corn and other cereals. Furthermore, it refers to plants and plant seeds with chimeric genes comprising said polynucleotide sequences, which enhance or confer resistance to the plant pathogen Colletotrichum, and processes for producing said plants and seeds. The invention also presents sequences that can be used as molecular markers, which in turn can be used to identify the region of interest in corn lines resulting from new crossings and quickly and efficiently introduce the genes (...) .
Description
Esta invenção se refere a composições e métodos úteis na criação ou melhora da resistência a patógenos em plantas. Adicionalmente, a invenção refere-se às plantas que foram geneticamente modificadas com as composições da invenção.This invention relates to compositions and methods useful in creating or improving resistance to pathogens in plants. Additionally, the invention relates to plants that have been genetically modified with the compositions of the invention.
Colletotrichum graminicola (Ces.) (CG), mais conhecida como a antracnose, é o agente causal da mancha foliar da antracnose, podridão do colmo da antracnose (ASR) e deterioração do ápice que afeta Zea mays (L.), também conhecido como milho ou cereal. Esta é apenas a comumente conhecida podridão do caule que também causa uma mancha foliar (Bergstrom, et al., (1999), Plant Disease, 83:596-608, White, D.G. (1998), Compendium of Corn Diseases, pp. 1-78). Ficou conhecida por ocorrer nos Estados Unidos desde 1855 e tem sido relatada nas Américas, Europa, África, Ásia e Austrália (McGee, D.C. (1988), Maize Diseases: A Reference Source, for Seed Technologists, APS Press, St. Paul, MN, White, (1998) supra; White, et al., (1979) Proc. Annu. Corn Sorghum Res. Conf (34th) 1-15). Nos Estados Unidos, mais de 37,5 milhões de hectares são infestados por ano, com perdas de rendimento médio de 6,6% a nível nacional (ver Figura 1) . As perdas de rendimento são devidas tanto ao baixo peso de grãos em plantas infectadas e "acamadas", isto é, o cair das plantas devido à fraqueza nos talos causada pela infecção (Dodd, J. , (1980), Plant Disease, 64:533-537). Plantas acamadas são mais difíceis de colheita e são suscetíveis a outras doenças. Após infecção, geralmente a parte superior do caule morre primeiro enquanto o caule inferior ainda permanece verde. Externamente, a infecção pode ser reconhecida pelo manchado de manchas pretas na casca exterior do caule, enquanto que internamente o tecido da medula é descolorido ou preto na aparência. Inoculação ocorre de várias maneiras. Raízes podem crescer por meio de fragmentos do caule e serem infectadas. Este será um problema crescente conforme métodos de "plantio direto" da agricultura estão sendo mais amplamente adotados devido a seus benefícios ambientais. O fungo também pode infectar os caules por danos causados por insetos e outros ferimentos (White (1998) supra). Infecção no caule pode ser precedida por infecção foliar causando mancha foliar e fornecendo inóculo para a infecção pelo caule. Há controvérsias na literatura técnica quanto ao número de diferentes variedades ou raças de Cg presentes na natureza. 0 patógeno é transmitido pelo vento ou lotes de sementes contaminadas. Esporos permanecem viáveis por até 2 anos (McGee (1988) supra; Nicholson, et al., (1980), Phytopathology, 70:255-261; Warren, H.L. (1977), Phytopathology, 67:160 - 162; Warren, et al., (1975), Phytopathology, 65:620- 623) .Colletotrichum graminicola (Ces.) (CG), better known as anthracnose, is the causal agent of anthracnose leaf spot, anthracnose stem rot (ASR), and apex decay affecting Zea mays (L.), also known as corn or cereal. This is just the commonly known stem rot that also causes leaf spot (Bergstrom, et al., (1999), Plant Disease, 83:596-608, White, D.G. (1998), Compendium of Corn Diseases, pp. 1 -78). It has been known to occur in the United States since 1855 and has been reported in the Americas, Europe, Africa, Asia, and Australia (McGee, D.C. (1988), Maize Diseases: A Reference Source, for Seed Technologists, APS Press, St. Paul, MN , White, (1998) supra; White, et al., (1979) Proc. Corn Sorghum Res. Conf (34th) 1-15). In the United States, more than 37.5 million hectares are infested each year, with yield losses averaging 6.6% nationally (see Figure 1). Yield losses are due to both low grain weight in infected and "bedded" plants, that is, the drooping of plants due to weakness in the stalks caused by the infection (Dodd, J., (1980), Plant Disease, 64: 533-537). Lodging plants are more difficult to harvest and are susceptible to other diseases. After infection, usually the upper part of the stem dies first while the lower stem still remains green. Externally, the infection can be recognized by the mottling of black spots on the outer bark of the stem, while internally the pith tissue is discolored or black in appearance. Inoculation occurs in several ways. Roots can grow through stem fragments and become infected. This will be a growing problem as "no-till" methods of agriculture are more widely adopted due to their environmental benefits. The fungus can also infect stems through insect damage and other injuries (White (1998) supra). Stem infection may be preceded by leaf infection causing leaf spot and providing inoculum for stem infection. There is controversy in the technical literature regarding the number of different varieties or races of Cg present in nature. The pathogen is transmitted by wind or contaminated seed lots. Spores remain viable for up to 2 years (McGee (1988) supra; Nicholson, et al., (1980), Phytopathology, 70:255-261; Warren, H.L. (1977), Phytopathology, 67:160 - 162; Warren, et al., (1975), Phytopathology, 65:620-623).
Os agricultores podem combater a infecção por doenças fúngicas do milho, como antracnose através do uso de fungicidas, mas estes têm efeitos secundários ambientais e exigem monitoramento de campos e técnicas de diagnóstico para determinar qual é o fungo causador da infecção para que o fungicida correto possa ser usado. Particularmente com grandes campos com culturas como o milho, isso é difícil. A utilização de linhagens de milho que carregam fontes genéticas ou transgênicas de resistência é mais prática se os genes responsáveis pela resistência podem ser incorporados de elite, de germoplasma de alto rendimento, sem reduzir a produção. Fontes genéticas de resistência ao Cg tem sido descritas. Houve várias linhagens de milho identificadas que carregam algum nível de resistência à Cg (White, et al. (1979) supra). Estas incluíram A556, MP305, H21, SP288, CI88A e FR16. A análise de teste de cruzamento de translocação recíproca usando A556 indicou que genes que controlam a resistência ao ASR repousam nos longos braços dos cromossomos 1, 4 e 8, bem como nos dois braços do cromossomo 6 (Carson, ML (1981), Sources of inheritance of resistance to anthracnose stalk rot of corn. Tese de Doutorado, Universidade de Illinois, Urbana-Champaign). Introgressão de resistência proveniente de tais linhagens é complexa. Outra natural, LB31, foi relatada para carregar um único gene dominante controlando a resistência ao ASR, mas parece ser instável, especialmente na presença de infestação da broca do milho europeu (Badu-Apraku et al., (1987) Phytopathology 77: 957- 959) . A linhagem MP305 foi feita para transportar dois genes dominantes para resistência, um com um efeito maior e um com um efeito menor (Carson (1981) supra). MP305 foi disponibilizado pela Universidade de Mississippi através do Sistema de Germoplasma Vegetal Nacional (GRIN ID: NSL 250298) operado pelo Departamento Americano de Agricultura. Veja Compilation of North American Maize Breeding Germplasm, J.T. Gerdes et al., Crop Science Society of America, 1993. Sementes de MP305 podem ser obtidas através de W. Paul Williams, Supervisora de Pesquisa Genética da USDA-ARS, Corn Host Plant Resistance Research Unit, Box 9555, 340 Dorman Hall, Estado de Mississippi, MS 39762.Farmers can combat infection with corn fungal diseases such as anthracnose through the use of fungicides, but these have environmental side effects and require field monitoring and diagnostic techniques to determine which fungus is causing the infection so that the correct fungicide can be used. to be used. Particularly with large fields of crops like corn, this is difficult. The use of corn lines that carry genetic or transgenic sources of resistance is more practical if the genes responsible for resistance can be incorporated into elite, high-yield germplasm without reducing production. Genetic sources of resistance to Cg have been described. There have been several corn lines identified that carry some level of resistance to Cg (White, et al. (1979) supra). These included A556, MP305, H21, SP288, CI88A and FR16. Reciprocal translocation crossover test analysis using A556 indicated that genes controlling resistance to ASR rest on the long arms of chromosomes 1, 4, and 8, as well as on both arms of chromosome 6 (Carson, ML (1981), Sources of inheritance of resistance to anthracnose stalk rot of corn. Doctoral Thesis, University of Illinois, Urbana-Champaign). Introgression of resistance from such lineages is complex. Another natural, LB31, has been reported to carry a single dominant gene controlling resistance to ASR, but appears to be unstable, especially in the presence of European corn borer infestation (Badu-Apraku et al., (1987) Phytopathology 77: 957- 959). Strain MP305 was made to carry two dominant genes for resistance, one with a greater effect and one with a lesser effect (Carson (1981) supra). MP305 was made available by the University of Mississippi through the National Plant Germplasm System (GRIN ID: NSL 250298) operated by the US Department of Agriculture. See Compilation of North American Maize Breeding Germplasm, J. T. Gerdes et al., Crop Science Society of America, 1993. MP305 seeds can be obtained from W. Paul Williams, USDA-ARS Genetic Research Supervisor, Corn Host Plant Resistance Research Unit, Box 9555, 340 Dorman Hall, Mississippi State, MS 39762.
Foi relatado que há dois genes geneticamente separáveis (que significa que eles se comportaram como locus genéticos separados) ligados no braço longo do cromossomo 4 que confere resistência à Cg (Toman, et al., (1993), Phytopathology, 83:981 - 986; Cowen, N et al. (1991) Maize Genetics Conference Abstracts 33). Um locus de características quantitativas (QTL) de resistência significativa no cromossomo 4 também tem sido relatado (Jung, et al., (1994), Theoretical and Applied Genetics, 89:413-418). Jung et al. (supra) relataram que UMC15 poderia ser usado para selecionar QTL no cromossomo 4 em MP305, e sugeriu que o QTL está em uma região de 12cm do cromossomo 4 entre UMC15 e UMC66. De fato, como discutido em maiores detalhes abaixo, a região entre UMC15 e UMC66 como relatado no mapa genético 4 de vizinhos IBM2 é de aproximadamente 129 cm, e a seleção para o QTL, na forma sugerida por Jung et al. (1994, supra) seria a melhor forma de selecionar um grande intervalo cromossômico com considerável entrave de ligação e efeito fenotípico negativo, e na pior das hipóteses, uma recombinação poderia ocorrer entre os dois marcadores, resultando em uma seleção de falsos positivos para o locus Rcgl. A região transportando os genes responsáveis pelo fenótipo conferido pelo QTL no cromossomo 4 será aqui referida como o locus Rcgl ou o locus de resistência MP305; este tem sido referido como o locus ASR.It has been reported that there are two genetically separable genes (meaning they behaved as separate genetic loci) linked on the long arm of chromosome 4 that confer resistance to Cg (Toman, et al., (1993), Phytopathology, 83:981 - 986 ; Cowen, N et al. (1991) Maize Genetics Conference Abstracts 33). A significant resistance quantitative trait locus (QTL) on chromosome 4 has also been reported (Jung, et al., (1994), Theoretical and Applied Genetics, 89:413-418). Jung et al. (supra) reported that UMC15 could be used to select QTL on chromosome 4 in MP305, and suggested that the QTL is in a 12cm region of chromosome 4 between UMC15 and UMC66. Indeed, as discussed in greater detail below, the region between UMC15 and UMC66 as reported in genetic map 4 of IBM2 neighbors is approximately 129 cm, and selection for the QTL in the manner suggested by Jung et al. (1994, supra) would be the best way to select a large chromosomal interval with considerable linkage hindrance and negative phenotypic effect, and in the worst case, a recombination could occur between the two markers, resulting in a selection of false positives for the locus Rcgl. The region carrying the genes responsible for the phenotype conferred by the QTL on chromosome 4 will be referred to here as the Rcgl locus or the MP305 resistance locus; this has been referred to as the ASR locus.
Muito trabalho tem sido feito sobre os mecanismos de resistência a doenças em plantas em geral. Alguns mecanismos de resistência são não-patógenos específicos na natureza, ou chamados de "hospedeiro não resistente. Estes podem ser baseados na estrutura da parede celular ou mecanismos de proteção similares. No entanto, enquanto plantas perdem um sistema imune com anticorpos circulantes e os outros atributos de um sistema imunológico dos mamíferos, eles têm outros mecanismos para proteger especificamente contra patógenos. O mais importante e mais bem estudado destes são os genes de resistência a doenças vegetais, ou genes "R". Uma das muitas revisões deste mecanismo de resistência e os genes R pode ser encontrada em Bekhadir et al., (2004), Current Opinion in Plant Biology 7:391-399. Existem 5 classes reconhecidas de genes R-. proteínas intracelulares com um sítio de ligação de nucleotideo (NBS) e uma repetição rica em leucina (LRR); proteínas transmembranas com um domínio LRR extracelular (TM-LRR); transmembrana e LRR extracelular com urn domínio quinase citoplasmático (TM-CK-LRR); proteína ancorada de sinal de membrana com um domínio citoplasmático enrolado (MSAP- CC) e quinase associada a membrana com um sítio de miristilação N-terminal (MAK-N) (ver, por exemplo: Cohn, et al., (2001), Immunology, 13:55-62; Dangl, et al. (2001), Nature, 411:826-833).Much work has been done on disease resistance mechanisms in plants in general. Some resistance mechanisms are non-pathogen specific in nature, or so-called "host non-resistant. These may be based on cell wall structure or similar protective mechanisms. However, while plants lose an immune system with circulating antibodies and others attributes of a mammalian immune system, they have other mechanisms to specifically protect against pathogens. The most important and best studied of these are plant disease resistance genes, or "R" genes. The R genes can be found in Bekhadir et al., (2004), Current Opinion in Plant Biology 7:391-399. There are 5 recognized classes of intracellular proteins with one nucleotide binding site (NBS) and one. leucine-rich repeat (LRR); transmembrane proteins with an extracellular LRR domain (TM-LRR); transmembrane LRR with a cytoplasmic kinase domain (TM-CK-LRR); membrane signal-anchored protein with a coiled-coil cytoplasmic domain (MSAP-CC) and membrane-associated kinase with an N-terminal myristylation site (MAK-N) (see, for example: Cohn, et al., (2001), Immunology, 13:55-62; Dangl, et al. (2001), Nature, 411:826-833).
Broglie et al. (Pedido de Patente norte-americano númreo de série 11/3 97, 153) descreveram um novo gene R relacionado com o tipo NBS-LRR designado de Rcgl encontrado dentro do locus Rcgl previamente descrito por Jung et al. (supra). Eles descreveram marcadores úteis em cruzamentos com este locus, intervalos cromossômicos que podem gerar plantas de milho com a resistência, e plantas transgênicas contendo o gene Rcgl. A presente invenção melhora o trabalho de Broglie et al. fornecendo um segundo gene NBS-LRR, diferente do gene Rcgl e designado Rcglb, que é necessário em combinação com Rcgl para resistência à Cg. O gene Rcglb é fisicamente (KB 200-300) e geneticamente (menos de 1 centimorgan) intimamente ligado à Rcgl e representa um segundo componente do locus Rcgl. A presente invenção fornece sequências de Rcglb, constructos quiméricos combinando Rcgl e Rcglb, e métodos e marcadores para produção com os genes Rcglb e Rcglb juntos (o locus Rcgl).Broglie et al. (US Patent Application Serial No. 11/3 97, 153) described a new R gene related to the NBS-LRR type designated Rcgl found within the Rcgl locus previously described by Jung et al. (above). They described useful markers in crosses with this locus, chromosomal intervals that can generate maize plants with resistance, and transgenic plants containing the Rcgl gene. The present invention improves on the work of Broglie et al. providing a second NBS-LRR gene, different from the Rcgl gene and designated Rcglb, which is required in combination with Rcgl for Cg resistance. The Rcglb gene is physically (KB 200-300) and genetically (less than 1 centimorgan) closely linked to Rcgl and represents a second component of the Rcgl locus. The present invention provides Rcglb sequences, chimeric constructs combining Rcgl and Rcglb, and methods and markers for production with the Rcglb and Rcglb genes together (the Rcgl locus).
Concretizações desta invenção são baseadas no mapeamento fino, clonagem e caracterização de genes responsáveis pelo fenótipo de resistência da linhagem MP305, a introgressão de um intervalo cromossômico truncado com o locus de resistência MP305 (locus Rcgl) em linhagens com pouco ou nenhum arraste de ligação, a demonstração do uso desses genes como transgenes e o uso de marcadores moleculares para mover os genes em linhagens de elite através de técnicas de reprodução.Embodiments of this invention are based on the fine mapping, cloning and characterization of genes responsible for the resistance phenotype of the MP305 strain, the introgression of a truncated chromosomal interval with the MP305 resistance locus (Rcgl locus) in strains with little or no linkage drag, the demonstration of the use of these genes as transgenes and the use of molecular markers to move genes into elite lines through breeding techniques.
Concretizações incluem um polinucleotídeo isolado que compreende uma sequência de nucleotideos que codifica o polipeptídeo Rcglb, que em conjunto com o polipeptídeo Rcgl, confere resistência a Colle totrichum, no qual o polipeptídeo Rcgl tem uma sequência de aminoácidos de pelo menos 50%, pelo menos 75%, pelo menos 80%, pelo menos 85%, pelo menos 90%, e pelo menos 95% de identidade, quando comparada a SEQ ID NO: 3 ou o peptídeo codificado pela sequência Rcgl depositada junto da Coleção de Cultura do Agricultural Research Service (ARS) em 22 de fevereiro de 2006 como Depósito de Patente na NRRL B-30895, e ainda em que o polipeptídeo Rcglb tem uma sequência de aminoácidos de pelo menos 50%, pelo menos 75%, pelo menos 80%, pelo menos 85%, pelo menos 90%, e pelo menos 95% de identidade, quando comparado a SEQ ID NO : 246 ou o peptídeo codificado pela sequência Rcglb depositada junto da Coleção de Cultura do Agricultural Research Service (ARS) em 26 de junho de 2007 como Depósito de Patente n2 NRRL B-50050 baseado no algoritmo de alinhamento de Needleman-Wunsch, ou um complemento da sequência de nucleotídeos, em que o complemento e a sequência de nucleotídeos consistem do mesmo número de nucleotideos e são 100% complementares. Concretizações também incluem um polinucleotídeo isolado que compreende uma sequência de nucleotídeos que codifica um polipeptídeo capaz, em conjunto com o polipeptídeo Rcgl, de conferir resistência a Colletotrichum, no qual o polipeptídeo tem uma sequência de aminoácidos de pelo menos 50%, pelo menos 7 5%, pelo menos 80%, pelo menos 85%, pelo menos 90%, e pelo menos 95% de identidade, quando comparada a SEQ ID NO: 246.Embodiments include an isolated polynucleotide comprising a nucleotide sequence encoding the Rcglb polypeptide, which together with the Rcgl polypeptide, confers resistance to Colle totrichum, wherein the Rcgl polypeptide has an amino acid sequence of at least 50%, at least 75 %, at least 80%, at least 85%, at least 90%, and at least 95% identity when compared to SEQ ID NO: 3 or the peptide encoded by the Rcgl sequence deposited with the Agricultural Research Service Culture Collection (ARS) on February 22, 2006 as Patent Filing in NRRL B-30895, and further that the Rcglb polypeptide has an amino acid sequence of at least 50%, at least 75%, at least 80%, at least 85 %, at least 90%, and at least 95% identity when compared to SEQ ID NO: 246 or the peptide encoded by the Rcglb sequence deposited with the Agricultural Research Service (ARS) Culture Collection on June 26, 2007 as Patent Application No. 2 NRRL B-50050 based on the Needleman-Wunsch alignment algorithm, or a complement of the nucleotide sequence, in which the complement and the nucleotide sequence consist of the same number of nucleotides and are 100% complementary. Embodiments also include an isolated polynucleotide comprising a nucleotide sequence encoding a polypeptide capable, together with the Rcgl polypeptide, of conferring resistance to Colletotrichum, wherein the polypeptide has an amino acid sequence of at least 50%, at least 75 %, at least 80%, at least 85%, at least 90%, and at least 95% identity when compared to SEQ ID NO: 246.
Concretizações adicionais da presente invenção incluem um vetor compreendendo o polinucleotídeo que codifica um polipeptídeo de uma modalidade da presente invenção, como SEQ ID NO: 3, SEQ ID NO: 246, ou a sequência de polinucleotídeos do plasmídeo depositado como Depósito de patente n2 NRRL B-30895, ou a sequência de polinucleotídeos do plasmídeo depositado como Depósito de patente na NRRL-B-50050, e um constructo de DNA recombinante que compreende os polinucleotídeos de uma concretização da presente invenção operacionalmente ligados a pelo menos uma sequência regulatória. Concretizações adicionais da presente invenção incluem vetores compreendendo polinucleotídeos que codificam ambas SEQ ID NO: 3 e SEQ ID NO: 246. Uma célula vegetal, bem como uma planta, cada uma composta por um constructo de DNA recombinante de uma modalidade da presente invenção, e uma semente compreendendo um constructo de DNA recombinante das concretizações também estão incorporadas pela presente invenção.Additional embodiments of the present invention include a vector comprising the polynucleotide encoding a polypeptide of an embodiment of the present invention, such as SEQ ID NO: 3, SEQ ID NO: 246, or the polynucleotide sequence of the plasmid deposited as Patent Deposit No. 2 NRRL B -30895, or the polynucleotide sequence of the plasmid deposited as Patent Deposit in NRRL-B-50050, and a recombinant DNA construct comprising the polynucleotides of an embodiment of the present invention operatively linked to at least one regulatory sequence. Additional embodiments of the present invention include vectors comprising polynucleotides encoding both SEQ ID NO: 3 and SEQ ID NO: 246. A plant cell, as well as a plant, each composed of a recombinant DNA construct of an embodiment of the present invention, and a seed comprising a recombinant DNA construct of the embodiments is also incorporated by the present invention.
Os métodos consagrados pela presente invenção incluem: 1) um método para transformar uma célula hospedeira, incluindo uma célula vegetal, compreendendo transformar a célula hospedeira com o polinucleotideo de uma concretização da invenção, 2) um método para produzir uma planta compreendendo transformar uma célula vegetal com o constructo de DNA recombinante de uma modalidade da presente invenção e regenerar uma planta a partir das células vegetais transformadas, e 3) métodos para conferir ou aumentar a resistência a Colletotrichum e/ou podridão do caule, compreendendo transformar uma planta com o constructo de DNA recombinante de uma modalidade da presente invenção conferindo e/ou melhorando, assim, a resistência a Colletotrichum ou podridão do colmo.The methods embodied in the present invention include: 1) a method for transforming a host cell, including a plant cell, comprising transforming the host cell with the polynucleotide of an embodiment of the invention, 2) a method for producing a plant comprising transforming a plant cell with the recombinant DNA construct of an embodiment of the present invention and regenerating a plant from the transformed plant cells, and 3) methods for conferring or increasing resistance to Colletotrichum and/or stem rot, comprising transforming a plant with the construct of Recombinant DNA of an embodiment of the present invention thereby conferring and/or improving resistance to Colletotrichum or stem rot.
Concretizações adicionais incluem métodos para determinar a presença ou ausência de polinucleotídeos de uma concretização da presente invenção, ou o locus Rcgl, em uma planta de milho, compreendendo pelo menos um dos (a) isolamento de moléculas de ácido nucleico da planta de milho e determinar se um gene Rcgl está presente ou ausente, e determinar se um gene Rcglb está presente ou ausente, ao amplificar sequências similares ao polinucleotideo, (b) isolamento de moléculas de ácido nucleico da planta de milho e realização de uma hibridização Southern, (c) isolamento de proteínas da planta de milho e realização de um Western blot utilizando anticorpos contra a proteína Rcgl e/ou a proteína Rcglb, (d) isolamento de proteínas da planta de milho e realização de um teste ELISA usando anticorpos à proteína Rcgl e / ou à proteína Rcglb, (e), demonstrando a presença de sequências de mRNA derivadas do transcripto mRNA de Rcgl e/ou da transcrição de Rcglb exclusiva para Rcgl e/ou Rcglb, ou (f) , demonstrando a presença da resistência recentemente conferida ou melhorada à infecção por Colletotrichum através de um ensaio fenotípico, determinando assim a presença dos polinucleotídeos ou o locus Rcgl na planta de milho.Additional embodiments include methods for determining the presence or absence of polynucleotides of an embodiment of the present invention, or the Rcgl locus, in a corn plant, comprising at least one of (a) isolating nucleic acid molecules from the corn plant and determining whether an Rcgl gene is present or absent, and determining whether an Rcglb gene is present or absent, by amplifying sequences similar to the polynucleotide, (b) isolating nucleic acid molecules from the corn plant and performing Southern hybridization, (c) isolating proteins from the corn plant and performing a Western blot using antibodies against the Rcgl protein and/or the Rcglb protein, (d) isolating proteins from the corn plant and performing an ELISA test using antibodies to the Rcgl protein and/or to the Rcglb protein, (e), demonstrating the presence of mRNA sequences derived from the Rcgl mRNA transcript and/or the Rcglb transcript exclusive to Rcgl and/or Rcglb, or (f), demonstrating the presence of newly conferred or improved resistance to Colletotrichum infection through a phenotypic assay, thus determining the presence of polynucleotides or the Rcgl locus in the corn plant.
Métodos para alterar o nível de expressão de uma proteína capaz de conferir resistência a Colletotrichum ou podridão do colmo em uma planta ou célula de planta compreendendo (a) , transformar uma célula vegetal com o constructo de DNA recombinante de uma modalidade da presente invenção e (b) cultivar a célula vegetal transformada em condições que sejam adequadas para a expressão do constructo de DNA recombinante onde a expressão do constructo de DNA recombinante resulta na produção de níveis alterados de uma proteína capaz de conferir resistência a Colletotrichum ou podridão do colmo no hospedeiro transformado também são incorporados pela presente invenção.Methods for altering the expression level of a protein capable of conferring resistance to Colletotrichum or stem rot in a plant or plant cell comprising (a), transforming a plant cell with the recombinant DNA construct of an embodiment of the present invention and ( b) cultivating the transformed plant cell under conditions that are suitable for expression of the recombinant DNA construct where expression of the recombinant DNA construct results in the production of altered levels of a protein capable of conferring resistance to Colletotrichum or stalk rot in the transformed host are also incorporated by the present invention.
Um método adicional incorporado pela presente invenção é um método de atribuição ou melhora da resistência a Colletotrichum e / ou podridão do colmo em plantas de milho, compreendendo (a) cruzar uma primeira planta de milho sem o locus Rcgl com uma segunda planta de milho contendo o locus Rcgl para produzir uma população segregante, (b) analisar a população segregante para um membro contendo o locus Rcgl com um primeiro ácido nucleico, não incluindo UMC15a ou UMC66, capazes de hibridização com um segundo ácido nucleico ligado ou localizado dentro do locus Rcgl e (c) selecionar o membro para outro cruzamento e seleção.An additional method incorporated by the present invention is a method of assigning or improving resistance to Colletotrichum and/or stalk rot in corn plants, comprising (a) crossing a first corn plant lacking the Rcgl locus with a second corn plant containing the Rcgl locus to produce a segregating population, (b) analyzing the segregating population for a member containing the Rcgl locus with a first nucleic acid, not including UMC15a or UMC66, capable of hybridization with a second nucleic acid linked to or located within the Rcgl locus and (c) selecting the member for further crossing and selection.
Métodos para aumentar a resistência a Colletotrichum e / ou podridão do colmo, ou introgressar Colletotrichum e / ou resistência à podridão do colmo em uma planta de milho, compreendendo representar um marcador de seleção assistida de plantas de milho com um marcador de ácido nucleico, em que o marcador de ácido nucléico especificamente hibridiza com um molécula de ácido nucléico com uma primeira sequência de ácido nucléico que está ligada a uma segunda sequência de ácido nucléico que está localizada no Locus Rcgl de MP305 e selecionando a planta de milho com base no marcador de seleção assistida também são concretizações da presente invenção. Marcadores FLP específico, MZA e SNP Rcgl específico aqui divulgados são outros aspectos da invenção.Methods for increasing resistance to Colletotrichum and/or stalk rot, or introgressing Colletotrichum and/or resistance to stalk rot into a corn plant, comprising representing a corn plant assisted selection marker with a nucleic acid marker, in that the nucleic acid marker specifically hybridizes to a nucleic acid molecule with a first nucleic acid sequence that is linked to a second nucleic acid sequence that is located at the Rcgl Locus of MP305 and selecting the corn plant based on the marker. assisted selection are also embodiments of the present invention. Specific FLP, MZA and specific Rcgl SNP markers disclosed herein are other aspects of the invention.
Outra modalidade da invenção é um processo de identificação de uma planta de milho que apresenta resistência melhorada ou recentemente conferida à infecção por Colletotrichum através da detecção de alelos de pelo menos um marcador ou dentro do gene Rcglb e, opcionalmente, através da detecção de um segundo marcador no ou dentro do gene Rcgl.Another embodiment of the invention is a process of identifying a corn plant that exhibits improved or newly conferred resistance to Colletotrichum infection by detecting alleles of at least one marker in or within the Rcglb gene and, optionally, by detecting a second marker on or within the Rcgl gene.
Mais concretizações incluem processos de identificação de plantas de milho que apresentam resistência melhorada ou recentemente conferida a Colletotrichum através da detecção de alelos de pelo menos 2 marcadores na planta de milho, no qual pelo menos um dos marcadores está no ou dentro do intervalo cromossômico abaixo de UMC2 041 e acima do gene Rcglb, e pelo menos um dos marcadores está no ou dentro do intervalo abaixo do gene Rcgl e acima de UMC2200. Concretizações similares abrangidas por este processo incluem pelo menos um dos marcadores estando no ou dentro do intervalo cromossômico abaixo de UMC1086 e acima do gene Rcglb, ou dentro do intervalo cromossômico abaixo de UMC2285 e acima do gene Rcglb, e pelo menos um dos marcadores está no ou dentro do intervalo abaixo do gene Rcgl e acima de UMC2200, no ou dentro do intervalo abaixo do gene Rcgl e acima de UMC2187, ou sobre ou dentro do intervalo abaixo do gene Rcgl e acima de UMC15a.Further embodiments include methods of identifying corn plants that exhibit improved or newly conferred resistance to Colletotrichum by detecting alleles of at least 2 markers in the corn plant, in which at least one of the markers is at or within the chromosomal interval below UMC2 041 and above the Rcglb gene, and at least one of the markers is at or within the range below the Rcgl gene and above UMC2200. Similar embodiments covered by this process include at least one of the markers being at or within the chromosomal interval below UMC1086 and above the Rcglb gene, or within the chromosomal interval below UMC2285 and above the Rcglb gene, and at least one of the markers is in the or within the range below the Rcgl gene and above UMC2200, at or within the range below the Rcgl gene and above UMC2187, or on or within the range below the Rcgl gene and above UMC15a.
Concretizações ainda incluem processos de identificação de plantas de milho que tiveram resistência recentemente atribuída ou melhorada a Colletotrichum através da detecção de alelos de pelo menos 2 marcadores na planta de milho, na qual pelo menos um dos marcadores no ou dentro do intervalo cromossômico abaixo de UMC2041 e acima do gene Rcglb é selecionado a partir dos marcadores listados na Tabela 16, e pelo menos um dos marcadores no ou dentro do intervalo abaixo do gene Rcgl e acima de UMC2200 também é selecionado a partir dos marcadores listados na Tabela 16. Concretizações incluem processos de identificação de plantas de milho que tiveram resistência recentemente atribuída ou melhorada a Colletotrichum, selecionando pelo menos quatro marcadores ou, pelo menos, seis, em que pelo menos dois ou três dos marcadores estão no ou dentro do intervalo cromossômico abaixo de UMC2041 e acima do gene Rcglb, e pelo menos dois ou três dos marcadores estão no ou dentro do intervalo abaixo do gene Rcgl e acima de UMC2200. Concretizações adicionais incluem este mesmo processo quando os dois ou três marcadores no ou dentro do intervalo cromossômico abaixo de UMC2041 e acima do gene Rcglb, bem como os dois ou três marcadores no ou dentro do intervalo abaixo do gene Rcgl e acima de UMC2200, são selecionados dentre os listados na Tabela 16. Outra modalidade do processo inclui a detecção do alelo 7 em MZA1112, a detecção do alelo 2 em MZA2591, ou a detecção do alelo 8 em MZA3 43 4. Plantas de milho e sementes produzidas pelos processos consagrados são também concretizações da invenção, incluindo as plantas de milho que não contem os mesmos alelos como MP305 ou igual ou acima a UMC2041, ou igual ou inferior a UMC2200 nos loci apresentados na Tabela 16.Embodiments further include processes of identifying corn plants that have recently attributed or improved resistance to Colletotrichum by detecting alleles of at least 2 markers in the corn plant, in which at least one of the markers is on or within the chromosomal interval below UMC2041 and above the Rcglb gene is selected from the markers listed in Table 16, and at least one of the markers at or within the range below the Rcgl gene and above UMC2200 is also selected from the markers listed in Table 16. Embodiments include processes of identifying corn plants that have recently attributed or improved resistance to Colletotrichum by selecting at least four markers or at least six, wherein at least two or three of the markers are at or within the chromosomal interval below UMC2041 and above the Rcglb gene, and at least two or three of the markers are at or within the range below the Rcgl gene and above UMC2200. Additional embodiments include this same process when the two or three markers at or within the chromosomal interval below UMC2041 and above the Rcglb gene, as well as the two or three markers at or within the interval below the Rcgl gene and above UMC2200, are selected. from those listed in Table 16. Another embodiment of the process includes detection of allele 7 in MZA1112, detection of allele 2 in MZA2591, or detection of allele 8 in MZA3 43 4. Corn plants and seeds produced by established processes are also embodiments of the invention, including corn plants that do not contain the same alleles as MP305 or equal to or above UMC2041, or equal to or below UMC2200 at the loci shown in Table 16.
Outras modalidades incluem processos de identificação de plantas de milho que tiveram resistência recentemente atribuída ou melhorada a Colletotrichum através da detecção de alelos de pelo menos 2 marcadores na planta de milho, em que, pelo menos, um dos marcadores está no ou dentro do intervalo cromossômico abaixo de UMC2041 e acima do gene Rcglb, e pelo menos um dos marcadores está no ou dentro do intervalo abaixo do gene Rcgl e acima de UMC2200, e onde o processo detecta a presença ou ausência de pelo menos um marcador localizado dentro do gene Rcgl ou do gene Rcglb. A essa nova modalidade inclui uma modificação do processo em que quatro marcadores são selecionados para, em que dois dos marcadores estão dentro do intervalo cromossômico abaixo de UMC2285 e acima do gene Rcglb, e pelo menos dois dos marcadores estão dentro do intervalo abaixo do gene Rcgl e acima de UMC15a. A concretização de mais esse processo inclui o gene Rcgl e o gene Rcglb tendo sido gerados a partir de uma planta de milho doadora, incluindo MP305 ou DE811ASR (BC5), em uma planta de milho receptora para produzir uma planta de milho gerada. Esse processo também inclui o instante quando a linhagem da planta de milho gerada é selecionada para um evento de recombinação abaixo do gene Rcgl e acima de UMC15a, para que a linhagem da planta de milho gerada mantenha um primeiro MP305 derivado do intervalo cromossômico abaixo do gene Rcgl e acima de UMC15a, e não mantenha um segundo MP305 derivado do intervalo cromossômico abaixo de UMC15a. Plantas de milho e sementes produzidas por estes processos também são concretizações da invenção. Linhagens geradas de milho incorporadas pela invenção incluem aquelas que são conversões do locus Rcgl de PH705, PH5W4, PH51K ou PH87P, ou seus descendentes.Other embodiments include processes of identifying corn plants that have recently attributed or improved resistance to Colletotrichum by detecting alleles of at least 2 markers in the corn plant, wherein at least one of the markers is on or within the chromosomal interval below UMC2041 and above the Rcglb gene, and at least one of the markers is at or within the range below the Rcgl gene and above UMC2200, and where the process detects the presence or absence of at least one marker located within the Rcgl gene or of the Rcglb gene. This new embodiment includes a modification of the process in which four markers are selected for, wherein two of the markers are within the chromosomal interval below UMC2285 and above the Rcglb gene, and at least two of the markers are within the interval below the Rcgl gene. and above UMC15a. Further embodiment of this process includes the Rcgl gene and the Rcglb gene having been generated from a donor corn plant, including MP305 or DE811ASR (BC5), into a recipient corn plant to produce a generated corn plant. This process also includes the instant when the generated corn plant line is selected for a recombination event below the Rcgl gene and above UMC15a, so that the generated corn plant line maintains a first MP305 derived from the chromosomal interval below the gene Rcgl and above UMC15a, and do not maintain a second MP305 derived from the chromosomal interval below UMC15a. Corn plants and seeds produced by these processes are also embodiments of the invention. Corn-generated lines incorporated by the invention include those that are conversions of the Rcgl locus of PH705, PH5W4, PH51K or PH87P, or their descendants.
A modalidade adicional da invenção é um processo de identificação de uma planta de milho que apresenta maior resistência à infecção por Colletotrichum, pela detecção na planta de milho da presença ou ausência de pelo menos um marcador no locus Rcgl, e seleção da planta de milho em que pelo menos urn marcador está presente. Concretizações incluem quando pelo menos um marcador está no ou dentro das SEQ ID NOs: 137, 255, 256, 257, 258, ou 266 e também quando pelo menos um marcador está no ou dentro da sequência de codificação de Rcgl ou Rcglb, ou localizados sobre ou dentro dos polinucleotídeos constantes nas SEQ ID NO: 1 e SEQ ID NO: 245.A further embodiment of the invention is a process of identifying a corn plant that exhibits greater resistance to Colletotrichum infection, by detecting in the corn plant the presence or absence of at least one marker at the Rcgl locus, and selecting the corn plant in that at least one marker is present. Embodiments include when at least one marker is at or within SEQ ID NOs: 137, 255, 256, 257, 258, or 266 and also when at least one marker is at or within the coding sequence of Rcgl or Rcglb, or located on or within the polynucleotides contained in SEQ ID NO: 1 and SEQ ID NO: 245.
Linhagens geradas de plantas de milho incorporadas pela invenção incluem aquelas que são conversões do locus Rcgl de PH705, PH5W4, PH51K ou PH87P, ou seus descendentes. Tais modalidades incluem sementes de milho que compreendem um primeiro intervalo cromossômico derivado MP305 definido por BNLG2162 e UMC1051, e não por um segundo intervalo cromossômico derivado MP305 acima de UMC2041 ou abaixo de UMC1051, e quando as sementes de milho compreendem pelo menos um dos genes Rcgl e Rcglb e, quando cultivadas, produzem uma planta de milho que apresenta resistência à infecção por Colletotrichum. Sementes das modalidades também incluem sementes de milho compreendendo um primeiro intervalo cromossômico derivado de MP305, mas não incluindo UMC2285 e UMC15a, e não incluindo um segundo intervalo cromossômico derivado de MP305 no ou acima de UMC2285 ou abaixo de UMC15a, e, além de sementes de milho, como as que compreendem os genes Rcgl e Rcglb e, quando cultivadas, produzem uma planta de milho que apresenta resistência à infecção por Colletotrichum. Plantas de milho e células vegetais produzidas a partir destas sementes também estão incluídas nas modalidades da invenção.Generated lines of corn plants embodied by the invention include those that are conversions of the Rcgl locus of PH705, PH5W4, PH51K, or PH87P, or descendants thereof. Such embodiments include corn seeds that comprise a first MP305-derived chromosomal interval defined by BNLG2162 and UMC1051, and not by a second MP305-derived chromosomal interval above UMC2041 or below UMC1051, and where the corn seeds comprise at least one of the Rcgl and Rcglb genes and, when grown, produce a corn plant that exhibits resistance to Colletotrichum infection. Seeds of embodiments also include corn seeds comprising a first chromosomal interval derived from MP305 but not including UMC2285 and UMC15a, and not including a second chromosomal interval derived from MP305 at or above UMC2285 or below UMC15a, and in addition to corn seeds such as those comprising the Rcgl and Rcglb genes and when grown, produce a corn plant that exhibits resistance to Colletotrichum infection. Corn plants and plant cells produced from such seeds are also included in embodiments of the invention.
Semente progênica que é uma conversão do locus Rcgl de PH705, PH5W4, PH51K ou PH87P, ou uma descendência da mesma é também consagrada na invenção, como as sementes que são descendentes que compreendem pelo menos dois ou mais do alelo 7 de MZA11123, alelo 2 de MZA2591, ou alelo 8 de MZA3434. Concretizações adicionais incluem sementes progênicas que compreendem um nucleotídeo citosina em MZA2591.32, um nucleotídeo timina em MZA2591.35, e um nucleotídeo citosina em MZA3434.17.Progenic seed that is a conversion of the Rcgl locus of PH705, PH5W4, PH51K or PH87P, or a progeny thereof is also embodied in the invention, as are seeds that are progeny comprising at least two or more of MZA11123 allele 7, allele 2 of MZA2591, or allele 8 of MZA3434. Additional embodiments include progenic seeds comprising a cytosine nucleotide in MZA2591.32, a thymine nucleotide in MZA2591.35, and a cytosine nucleotide in MZA3434.17.
Concretizações também incluem marcadores genéticos no ou dentro das SEQ ID NOs: 140 até 146 para MZA3434, MZA2591, MZA11123, MZA15842, MZA1851, MZA8761 e MZA11455, respectivamente. Outras concretizações incluem marcadores genéticos localizados sobre ou no locus Rcgl ou o gene Rcgl ou o gene Rcglb, incluindo aqueles localizados na SEQ ID NO: 137 ou em qualquer uma das SEQ ID NOs: 255, 256, 257, 258 e 266. Marcadores incorporados incluem também aqueles localizados nas SEQ ID NO: 1 e SEQ ID NO: 245.Embodiments also include genetic markers at or within SEQ ID NOs: 140 to 146 for MZA3434, MZA2591, MZA11123, MZA15842, MZA1851, MZA8761 and MZA11455, respectively. Other embodiments include genetic markers located on or in the Rcgl locus or the Rcgl gene or the Rcglb gene, including those located in SEQ ID NO: 137 or in any of SEQ ID NOs: 255, 256, 257, 258 and 266. Incorporated Markers also include those located in SEQ ID NO: 1 and SEQ ID NO: 245.
A Figura 1 é um mapa dos Estados Unidos, mostrando a gravidade da infestação da podridão do colmo da antracnose por município para 2002.Figure 1 is a map of the United States showing the severity of anthracnose stalk rot infestation by county for 2002.
A Figura 2 (a, b, c) é um alinhamento de uma sequência polipeptídica das modalidades (SEQ ID NO: 3) comparando-a com outros polipeptídeos NBS-LRR conhecidos.Figure 2 (a, b, c) is an alignment of a polypeptide sequence of the embodiments (SEQ ID NO: 3) comparing it to other known NBS-LRR polypeptides.
A Figura 3 é um gráfico produzido pelo software Windows QTL Cartographer mostrando uma análise estatística do acaso (eixo Y) que o locus responsável pelo fenótipo de resistência Cg está localizado em uma determinada posição ao longo do cromossomo (eixo X), conforme definido pelos marcadores FLP.Figure 3 is a graph produced by Windows QTL Cartographer software showing a statistical analysis of chance (Y-axis) that the locus responsible for the Cg resistance phenotype is located at a certain position along the chromosome (X-axis) as defined by the markers FLP.
A Figura 4 é uma mancha de eletroforese em gel de alíquotas de reações de RT-PCR, que revela a presença de uma banda de 260 pb presente nas amostras provenientes de ambas as plantas resistentes infectadas e não infectadas, mas ausente a partir de amostras sensíveis. Fragmentos de RT-PCR foram obtidos a partir de 12,5 ng de RNA total de tecido de caule de DE811 e DE811ASR. O cDNA obtido por transcrição reversa foi amplificado usando primers específicos de Rcgl e primers 18S rRNA como padrão interno.Figure 4 is a gel electrophoresis blot of aliquots of RT-PCR reactions, which reveals the presence of a 260 bp band present in samples from both infected and uninfected resistant plants, but absent from sensitive samples. . RT-PCR fragments were obtained from 12.5 ng of total RNA from stem tissue of DE811 and DE811ASR. cDNA obtained by reverse transcription was amplified using Rcgl-specific primers and 18S rRNA primers as internal standards.
A Figura 5 é um diagrama esquemático da estratégia Mu- tagging utilizada para validar o gene Rcgl.Figure 5 is a schematic diagram of the Mutagging strategy used to validate the Rcgl gene.
A Figura 6 é a estrutura do gene Rcgl mostrando a localização dos quatro diferentes sítios de inserção modificadores.Figure 6 is the structure of the Rcgl gene showing the location of the four different modifier insertion sites.
A Figura 7 (a-b) é uma série de imagens de mapa genético com resolução melhorada do mapa da região próxima ao locus Rcgl. Distâncias do Mapa para 7 (a) o mapa marcado "A" estão em cM e em relação aos vizinhos IBM2 do mapa genético 4. As distâncias do mapa para 7(b) para o mapa marcado "B" foram desenvolvidas utilizando 184 indivíduos da população BC7, e as distâncias do mapa para 7 (b) para o mapa rotulado "C" foram desenvolvidas utilizando 1060 indivíduos da população BC7. O mapeamento genético na população BC7 aumentou a resolução do mapa em mais de 10 vezes, quando comparado com o mapa publicado. A localização dos marcadores mostrada à direita de cada mapa é baseada na extrapolação de sua localização no mapa físico.Figure 7(a-b) is a series of genetic map images with improved resolution of the map of the region near the Rcgl locus. Map distances for 7(a) the map labeled "A" are in cM and relative to the IBM2 neighbors of genetic map 4. Map distances for 7(b) the map labeled "B" were developed using 184 individuals from the BC7 population, and map distances for 7(b) the map labeled "C" were developed using 1060 individuals from the BC7 population. Genetic mapping in the BC7 population increased the map resolution by more than 10-fold compared to the published map. The locations of markers shown to the right of each map are based on extrapolation from their locations on the physical map.
A Figura 8 (a-b) é uma imagem do mapa genético mostrando o intervalo cromossômico com o locus Rcgl em DE811ASR (BC3), o reduzido tamanho do intervalo cromossômico com o locus Rcgl obtido em DE811ASR (BC5) e ainda o tamanho reduzido do intervalo cromossômico em linhagens obtidas usando inicialmente DE811ASR (BC5) como fonte doadora. Para todos os marcadores, as distâncias do mapa mostradas foram relatadas sobre o mapa dos vizinhos IBM2 publicamente disponível sobre o Milho GDB, além de MZA15842, FLP27 e FLP56 para os quais as posições foram extrapoladas usando análise de regressão em relação aos mapas de alta resolução na Figura 7(b), mapas B e C, usando as posições de UMC2285, PHI093 e CSU166a que eram comuns a ambos os mapas. Figuras 9 (a-b). Figura 9 (a) mostra o alinhamento da região não-colinear de DE811ASR (BC5) em relação à B73 e Mol7. Os tamanhos de BAC na Figura 9 (a) são estimados. A Figura 9 (b) mostra uma parte da região não-colinear conforme estabelecida na SEQ ID NO: 137 em que Rcgl reside, incluindo as regiões repetitivas no mesmo, bem como os exons 1 e 2 de Rcgl.Figure 8 (a-b) is an image of the genetic map showing the chromosomal interval with the Rcgl locus in DE811ASR (BC3), the reduced size of the chromosomal interval with the Rcgl locus obtained in DE811ASR (BC5) and the reduced size of the chromosomal interval in lines obtained initially using DE811ASR (BC5) as a donor source. For all markers, map distances shown were reported over the publicly available IBM2 neighbor map over the Milho GDB, in addition to MZA15842, FLP27 and FLP56 for which positions were extrapolated using regression analysis against the high-resolution maps in Figure 7(b), maps B and C, using the positions of UMC2285, PHI093 and CSU166a that were common to both maps. Figures 9 (a-b). Figure 9 (a) shows the alignment of the non-collinear region of DE811ASR (BC5) relative to B73 and Mol7. The BAC sizes in Figure 9(a) are estimates. Figure 9 (b) shows a portion of the non-collinear region as set forth in SEQ ID NO: 137 in which Rcgl resides, including the repetitive regions therein, as well as exons 1 and 2 of Rcgl.
As Figuras 10 (a-b) mostram distribuições de lesão de tamanho médio da folha em diferentes plantas individuais, 15 dias após a inoculação com Cg em linhagens DE811ASR (BC5) e DE811, respectivamente.Figures 10 (a-b) show mean leaf size lesion distributions on different individual plants, 15 days after Cg inoculation in lines DE811ASR (BC5) and DE811, respectively.
A Figura 11 mostra uma comparação da média do tamanho da lesão da folha em plantas de DE811 e DE811ASR (BC5) infectadas com Cg 7 e 15 dias após a inoculação.Figure 11 shows a comparison of mean leaf lesion size in DE811 and DE811ASR (BC5) plants infected with Cg 7 and 15 days after inoculation.
A Figura 12 mostra a severidade média da doença de quatro a cinco semanas após a inoculação com Cg em caules de híbridos derivados do cruzamento de DE811ASR (BC5) e DE811 para a linhagem indicada.Figure 12 shows the mean disease severity four to five weeks after Cg inoculation in stems of hybrids derived from the cross of DE811ASR (BC5) and DE811 for the indicated line.
A Figura 13 mostra a melhoria no rendimento da maturidade após a inoculação com Cg em híbridos derivados do cruzamento de DE811ASR (BC5) para a linhagem indicada quando comparada com o rendimento de híbridos derivados do cruzamento de DE811 para a linhagem indicada.Figure 13 shows the improvement in maturity yield after Cg inoculation in hybrids derived from crossing DE811ASR (BC5) for the indicated line when compared with the yield of hybrids derived from crossing DE811 for the indicated line.
A Figura 14 mostra a gravidade da doença em 5 locais diferentes causada por Cg em caules de linhagens derivadas de DE811ASR (BC5) ou MP305 em quatro a cinco semanas após a inoculação. As diferenças entre as linhagens que foram positivas e negativas para o gene Rcgl são estatisticamente significativas para um valor de P inferior a 0,05.Figure 14 shows the severity of disease at 5 different sites caused by Cg in stems of lines derived from DE811ASR (BC5) or MP305 at four to five weeks after inoculation. Differences between strains that were positive and negative for the Rcgl gene are statistically significant at a P value of less than 0.05.
A Figura 15 mostra a progressão da doença em caules representantes de linhagens puras de PH705 que são positivas e negativas para Rcgl.Figure 15 shows disease progression in stems representing inbred lines of PH705 that are positive and negative for Rcgl.
A Figura 16 mostra a progressão da doença em caules representantes de linhagens puras de PH87P que são positivas e negativas para Rcgl.Figure 16 shows disease progression in stems representing PH87P inbred lines that are positive and negative for Rcgl.
A Figura 17 mostra a gravidade da doença de quatro a cinco semanas após a inoculação, em 5 locais diferentes, causada por Cg em caules de híbridos derivados do cruzamento de DE811ASR (BC5) para a linhagem indicada. Diferenças entre as linhagens que foram positivas e negativas para o gene Rcgl são estatisticamente significativas, com um valor de P inferior a 0,05, exceto para a posição 5.Figure 17 shows the severity of the disease four to five weeks after inoculation, at 5 different locations, caused by Cg in stems of hybrids derived from crossing DE811ASR (BC5) for the indicated line. Differences between strains that were positive and negative for the Rcgl gene are statistically significant, with a P value of less than 0.05, except for position 5.
A Figura 18 mostra a progressão da doença em caules representantes de híbridos criados a partir de linhagens de PH4CV e PH705 que são positivas e negativas para Rcgl.Figure 18 shows disease progression in stems representing hybrids created from lines of PH4CV and PH705 that are positive and negative for Rcgl.
A Figura 19 mostra a progressão da doença em caules representantes de híbridos criados a partir de linhagens de PH705 e PH87P que são positivas e negativas para Rcgl.Figure 19 shows disease progression in stems representing hybrids created from lines of PH705 and PH87P that are positive and negative for Rcgl.
A Figura 20 apresenta o método de pontuação para gravidade da doença em espigas de milho. Aos caules é atribuída uma pontuação, designada antgr75, que representa o número de entrenós (até 5, incluindo o entrenó inoculado), que são mais de 75% descoloridos. Isto resulta em uma pontuação que varia de 0 a 5, com 0 indicando menos de 75% de descoloração do entrenó inoculado, e 5, com 75% ou mais descoloração dos cinco primeiros entrenós, incluindo o entrenó inoculado.Figure 20 presents the scoring method for disease severity in corn cobs. Stems are assigned a score, called antgr75, which represents the number of internodes (up to 5, including the inoculated internode), which are more than 75% discolored. This results in a score ranging from 0 to 5, with 0 indicating less than 75% discoloration of the inoculated internode, and 5 indicating 75% or more discoloration of the first five internodes, including the inoculated internode.
A Figura 21 mostra um contiguo no mapa físico B73 que é homólogo à região em que a região não-colinear Rcgl contendo DE811ASR (BC5) é inserida, o que demonstra que muitos cromossomos artificiais bacterianos derivados (BACs) de B73 estão disponíveis na região de interesse da qual a informação da sequência pode ser obtida.Figure 21 shows a contig on the B73 physical map that is homologous to the region in which the Rcgl non-collinear region containing DE811ASR (BC5) is inserted, which demonstrates that many B73-derived bacterial artificial chromosomes (BACs) are available in the B73 region. interest from which sequence information can be obtained.
A Figura 22 mostra o alinhamento do mapa genético contendo MZA e marcadores públicos com os mapas físicos de Mol7 e B73. As distâncias do mapa genético foram desenvolvidas usando 1060 indivíduos da população de mapeamento BC7. Uma análise de uma biblioteca BAC Mol7 também mostrou que o locus Rcgl é não- colinear com a região correspondente de Mol7. A localização dos marcadores mostrados por linhagens pontilhadas para o mapa B73 são extrapolações a partir do mapa físico de localização Mol7. A localização dos marcadores mostrados por linhagens pontilhadas no mapa Mol7 são extrapolações a partir do mapa físico de localização B73.Figure 22 shows the alignment of the genetic map containing MZA and public markers with the Mol7 and B73 physical maps. Genetic map distances were developed using 1060 individuals from the BC7 mapping population. An analysis of a Mol7 BAC library also showed that the Rcgl locus is non-collinear with the corresponding region of Mol7. The locations of markers shown by dotted lineages for the B73 map are extrapolations from the Mol7 physical location map. The locations of markers shown by dotted lineages on the Mol7 map are extrapolations from the B73 physical location map.
A Figura 23 mostra os oligos para os marcadores de hibridização Rcgl projetados para uso com reações do sistema de detecção INVADER™.Figure 23 shows the oligos for the Rcgl hybridization tags designed for use with INVADER™ detection system reactions.
A Figura 24 mostra os oligos para os marcadores de hibridização Rcgl projetados para uso com reações do sistema de detecção TAQMAN®.Figure 24 shows the oligos for the Rcgl hybridization tags designed for use with TAQMAN® detection system reactions.
A Figura 25 mostra os resultados de um Northern blot obtidos a partir de aproximadamente 1,5 mg de RNA enriquecido com poliA isolado de plantas resistentes e suscetíveis 0, 3, 6, 9 e 13 dias pós-inoculação (dpi). A membrana foi sondada com um primer marcado ao acaso do fragmento 420 pb de Rcgl. Tecido resistente é de DE811ASR (BC5) e o tecido suscetível é de DE811.Figure 25 shows the results of a Northern blot obtained from approximately 1.5 mg of polyA-enriched RNA isolated from resistant and susceptible plants 0, 3, 6, 9 and 13 days post-inoculation (dpi). The membrane was probed with a randomly labeled primer from the 420 bp fragment of Rcgl. Resistant tissue is DE811ASR (BC5) and susceptible tissue is DE811.
A Figura 26 mostra que a amplificação por PCR utilizando pares de primers específicos de Rcgl apenas amplifica na linhagem resistente DE811ASR (BC5) e parental doadora MP305, mas não na linhagem suscetível DE811, com exceção de FLP110F-R, que amplifica a região do sítio de ligação do nucleotídeo enrolado, que é altamente conservada e, portanto, amplifica uma região em outras partes do genoma que não Rcgl na linhagem DE811. A graduação 100 pb foi utilizada para o dimensionamento do fragmento.Figure 26 shows that PCR amplification using Rcgl-specific primer pairs only amplifies in the resistant strain DE811ASR (BC5) and donor parent MP305, but not in the susceptible strain DE811, with the exception of FLP110F-R, which amplifies the coiled-coil nucleotide binding site region, which is highly conserved and therefore amplifies a region elsewhere in the genome than Rcgl in strain DE811. A 100 bp scale was used for fragment sizing.
A Figura 27 mostra uma série de bainhas da folha de plantas de milho V7-9 que foram inoculadas com uma suspensão de conídios Cg seguindo com o ferimento do tecido. Estes resultados são discutidos no Exemplo 8. Na ausência do transgene Rcgl (linhagem superior), bainhas de folhas de plantas contendo o gene Rcgl exibem grandes, e expandidas lesões necróticas. Em contraste, quando o transgene Rcgl (neste caso, movido pelo seu próprio promotor) está presente (linhagem inferior), um fenótipo resistente ASR é restaurado e a necrose é confinada / restrita ao local do ferimento e inoculação de fungos.Figure 27 shows a series of leaf sheaths from V7-9 maize plants that were inoculated with a suspension of Cg conidia following tissue wounding. These results are discussed in Example 8. In the absence of the Rcgl transgene (superior lineage), leaf sheaths of plants containing the Rcgl gene exhibit large, expanded necrotic lesions. In contrast, when the Rcgl transgene (in this case, driven by its own promoter) is present (inferior lineage), an ASR-resistant phenotype is restored and necrosis is confined/restricted to the site of wounding and fungal inoculation.
A Figura 28 mostra os resultados da RT-PCR realizada com o par de primers ETJ115 - ETJ116. Este dado mostra claramente que o gene NBS-LRR do clone BAC 191 supercontiguo H é expresso exclusivamente nas plantas DE811ASR que contêm a região das linhagens geradas MP305, como discutido no Exemplo 9.Figure 28 shows the results of the RT-PCR performed with the primer pair ETJ115 - ETJ116. This data clearly shows that the NBS-LRR gene from the BAC 191 supercontiguous clone H is expressed exclusively in the DE811ASR plants that contain the region of the MP305 generated lines, as discussed in Example 9.
A Figura 29 mostra a estrutura de domínio prevista para o gene Rcglb, como discutida no Exemplo 9.Figure 29 shows the predicted domain structure for the Rcglb gene, as discussed in Example 9.
A Figura 30 mostra o resultado de uma análise de Northern blot que permitiu uma confirmação independente da expressão de Rcglb e forneceu uma estimativa do tamanho da transcrição. Northern blots de poliA + RNA (0,7 mg) de plantas resistentes e suscetíveis (0, 6, 13 DPI) mostraram a presença de uma banda de transcrição de 4,75 kb, presente apenas nas amostras resistentes que hibridizaram especificamente com sondas preparadas a partir de LRR e da região da quinase do gene, como discutido no Exemplo 9.Figure 30 shows the result of a Northern blot analysis that allowed independent confirmation of Rcglb expression and provided an estimate of transcript size. Northern blots of polyA + RNA (0.7 mg) from resistant and susceptible plants (0, 6, 13 DPI) showed the presence of a 4.75 kb transcription band, present only in resistant samples that specifically hybridized with prepared probes from LRR and the kinase region of the gene, as discussed in Example 9.
As Figuras 31a até 31g proporcionam um alinhamento do peptideo Rcglb (SEQ ID NO: 246) das modalidades com várias proteínas NBS-LRR a partir de cevada e de arroz (SEQ ID NOs: 247- 251), mostrando as regiões de homologia.Figures 31a through 31g provide an alignment of the Rcglb peptide (SEQ ID NO: 246) of embodiments with various NBS-LRR proteins from barley and rice (SEQ ID NOs: 247-251), showing regions of homology.
As Figuras 32a e 32b proporcionam um alinhamento de aminoácidos 1036-1399 da SEQ ID NO: 246, que são definidos separadamente como SEQ ID NO: 256, com várias proteínas quinases putativas (SEQ ID NOs: 252-254) identificadas em uma pesquisa de homologia BLAST ®P.Figures 32a and 32b provide an alignment of amino acids 1036-1399 of SEQ ID NO: 246, which are defined separately as SEQ ID NO: 256, with several putative protein kinases (SEQ ID NOs: 252-254) identified in a search of BLAST ®P homology.
A Figura 33 resume os dados de infecção da bainha da folha de plantas Rcgl KO na ausência e na presença do transgene Rcgl nativo, como discutido no Exemplo 8.Figure 33 summarizes the leaf sheath infection data of Rcgl KO plants in the absence and presence of the native Rcgl transgene, as discussed in Example 8.
A Figura 34 mostra os resultados de ensaios de bainha da folha de plantas transformadas com o Constructo E, como descrito no Exemplo 10. Um padrão claro de infecção por Cg é visível.Figure 34 shows the results of leaf sheath assays of plants transformed with Construct E as described in Example 10. A clear pattern of Cg infection is visible.
A Figura 35 mostra os resultados de ensaios de bainha da folha de plantas transformadas com o Constructo C, conforme descrito no Exemplo 10. Um padrão claro de infecção por Cg é visível.Figure 35 shows the results of leaf sheath assays of plants transformed with Construct C as described in Example 10. A clear pattern of Cg infection is visible.
A Figura 36 mostra os resultados de ensaios de bainha da folha de plantas transformadas com o Constructo D, conforme descrito no Exemplo 10. As folhas mostram claramente a inibição da infecção por Cg como um resultado da presença simultânea e expressão de ambos os genes Rcgl e Rcglb.Figure 36 shows the results of leaf sheath assays of plants transformed with Construct D as described in Example 10. Leaves clearly show inhibition of Cg infection as a result of the simultaneous presence and expression of both the Rcgl and Rcglb.
Modalidades da presente invenção fornecem composições e métodos (ou processos) direcionados para indução de resistência ao patógeno, especialmente de resistência a fungos, nas plantas. As composições são novos nucleotídeos e sequências de aminoácidos que conferem ou aumentam a resistência a fungos patogênicos de plantas. Especificamente, certas modalidades fornecem polipeptídeos com as sequências de aminoácidos constantes SEQ ID NO: 3 e SEQ ID NO: 246, e as variantes e os fragmentos das mesmas. Moléculas de ácidos nucléicos isoladas, e variantes e fragmentos destas, compreendendo sequências de nucleotídeos que codificam as sequências de aminoácidos mostradas nas SEQ ID NO: 3 e SEQ ID NO: 246 são ainda fornecidas.Embodiments of the present invention provide compositions and methods (or processes) directed to inducing pathogen resistance, especially fungal resistance, in plants. The compositions are novel nucleotide and amino acid sequences that confer or enhance resistance to plant pathogenic fungi. Specifically, certain embodiments provide polypeptides having the amino acid sequences set forth in SEQ ID NO: 3 and SEQ ID NO: 246, and variants and fragments thereof. Isolated nucleic acid molecules, and variants and fragments thereof, comprising nucleotide sequences encoding the amino acid sequences set forth in SEQ ID NO: 3 and SEQ ID NO: 246 are further provided.
Sequências de nucleotídeos que codificam os polipeptídeos da SEQ ID NO: 3 são estabelecidas nas SEQ ID NOs: 1 e 4. Sequências de nucleotídeos que codificam os polipeptídeos da SEQ ID NO: 246 são estabelecidas nas SEQ ID NOs: 255-258, bem como 246 e 266. A sequência genômica do gene Rcglb e as suas regiões flanqueadoras são fornecidas nas SEQ ID NOs: 255-258, ou na SEQ ID NO: 266, que são discutidas com mais detalhes no Exemplo 9. A sequência do cDNA que codifica o polipeptídeo da SEQ ID NO: 246 é estabelecida na SEQ ID NO: 245. Plantas, células de plantas, sementes e microorganismos que compreendem uma sequência de nucleotídeos que codifica um polipeptídeo das modalidades também são divulgados aqui.Nucleotide sequences encoding the polypeptides of SEQ ID NO: 3 are set forth in SEQ ID NOs: 1 and 4. Nucleotide sequences encoding the polypeptides of SEQ ID NO: 246 are set forth in SEQ ID NOs: 255-258, as well as 246 and 266. The genomic sequence of the Rcglb gene and its flanking regions are provided in SEQ ID NOs: 255-258, or in SEQ ID NO: 266, which are discussed in more detail in Example 9. The sequence of the cDNA encoding the polypeptide of SEQ ID NO: 246 is set forth in SEQ ID NO: 245. Plants, plant cells, seeds and microorganisms that comprise a nucleotide sequence encoding a polypeptide of embodiments are also disclosed herein.
Um depósito da molécula de ácido nucléico Rcgl foi feita em 22 de fevereiro de 2006, na Coleção de Cultura do Agricultural Research Service (ARS), alojada no Microbial Genomics and Bioprocessing Research Unit do National Center for Agricultural Utilization Research (NCAUR), sob as disposições do Tratado de Budapeste. 0 depósito foi determinado com o número de acesso que se segue: NRRL B-30895. 0 endereço de NCAUR é 1815 N. University Street, Peoria, IL, 61604. Este depósito será mantido sob os termos do Tratado de Budapeste sobre o Reconhecimento Internacional do Depósito de Microorganismos para Fins de Processo de Patente. Este depósito foi feito apenas como uma conveniência para os habilitados na arte e não é uma admissão de que é necessário um depósito de acordo com a USC 35 § 112. O depósito será irrevogável e sem qualquer restrição ou condição de estar à disposição do público, mediante emissão de uma patente. No entanto, deve ser entendido que a existência de um depósito não constitui uma licença para praticar a matéria da invenção em derrogação dos direitos da patente concedida pela ação do governo.A deposit of the nucleic acid molecule Rcgl was made on February 22, 2006, in the Agricultural Research Service (ARS) Culture Collection, housed in the Microbial Genomics and Bioprocessing Research Unit of the National Center for Agricultural Utilization Research (NCAUR), under the provisions of the Budapest Treaty. The deposit was determined with the following accession number: NRRL B-30895. NCAUR's address is 1815 N. University Street, Peoria, IL, 61604. This deposit will be maintained under the terms of the Budapest Treaty on the International Recognition of the Deposit of Microorganisms for the Purposes of Patent Processing. This deposit has been made solely as a convenience to those skilled in the art and is not an admission that a deposit is required under USC 35 § 112. The deposit will be irrevocable and without any restriction or condition of being available to the public, by issuing a patent. However, it must be understood that the existence of a deposit does not constitute a license to practice the subject matter of the invention in derogation of patent rights granted by government action.
Uma amostra de 2.500 sementes de DE811ASR (BC5) foi depositada na American Type Culture Collection (ATCC), 10.801 University Blvd., Manassas, VA 20110-2209, E.U.A. em 13 de março de 2006 e atribuído o No. de Depósito PTO-7434. O acesso a este depósito estará disponível durante a pendência do pedido ao Comissário de Patentes e Marcas, pessoas determinadas pelo Comissário para ter direito a seu pedido, e funcionários correspondentes em escritórios de patentes no exterior em que o presente pedido de patente é depositado. Este depósito será mantido sob os termos do Tratado de Budapeste sobre o Reconhecimento Internacional do Depósito de Microorganismos para Fins de Processo de Patente. 0 depósito será irrevogável e sem qualquer restrição ou condição de estar à disposição do público, mediante emissão de uma patente. No entanto, deve ser entendido que a existência do depósito não constitui uma licença para praticar a matéria da invenção ou métodos em derrogação dos direitos de patente.A sample of 2,500 seeds of DE811ASR (BC5) was deposited with the American Type Culture Collection (ATCC), 10801 University Blvd., Manassas, VA 20110-2209, U.S.A. on March 13, 2006 and assigned Deposit No. PTO-7434. Access to this deposit will be available during the pendency of the application to the Commissioner of Patents and Trademarks, to persons determined by the Commissioner to be entitled to his application, and to corresponding officials in foreign patent offices where this patent application is filed. This deposit will be maintained under the terms of the Budapest Treaty on the International Recognition of the Deposit of Microorganisms for the Purposes of Patent Proceedings. The deposit will be irrevocable and without any restriction or condition to be made available to the public upon issuance of a patent. However, it should be understood that the existence of the deposit does not constitute a license to practice the subject matter of the invention or methods in derogation of patent rights.
Um depósito da molécula de ácido nucléico de Rcglb foi feito em 2 6 de junho de 2007, no Agricultural Research Service (ARS) Culture Collection, alojado no Microbial Genomics and Bioprocessing Research Unit do National Center for Agricultural Utilization Research fNCAUR), sob as disposições do Tratado de Budapeste. 0 depósito foi dado com o número de adesão que se segue: NRRL B-50050. 0 endereço é NCAUR 1815 N. University Street, Peoria, IL, 61604. Este depósito será mantido sob os termos do Tratado de Budapeste sobre o Reconhecimento Internacional do Depósito de Microorganismos para Fins de Processo de Patente. Este depósito foi feito apenas como uma conveniência para os habilitados na arte e não é uma admissão de que é necessário um depósito sob a USC 35 § 112. O depósito será irrevogável e sem qualquer restrição ou condição de estar à disposição do público, mediante emissão de uma patente. No entanto, deve ser entendido que a existência de um depósito não constitui uma licença para praticar a matéria da invenção em derrogação dos direitos de patente concedida pela ação do governo.A deposit of the Rcglb nucleic acid molecule was made on June 26, 2007, in the Agricultural Research Service (ARS) Culture Collection, housed in the Microbial Genomics and Bioprocessing Research Unit of the National Center for Agricultural Utilization Research (fNCAUR), under the provisions of the Budapest Treaty. The deposit was given with the following accession number: NRRL B-50050. The address is NCAUR 1815 N. University Street, Peoria, IL, 61604. This deposit will be maintained under the terms of the Budapest Treaty on the International Recognition of the Deposit of Microorganisms for the Purposes of Patent Processing. This deposit has been made solely as a convenience to those skilled in the art and is not an admission that a deposit is required under USC 35 § 112. The deposit will be irrevocable and without any restriction or condition of being available to the public upon issuance of a patent. However, it must be understood that the existence of a deposit does not constitute a license to practice the subject matter of the invention in derogation of patent rights granted by government action.
Os dois polipeptídeos de comprimento total das modalidades (SEQ ID NOs: 3 e 246) apresentam diferentes graus de homologia com polipeptídeos conhecidos da família NBS-LRR. Em particular, Rcgl (SEQ ID NO: 3) compartilha homologia com proteínas NBS-LRR isoladas de Oryza sativa (n2 Adesão NP_910480 (SEQ ID NO: 14), NP_910482 (SEQ ID NO: 16), NP_921091 (SEQ ID NO: 17) e NP_910483 (SEQ ID NO: 15)) e Hordeum vulgare (n2 de Adesão AAG37354 (SEQ ID NO: 18); Zhou et al. , (2001) Plant Cell 13:337-350). A Figura 2 apresenta um alinhamento da sequência de aminoácidos constante na SEQ ID NO: 3 com proteínas de O. sativa e H. vulgare (SEQ ID NOs: 14-18). Alinhamentos de aminoácidos usando o programa GAP para comparar SEQ ID NO: 3 para vários arroz e sequências de cevada acima identificadas, indicaram que a SEQ ID NO: 3 compartilha aproximadamente 42,3% de similaridade de sequência com proteína de O. sativa NP_910480 (SEQ ID NO: 14), 41,7% de similaridade de sequência com proteína de O. sativa NP_910482 (SEQ ID NO: 16), 56,9% de similaridade com proteína de O. sativa NP_921091 (SEQ ID NO: 17) e 42,1% de similaridade de sequência com proteína de O. sativa NP_910483 (SEQ ID NO: 15) . Além disso, SEQ ID NO: 3 compartilha de aproximadamente 42,8% de similaridade de sequência com a proteína de H. vulgare AAG37354 (SEQ ID NO:The two full-length polypeptides of the embodiments (SEQ ID NOs: 3 and 246) show different degrees of homology with known polypeptides of the NBS-LRR family. In particular, Rcgl (SEQ ID NO: 3) shares homology with NBS-LRR proteins isolated from Oryza sativa (n2 Accession NP_910480 (SEQ ID NO: 14), NP_910482 (SEQ ID NO: 16), NP_921091 (SEQ ID NO: 17 ) and NP_910483 (SEQ ID NO: 15)) and Hordeum vulgare (Accession no. AAG37354 (SEQ ID NO: 18); Zhou et al., (2001) Plant Cell 13:337-350). Figure 2 shows an alignment of the amino acid sequence contained in SEQ ID NO: 3 with proteins from O. sativa and H. vulgare (SEQ ID NOs: 14-18). Amino acid alignments using the GAP program to compare SEQ ID NO: 3 to various rice and barley sequences identified above indicated that SEQ ID NO: 3 shares approximately 42.3% sequence similarity with protein from O. sativa NP_910480 ( SEQ ID NO: 14), 41.7% sequence similarity with O. sativa protein NP_910482 (SEQ ID NO: 16), 56.9% similarity with O. sativa protein NP_921091 (SEQ ID NO: 17) and 42.1% sequence similarity with protein from O. sativa NP_910483 (SEQ ID NO: 15). Furthermore, SEQ ID NO: 3 shares approximately 42.8% sequence similarity with the H. vulgare protein AAG37354 (SEQ ID NO:
Análise semelhante foi realizada para o peptídeo Rcglb (SEQ ID NO: 246), que foi encontrada para compartilhar homologia com proteínas NBS-LRR isoladas de Oryza sativa (Nos Adesão ABA95308 (SEQ ID NO: 250), ABG66042 (SEQ ID NO: 251), ABA92208 (SEQ ID NO: 247) e ABG66044 (SEQ ID NO: 248)) e Hordeum vulgare (No. Adesão AAM22820 (SEQ ID NO: 249)). A Figura 31a até 31g fornece um alinhamento da sequência de aminoácidos estabelecidos na SEQ ID NO: 246 com proteínas de O. sativa e H. vulgare com os números de adesão mencionados acima (SEQ ID NOs: 247-251). Alinhamentos de aminoácido, utilizando o alinhamento-par ClustalW (Lacuna de abertura = 10, Lacuna de extensão = 0,1) indicam que a SEQ ID NO: 246 compartilha 37,1% de identidade de sequência com a proteína de O. sativa ABA92208 (SEQ ID NO: 247), 28,2% de identidade de sequência com a proteína de O. sativa ABG66044 (SEQ ID NO: 248), 26,6% de identidade com a proteína de O. sativa ABA95308 (SEQ ID NO: 250) e 31,1% de similaridade de sequência com a proteína de O. sativa ABG66042 (SEQ ID NO: 251). Além disso, SEQ ID NO: 3 compartilha aproximadamente 25,6% de similaridade de sequência com a proteína de H. vulgare AAM22820 (SEQ ID NO: 249). 0 grupo de R-genes NBS-LRR é a maior classe de R-genes descoberta até agora. Em Arabidopsis thaliana, mais de 150 estão previstos para estarem presentes no genoma (Meyers, et al., (2003), Plant Cell, 15 :809-834; Monosi, et al., (2004), Theoretical and Applied Genetics, 109:1434-1447), enquanto que no arroz, cerca de 500 genes NBS-LRR tem sido previstos (Monosi, (2004 supra)). A classe de genes NBS-LRR é composta de duas subclasses. Classe 1 de genes NBS-LRR que contêm uma TIR- Toll/Interleucina-1 como domínio em seu N 'terminal; que até agora só foram encontrados em dicotiledôneas (Meyers, (2003) supra; Monosi, (2004 supra)). A segunda classe de NBS-LRR contém um domínio enrolado ou uma NT (domínio) no seu N terminal (Bai et al. (2002) Genome Research, 12:1871 -1884; Monosi, (2004) supra; Pan, et al., (2000), Journal of Molecular Evolution, 50:203-213). Classe 2 de NBS-LRR tem sido encontrada em ambas as espécies dicotiledôneas e monocotiledôneas. (Bai, (2002) supra; Meyers, (2003) supra; Monosi, (2004) supra; Pan, (2000 supra)).Similar analysis was performed for the Rcglb peptide (SEQ ID NO: 246), which was found to share homology with NBS-LRR proteins isolated from Oryza sativa (Accession Nos. ABA95308 (SEQ ID NO: 250), ABG66042 (SEQ ID NO: 251 ), ABA92208 (SEQ ID NO: 247) and ABG66044 (SEQ ID NO: 248)) and Hordeum vulgare (Accession No. AAM22820 (SEQ ID NO: 249)). Figure 31a to 31g provides an alignment of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 246 with proteins from O. sativa and H. vulgare with the accession numbers mentioned above (SEQ ID NOs: 247-251). Amino acid alignments using the ClustalW pairwise alignment (Opening gap = 10, Extending gap = 0.1) indicate that SEQ ID NO: 246 shares 37.1% sequence identity with the O. sativa ABA92208 protein (SEQ ID NO: 247), 28.2% sequence identity with the O. sativa protein ABG66044 (SEQ ID NO: 248), 26.6% identity with the O. sativa protein ABA95308 (SEQ ID NO: : 250) and 31.1% sequence similarity with the O. sativa ABG66042 protein (SEQ ID NO: 251). Furthermore, SEQ ID NO: 3 shares approximately 25.6% sequence similarity with the H. vulgare AAM22820 protein (SEQ ID NO: 249). The NBS-LRR group of R-genes is the largest class of R-genes discovered so far. In Arabidopsis thaliana, more than 150 are predicted to be present in the genome (Meyers, et al., (2003), Plant Cell, 15:809-834; Monosi, et al., (2004), Theoretical and Applied Genetics, 109 :1434-1447), while in rice, about 500 NBS-LRR genes have been predicted (Monosi, (2004 supra)). The NBS-LRR gene class is composed of two subclasses. Class 1 NBS-LRR genes that contain a TIR-Toll/Interleukin-1 like domain at their N' terminus; which until now have only been found in dicotyledons (Meyers, (2003) supra; Monosi, (2004 supra)). The second class of NBS-LRR contains a coiled-coil domain or an NT (domain) at its N terminus (Bai et al. (2002) Genome Research, 12:1871 -1884; Monosi, (2004) supra; Pan, et al. , (2000), Journal of Molecular Evolution, 50:203-213). Class 2 NBS-LRR has been found in both dicot and monocot species. (Bai, (2002) supra; Meyers, (2003) supra; Monosi, (2004) supra; Pan, (2000 supra)).
O domínio NBS do gene parece ter um papel de sinalização nos mecanismos de defesa das plantas (van der Biezen, et al., (1998), "Current Biology: CB, 8: R226-R227). A região LRR parece ser a região que interage com os produtos AVR de patógenos (Michelmore, et al., (1998), Genoma Res., 8:1113-1130; Meyers, (2003 supra)). Esta região LRR, em comparação com o domínio NBS está sob uma pressão muito maior de seleção para diversificar (Michelmore, (1998) supra; Meyers, (2003) supra; Palomino, et al., (2002), Genome Research, 12:1305-1315). Domínios LRR são encontrados em outros contextos, assim, estes 20-29- resíduos de motivos estão presentes em matrizes tandem em um número de proteínas com diversas funções, tais como interações hormônio-receptor, inibição de enzimas, adesão celular e tráfico celular. Uma série de estudos recentes revelou o envolvimento de proteínas LRR no início do desenvolvimento de mamíferos, desenvolvimento neural, polarização celular, regulação da expressão gênica e apoptose de sinalização. 0 gene das concretizações está claramente relacionado com o NBS-LRR da classe 2 da família, mas não se encaixa completamente no molde clássico. O aminoácido terminal tem homologia com os chamados sítios de ligação de nucleotídeo (NBS). Existe uma região rica em leucina, localizada, como esperado, a jusante do NBS. No entanto, ao contrário das proteínas previamente estudadas NBS-LRR, a região rica em leucina carece da natureza sistemática repetitiva encontrada em mais domínios LRR clássicos, muito menos consistentemente seguindo o padrão típico de repetição de LXX e em especial, não tendo as instâncias das sequências de consenso descritas por Wang et al. ((1999) Plant J. 19:55-64; ver especialmente, fig. 5), ou Bryan et al. ((2000), Plant Cell 12:2033 -- 2045; ver especialmente, fig. 3). Rcglb, em adição aos domínios NBS e LRR, contém uma proteína quinase de domínio.The NBS domain of the gene appears to have a signaling role in plant defense mechanisms (van der Biezen, et al., (1998), "Current Biology: CB, 8: R226-R227). The LRR region appears to be the region which interacts with the AVR products of pathogens (Michelmore, et al., (1998), Genome Res., 8:1113-1130; Meyers, (2003 supra)). much greater selection pressure to diversify (Michelmore, (1998) supra; Meyers, (2003) supra; Palomino, et al., (2002), Genome Research, 12:1305-1315). thus, these 20-29-residue motifs are present in tandem arrays in a number of proteins with diverse functions, such as hormone-receptor interactions, enzyme inhibition, cell adhesion, and cell trafficking. LRR proteins in early mammalian development, neural development, cell polarization, regulation of gene expression, and apoptosis signaling. The gene of the embodiments is clearly related to the class 2 NBS-LRR family, but does not completely fit the classical mold. The terminal amino acid has homology with so-called nucleotide binding sites (NBS). There is a leucine-rich region, located, as expected, downstream of the NBS. However, unlike previously studied NBS-LRR proteins, the leucine-rich region lacks the systematic repetitive nature found in most classical LRR domains, much less consistently following the typical LXX repeat pattern and in particular, lacking instances of the consensus sequences described by Wang et al. ((1999) Plant J. 19:55-64; see especially, fig. 5), or Bryan et al. ((2000), Plant Cell 12:2033 -- 2045; see especially, fig. 3). Rcglb, in addition to the NBS and LRR domains, contains a protein kinase domain.
Como a região LRR é a porção receptora de um NBS-LRR, quando um novo LRR como os desta divulgação são encontrados, o intervalo da sua atividade, isto é, o número de patógenos a que irá responder, não é imediatamente óbvio da sequência. Os genes da modalidade foram isolados a partir do fenótipo de resistência Cg e, portanto, o novo LRR responde a Cg. No entanto, não é de excluir que eles respondam a outros agentes patogênicos não testados no trabalho feito até agora.Because the LRR region is the receptor portion of an NBS-LRR, when a new LRR such as those of this disclosure are found, the range of its activity, that is, the number of pathogens to which it will respond, is not immediately obvious from the sequence. The modality genes were isolated from the Cg resistance phenotype and, therefore, the new LRR responds to Cg. However, it is not excluded that they respond to other pathogens not tested in the work done so far.
Os ácidos nucléicos e polipeptídeos das modalidades são úteis em métodos para conferir ou aumentar a resistência a fungos de uma planta. Assim, as composições e os métodos aqui divulgados são úteis na proteção de plantas de patógenos fúngicos. "Resistência a patógenos", "resistência a fungos", e "resistência à doença" destinam-se a dizer que a planta evita os sintomas da doença, que são o resultado de interações planta-patógeno. Ou seja, patógenos são impedidos de causar doenças de plantas e sintomas de doenças associadas, ou, alternativamente, os sintomas da doença causada pelo patógeno são minimizados ou diminuídos, como, por exemplo, a redução do estresse e perda de produtividade associada. Um especialista na arte irá perceber que as composições e os métodos divulgados neste documento podem ser usados com outras composições e métodos disponíveis na arte de proteção de plantas do ataque de patógenos.The nucleic acids and polypeptides of the embodiments are useful in methods of conferring or increasing fungal resistance of a plant. Thus, the compositions and methods disclosed herein are useful in protecting plants from fungal pathogens. "Pathogen resistance", "fungal resistance", and "disease resistance" are intended to say that the plant avoids disease symptoms, which are the result of plant-pathogen interactions. That is, pathogens are prevented from causing plant disease and associated disease symptoms, or alternatively, the symptoms of the disease caused by the pathogen are minimized or lessened, for example, reduced stress and associated productivity loss. One skilled in the art will appreciate that the compositions and methods disclosed herein can be used with other compositions and methods available in the art of protecting plants from pathogen attack.
Assim, os métodos das modalidades podem ser utilizados para proteger as plantas da doença, particularmente as doenças que são causadas por fungos patogênicos de plantas. Conforme utilizado aqui, a "resistência a fungos" refere-se à maior resistência ou tolerância a um fungo quando comparado com o de uma planta do tipo selvagem. Os efeitos podem variar de um leve aumento na tolerância aos efeitos do patógeno fúngico (por exemplo, a inibição parcial) à resistência total tal que a planta não é afetada pela presença do patógeno fúngico. Um aumento do nível de resistência contra um determinado patógeno fúngico ou contra um espectro mais amplo de fungos constitui uma "melhora", ou resistência aperfeiçoada a fungos. As concretizações da invenção também irão aumentar ou melhorar a resistência a patógeno fúngico de plantas, de tal forma que a resistência da planta a um patógeno fúngico ou de agentes patogênicos irão aumentar. 0 termo "aumentar" refere-se a melhorar, aumentar, amplificar, multiplicar, elevar, levantar, e assim por diante. Aqui, as plantas da invenção são descritas como sendo resistentes à infecção por Cg ou com "resistência melhorada" à infecção por Cg como resultado do locus Rcgl da invenção. Por conseguinte, eles normalmente apresentam maior resistência à doença, quando comparados às plantas equivalentes que são suscetíveis à infecção por Cg porque eles perderam o locus Rcgl. Por exemplo, utilizando o sistema de pontuação descrito no Exemplo 11 (ver também figura 20), eles normalmente exibem um ponto, dois pontos ou três pontos ou mais de queda na pontuação de infecção, ou mesmo uma redução da contagem de 1 ou 0, quando comparadas às plantas equivalentes que são suscetíveis à infecção por Cg porque perderam o locus Rcgl.Thus, the methods of the embodiments can be used to protect plants from disease, particularly diseases that are caused by plant pathogenic fungi. As used herein, "fungal resistance" refers to the greater resistance or tolerance to a fungus as compared to that of a wild-type plant. The effects can range from a slight increase in tolerance to the effects of the fungal pathogen (e.g., partial inhibition) to complete resistance such that the plant is not affected by the presence of the fungal pathogen. An increased level of resistance against a particular fungal pathogen or against a broader spectrum of fungi constitutes an "enhancement", or improved fungal resistance. Embodiments of the invention will also increase or improve the fungal pathogen resistance of plants, such that the plant's resistance to a fungal pathogen or pathogens will increase. The term "increase" refers to improving, increasing, amplifying, multiplying, elevating, raising, and so on. Here, the plants of the invention are described as being resistant to Cg infection or having "improved resistance" to Cg infection as a result of the Rcgl locus of the invention. Therefore, they typically exhibit greater disease resistance when compared to equivalent plants that are susceptible to Cg infection because they have lost the Rcgl locus. For example, using the scoring system described in Example 11 (see also figure 20), they typically display a one point, two point, or three point or more drop in infection score, or even a count reduction of 1 or 0. when compared to equivalent plants that are susceptible to Cg infection because they have lost the Rcgl locus.
Em certos aspectos, os métodos de atribuição ou melhora da resistência fúngica em uma planta compreende introduzir em uma planta, pelo menos, um cassete de expressão, em que o cassete de expressão compreende uma sequência de nucleotídeos codificando os polipeptídeos antifúngicos das modalidades cada uma operacionalmente ligada a um promotor que dirige a expressão na planta. A planta expressa os dois polipeptídeos, o que confere resistência a fungos em cima da planta, ou melhora o nível inerente de resistência da planta. Em certas modalidades, o gene confere resistência ao patógeno fúngico, Cg. 0 técnico na arte pode, se desejar, criar duas plantas transgênicas separadas cada uma expressando um dos dois polipeptídios e depois cruzando as duas plantas, selecionando plantas que expressam ambos os polipeptídeos.In certain aspects, methods of assigning or improving fungal resistance in a plant comprise introducing into a plant at least one expression cassette, wherein the expression cassette comprises a nucleotide sequence encoding the antifungal polypeptides of each embodiment operatively. linked to a promoter that directs expression in the plant. The plant expresses both polypeptides, which confers resistance to fungi upon the plant, or improves the plant's inherent level of resistance. In certain embodiments, the gene confers resistance to the fungal pathogen, Cg. The person skilled in the art can, if desired, create two separate transgenic plants each expressing one of the two polypeptides and then crossing the two plants, selecting plants that express both polypeptides.
Expressão de um polipeptídeo antifúngico das incorporações pode ser direcionada para tecidos vegetais específicos onde a resistência ao patógeno é particularmente importante, como, por exemplo, as folhas, raízes, caules, ou tecidos vasculares do tecido. Essa expressão tecido-preferida pode ser feita por promotores raiz-preferida, folha-preferida, tecido vascular- preferido, caule-preferido, ou semente-preferido.Expression of an antifungal polypeptide from the incorporations can be targeted to specific plant tissues where resistance to the pathogen is particularly important, such as, for example, the leaves, roots, stems, or vascular tissues of the tissue. This tissue-preferred expression can be made by root-preferred, leaf-preferred, vascular-tissue-preferred, stem-preferred, or seed-preferred promoters.
Como usado aqui, "ácido nucléico" inclui uma referência a um polímero ribonucleotídeo ou desoxirribonucleotídeo em qualquer forma única ou de dupla fita, e, salvo se limitado, engloba análogos conhecidos (por exemplo, ácidos nucléicos peptídicos), com a natureza essencial dos nucleotídeos naturais em que eles cruzam os ácidos nucléicos de fita simples de um modo semelhante aos nucleotídeos que ocorrem naturalmente.As used herein, "nucleic acid" includes a reference to a ribonucleotide or deoxyribonucleotide polymer in any single or double-stranded form, and, unless otherwise limited, encompasses known analogues (e.g., peptide nucleic acids) with the essential nature of nucleotides. in that they cross-link single-stranded nucleic acids in a manner similar to naturally occurring nucleotides.
Os termos "polipeptídeo", "peptídeo", e "proteínas" são utilizados alternadamente aqui para se referir a um polímero de resíduo de aminoácidos. Os termos aplicáveis aos polímeros de aminoácidos em que um ou mais resíduos de aminoácidos é um análogo químico artificial de um aminoácido natural correspondente, bem como a ocorrência natural de polímeros de aminoácidos. Polipeptídeos das incorporações podem ser produzidos a partir de um ácido nucleico divulgado aqui, ou pelo uso de técnicas padronizadas de biologia molecular. Por exemplo, uma proteína truncada das incorporações pode ser produzida pela expressão de um ácido nucleico recombinante das incorporações em uma célula hospedeira apropriada, ou alternadamente por uma combinação de procedimentos ex vivo, como a digestão das proteases e purificação.The terms "polypeptide", "peptide", and "proteins" are used interchangeably herein to refer to an amino acid residue polymer. The terms applicable to amino acid polymers in which one or more amino acid residues is an artificial chemical analogue of a corresponding natural amino acid, as well as naturally occurring amino acid polymers. Polypeptides of the embodiments can be produced from a nucleic acid disclosed herein, or by use of standard molecular biology techniques. For example, a truncated protein from the embodiments can be produced by expressing a recombinant nucleic acid from the embodiments in an appropriate host cell, or alternatively by a combination of ex vivo procedures, such as protease digestion and purification.
Conforme utilizados aqui, os termos "codificação" ou "codificado" quando usados no contexto de um determinado ácido nucléico significa que o ácido nucleico compreende as informações necessárias à tradução direta da sequência de nucleotídeos em uma proteína específica. A informação pela qual uma proteína é codificada é especificada pelo uso de códons. Um ácido nucléico que codifica uma proteína pode incluir sequências não-traduzidas (por exemplo, introns) em regiões traduzidas do ácido nucleico ou podem perder tais sequências intervenientes, não traduzidas (por exemplo, como no DNA).As used herein, the terms "encoding" or "encoded" when used in the context of a particular nucleic acid means that the nucleic acid comprises the information necessary to directly translate the nucleotide sequence into a specific protein. The information by which a protein is encoded is specified by the use of codons. A nucleic acid encoding a protein may include untranslated sequences (e.g., introns) in translated regions of the nucleic acid or may lose such intervening, untranslated sequences (e.g., as in DNA).
As modalidades da invenção abrangem polinucleotídeos ou composições de proteína isoladas ou substancialmente purificadas. Um polinucleotideo ou proteína "isolada" ou "purificada", ou partes biologicamente ativas dele, é substancialmente ou essencialmente livre de componentes que normalmente acompanham ou interagem com os polinucleotídeos ou proteínas como encontrado em seu ambiente natural. Assim, um polinucleotideo ou proteína isolada ou purificada é praticamente isenta de outro material genético, ou meio de cultura, quando produzidos por técnicas de recombinação (i.e. amplificação por PCR) , ou substancialmente livre de precursores químicos ou outros produtos químicos quando quimicamente sintetizados. Idealmente, um polinucleotideo "isolado" é livre de sequências (por exemplo, sequências de codificação de proteínas) que naturalmente flanqueiam o polinucleotideo (isto é, sequências localizadas nas terminações 5'e 3' do polinucleotideo) no DNA do genoma do organismo a partir do qual o polinucleotideo é derivado. Por exemplo, em várias modalidades, os polinucleotídeos isolados podem conter menos que cerca de 5 kb, cerca de 4 KB, cerca de 3 kb, cerca de 2 kb, cerca de 1 kb, cerca de 0,5 kb, ou cerca de 0,1 kb de sequência de nucleotídeos que naturalmente flanqueiam o polinucleotideo no DNA genômico da célula a partir da qual o polinucleotideo é derivado. Uma proteína que é substancialmente isenta de material genético inclui a preparação de proteínas com menos de cerca de 30%, cerca de 20%, cerca de 10%, cerca de 5%, ou cerca de 1% (em peso seco) de proteínas contaminantes. Quando a proteína da modalidade, ou uma porção biologicamente ativa desta, é recombinantemente produzida, o meio de cultura ótimo representa menos de cerca de 30%, cerca de 20%, cerca de 10%, cerca de 5%, ou cerca de 1% (em peso seco) de precursores químicos ou químicos não-protéicos de interesse.Embodiments of the invention encompass isolated or substantially purified polynucleotides or protein compositions. An "isolated" or "purified" polynucleotide or protein, or biologically active parts thereof, is substantially or essentially free of components that normally accompany or interact with the polynucleotides or proteins as found in their natural environment. Thus, an isolated or purified polynucleotide or protein is substantially free of other genetic material, or culture medium, when produced by recombination techniques (i.e. PCR amplification), or substantially free of chemical precursors or other chemicals when chemically synthesized. Ideally, an "isolated" polynucleotide is free of sequences (e.g., protein-coding sequences) that naturally flank the polynucleotide (i.e., sequences located at the 5' and 3' ends of the polynucleotide) in the DNA of the organism's genome from from which the polynucleotide is derived. For example, in various embodiments, the isolated polynucleotides may contain less than about 5 kb, about 4 kb, about 3 kb, about 2 kb, about 1 kb, about 0.5 kb, or about 0. .1 kb of nucleotide sequence that naturally flanks the polynucleotide in the genomic DNA of the cell from which the polynucleotide is derived. A protein that is substantially free of genetic material includes the preparation of proteins with less than about 30%, about 20%, about 10%, about 5%, or about 1% (by dry weight) contaminating proteins. . When the protein of the embodiment, or a biologically active portion thereof, is recombinantly produced, the optimal culture medium represents less than about 30%, about 20%, about 10%, about 5%, or about 1%. (in dry weight) of chemical precursors or non-protein chemicals of interest.
Fragmentos e variantes de sequências de nucleotídeos e proteínas codificadas divulgados também são abrangidos pela modalidade. Por "Fragmento" entende-se uma porção da sequência de nucleotídeos ou de uma parte da sequência de aminoácidos e, consequentemente, da proteína assim codificada. Fragmentos de uma sequência de nucleotídeo podem codificar fragmentos de proteínas que retêm a atividade biológica da proteína nativa e, portanto, têm a capacidade de conferir resistência a fungos em uma planta. Alternativamente, os fragmentos de uma sequência de nucleotídeos que são úteis como sondas de hibridização não necessariamente codificam fragmentos de proteínas retendo atividade biológica. Assim, fragmentos de uma sequência de nucleotídeos podem variar de pelo menos cerca de 15 nucleotídeos, cerca de 50 nucleotídeos, cerca de 100 nucleotídeos, e até a sequência de nucleotídeos de comprimento total codificando os polipeptídeos das modalidades.Disclosed fragments and variants of nucleotide sequences and encoded proteins are also covered by the modality. By "Fragment" is meant a portion of the nucleotide sequence or a part of the amino acid sequence and, consequently, of the protein thus encoded. Fragments of a nucleotide sequence can encode protein fragments that retain the biological activity of the native protein and therefore have the ability to confer fungal resistance in a plant. Alternatively, fragments of a nucleotide sequence that are useful as hybridization probes do not necessarily encode protein fragments retaining biological activity. Thus, fragments of a nucleotide sequence can range from at least about 15 nucleotides, about 50 nucleotides, about 100 nucleotides, and up to the full-length nucleotide sequence encoding the polypeptides of the embodiments.
Um fragmento de uma sequência de nucleotídeos que codifica uma porção biologicamente ativa de um polipeptídeo das concretizações irá codificar pelo menos cerca de 15, cerca de 25, cerca de 30, cerca de 40, ou cerca de 50 aminoácidos contíguos, ou até o número total de aminoácidos presentes em um polipeptídeo de comprimento total das concretizações (por exemplo, 980 aminoácidos para o peptídeo codificado pela SEQ ID NO: 1). Fragmentos de uma sequência de nucleotídeos que são úteis como sondas de hibridização ou iniciadores de PCR em geral, não precisam codificar uma porção biologicamente ativa de uma proteína.A fragment of a nucleotide sequence encoding a biologically active portion of a polypeptide of the embodiments will encode at least about 15, about 25, about 30, about 40, or about 50 contiguous amino acids, or up to the total number of amino acids present in a full-length polypeptide of the embodiments (e.g., 980 amino acids for the peptide encoded by SEQ ID NO: 1). Fragments of a nucleotide sequence that are useful as hybridization probes or PCR primers generally do not need to encode a biologically active portion of a protein.
Como usado aqui "sequência de comprimento total", em referência a um polinucleotídeo especificado, significa ter a sequência de ácido nucléico toda da sequência nativa. "Sequência nativa" destina-se a uma sequência endógena, í.e., uma sequência não-engenheirada encontrada no genoma de um organismo.As used herein "full-length sequence", in reference to a specified polynucleotide, means having the entire nucleic acid sequence of the native sequence. "Native sequence" means an endogenous sequence, i.e., a non-engineered sequence found in the genome of an organism.
Assim, um fragmento de uma sequência de nucleotídeos das modalidades pode codificar uma porção biologicamente ativa de um polipeptídeo, ou pode ser um fragmento que pode ser usado como uma sonda de hibridização ou primer de PCR utilizando métodos divulgados abaixo. Uma porção biologicamente ativa de um polipeptídeo antipatogênico pode ser obtida por isolamento de uma parte de uma das sequências de nucleotídeos das concretizações, expressando a porção codificada da proteína e avaliando a capacidade da porção codificada da proteína para conferir ou aumentar a resistência a fungos em uma planta. Moléculas de ácido nucléico que são fragmentos de uma sequência de nucleotídeos das modalidades incluem pelo menos cerca de 15, cerca de 20, cerca de 50, cerca de 75, cerca de 100, ou cerca de 150 nucleotídeos, ou até o número de nucleotídeos presentes em uma sequência de nucleotídeos de comprimento total divulgada aqui (por exemplo, 4212 nucleotídeos para SEQ ID NO: 1).Thus, a fragment of a nucleotide sequence of embodiments may encode a biologically active portion of a polypeptide, or may be a fragment that can be used as a hybridization probe or PCR primer using methods disclosed below. A biologically active portion of an antipathogenic polypeptide can be obtained by isolating a portion of one of the nucleotide sequences of the embodiments, expressing the encoded portion of the protein, and evaluating the ability of the encoded portion of the protein to confer or enhance resistance to fungi in a plant. Nucleic acid molecules that are fragments of a nucleotide sequence of embodiments include at least about 15, about 20, about 50, about 75, about 100, or about 150 nucleotides, or up to the number of nucleotides present in a full-length nucleotide sequence disclosed herein (e.g., 4212 nucleotides for SEQ ID NO: 1).
"Variantes" destinam-se a sequências substancialmente similares. Para polinucleotídeos, uma variante compreende uma eliminação e/ou adição de um ou mais nucleotídeos em um ou mais sítios internos dentro do polinucleotideo nativo e/ou substituição de um ou mais nucleotídeos em um ou mais sítios no polinucleotideo nativo. Conforme utilizado aqui, um "polinucleotideo" nativo ou polipeptídeo compreende uma sequência de nucleotídeos que ocorre naturalmente ou sequência de aminoácidos, respectivamente. Um especialista na arte vai reconhecer que as variações dos ácidos nucléicos das modalidades serão construídas de tal forma que o quadro de leitura aberta é mantido. Para polinucleotídeos, variantes conservadoras incluem as sequências que, por causa da degeneração do código genético, codificam a sequência de aminoácidos de um dos polipeptídeos das modalidades. Variantes alélicas que ocorrem naturalmente como estas podem ser identificadas com o uso de técnicas conhecidas de biologia molecular, como, por exemplo, com a reação em cadeia da polimerase (PCR) e técnicas de hibridização, conforme descritas abaixo. Variantes de polinucleotídeos também incluem polinucleotídeos derivados sinteticamente, como os gerados, por exemplo, usando mutagênese sítio-dirigida, mas que ainda codificam uma proteína das modalidades. Geralmente, as variantes de um polinucleotideo particular das incorporações terão pelo menos cerca de 40 %, cerca de 45%, cerca de 50%, cerca de 55%, cerca de 60%, cerca de 65%, cerca de 70%, cerca de 75%, cerca de 80%, cerca de 85%, cerca de 90%, cerca de 91%, cerca de 92%, cerca de 93%, cerca de 94%, cerca de 95%, cerca de 96%, cerca de 97%, cerca de 98%, cerca de 99% ou mais de sequência de identidade para o polinucleotídeo particular, conforme determinado por programas de alinhamento de sequência e parâmetros descritos aqui."Variants" are intended for substantially similar sequences. For polynucleotides, a variant comprises a deletion and/or addition of one or more nucleotides at one or more internal sites within the native polynucleotide and/or substitution of one or more nucleotides at one or more sites within the native polynucleotide. As used herein, a native "polynucleotide" or polypeptide comprises a naturally occurring nucleotide sequence or amino acid sequence, respectively. One skilled in the art will recognize that the nucleic acid variations of the embodiments will be constructed in such a way that the open reading frame is maintained. For polynucleotides, conservative variants include sequences that, because of degeneracy of the genetic code, encode the amino acid sequence of one of the polypeptides of the embodiments. Naturally occurring allelic variants such as these can be identified using known molecular biology techniques, such as polymerase chain reaction (PCR) and hybridization techniques, as described below. Polynucleotide variants also include synthetically derived polynucleotides, such as those generated, for example, using site-directed mutagenesis, but which still encode a protein of the embodiments. Generally, variants of a particular polynucleotide of the embodiments will be at least about 40%, about 45%, about 50%, about 55%, about 60%, about 65%, about 70%, about 75%, about 80%, about 85%, about 90%, about 91%, about 92%, about 93%, about 94%, about 95%, about 96%, about 97%, about 98%, about 99% or more sequence identity for the particular polynucleotide, as determined by sequence alignment programs and parameters described herein.
Variantes de um polinucleotídeo particular das incorporações (ou seja, o polinucleotídeo referência) também podem ser avaliadas através da comparação da porcentagem de identidade de sequência entre os polipeptídeos codificados por uma variante de polinucleotídeo e do polipeptídeo codificado pelo polinucleotídeo de referência. Assim, por exemplo, polinucleotídeos isolados que codificam um polipeptídeo com uma porcentagem de identidade de sequência dada ao polipeptídeo das SEQ ID NOs: 3 ou 246 são divulgados. Porcentagem de identidade de sequência entre quaisquer dos dois polipeptídeos pode ser calculada usando programas de alinhamento de sequência e parâmetros descritos aqui. Quando um determinado par de polinucleotídeos das incorporações é avaliado por comparação da porcentagem de identidade de sequência compartilhada pelos dois polipeptídeos que eles codificam, a porcentagem de identidade de sequência entre os dois polipeptídeos codificados é de, pelo menos, cerca de 40%, cerca de 45%, cerca de 50%, cerca de 55%, cerca de 60%, cerca de 65%, cerca de 70%, cerca de 75%, cerca de 80%, cerca de 85%, cerca de 90%, cerca de 91%, cerca de 92%, cerca de 93%, cerca de 94%, cerca de 95%, cerca de 96%, cerca de 97%, cerca de 98%, cerca de 99% ou mais de sequência de identidade.Variants of a particular polynucleotide of the embodiments (i.e., the reference polynucleotide) can also be evaluated by comparing the percentage of sequence identity between the polypeptides encoded by a polynucleotide variant and the polypeptide encoded by the reference polynucleotide. Thus, for example, isolated polynucleotides encoding a polypeptide with a percentage of sequence identity given to the polypeptide of SEQ ID NOs: 3 or 246 are disclosed. Percent sequence identity between any two polypeptides can be calculated using sequence alignment programs and parameters described here. When a given pair of polynucleotide embodiments is evaluated by comparing the percentage of sequence identity shared by the two polypeptides they encode, the percentage of sequence identity between the two encoded polypeptides is at least about 40%, about 45%, about 50%, about 55%, about 60%, about 65%, about 70%, about 75%, about 80%, about 85%, about 90%, about 91%, about 92%, about 93%, about 94%, about 95%, about 96%, about 97%, about 98%, about 99% or more sequence identity.
Proteína "variante" destina-se a uma proteína derivada da proteína nativa pela exclusão ou adição de um ou mais aminoácidos em um ou mais sítios internos na proteína nativa e / ou substituição de um ou mais aminoácidos em um ou mais sítios na proteína nativa. Proteínas variantes integradas pelas incorporações são biologicamente ativas, isto é, elas continuam a possuir a atividade biológica desejada da proteína nativa, ou seja, a capacidade para conferir ou aumentar a resistência a patógenos fúngicos vegetais como descrito aqui. Tais variantes podem resultar, por exemplo, do polimorfismo genético ou da manipulação humana. Variantes biologicamente ativas de uma proteína nativa das incorporações terão pelo menos cerca de 40%, cerca de 45%, cerca de 50%, cerca de 55%, cerca de 60%, cerca de 65% , cerca de 70%, cerca de 75%, cerca de 80%, cerca de 85%, cerca de 90%, cerca de 91%, cerca de 92%, cerca de 93%, cerca de 94%, cerca de 95%, cerca de 96%, cerca de 97%, cerca de 98%, cerca de 99% ou mais de sequência de identidade com a sequência de aminoácidos para a proteína nativa, como determinado pelos programas de alinhamento de sequência e parâmetros descritos aqui. Uma variante biologicamente ativa da proteína das incorporações pode diferir da proteína por somente 1-15 resíduos de aminoácidos, somente cerca de 1-10, como cerca de 6-10, somente cerca de 5, somente 4, 3, 2 ou mesmo 1 resíduo de aminoácidos."Variant" protein is a protein derived from the native protein by deleting or adding one or more amino acids at one or more internal sites in the native protein and/or substituting one or more amino acids at one or more sites in the native protein. Variant proteins integrated by the incorporations are biologically active, that is, they continue to possess the desired biological activity of the native protein, that is, the ability to confer or increase resistance to plant fungal pathogens as described herein. Such variants may result, for example, from genetic polymorphism or human manipulation. Biologically active variants of a native protein of the incorporations will have at least about 40%, about 45%, about 50%, about 55%, about 60%, about 65%, about 70%, about 75 %, about 80%, about 85%, about 90%, about 91%, about 92%, about 93%, about 94%, about 95%, about 96%, about 97 %, about 98%, about 99% or more sequence identity with the amino acid sequence for the native protein, as determined by the sequence alignment programs and parameters described herein. A biologically active variant of the protein embodiments may differ from the protein by only 1-15 amino acid residues, only about 1-10, as well as about 6-10, only about 5, only 4, 3, 2 or even 1 residue. of amino acids.
As proteínas das incorporações podem ser alteradas de várias maneiras, incluindo substituições de aminoácidos, exclusões, truncamentos, e inserções. Métodos de tais manipulações são geralmente conhecidos na arte. Por exemplo, variantes de sequência de aminoácidos e fragmentos de proteínas antipatogênicas podem ser preparados por mutações no DNA. Métodos de mutagênese e alterações de polinucleotídeos são bem conhecidos na arte. Ver, por exemplo, Kunkel (1985) Proc. Natl. Acad. Sci. E.U.A. 82: 488-492; Kunkel et al. (1987) Methods in Enzymol. 154: 367-382; Patente US No. 4.873.192; Walker e Gaastra, eds. (1983) Techniques in Molecular Biology (MacMillan Publishing Company, Nova Iorque) e as referências aí citadas. Orientação quanto às substituições adequadas de aminoácidos que não afetam a atividade biológica da proteína de interesse pode ser encontrada no modelo de Dayhoff et al. (1978) Atlas of Protein Sequence and Structure (Natl. Biomed. Res. Found., Washington, DC), aqui incorporados por referência. Substituições conservadoras, como a troca de um aminoácido com um outro de propriedades semelhantes, podem ser as ideais.Embedding proteins can be altered in a variety of ways, including amino acid substitutions, deletions, truncations, and insertions. Methods of such manipulations are generally known in the art. For example, amino acid sequence variants and antipathogenic protein fragments can be prepared by mutations in DNA. Methods of mutagenesis and polynucleotide alterations are well known in the art. See, for example, Kunkel (1985) Proc. Natl. Academic. Sci. USA 82: 488-492; Kunkel et al. (1987) Methods in Enzymol. 154: 367-382; US Patent No. 4,873,192; Walker and Gaastra, eds. (1983) Techniques in Molecular Biology (MacMillan Publishing Company, New York) and the references cited therein. Guidance regarding appropriate amino acid substitutions that do not affect the biological activity of the protein of interest can be found in the model of Dayhoff et al. (1978) Atlas of Protein Sequence and Structure (Natl. Biomed. Res. Found., Washington, DC), incorporated herein by reference. Conservative substitutions, such as exchanging one amino acid for another with similar properties, may be ideal.
Assim, os genes e polinucleotídeos das incorporações incluem ambas as sequências que ocorrem naturalmente, assim como as formas mutantes. Da mesma forma, as proteínas das incorporações abrangem tanto as proteínas que ocorrem naturalmente, bem como variações e formas modificadas das mesmas. Essas variantes continuam a possuir a habilidade desejada para conferir ou aumentar a resistência ao patógeno fúngico vegetal. Obviamente, as mutações que serão feitas no DNA que codifica a variação não devem colocar a sequência de leitura e otimamente não irá criar regiões complementares que poderiam produzir estrutura secundária de mRNA. Veja, patente EP No. 0075444.Thus, the genes and polynucleotides of the incorporations include both naturally occurring sequences as well as mutant forms. Likewise, incorporation proteins encompass both naturally occurring proteins as well as variations and modified forms thereof. These variants continue to possess the desired ability to confer or increase resistance to the fungal plant pathogen. Obviously, the mutations that will be made in the DNA encoding the variation must not place the reading sequence and optimally will not create complementary regions that could produce mRNA secondary structure. See, EP patent No. 0075444.
As deleções, inserções e substituições das sequências de proteína englobadas aqui não são esperadas para produzir mudanças radicais nas características das proteínas. No entanto, quando é difícil prever o efeito exato da substituição, exclusão ou inserção antes de fazer assim, um técnico da arte compreenderá que o efeito será avaliado pela seleção de plantas transgênicas que foram transformadas com a proteína variante para verificar o efeito sobre a capacidade da planta para resistir ao ataque de fungos patogênicos.The deletions, insertions and substitutions of the protein sequences encompassed here are not expected to produce radical changes in the characteristics of the proteins. However, when it is difficult to predict the exact effect of the substitution, deletion or insertion before doing so, one skilled in the art will understand that the effect will be evaluated by selecting transgenic plants that have been transformed with the variant protein to ascertain the effect on the ability of the plant to resist attack by pathogenic fungi.
Polinucleotídeos variantes e proteínas também englobam sequências e proteínas derivadas de procedimentos mutagênicos ou recombinagênicos, incluindo e não limitado a procedimentos como o embaralhamento de DNA. Um técnico na arte poderia imaginar modificações que iriam alterar o número de patógenos aos quais a proteína reage. Com tal procedimento, uma ou mais proteínas diferentes de codificação de sequências podem ser manipuladas para criar uma nova proteína que possui as propriedades desejadas. Desta forma, as bibliotecas de polinucleotídeos recombinantes são geradas a partir de uma população de sequências de polinucleotídeos relacionados compreendendo as regiões de sequência que tem identidade de sequência substancial e podem ser recombinadas homologamente in vitro ou in vivo. Por exemplo, usando esta abordagem, os motivos de sequência de codificação de um domínio de interesse podem ser embaralhados entre o gene da proteína das incorporações e outros genes de proteína conhecidos para obter um novo gene que codifica para uma proteína com uma propriedade de interesse melhorada, tais como aumento da capacidade de conferir ou aumentar a resistência ao patógeno fúngico vegetal. Estratégias para tal embaralhamento de DNA são conhecidas na arte. Ver, por exemplo, Stemmer (1994) Proc. Natl. Acad. Sei. E.U.A. 91: 10747-10751; Stemmer (1994) Nature 370: 389-391; Crameri et al. (1997) Nature Biotech. 15: 436-438; Moore et al. (1997) J. Mol. Biol. 272: 336-347; Zhang et al. (1997) Proc. Natl. Acad. Sei. E.U.A. 94: 4504-4509; Crameri et al. (1998) Nature 391:288-291, e Patente US nfi 5.605.793 e 5.837.458.Variant polynucleotides and proteins also encompass sequences and proteins derived from mutagenic or recombinagenic procedures, including and not limited to procedures such as DNA shuffling. One skilled in the art could imagine modifications that would alter the number of pathogens to which the protein reacts. With such a procedure, one or more different protein-coding sequences can be manipulated to create a new protein that has the desired properties. In this way, recombinant polynucleotide libraries are generated from a population of related polynucleotide sequences comprising sequence regions that have substantial sequence identity and can be homologously recombined in vitro or in vivo. For example, using this approach, the coding sequence motifs of a domain of interest can be shuffled between the protein gene of the embodiments and other known protein genes to obtain a new gene that codes for a protein with an improved property of interest. , such as increased ability to confer or increase resistance to plant fungal pathogens. Strategies for such DNA shuffling are known in the art. See, for example, Stemmer (1994) Proc. Natl. Academic. Know. U.S. 91: 10747-10751; Stemmer (1994) Nature 370: 389-391; Crameri et al. (1997) Nature Biotech. 15: 436-438; Moore et al. (1997) J. Mol. Biol. 272: 336-347; Zhang et al. (1997) Proc. Natl. Academic. Know. U.S.A. 94: 4504-4509; Crameri et al. (1998) Nature 391:288-291, and US Patent Nos. 5,605,793 and 5,837,458.
Os polinucleotídeos das concretizações podem ser utilizados para isolar as sequências correspondentes de outros organismos, particularmente de outras plantas. Desta forma, métodos como PCR, hibridização e similares podem ser usados para identificar tais sequências com base em sua homologia de sequência com o conjunto de sequências aqui contido. Sequências isoladas com base em sua identidade de sequência para as sequências inteiras aqui estabelecidas ou variantes e fragmentos destas não são abrangidos pelas incorporações. Tais sequências incluem sequências que são ortólogas das sequências divulgadas. "Ortólogas" destina-se a genes derivados de um gene ancestral comum e que são encontrados em diferentes espécies, como resultado de especiação. Genes encontrados em diferentes espécies são considerados ortólogos quando suas sequências de nucleotídeos e/ou suas sequências de proteína codificada compartilham pelo menos cerca de 60%, cerca de 70%, cerca de 75%, cerca de 80%, cerca de 85%, cerca de 90%, cerca de 91%, cerca de 92%, cerca de 93%, cerca de 94%, cerca de 95%, cerca de 96%, cerca de 97%, cerca de 98%, cerca de 99%, ou mais de identidade de sequência. Funções de ortólogos são muitas vezes altamente conservadas entre as espécies. Assim, polinucleotídeos isolados que codificam para uma proteína que confere ou aumenta a resistência ao patógeno fúngico vegetal e que hibridiza sob condições severas de sequências divulgadas aqui, ou variantes ou fragmentos das mesmas, não são abrangidos pelas incorporações.The polynucleotides of the embodiments can be used to isolate corresponding sequences from other organisms, particularly other plants. In this way, methods such as PCR, hybridization and the like can be used to identify such sequences based on their sequence homology to the set of sequences contained herein. Sequences isolated on the basis of their sequence identity to the entire sequences set forth herein or variants and fragments thereof are not encompassed by the incorporations. Such sequences include sequences that are orthologous to the disclosed sequences. "Orthologous" refers to genes that are derived from a common ancestral gene and are found in different species as a result of speciation. Genes found in different species are considered orthologous when their nucleotide sequences and/or their encoded protein sequences share at least about 60%, about 70%, about 75%, about 80%, about 85%, about of 90%, about 91%, about 92%, about 93%, about 94%, about 95%, about 96%, about 97%, about 98%, about 99%, or more than sequence identity. Functions of orthologs are often highly conserved across species. Thus, isolated polynucleotides that encode a protein that confers or increases resistance to the plant fungal pathogen and that hybridizes under severe conditions to sequences disclosed herein, or variants or fragments thereof, are not covered by the incorporations.
Em uma abordagem de PCR, iniciadores de oligonucleotídeos podem ser projetados para uso em reações de PCR para amplificar sequências de DNA correspondentes a partir do cDNA ou DNA genômico extraído de qualquer organismo de interesse. Métodos para a concepção de iniciadores de PCR e clonagem de PCR são geralmente conhecidos na arte e são divulgados em Sambrook et al. (1989) Molecular Cloning: A Laboratory Manual (2 - ed. , Cold Spring Harbor Laboratory Press, Plainview, Nova York). Veja também Innis et al., Eds. (1990) PCR Protocols: A Guide to Methods and Applications (Academic Press, Nova York); Innis e Gelfand, eds. (1995) PCR Strategies (Academic Press, Nova York) e Innis e Gelfand, eds. (1999) PCR Methods Manual (Academic Press, Nova Iorque). Métodos conhecidos de PCR incluem e não estão limitados a, métodos usando primers emparelhados, primers aninhados, primer específico único, primers degenerados, primers gene-específicos, primers vetor-específicos, primers parcialmente-inadequados, e assim por diante. 5In a PCR approach, oligonucleotide primers can be designed for use in PCR reactions to amplify corresponding DNA sequences from cDNA or genomic DNA extracted from any organism of interest. Methods for designing PCR primers and PCR cloning are generally known in the art and are disclosed in Sambrook et al. (1989) Molecular Cloning: A Laboratory Manual (2nd ed., Cold Spring Harbor Laboratory Press, Plainview, New York). See also Innis et al., Eds. (1990) PCR Protocols: A Guide to Methods and Applications (Academic Press, New York); Innis and Gelfand, eds. (1995) PCR Strategies (Academic Press, New York) and Innis and Gelfand, eds. (1999) PCR Methods Manual (Academic Press, New York). Known PCR methods include, and are not limited to, methods using paired primers, nested primers, single specific primer, degenerate primers, gene-specific primers, vector-specific primers, partially mismatched primers, and so on. 5
Em técnicas de hibridização, a totalidade ou parte de um polinucleotídeo conhecido é usado como uma sonda que, seletivamente, hibridiza para outros polinucleotídeos correspondentes presentes em uma população de fragmentos de DNA 10 genômico clonado ou fragmentos de cDNA (ou seja, bibliotecas genômicas ou de cDNA) de um organismo escolhido. As sondas de hibridização podem ser fragmentos de DNA genômico, fragmentos de cDNA, fragmentos de RNA ou outros oligonucleotídeos, e podem ser marcadas com um grupo detectável como 32P, ou qualquer outro 15 marcador detectável. Assim, por exemplo, as sondas de hibridização podem ser feitas por oligonucleotídeos sintéticos marcados com base nos polinucleotídeos das incorporações. Métodos de preparação de sondas para hibridização e para a construção de bibliotecas genômicas e de cDNA são geralmente conhecidos na arte 20 e são divulgados em Sambrook et al. (1989) supra.In hybridization techniques, all or part of a known polynucleotide is used as a probe that selectively hybridizes to other corresponding polynucleotides present in a population of cloned genomic DNA fragments or cDNA fragments (i.e., genomic or cDNA) of a chosen organism. Hybridization probes may be genomic DNA fragments, cDNA fragments, RNA fragments or other oligonucleotides, and may be labeled with a detectable group such as 32P, or any other detectable marker. Thus, for example, hybridization probes can be made by synthetic oligonucleotides labeled based on the polynucleotides of the incorporations. Methods for preparing probes for hybridization and for constructing genomic and cDNA libraries are generally known in the art and are disclosed in Sambrook et al. (1989) above.
Por exemplo, um polinucleotídeo inteiro divulgado neste documento, ou uma ou mais partes dele, podem ser usados como uma sonda capaz de hibridizar especificamente para polinucleotídeos correspondentes e RNAs mensageiros. Para realizar a hibridação específica sob uma variedade de condições, tais sondas incluem sequências que são únicas e tem excelentemente pelo menos cerca de 10 nucleotídeos de comprimento, pelo menos cerca de 15 nucleotídeos de comprimento, ou pelo menos cerca de 20 nucleotídeos de comprimento. Tais sondas podem ser utilizadas para amplificar polinucleotídeos correspondentes de um organismo escolhido por PCR. Esta técnica pode ser usada para isolar sequências de codificação adicional de um organismo desejado ou como um teste de diagnóstico para determinar a presença de sequências de codificação em um organismo. Técnicas de hibridização incluem hibridização e triagem de bibliotecas de DNA plaqueadas (ou placas ou colônias; ver, por exemplo, Sambrook et al. (19 89) supra.For example, an entire polynucleotide disclosed herein, or one or more parts thereof, can be used as a probe capable of specifically hybridizing to corresponding polynucleotides and messenger RNAs. To perform specific hybridization under a variety of conditions, such probes include sequences that are unique and are excellently at least about 10 nucleotides in length, at least about 15 nucleotides in length, or at least about 20 nucleotides in length. Such probes can be used to amplify corresponding polynucleotides from a chosen organism by PCR. This technique can be used to isolate additional coding sequences from a desired organism or as a diagnostic test to determine the presence of coding sequences in an organism. Hybridization techniques include hybridization and screening of plated DNA libraries (or plaques or colonies; see, for example, Sambrook et al. (1989) supra.
Hibridação de tais sequências pode ser realizada em condições severas. Por "condições severas" ou "condições severas de hibridização" destina-se às condições em que uma sonda irá hibridizar a sua sequência alvo de um grau detectável maior do que outras sequências (por exemplo, pelo menos 2 vezes mais). Condições severas são dependentes da sequência e serão diferentes em circunstâncias diferentes. Ao controlar o rigor da hibridização e/ou condições de lavagem, grupos-alvo que são 100% complementares da sonda podem ser identificados (sondagem homóloga). Alternativamente, condições severas podem ser ajustadas para permitir algumas inadequações nas sequências para que menores graus de similaridade sejam detectados (sondagem heteróloga). Geralmente, uma sonda é inferior a cerca de 1000 nucleotídeos de comprimento, idealmente menos de 500 nucleotídeos de comprimento.Hybridization of such sequences can be performed under harsh conditions. By "stringent conditions" or "harsh hybridization conditions" is meant those conditions under which a probe will hybridize to its target sequence to a greater detectable degree than other sequences (e.g., at least 2-fold). Severe conditions are sequence dependent and will be different in different circumstances. By controlling hybridization stringency and/or washing conditions, target groups that are 100% complementary to the probe can be identified (homologous probing). Alternatively, stringent conditions can be adjusted to allow for some mismatches in the sequences so that lower degrees of similarity are detected (heterologous probing). Generally, a probe is less than about 1000 nucleotides in length, ideally less than 500 nucleotides in length.
Normalmente, as condições restritivas serão aquelas em que a concentração de sal é inferior a cerca de 1,5 M de íons Na, tipicamente cerca de 0,01 a 1,0 M de concentração de íons Na (ou outros sais) em pH 7,0 a 8,3 e a temperatura é de pelo menos cerca de 30° C para sondas curtas (por exemplo, 10 a 50 nucleotídeos) e pelo menos cerca de 60° C para sondas longas (por exemplo, superior a 50 nucleotídeos). Condições rigorosas também podem ser alcançadas com a adição de agentes desestabilizadores, tais como formamida. Condições exemplares de baixa severidade incluem a hibridização com uma solução tampão de formamida a 30 a 35%, 1 M de NaCl, 1% de SDS (dodecil sulfato de sódio) a 37° C, e uma lavagem em 0,IX a 2X de SSC (20X SSC = 3,0 M de NaCl/0.3 M de citrato trissódico ) de 50 a 55° C. Condições exemplares de severidade moderada incluem a hibridização em 40 a 45% de formamida, 1,0 M de NaCl, 1% de SDS a 37° C, e uma lavagem em 0.5X a IX de SSC em 55 a 60° C. Condições exemplares de exigência alta incluem a hibridização em 50% de formamida, 1 M de NaCl, 1% de SDS a 37° C, e uma lavagem final em 0.IX de SSC em 60 a 65° C durante pelo menos 30 minutos. Opcionalmente, tampões de lavagem podem conter cerca de 0,1% a cerca de 1% de SDS. A duração de hibridização é geralmente inferior a cerca de 24 horas, normalmente cerca de 4 a cerca de 12 horas. A duração do tempo de lavagem será, pelo menos, um período de tempo suficiente para alcançar o equilíbrio.Typically, the restrictive conditions will be those in which the salt concentration is less than about 1.5 M Na ions, typically about 0.01 to 1.0 M Na ion concentration (or other salts) at pH 7 .0 to 8.3 and the temperature is at least about 30° C for short probes (e.g., 10 to 50 nucleotides) and at least about 60° C for long probes (e.g., greater than 50 nucleotides) . Stringent conditions can also be achieved with the addition of destabilizing agents such as formamide. Exemplary low stringency conditions include hybridization with a buffer solution of 30 to 35% formamide, 1 M NaCl, 1% SDS (sodium dodecyl sulfate) at 37°C, and a wash in 0.IX to 2X SSC (20X SSC = 3.0 M NaCl/0.3 M trisodium citrate) at 50 to 55° C. Exemplary conditions of moderate severity include hybridization in 40 to 45% formamide, 1.0 M NaCl, 1% of SDS at 37° C, and a wash in 0.5X to IX SSC at 55 to 60° C. Exemplary high-demand conditions include hybridization in 50% formamide, 1 M NaCl, 1% SDS at 37° C, and a final wash in 0.IX SSC at 60 to 65° C for at least 30 minutes. Optionally, wash buffers may contain about 0.1% to about 1% SDS. The duration of hybridization is generally less than about 24 hours, typically about 4 to about 12 hours. The duration of the washing time will be at least a sufficient period of time to achieve equilibrium.
A especificidade é tipicamente a função de lavagens pós- hibridização, os fatores críticos sendo a força iônica e a temperatura da solução de lavagem final. Para híbridos de DNA- DNA, o ponto de fusão térmica (Tm) pode ser aproximado da equação de Meinkoth e Wahl (1984) Anal. Biochem. 138:267-284: T m = 81,5 ° C + 16,6 (log M) + 0,41 (% GC) - 0,61 (%form) - 500 / L, onde M é a molaridade de cátions monovalentes, %GC é a porcentagem de nucleotídeos de guanosina e citosina no DNA, %form é a percentagem de formamida na solução de hibridização, e L é o comprimento do híbrido em pares de bases. A T m é a temperatura (sob força iônica e pH definidos) , na qual 50% de uma sequência alvo complementar hibridiza com uma sonda perfeitamente pareada. T m é reduzida em cerca de Io C para cada 1% de correspondência, assim, Tm, hibridização e/ou condições de lavagem podem ser ajustadas para hibridizar as sequências da identidade desejada. Por exemplo, se as sequências com >90% de identidade são procuradas, a T m pode ser reduzida a 10° C. Em geral, as condições restritivas são selecionadas para serem cerca de 5o C mais baixa do que a Tm para a sequência específica e seu complemento na força iônica e pH definidos. No entanto, condições extremamente rigorosas podem utilizar uma hibridização e/ou lavagem al, 2, 3 ou 4o C mais baixa do que a Tm; condições moderadamente severas podem utilizar uma hibridação e/ou lavagem a 6, 7, 8, 9 ou 10° C mais baixa do que a Tm; condições de baixa severidade podem utilizar uma hibridização e/ou lavagem a 11, 12, 13, 14, 15 ou 20° C mais baixa do que a Tm. Usando a equação, hibridização e composições de lavagem, e Tm desejada, aqueles técnicos na arte vão entender que as variações na severidade da hibridização e/ou soluções de lavagem são inerentemente descritas. Se o grau desejado de resultados correspondentes em um Tm de menos de 45° C (solução aquosa) ou 32° C (solução de formamida) , é ideal para aumentar a concentração do CCD de modo que uma temperatura mais alta pode ser usada. Uma extensa guia para a hibridização de ácidos nucléicos é encontrada em Tijssen (1993) Laboratory Techniques in Biochemistry and Molecular Biology—Hybridization with Nucleic Acid Probes, Parte I, Capítulo 2 (Elsevier, Nova York) e Ausubel et al., eds. (1995) Current Protocols in Molecular Biology, capítulo 2 (Greene Publishing and Wiley-Interscience, Nova Iorque). Veja Sambrook et al. (1989) supra.Specificity is typically the function of post-hybridization washes, the critical factors being the ionic strength and temperature of the final wash solution. For DNA-DNA hybrids, the thermal melting point (Tm) can be approximated from the equation of Meinkoth and Wahl (1984) Anal. Biochem. 138:267-284: T m = 81.5 ° C + 16.6 (log M) + 0.41 (%GC) - 0.61 (%form) - 500 / L, where M is the molarity of cations monovalents, %GC is the percentage of guanosine and cytosine nucleotides in the DNA, %form is the percentage of formamide in the hybridization solution, and L is the length of the hybrid in base pairs. T m is the temperature (under defined ionic strength and pH) at which 50% of a complementary target sequence hybridizes to a perfectly paired probe. T m is reduced by about 10 C for each 1% match, thus T m, hybridization and/or washing conditions can be adjusted to hybridize sequences of the desired identity. For example, if sequences with >90% identity are sought, the Tm can be reduced to 10°C. In general, stringent conditions are selected to be about 5°C lower than the Tm for the specific sequence. and its complement at the defined ionic strength and pH. However, extremely stringent conditions may utilize hybridization and/or washing at, 2, 3, or 4°C lower than the Tm; moderately harsh conditions may utilize hybridization and/or washing at 6, 7, 8, 9 or 10°C lower than the Tm; Low stringency conditions may utilize hybridization and/or washing at 11, 12, 13, 14, 15 or 20°C lower than the Tm. Using the equation, hybridization and washing compositions, and desired Tm, those skilled in the art will understand that variations in the severity of hybridization and/or washing solutions are inherently described. If the desired degree of matching results at a Tm of less than 45°C (aqueous solution) or 32°C (formamide solution), it is ideal to increase the concentration of the CCD so that a higher temperature can be used. An extensive guide to nucleic acid hybridization is found in Tijssen (1993) Laboratory Techniques in Biochemistry and Molecular Biology—Hybridization with Nucleic Acid Probes, Part I, Chapter 2 (Elsevier, New York) and Ausubel et al., eds. (1995) Current Protocols in Molecular Biology, chapter 2 (Greene Publishing and Wiley-Interscience, New York). See Sambrook et al. (1989) above.
Vários procedimentos podem ser usados para verificar a presença ou ausência de uma determinada sequência de DNA, RNA ou proteína. Estes incluem, por exemplo, Southern blots, northern blots, western blots, e análise de ELISA. Técnicas como essas são bem conhecidas por técnicos na arte e existem muitas referências que fornecem protocolos detalhados. Tais referências incluem Sambrook et al. supra (1989), e Crowther, JR (2001), The ELISA Guidebook, Humana Press, Totowa, NJ, E.U.A..Various procedures can be used to verify the presence or absence of a particular DNA, RNA, or protein sequence. These include, for example, Southern blots, northern blots, western blots, and ELISA analysis. Techniques such as these are well known to those skilled in the art and there are many references that provide detailed protocols. Such references include Sambrook et al. supra (1989), and Crowther, JR (2001), The ELISA Guidebook, Humana Press, Totowa, NJ, USA.
Os seguintes termos são usados para descrever as relações entre sequência de dois ou mais polinucleotídeos ou polipeptídeos: (a) "sequência de referência" (b) "janela de comparação", (c) "identidade de sequência", e, (d) "percentagem de identidade de sequência". (a) Como usado aqui, "sequência de referência" é uma sequência definida usada como uma base de comparação de sequência. Uma sequência de referência pode ser um subconjunto ou a totalidade de uma sequência específica, por exemplo, como um segmento de cDNA de comprimento total ou sequência de genes, ou cDNA completo ou sequência do gene. (b) Como usado aqui, "janela de comparação" faz referência a um segmento contíguo e preciso de uma sequência de nucleotídeos, em que a sequência de nucleotídeos na janela de comparação pode incluir acréscimos ou supressões (ou seja, lacunas) em relação à sequência de referência (que não incluem acréscimos ou supressões) para o melhor alinhamento dos dois polinucleotídeos. Geralmente, a janela de comparação é de pelo menos cerca de 20 nucleotídeos contíguos de comprimento, e, opcionalmente, pode ser de cerca de 30, cerca de 40, cerca de 50, cerca de 100, ou mais. Aqueles técnicos na arte entendem que, para evitar uma alta similaridade a uma sequência de referência, devido à inclusão de lacunas na sequência de polinucleotídeo uma lacuna de abertura geralmente é introduzida e é subtraída do número de partidas.The following terms are used to describe the sequence relationships of two or more polynucleotides or polypeptides: (a) "reference sequence" (b) "comparison window", (c) "sequence identity", and, (d) "percent sequence identity". (a) As used herein, "reference sequence" is a defined sequence used as a basis of sequence comparison. A reference sequence may be a subset or the entirety of a specific sequence, for example, as a full-length cDNA segment or gene sequence, or complete cDNA or gene sequence. (b) As used herein, "comparison window" refers to a precise, contiguous segment of a nucleotide sequence, wherein the nucleotide sequence in the comparison window may include additions or deletions (i.e., gaps) relative to the reference sequence (which does not include additions or deletions) for the best alignment of the two polynucleotides. Generally, the comparison window is at least about 20 contiguous nucleotides in length, and optionally may be about 30, about 40, about 50, about 100, or more. Those skilled in the art understand that, to avoid high similarity to a reference sequence, due to the inclusion of gaps in the polynucleotide sequence an opening gap is generally introduced and is subtracted from the number of matches.
Métodos de alinhamento de sequências para comparação são bem conhecidos na arte. Assim, a determinação da percentagem de identidade de sequência entre as duas sequências pode ser feita usando um algoritmo matemático. Exemplos não-limitantes de tais algoritmos matemáticos são o algoritmo de Myers e Miller (1988) CABIOS 4:11-17; o algoritmo de alinhamento local de Smith et al. (1981) Adv. Appl. Math. 2:482; o algoritmo de alinhamento global de Needleman e Wunsch (1970) J. Mol. Biol. 48:443-453, o método de alinhamento local por pesquisa de Pearson e Lipman (1988) Proc. Natl. Acad. Sci.. 85:2444-2448, o algoritmo de Karlin e Altschul (1990) Proc. Natl. Acad. Sci. E.U.A. 872264, com as alterações de Karlin e Altschul (1993) Proc. Natl. Acad. Sci. E.U.A. 90:5873-5877.Sequence alignment methods for comparison are well known in the art. Thus, determining the percentage of sequence identity between the two sequences can be done using a mathematical algorithm. Non-limiting examples of such mathematical algorithms are the algorithm of Myers and Miller (1988) CABIOS 4:11-17; the local alignment algorithm of Smith et al. (1981) Adv. Appl. Math. 2:482; the global alignment algorithm of Needleman and Wunsch (1970) J. Mol. Biol. 48:443-453, the search local alignment method of Pearson and Lipman (1988) Proc. Natl. Academic. Sci.. 85:2444-2448, the algorithm of Karlin and Altschul (1990) Proc. Natl. Academic. Sci. USA 872264, with changes from Karlin and Altschul (1993) Proc. Natl. Academic. Sci. USA 90:5873-5877.
Implementações computadorizadas destes algoritmos matemáticos podem ser utilizadas para a comparação de sequências para determinar a identidade de sequência. Tais implementações incluem, e não estão limitados a: CLUSTAL no programa PC/Gene (disponível em Intelligenetics, Mountain View, Califórnia), o programa ALIGN (Versão 2,0) e GAP, BESTFIT, BLAST, FASTA e TFASTA no Pacote de Software GCG Wisconsin Genetic, versão 10 (disponível a partir de Accelrys Inc., 9685 Scranton Road, San Diego, Califórnia, E.U.A.). Alinhamentos usando esses programas podem ser executados usando os parâmetros padrão. O programa CLUSTAL é bem descrito por Higgins et al. (1988) Gene 73:237-244 (1988), Higgins et al. (1989) CABIOS 5:151-153; Corpet et al. (1988) Nucleic Acids Res. 16:10881-90; Huang et al. (1992) CABIOS 8:155-65; e Pearson et al. (1994) Meth. Mol. Biol. 24:307-331. O programa ALIGN é baseado no algoritmo de Myers e Miller (1988) supra. A tabela de peso de resíduos PAM120, um comprimento de lacuna de 12, e uma lacuna de 4 pode ser usada com o programa ALIGN quando comparar sequências de aminoácidos. Os programas BLAST de Altschul et al (1990) J. Mol. Biol. 215:403 são baseados no algoritmo de Karlin e Altschul (1990) supra. Pesquisas de nucleotídeos BLAST podem ser realizadas com o programa BLASTN, Média = 100, comprimento = 12, para obter as sequências de nucleotídeos homólogas para uma sequência de nucleotídeos que codifica uma proteína das concretizações. Buscas de proteína BLAST podem ser realizadas com o programa BLASTX, média = 50, comprimento = 3, para obter sequências de aminoácidos homólogas a uma proteína ou polipeptídeo das concretizações. Para obter alinhamentos com lacunas para fins de comparação, BLAST GAPPED (em BLAST 2.0) pode ser utilizado como descrito em Altschul et al. (1997) Nucleic Acids Res. 25:3389. Alternativamente, o PSI-BLAST (BLAST de 2.0) pode ser usado para executar uma busca reiterada que detecta as relações distantes entre moléculas. Veja Altschul et al. (1997) supra. Quando utiliza BLAST, Gapped BLAST, PSI-BLAST, os parâmetros padrão dos respectivos programas (por exemplo, BLASTN para sequências de nucleotídeos, BLASTX para proteínas) podem ser usados. Consulte o site ncbi.nlm.nih.gov. Alinhamento também pode ser realizado manualmente por inspeção.Computerized implementations of these mathematical algorithms can be used to compare sequences to determine sequence identity. Such implementations include, and are not limited to: CLUSTAL in the PC/Gene program (available from Intelligenetics, Mountain View, California), the ALIGN program (Version 2.0), and GAP, BESTFIT, BLAST, FASTA, and TFASTA in the Software Package GCG Wisconsin Genetic, version 10 (available from Accelrys Inc., 9685 Scranton Road, San Diego, California, USA). Alignments using these programs can be performed using the default parameters. The CLUSTAL program is well described by Higgins et al. (1988) Gene 73:237-244 (1988), Higgins et al. (1989) CABIOS 5:151-153; Corpet et al. (1988) Nucleic Acids Res. 16:10881-90; Huang et al. (1992) CABIOS 8:155-65; and Pearson et al. (1994) Method. Mol. Biol. 24:307-331. The ALIGN program is based on the algorithm of Myers and Miller (1988) above. The PAM120 residue weight table, a gap length of 12, and a gap length of 4 can be used with the ALIGN program when comparing amino acid sequences. The BLAST programs of Altschul et al (1990) J. Mol. Biol. 215:403 are based on the algorithm of Karlin and Altschul (1990) supra. BLAST nucleotide searches can be performed with the BLASTN program, Average = 100, length = 12, to obtain the nucleotide sequences homologous to a nucleotide sequence encoding a protein of the embodiments. BLAST protein searches can be performed with the BLASTX program, average = 50, length = 3, to obtain amino acid sequences homologous to a protein or polypeptide of the embodiments. To obtain gapped alignments for comparison purposes, BLAST GAPPED (in BLAST 2.0) can be used as described in Altschul et al. (1997) Nucleic Acids Res 25:3389. Alternatively, PSI-BLAST (BLAST 2.0) can be used to perform a repeated search that detects distant relationships between molecules. See Altschul et al. (1997) above. When using BLAST, Gapped BLAST, PSI-BLAST, the default parameters of the respective programs (e.g. BLASTN for nucleotide sequences, BLASTX for proteins) can be used. See ncbi.nlm.nih.gov. Alignment can also be performed manually by inspection.
Salvo disposição em contrário, os valores de identidade de sequência / similaridade contidos neste documento referem-se aos valores obtidos utilizando GAP versão 10 utilizando os seguintes parâmetros:% de identidade e % de similaridade para uma sequência de nucleotídeos utilizando peso Gap de 50 e Peso de Comprimento de 3, e a Matriz de pontuação nwsgapdna.cmp; % de identidade e % de similaridade para uma sequência de aminoácidos usando Peso deUnless otherwise stated, sequence identity/similarity values contained in this document refer to values obtained using GAP version 10 using the following parameters: % identity and % similarity for a nucleotide sequence using Gap weight of 50 and Weight of Length of 3, and the Scoring Matrix nwsgapdna.cmp; % identity and % similarity for an amino acid sequence using Weight of
Gap de 8 e Peso de Comprimento de 2, e a Matriz de pontuação BLOSUM62, ou qualquer outro programa equivalente. Ao programa "equivalente" destina-se todo o programa de comparação de sequências que, para quaisquer duas sequências em questão, gera um alinhamento com nucleotídeos idênticos ou resíduos de aminoácidos encontrados e um percentual de sequência de identidade idêntica quando comparada com o alinhamento correspondente gerado pelo GAP Version 10.Gap of 8 and Length Weight of 2, and the BLOSUM62 Scoring Matrix, or any other equivalent program. The "equivalent" program is intended for any sequence comparison program that, for any two sequences in question, generates an alignment with identical nucleotides or amino acid residues found and a percentage of identical sequence identity when compared with the corresponding alignment generated by GAP Version 10.
GAP usa o algoritmo de Needleman e Wunsch (1970) J. Mol. Biol. 48:443-453, para encontrar o alinhamento de duas sequências completas que maximizam o número de partidas e minimizam o número de lacunas. GAP considera todos os possíveis alinhamentos e posições de lacunas e cria o alinhamento com o maior número de bases pareadas e o menor número de lacunas. Isso permite a disponibilização de uma desvantagem da criação de lacuna e uma desvantagem da extensão de lacuna em unidades de bases combinadas. GAP deve gerar um benefício de números de combinações da desvantagem da criação da lacuna para cada lacuna inserida. Se uma extensão da lacuna que gera uma desvantagem maior que zero é escolhida, GAP deve, além disso, gerar um benefício para cada lacuna inserida do comprimento dos tempos de lacuna da desvantagem da extensão da lacuna. A falta dos valores desvantajosos da criação da lacuna e valores desvantajosos da extensão da lacuna na versão 10 do Pacote de Software GCG Wisconsin Genetics para as sequências de proteína são 8 e 2, respectivamente. Para sequências de nucleotídeos o padrão da criação da lacuna é de 50, enquanto o padrão da diferença de extensão é 3. A criação da lacuna e extensão da lacuna podem ser expressas como um número inteiro selecionado do grupo composto de números inteiros de 0 a 200. Assim, por exemplo, a criação da lacuna e extensão da lacuna pode ser 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40 , 45, 50, 55, 60, 65 ou superior.GAP uses the algorithm of Needleman and Wunsch (1970) J. Mol. Biol. 48:443-453, to find the alignment of two complete sequences that maximize the number of matches and minimize the number of gaps. GAP considers all possible alignments and gap positions and creates the alignment with the largest number of paired bases and the fewest gaps. This allows for a gap creation disadvantage and a gap extension disadvantage to be available on combined base units. GAP must generate a benefit of numbers of combinations from the disadvantage of creating the gap for each gap entered. If a gap length that generates a disadvantage greater than zero is chosen, GAP must, in addition, generate a benefit for each inserted gap of the length of the gap length disadvantage gap times. The missing gap creation disadvantageous values and gap extension disadvantageous values in version 10 of the Wisconsin Genetics GCG Software Package for protein sequences are 8 and 2, respectively. For nucleotide sequences the pattern of gap creation is 50, while the pattern of difference in length is 3. Gap creation and gap length can be expressed as an integer selected from the group composed of integers from 0 to 200 So, for example, gap creation and gap extension could be 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65 or higher.
GAP apresenta um membro da família das melhores alinhamentos. Pode haver muitos membros desta família, e nenhum outro membro tem uma qualidade melhor. GAP mostra quatro figuras de mérito para alinhamentos: Qualidade, Relação, Identidade e Semelhança. A qualidade é a métrica maximizada a fim de alinhar as sequências. Relação é a qualidade, dividida pelo número de bases no curto segmento. Percentual de identidade é a percentagem dos símbolos que realmente combinam. Percentual de semelhança é a porcentagem dos símbolos que são semelhantes. Símbolos que estão em frente a lacunas são ignorados. A semelhança é marcada quando a Matriz de valor de pontuação para um par de símbolos é maior ou igual a 0,50, o limiar de similaridade. A matriz de pontuação utilizada na versão 10 do Pacote de Software GCG Wisconsin Genetics é BLOSUM62 (ver Henikoff e Henikoff (1989) Proc. Natl. Acad.Sci. E.U.A. 89:10915). (c) Como usado aqui, "identidade de sequência" ou "identidade" no contexto de duas sequências de polinucleotídeos ou polipeptídeos faz referência aos resíduos nas duas sequências que são os mesmos quando alinhados para correspondência máxima sobre uma janela de comparação especificada. Quando o percentual de identidade de sequência é usado em referência às proteínas, é reconhecido que as posições de resíduos que não são idênticas, muitas vezes diferem por substituições de aminoácidos conservadores, onde resíduos de aminoácidos são substituídos por outros resíduos de aminoácidos com propriedades químicas semelhantes (por exemplo, custo ou hidrofobicidade) e, portanto, não alteram as propriedades funcionais da molécula. Quando as sequências diferem em substituições conservadoras, o percentual de identidade de sequência pode ser ajustado para corrigir a natureza conservadora da substituição. Sequências que diferem por tais substituições conservadoras são ditas por terem "similaridade de sequência" ou "similaridade". Métodos para fazer este ajuste são bem conhecidos pelos técnicos na arte. Normalmente, isso envolve marcar uma substituição conservadora como uma parcial ao invés de uma discordância completa, aumentando assim a porcentagem de identidade de sequência. Desse modo, por exemplo, onde um aminoácido idêntico é dada uma pontuação de 1 e uma substituição não-conservadora é atribuída uma pontuação de zero, uma substituição conservadora é atribuída uma pontuação entre zero e 1. A pontuação de substituições conservadoras é calculada, por exemplo, como implementado no programa PC / GENE (Intelligenetics, Mountain View, Califórnia). (d) Como usado aqui, "percentagem de identidade de sequência" significa o valor determinado pela comparação de duas sequências alinhadas otimamente com uma janela de comparação, em que a parte da sequência de nucleotídeos na janela de comparação pode incluir acréscimos ou supressões (ou seja, lacunas) como em comparação com a sequência de referência (que não inclui os acréscimos ou supressões) para o melhor alinhamento das duas sequências. A porcentagem é calculada pela determinação do número de posições em que a base de ácido nucléico idêntica ou resíduos de aminoácidos ocorre em ambas as sequências para produzir o número de posições pareadas, dividindo o número de posições pareadas pelo número total de posições na janela de comparação, e multiplicando o resultado por 100 para gerar o percentual de identidade de sequência.GAP presents a member of the family of best lineups. There may be many members of this family, and no other member has a better quality. GAP shows four figures of merit for alignments: Quality, Relationship, Identity, and Similarity. Quality is the metric maximized in order to align sequences. Ratio is the quality, divided by the number of bases in the short segment. Percent identity is the percentage of symbols that actually match. Similarity percentage is the percentage of symbols that are similar. Symbols that are in front of gaps are ignored. Similarity is marked when the Score Value Matrix for a pair of symbols is greater than or equal to 0.50, the similarity threshold. The scoring matrix used in version 10 of the Wisconsin Genetics GCG Software Package is BLOSUM62 (see Henikoff and Henikoff (1989) Proc. Natl. Acad.Sci. U.S.A. 89:10915). (c) As used herein, "sequence identity" or "identity" in the context of two polynucleotide or polypeptide sequences refers to residues in the two sequences that are the same when aligned for maximum correspondence over a specified comparison window. When percentage sequence identity is used in reference to proteins, it is recognized that residue positions that are not identical often differ by conservative amino acid substitutions, where amino acid residues are replaced by other amino acid residues with similar chemical properties. (e.g. cost or hydrophobicity) and therefore do not alter the functional properties of the molecule. When sequences differ in conservative substitutions, the percentage of sequence identity can be adjusted to correct for the conservative nature of the substitution. Sequences that differ by such conservative substitutions are said to have "sequence similarity" or "similarity". Methods for making this adjustment are well known to those skilled in the art. Typically, this involves marking a conservative substitution as a partial rather than a complete mismatch, thus increasing the percentage of sequence identity. Thus, for example, where an identical amino acid is given a score of 1 and a non-conservative substitution is given a score of zero, a conservative substitution is given a score between zero and 1. The score for conservative substitutions is calculated, by example, as implemented in the PC/GENE program (Intelligenetics, Mountain View, California). (d) As used herein, "percent sequence identity" means the value determined by comparing two optimally aligned sequences with a comparison window, wherein the portion of the nucleotide sequence in the comparison window may include additions or deletions (or i.e. gaps) as compared to the reference sequence (which does not include additions or deletions) for the best alignment of the two sequences. The percentage is calculated by determining the number of positions at which identical nucleic acid base or amino acid residues occur in both sequences to produce the number of paired positions, then dividing the number of paired positions by the total number of positions in the comparison window , and multiplying the result by 100 to generate the percentage of sequence identity.
O uso do termo "polinucleotídeo" não se destina a limitar as concretizações de polinucleotídeos compreendendo DNA. Aqueles técnicos na arte reconhecerão que polinucleotídeos podem incluir ribonucleotídeos e combinações de ribonucleotídeos e desoxirribonucleotídeos. Tais desoxirribonucleotídeos e ribonucleotídeos incluem tanto moléculas que ocorrem naturalmente e análogos sintéticos. Os polinucleotídeos das concretizações também englobam todas as formas de sequências, incluindo e não limitando a, formas de fita simples, formas de dupla fita, e coisas do gênero.The use of the term "polynucleotide" is not intended to limit embodiments of polynucleotides comprising DNA. Those skilled in the art will recognize that polynucleotides may include ribonucleotides and combinations of ribonucleotides and deoxyribonucleotides. Such deoxyribonucleotides and ribonucleotides include both naturally occurring molecules and synthetic analogues. The polynucleotides of the embodiments also encompass all forms of sequences, including and not limited to, single-stranded forms, double-stranded forms, and the like.
Polinucleotídeos isolados das concretizações podem ser incorporados em constructos de DNA recombinantes capazes de introdução e replicação em uma célula hospedeira. Um "vetor" pode ser como um constructo que inclui um sistema de replicação e sequências que são capazes de transcrição e tradução de uma sequência de codificação de polipeptídeo em uma célula hospedeira dada. Vários vetores adequados para transfecção estável de células de plantas ou para o estabelecimento de plantas transgênicas têm sido descritos em, por exemplo, Pouwels et al. Cloning Vectors: A Laboratory Manual, 1985, supp. 1987; Weissbach e Weissbach, Methods for Plant Molecular Biology, Academic Press, 1989; e Flevin et al. Plant Molecular Biology Manual, Kluwer Academic Publishers, 1990. Normalmente, os vetores de expressão de plantas incluem, por exemplo, um ou mais genes de plantas clonadas sob o controle transcricional de sequências regulatórias 5' e 3' e um marcador selecionável dominante. Tais vetores de expressão de plantas também podem conter uma região promotora regulatória (por exemplo, uma região regulatória de controle induzido ou constitutivo, ambientalmente ou desenvolvimento-regulado, ou expressão células- ou tecido- específicas), um sítio de início da iniciação da transcrição, um sítio de ligação de ribossomo, um sinal de processamento de RNA, um sítio de terminação da transcrição, e / ou um sinal de poliadenilação.Polynucleotides isolated from the embodiments can be incorporated into recombinant DNA constructs capable of introduction and replication in a host cell. A "vector" can be as a construct that includes a replication system and sequences that are capable of transcription and translation of a polypeptide coding sequence in a given host cell. Various vectors suitable for stable transfection of plant cells or for the establishment of transgenic plants have been described in, for example, Pouwels et al. Cloning Vectors: A Laboratory Manual, 1985, supp. 1987; Weissbach and Weissbach, Methods for Plant Molecular Biology, Academic Press, 1989; and Flevin et al. Plant Molecular Biology Manual, Kluwer Academic Publishers, 1990. Typically, plant expression vectors include, for example, one or more cloned plant genes under the transcriptional control of 5' and 3' regulatory sequences and a dominant selectable marker. Such plant expression vectors may also contain a regulatory promoter region (e.g., a regulatory region for inducible or constitutive control, environmentally- or developmentally-regulated, or cell- or tissue-specific expression), a transcription initiation start site , a ribosome binding site, an RNA processing signal, a transcription termination site, and/or a polyadenylation signal.
Os termos "constructo recombinante", "cassete de expressão", "constructo de expressão", "constructo quimérico", "constructo", "constructo de DNA recombinante" e "fragmento de DNA recombinante" são utilizados alternadamente aqui e são fragmentos de ácido nucléico. Um constructo recombinante compreende uma combinação artificial de fragmentos de ácidos nucléicos, incluindo e não limitando a, sequências regulatórias e sequências de codificação que não são encontradas juntas na natureza. Por exemplo, um constructo de DNA recombinante pode incluir sequências regulatórias e sequências de codificação que são provenientes de fontes diferentes, ou sequências regulatórias e sequências de codificação derivadas da mesma fonte e dispostas de uma maneira diferente da encontrada na natureza. Esse constructo pode ser usado sozinho ou pode ser usado em conjunto com um vetor. Se um vetor é utilizado então a escolha do vetor é dependente do método que será usado para transformar células hospedeiras, como é bem conhecido para aqueles qualificados na arte. Por exemplo, um vetor plasmidial pode ser utilizado. 0 técnico na arte está bem consciente dos elementos genéticos que devem estar presentes no vetor a fim de conseguir transformar, selecionar e propagar células hospedeiras compreendendo qualquer um dos fragmentos de ácido nucléico isolados das concretizações. Triagem para obter linhagens exibindo o nível de expressão desejado e o padrão de polinucleotídeos ou do locus Rcgl pode ser obtida por amplificação, análise Southern de DNA, análise northern da expressão do mRNA, análise de imunoblot da expressão de proteínas, análise fenotípica, e assim por diante. 0 termo "constructo de DNA recombinante" se refere a um constructo de DNA montado a partir de fragmentos de ácido nucléico obtidos de diferentes fontes. Os tipos e origens dos fragmentos de ácido nucléico podem ser muito diversos.The terms "recombinant construct", "expression cassette", "expression construct", "chimeric construct", "construct", "recombinant DNA construct" and "recombinant DNA fragment" are used interchangeably herein and are acid fragments nucleic. A recombinant construct comprises an artificial combination of nucleic acid fragments, including, but not limited to, regulatory sequences and coding sequences that are not found together in nature. For example, a recombinant DNA construct may include regulatory sequences and coding sequences that are derived from different sources, or regulatory sequences and coding sequences derived from the same source and arranged in a manner different from that found in nature. This construct can be used alone or can be used in conjunction with a vector. If a vector is used then the choice of vector is dependent on the method that will be used to transform host cells, as is well known to those skilled in the art. For example, a plasmid vector can be used. The person skilled in the art is well aware of the genetic elements that must be present in the vector in order to be able to transform, select and propagate host cells comprising any of the nucleic acid fragments isolated from the embodiments. Screening to obtain strains exhibiting the desired expression level and pattern of polynucleotides or the Rcgl locus can be achieved by amplification, Southern analysis of DNA, Northern analysis of mRNA expression, immunoblot analysis of protein expression, phenotypic analysis, and so on. onwards. The term "recombinant DNA construct" refers to a DNA construct assembled from nucleic acid fragments obtained from different sources. The types and origins of nucleic acid fragments can be very diverse.
Em algumas modalidades, cassetes de expressão contendo um promotor operacionalmente ligado a uma sequência de nucleotídeos heteróloga das concretizações são ainda fornecidos. Os cassetes de expressão das concretizações encontram uso na geração de plantas transformadas, células vegetais e microorganismos e na prática de métodos para induzir resistência a patógenos fúngicos aqui divulgados. O cassete de expressão irá incluir sequências regulatórias 5' e 3' operacionalmente ligadas a um polinucleotideo das concretizações. "Operacionalmente ligado" destina-se a média de uma ligação funcional entre dois ou mais elementos. "Sequências regulatórias" referem-se a nucleotídeos localizados a montante (sequências 5' não-codifiçadas), no interior, ou a jusante (sequências 3' não-codifiçadas) de uma sequência de codificação, e que podem influenciar a transcrição, processamento do RNA, estabilidade, ou tradução da sequência de codificação associada. Sequências regulatórias podem incluir, e não estão limitadas a, promotores, sequências de tradução líder, introns e sequências de reconhecimento de poliadenilação. Por exemplo, uma ligação operacional entre um polinucleotideo de interesse e uma sequência de regulação (um promotor, por exemplo) é uma ligação funcional que permite a expressão do polinucleotideo de interesse. Elementos operacionalmente ligados podem ser contíguos ou não contíguos. Quando usado para se referir à união de duas regiões codificadoras de proteínas, por operacionalmente ligado entende-se que as regiões codificantes estão no mesmo sistema de leitura. O cassete pode adicionalmente conter pelo menos um gene adicional a ser co-transf ormado no organismo. Alternativamente, o gene (s) adicional pode ser fornecido em cassetes de expressão múltiplos. Tal cassete de expressão é fornecido com uma pluralidade de sítios de restrição e/ou sítios de recombinação para inserção do polinucleotídeo que codifica um polipeptídeo antipatogênico que está sob a regulação da transcrição das regiões reguladoras. 0 cassete de expressão pode ainda conter genes marcadores selecionáveis.In some embodiments, expression cassettes containing a promoter operably linked to a heterologous nucleotide sequence of the embodiments are further provided. The expression cassettes of the embodiments find use in generating transformed plants, plant cells and microorganisms and in practicing methods for inducing resistance to fungal pathogens disclosed herein. The expression cassette will include 5' and 3' regulatory sequences operably linked to a polynucleotide of the embodiments. "Operationally linked" is intended to mean a functional connection between two or more elements. "Regulatory sequences" refer to nucleotides located upstream (5' non-coding sequences), within, or downstream (3' non-coding sequences) of a coding sequence, and which can influence transcription, processing, RNA, stability, or translation of the associated coding sequence. Regulatory sequences may include, and are not limited to, promoters, leader translation sequences, introns, and polyadenylation recognition sequences. For example, an operational link between a polynucleotide of interest and a regulatory sequence (a promoter, for example) is a functional link that allows expression of the polynucleotide of interest. Operationally linked elements can be contiguous or non-contiguous. When used to refer to the union of two protein-coding regions, by operably linked it is meant that the coding regions are in the same reading frame. The cassette may additionally contain at least one additional gene to be co-transformed in the organism. Alternatively, additional gene(s) may be provided in multiple expression cassettes. Such an expression cassette is provided with a plurality of restriction sites and/or recombination sites for insertion of the polynucleotide encoding an antipathogenic polypeptide that is under the transcriptional regulation of the regulatory regions. The expression cassette may further contain selectable marker genes.
O cassete de expressão incluirá na direção 5'-3' de transcrição, uma região de iniciação de transcrição (ou seja, um promotor), região de iniciação de tradução, um polinucleotídeo das concretizações, uma região de terminação de tradução e, opcionalmente, uma região de terminação da transcrição funcional no organismo hospedeiro. As regiões reguladoras (ou seja, promotores, regiões regulatórias de transcrição, e as regiões de terminação de tradução) e / ou o polinucleotídeo das concretizações podem ser nativos / análogos aos da célula hospedeira ou uns aos outros. Alternativamente, as regiões reguladoras e/ou polinucleotídeo das concretizações podem ser heterólogos para a célula hospedeira ou uns aos outros. Conforme utilizado aqui, "heterólogos" em referência a uma sequência é uma sequência que se origina de uma espécie estrangeira, ou, se da mesma espécie, é substancialmente modificado da forma nativa em sua composição e/ou locus genômico pela intervenção humana deliberada. Por exemplo, um promotor operacionalmente ligado a um polinucleotídeo heterólogo é de uma espécie diferente da espécie das quais o polinucleotídeo foi derivado, ou, se da mesma / análoga espécie, um ou ambos são substancialmente modificados de sua forma original e / ou locus genômico, ou o promotor não é o promotor nativo do polinucleotídeo operacionalmente ligado.The expression cassette will include in the 5'-3' direction of transcription, a transcription initiation region (i.e., a promoter), translation initiation region, a polynucleotide of the embodiments, a translation termination region and, optionally, a functional transcription termination region in the host organism. The regulatory regions (i.e., promoters, transcriptional regulatory regions, and translation termination regions) and/or the polynucleotide of the embodiments may be native/analogous to those of the host cell or to each other. Alternatively, the regulatory regions and/or polynucleotide of the embodiments may be heterologous to the host cell or to each other. As used herein, "heterologous" in reference to a sequence is a sequence that originates from a foreign species, or, if from the same species, is substantially modified from the native form in its composition and/or genomic locus by deliberate human intervention. For example, a promoter operably linked to a heterologous polynucleotide is from a species other than the species from which the polynucleotide was derived, or, if from the same/analogous species, one or both are substantially modified from its original form and/or genomic locus, or the promoter is not the native promoter of the operably linked polynucleotide.
A região de terminação opcionalmente inclusa pode ser nativa com a região de iniciação de transcrição, pode ser nativa com o polinucleotídeo de interesse operacionalmente ligado, pode ser nativa com a planta hospedeira, ou pode ser derivada de outra fonte (ou seja, estrangeira ou heteróloga) ao promotor, o polinucleotídeo de interesse, o hospedeiro, ou qualquer combinação destes. Regiões de terminação convenientes estão disponíveis a partir do plasmídeo Ti de A. tumefaciens, como as regiões de terminação de octopina sintase e nopalina sintase. Veja também Guerineau et al. (1991) Mol. Gen. Genet. 262:141- 144; Proudfoot (1991) Cell 64:671-674; Sanfacon et al. (1991) Genes Dev. 5:141-149; Mogen et al. (1990) Plant Cell 2:1261 - 1272; Munroe et al. (1990) Gene 91:151-158; Bailas et al. (1989) Nucleic Acids Res. 17:7891-7903; e Joshi et al. (1987) Nucleic Acids Res. 15:9627-9639. Concretizações em particular, o gene inibidor terminador de protease de batata II (Pinll) é usado. Ver, por exemplo, Keil et al. (1986) Nucl. Acids Res. 14:5641- 5650; e An et al. (1989) Plant Cell 1:115-122, aqui incorporados por referência em sua totalidade.The optionally included termination region may be native to the transcription initiation region, may be native to the operably linked polynucleotide of interest, may be native to the host plant, or may be derived from another source (i.e., foreign or heterologous) to the promoter, the polynucleotide of interest, the host, or any combination thereof. Convenient termination regions are available from the A. tumefaciens Ti plasmid, such as the octopine synthase and nopaline synthase termination regions. See also Guerineau et al. (1991) Mol. Gen. Genet. 262:141- 144; Proudfoot (1991) Cell 64:671-674; Sanfacon et al. (1991) Genes Dev. 5:141-149; Mogen et al. (1990) Plant Cell 2:1261 - 1272; Munroe et al. (1990) Gene 91:151-158; Bailas et al. (1989) Nucleic Acids Res. 17:7891-7903; and Joshi et al. (1987) Nucleic Acids Res. 15:9627-9639. In particular embodiments, the potato protease terminator inhibitor II (PinII) gene is used. See, for example, Keil et al. (1986) Nucl. Acids Res. 14:5641- 5650; and An et al. (1989) Plant Cell 1:115-122, incorporated herein by reference in their entireties.
Um número de promotores pode ser utilizado na prática das concretizações, inclusive os promotores nativos das sequências de polinucleotídeos de interesse. Os promotores podem ser selecionados com base no resultado desejado. Uma vasta gama de promotores vegetais são discutidos na recente revisão de Potenza et al. (2004) In Vitro Cell Dev Biol - Plant 40:1-22, aqui incorporados por referência. Por exemplo, os ácidos nucléicos podem ser combinados com promotores constitutivos, tecido- preferenciais, patógeno-induziveis, ou outros promotores para a expressão em plantas. Tais promotores constitutivos incluem, por exemplo, o núcleo promotor do promotor Rsyn7 e outros promotores constitutivos divulgados no WO 99/43838 e Patente US No. 6.072.050; o promotor de núcleo CaMV 35S (Odell et al. (1985) Nature 313: 810-812); actina de arroz (McElroy et al. (1990) Plant Cell 2:163-171); ubiquitina (Christensen et al. (1989) Plant Mol. Biol. 12:619-632 e Christensen et al. (1992 ) Plant Mol. Biol. 18:675-689); pEMU (Last et al. (1991) Theor. Appl. Genet. 81:581-588); MAS (Velten et al. (1984) EMBO J. 3:2723 - 2730); promotor ALS (Patente US No. 5.659.026), e assim por diante. Outros promotores constitutivos estão incluídos, por exemplo, nas Patentes US 5.608.149, 5.608.144, 5.604.121, 5.569.597, 5.466.785, 5.399.680, 5.268.463, 5.608.142 e 6.177.611.A number of promoters may be used in practicing the embodiments, including native promoters of the polynucleotide sequences of interest. Promoters may be selected based on the desired outcome. A wide range of plant promoters are discussed in the recent review by Potenza et al. (2004) In Vitro Cell Dev Biol - Plant 40:1-22, incorporated herein by reference. For example, nucleic acids may be combined with constitutive, tissue-preferred, pathogen-inducible, or other promoters for expression in plants. Such constitutive promoters include, for example, the core promoter of the Rsyn7 promoter and other constitutive promoters disclosed in WO 99/43838 and US Patent No. 6,072,050; the CaMV 35S core promoter (Odell et al. (1985) Nature 313:810-812); rice actin (McElroy et al. (1990) Plant Cell 2:163-171); ubiquitin (Christensen et al. (1989) Plant Mol. Biol. 12:619-632 and Christensen et al. (1992) Plant Mol. Biol. 18:675-689); pEMU (Last et al. (1991) Theor. Appl. Genet. 81:581-588); BUT (Velten et al. (1984) EMBO J. 3:2723 - 2730); ALS promoter (US Patent No. 5,659,026), and so on. Other constitutive promoters are included, for example, in US Patents 5,608,149, 5,608,144, 5,604,121, 5,569,597, 5,466,785, 5,399,680, 5,268,463, 5,608,142 and 6,177,611.
Por vezes pode ser benéfico para expressar os genes de um promotor induzível, particularmente a partir de um promotor patógeno-induzível. Tais promotores incluem os de proteínas relacionadas à patógenos (proteínas PR), que são induzidas seguindo a infecção por um patógeno, por exemplo, proteínas PR, proteínas SAR, beta-1,3-glucanase, quitinase, etc. Veja, por exemplo, Redolfi et al. (1983) Neth. J. Plant Pathol. 89:245- 254; Uknes et al. (1992) Plant Cell 4:645-656; e Van Loon (1985) Plant Mol. Virol. 4:111-116. Veja também WO 99/43819, aqui incorporado por referência.It can sometimes be beneficial to express genes from an inducible promoter, particularly from a pathogen-inducible promoter. Such promoters include those of pathogen-related proteins (PR proteins), which are induced following infection by a pathogen, e.g., PR proteins, SAR proteins, beta-1,3-glucanase, chitinase, etc. See, for example, Redolfi et al. (1983) Net. J. Plant Pathol. 89:245-254; Uknes et al. (1992) Plant Cell 4:645-656; and Van Loon (1985) Plant Mol. Virol. 4:111-116. See also WO 99/43819, incorporated herein by reference.
De interesse são os promotores que resultam na expressão de uma proteína no local ou perto do local de infecção do patógeno. Ver, por exemplo, Marineau et al. (1987) Plant Mol. Biol. 9:335- 342; Matton et al. (1989) Molecular Plant-Microbe Interactions 2:325-331; Somsisch et al. (1986) Proc. Natl. Acad. Sci. E.U.A. 83:2427-2430; Somsisch et al. (1988) Mol. Gen. Genet. 2:93-98; e Yang (1996) Proc. Natl. Acad. Sci. E.U.A. 93:14972-14977. Veja também, Chen et al. (1996) Plant J. 10:955- 966, Zhang et al. (1994) Proc. Natl. Acad. Sci. E.U.A. 91:2507-2511; Warner et al. (1993) Plant J. 3:191-201; Siebertz et al. (1989) Plant Cell 1:961-968; Patente US No. 5.750.386 (nematóide-induzível) e as referências aí citadas. De particular interesse é o promotor induzível para o gene PRms de milho, cuja expressão é induzida pelo fungo Fusarium moniliforme (ver, por exemplo, Cordero et al. (1992) Physiol. Mol. Plant Path. 41:189 - 200) .Of interest are promoters that result in the expression of a protein at or near the site of pathogen infection. See, for example, Marineau et al. (1987) Plant Mol. Biol. 9:335-342; Matton et al. (1989) Molecular Plant-Microbe Interactions 2:325-331; Somsisch et al. (1986) Proc. Natl. Academic. Sci. USA 83:2427-2430; Somsisch et al. (1988) Mol. Gen. Genet. 2:93-98; and Yang (1996) Proc. Natl. Academic. Sci. USA 93:14972-14977. See also, Chen et al. (1996) Plant J. 10:955-966, Zhang et al. (1994) Proc. Natl. Academic. Sci. USA 91:2507-2511; Warner et al. (1993) Plant J. 3:191-201; Siebertz et al. (1989) Plant Cell 1:961-968; US Patent No. 5,750,386 (nematode-inducible) and references cited therein. Of particular interest is the inducible promoter for the maize PRms gene, whose expression is induced by the fungus Fusarium moniliforme (see, for example, Cordero et al. (1992) Physiol. Mol. Plant Path. 41:189-200).
Além disso, como patógenos encontram a entrada em plantas através de ferimentos ou danos do inseto, um promotor induzível por ferida pode ser utilizado nas construções das concretizações. Tais promotores induzíveis por ferida incluem genes inibidores da proteinase de batata PIN (II) (Ryan (1990) Ann. Rev. Phytopath. 28:425-449; Duan et al. (1996) Nature Biotechnology 14:494-498); wunl e wun2, Patente US No. 5.428.148; winl e win2 (Stanford et al. (1989) Mol. Gen. Genet. 215:200-208); systemin (McGurl et al. (1992) Science 225:1570-1573); wipl (Rohmeier et al. (1993) Plant Mol. Biol. 22:783-792, RH et al. (1993) FEES Letters 323:73-76); gene MPI (Corderok et al. (1994) Plant J. 6 (2) :141-150); e afins, aqui incorporados por referência.Furthermore, as pathogens find entry into plants through wounds or insect damage, a wound-inducible promoter can be used in the constructions of the embodiments. Such wound-inducible promoters include potato proteinase inhibitor genes PIN (II) (Ryan (1990) Ann. Rev. Phytopath. 28:425-449; Duan et al. (1996) Nature Biotechnology 14:494-498); wunl and wun2, US Patent No. 5,428,148; winl and win2 (Stanford et al. (1989) Mol. Gen. Genet. 215:200-208); systemin (McGurl et al. (1992) Science 225:1570-1573); wipl (Rohmeier et al. (1993) Plant Mol. Biol. 22:783-792, RH et al. (1993) FEES Letters 323:73-76); MPI gene (Corderok et al. (1994) Plant J. 6 (2):141-150); and the like, incorporated herein by reference.
Promotores químicos-regulados podem ser usados para modular a expressão de um gene em uma planta através da aplicação de um regulador químico exógeno. Dependendo do objetivo, o promotor pode ser um promotor químico-induzível, onde a aplicação do produto químico induz a expressão do gene, ou um promotor químico -repressor, onde a aplicação do produto químico reprime a expressão do gene. Promotores químico-induzíveis são conhecidos na arte e incluem e não estão limitados a, o promotor In2-2 do milho, que é ativado por protetores herbicidas benzenossulf onamidas, o promotor GST do milho, que é ativado por compostos hidrofóbicos eletrofílicos que são usados como herbicidas pré-emergentes, e o promotor PR-Ia do tabaco, que é ativado pelo ácido salicílico. Outros promotores químico- regulados de interesse incluem promotores esteróide-responsivos (ver, Por exemplo, o promotor glucocorticóide-induzível em Schena et al. (1991) Proc. Natl.. Acad. E.U.A. 88:10421-10425 e McNellis et al. (1998) Plant J. 14 (2) :247-257) e tetraciclina-induzível e promotores tetraciclina-repressível (ver, por exemplo, Gatz et al. (1991) Mol. Gen. Genet. 227:229-237, e Patentes US n2 . 5.814.618 e 5.789.156), aqui incorporados por referência.Chemically regulated promoters can be used to modulate the expression of a gene in a plant through the application of an exogenous chemical regulator. Depending on the objective, the promoter can be a chemical-inducible promoter, where application of the chemical induces gene expression, or a chemical-repressive promoter, where application of the chemical represses gene expression. Chemically inducible promoters are known in the art and include, and are not limited to, the corn In2-2 promoter, which is activated by benzenesulfonamide herbicide protectants, the corn GST promoter, which is activated by electrophilic hydrophobic compounds that are used as pre-emergent herbicides, and the tobacco PR-Ia promoter, which is activated by salicylic acid. Other chemically regulated promoters of interest include steroid-responsive promoters (see, for example, the glucocorticoid-inducible promoter in Schena et al. (1991) Proc. Natl. Acad. U.S. 88:10421-10425 and McNellis et al. ( 1998) Plant J. 14 (2):247-257) and tetracycline-inducible and tetracycline-repressible promoters (see, for example, Gatz et al. (1991) Mol. Gen. Genet. 227:229-237, and Patents US Nos. 5,814,618 and 5,789,156), incorporated herein by reference.
Promotores tecido-preferidos podem ser utilizados para atingir uma maior expressão dos polipeptídeos das concretizações dentro de um tecido vegetal particular. Por exemplo, um promotor tecido-preferido pode ser usado para expressar um polipeptídeo em um tecido vegetal, onde a resistência da doença é particularmente importante, como, por exemplo, as raízes, o caule ou as folhas. Promotores tecido-preferidos incluem Yamamoto et al. (1997) Plant J. 12 (2) : 255-265; Kawamata et al. (1997) Plant Cell Physiol. 38 (7): 792-803, Hansen et al. (1997) Mol. Gen Genet. 254 (3) :337-343; Russell et al. (1997) Transgenic Res. 6 (2) :157-168; Rinehart et al. (1996) Plant Physiol. 112 (3) :1331- 1341; Van Camp et al. (1996) Plant Physiol. 112 (2) :525-535; Canevascini et al. (1996) Plant Physiol. 112 (2): 513-524; Yamamoto et al. (1994) Plant Cell Physiol. 35 (5) :773-778; Lam (1994) Results Probl. Cell Differ. 20:181-196; Orozco et al. (1993) Plant Mol Biol. 23 (6): 1129-1138; Matsuoka et al. (1993) Proc Natl. Acad. Sci. E.U.A. 90 (20): 9586-9590; e Guevara- Garcia et al. (1993) Plant J. 4 (3): 495-505. Tais promotores podem ser modificados, se necessário, para a fraca expressão.Tissue-preferred promoters can be used to achieve greater expression of the polypeptides of the embodiments within a particular plant tissue. For example, a tissue-preferred promoter can be used to express a polypeptide in a plant tissue where disease resistance is particularly important, such as, for example, the roots, stem or leaves. Tissue-preferred promoters include Yamamoto et al. (1997) Plant J. 12 (2): 255-265; Kawamata et al. (1997) Plant Cell Physiol. 38 (7): 792-803, Hansen et al. (1997) Mol. Gen Genet. 254 (3):337-343; Russell et al. (1997) Transgenic Res. 6 (2):157-168; Rinehart et al. (1996) Plant Physiol. 112 (3):1331-1341; Van Camp et al. (1996) Plant Physiol. 112 (2):525-535; Canevascini et al. (1996) Plant Physiol. 112 (2): 513-524; Yamamoto et al. (1994) Plant Cell Physiol. 35 (5):773-778; Lam (1994) Results Probl. Cell Difference. 20:181-196; Orozco et al. (1993) Plant Mol Biol. 23 (6): 1129-1138; Matsuoka et al. (1993) Proc Natl. Academic. Sci. USA 90 (20): 9586-9590; and Guevara-Garcia et al. (1993) Plant J. 4 (3): 495-505. Such promoters can be modified, if necessary, for poor expression.
Promotores tecido vascular-preferidos são conhecidos na arte e incluem os promotores que, seletivamente, dirigem a expressão da proteína, por exemplo, no xilema e floema. Promotores tecido vascular-preferidos incluem e não estão limitados a, promotor do gene hidrolase prunasin Prunus serotina (ver, por exemplo, a Publicação Internacional No. WO 03/006651), e também aqueles encontrados em Pedido de Patente No. De série 10/109, 488.Vascular tissue-preferred promoters are known in the art and include promoters that selectively direct protein expression, for example, in the xylem and phloem. Preferred vascular-tissue promoters include, and are not limited to, the Prunus serotina prunasin hydrolase gene promoter (see, for example, International Publication No. WO 03/006651), and also those found in Patent Application Serial No. 10/ 109, 488.
Promotores caule-preferidos podem ser utilizados para dirigir a expressão de um polipeptídeo das concretizações. Promotores caule-preferidos exemplares incluem o promotor do gene MS8 milho-15 (ver, por exemplo, Patente US No. 5.986.174 e Publicação Internacional No. WO 98/00533), e aqueles encontrados no Graham et al. (1997) Plant Mol Biol 33 (4): 729-735.Stem-preferred promoters can be used to direct expression of a polypeptide of the embodiments. Exemplary stem-preferred promoters include the maize-15 MS8 gene promoter (see, for example, US Patent No. 5,986,174 and International Publication No. WO 98/00533), and those found in Graham et al. (1997) Plant Mol Biol 33 (4): 729-735.
Promotores folha-preferidos são conhecidos na arte. Ver, por exemplo, Yamamoto et al. (1997) Plant J. 12 (2) :255-265; Kwon et al. (1994) Plant Physiol. 105:357-67; Yamamoto et al. (1994) Plant Cell Physiol. 35 (5) :773-778; Gotor et al. (1993) Plant J. 3:509-18; Orozco et al. (1993) Plant Mol. Biol. 23 (6) :1129- 1138; e Matsuoka et al. (1993) Proc. Natl. Acad. Sci. E.U.A. 90 (20) :9586-9590.Preferred sheet promoters are known in the art. See, for example, Yamamoto et al. (1997) Plant J. 12 (2):255-265; Kwon et al. (1994) Plant Physiol. 105:357-67; Yamamoto et al. (1994) Plant Cell Physiol. 35 (5):773-778; Gotor et al. (1993) Plant J. 3:509-18; Orozco et al. (1993) Plant Mol. Biol. 23 (6):1129-1138; and Matsuoka et al. (1993) Proc. Natl. Academic. Sci. USA 90 (20):9586-9590.
Promotores raizes-preferidos são conhecidos e podem ser selecionados entre os muitos disponíveis na literatura ou isolados de novo a partir de várias espécies compatíveis. Ver, por exemplo, Hire et al. (1992) Plant Mol. Biol. 20 (2) :207-218 (gene da glutamina sintetase específica da raiz da soja); Keller e Baumgartner (1991) Plant Cell 3 (10) :1051-1061 (elemento de controle raiz-específico no gene GRP 1,8 do feijão francês); Sanger et al. (1990) Plant Mol. Biol. 14 (3) : 433-443 (promotor raiz-específico do gene sintase manopina (MAS) de Agrobacterium tumefaciens) e Miao et al. (1991) Plant Cell 3 (1) :11-22 (clone de cDNA de comprimento total codificando a glutamina sintetase citosolica (GS) , que se expressa nas raízes e nódulos da raiz da soja). Veja também Bogusz et al. (1990) Plant Cell 2 (7) :633- 641, onde dois promotores raiz-específicos isolados de genes da hemoglobina da não-leguminosa fixadora de nitrogênio Parasponia andersonii e a não-leguminosa não fixadora de nitrogênio Trema tomentosa são descritos. Os promotores destes genes foram ligados ao gene repórter β-glucuronidase e introduzidos em ambas a não- leguminosa Nicotiana tabacum e a leguminosa Lotus corniculatus, e em ambos os casos, a atividade do promotor raiz-específico foi preservada. Leach e Aoyagi (1991) descrevem sua análise dos promotores dos genes raiz-induzíveis rolC e rold altamente expressos de Agrobacterium rhizogenes (ver Plant Science (Limerick) 79 (1) :69-76). Concluíram que DNA determinantes potenciadores e tecido-preferidos são dissociados nos promotores. Teeri et al. (1989) utilizou a fusão do gene lacZ para mostrar que o gene T-DNA de Agrobacterium codifica a enzima octopina sintase é especialmente ativo na epiderme da ponta da raiz e que o gene TR2 é raiz específico na planta intacta e estimulado por ferimento em tecido foliar, uma combinação especialmente desejável de características para uso com um gene inseticida ou larvicida (ver gene EMBO J. 8 (2) :343-350). O gene TR1', fundido a nptll (neomicina fosfotransferase II) apresentou características semelhantes. Promotores adicionais raiz- preferidos incluem o promotor do gene VÍENOD-GRP3 (Kuster et al. (1995) Plant Mol. Biol. 29 (4) :759-772); e promotor rolb (Capana et al. (1994) Plant Mol. Biol. 25 ( 4) :681-691. Veja também Patentes US Nos. 5.837.876, 5.750.386, 5.633.363, 5.459.252, 5.401.836, 5.110.732 e 5.023.179.Root-preferred promoters are known and can be selected from the many available in the literature or isolated de novo from several compatible species. See, for example, Hire et al. (1992) Plant Mol. Biol. 20 (2):207-218 (soybean root-specific glutamine synthetase gene); Keller and Baumgartner (1991) Plant Cell 3 (10):1051-1061 (root-specific control element in French bean GRP 1.8 gene); Sanger et al. (1990) Plant Mol. Biol. 14 (3): 433-443 (root-specific promoter of the mannopine synthase (MAS) gene from Agrobacterium tumefaciens) and Miao et al. (1991) Plant Cell 3 (1):11-22 (full-length cDNA clone encoding cytosolic glutamine synthetase (GS), which is expressed in soybean roots and root nodules). See also Bogusz et al. (1990) Plant Cell 2 (7):633-641, where two root-specific promoters isolated from hemoglobin genes of the non-nitrogen-fixing legume Parasponia andersonii and the non-nitrogen-fixing non-legume Trema tomentosa are described. The promoters of these genes were linked to the β-glucuronidase reporter gene and introduced into both the non-legume Nicotiana tabacum and the legume Lotus corniculatus, and in both cases, the activity of the root-specific promoter was preserved. Leach and Aoyagi (1991) describe their analysis of the promoters of the highly expressed root-inducible rolC and rold genes of Agrobacterium rhizogenes (see Plant Science (Limerick) 79 (1):69-76). They concluded that DNA enhancer and tissue-preferred determinants are dissociated at promoters. Teeri et al. (1989) used the lacZ gene fusion to show that the Agrobacterium T-DNA gene encoding the octopine synthase enzyme is especially active in the epidermis of the root tip and that the TR2 gene is root specific in the intact plant and stimulated by tissue wounding. foliar, an especially desirable combination of traits for use with an insecticidal or larvicide gene (see EMBO gene J. 8(2):343-350). The TR1' gene, fused to nptll (neomycin phosphotransferase II) showed similar characteristics. Additional root-preferred promoters include the VÍENOD-GRP3 gene promoter (Kuster et al. (1995) Plant Mol. Biol. 29 (4):759-772); and rolb promoter (Capana et al. (1994) Plant Mol. Biol. 25(4):681-691. See also U.S. Patent Nos. 5,837,876, 5,750,386, 5,633,363, 5,459,252, 5,401,836 , 5,110,732 and 5,023,179.
Promotores "semente-preferidos" incluem tanto os promotores "sementes-específicos" (os promotores ativos durante o desenvolvimento da semente, tais como promotores de proteínas de armazenamento de sementes), bem como promotores de "sementes germinando" (os promotores ativos durante a germinação de sementes). Veja Thompson et al. (1989) BioEssays 10:108, aqui incorporados por referência. Tais promotores semente-preferidos incluem e não estão limitados a, Ciml (citocinina induzida por mensagem); cZ19Bl (19 kDa zein do milho); milps (mio-inositol-1- fosfato sintase) (ver WO 00/11177 e Patente US No. 6.225.529; aqui incorporados por referência). Gama-Zein é um promotor endosperma-preferido específico. Glob-1 é um promotor embrião- preferido específico. Para dicotiledôneas, promotores sementes- específicos incluem e não estão limitados a, β-faseolina do feijão, napina, β-conglicinina, lecitina de soja, cruciferina, e assim por diante. Para monocotiledôneas, os promotores semente- específicos incluem e não estão limitados a, 15 kDa zein do milho, 22 kDa zein, 27 kDa zein, g-Zein, cerosa, shrunken 1, shrunken 2, globulina 1, etc. Veja também WO 00/12733, onde promotores semente-preferidos de genes endl e end2 são comunicados; aqui incorporados por referência."Seed-preferred" promoters include both "seed-specific" promoters (those promoters active during seed development, such as seed storage protein promoters) as well as "germinating seed" promoters (those promoters active during seed development). seed germination). See Thompson et al. (1989) BioEssays 10:108, incorporated herein by reference. Such preferred seed promoters include and are not limited to, Ciml (message-induced cytokinin); cZ19Bl (19 kDa corn zein); milps (myo-inositol-1-phosphate synthase) (see WO 00/11177 and US Patent No. 6,225,529; incorporated herein by reference). Gamma-Zein is an endosperm-specific promoter. Glob-1 is an embryo-specific promoter. For dicots, seed-specific promoters include and are not limited to, bean β-phaseolin, napin, β-conglycinin, soy lecithin, cruciferin, and so on. For monocots, seed-specific promoters include and are not limited to, 15 kDa corn zein, 22 kDa zein, 27 kDa zein, g-Zein, waxy, shrunken 1, shrunken 2, globulin 1, etc. See also WO 00/12733, where seed-preferred promoters of endl and end2 genes are reported; incorporated herein by reference.
Modificações adicionais de sequência são conhecidas por aumentar a expressão do gene em um hospedeiro celular. Estes incluem a eliminação de sequências de codificação de sinais de poliadenilação espúrias, sinais do sítio ligado exon-intron, repetições como transposon, e de outras sequências bem caracterizadas que podem ser prejudiciais à expressão do gene. O conteúdo G-C da sequência pode ser ajustado para níveis médios para um determinado hospedeiro celular, calculado por referência a genes conhecidos expressos na célula hospedeira. Quando possível, a sequência é modificada para evitar estruturas secundárias de alça do mRNA.Additional sequence modifications are known to increase gene expression in a cellular host. These include elimination of sequences encoding spurious polyadenylation signals, exon-intron linkage site signals, transposon-like repeats, and other well-characterized sequences that may be detrimental to gene expression. The G-C content of the sequence can be adjusted to average levels for a given cellular host, calculated by reference to known genes expressed in the host cell. When possible, the sequence is modified to avoid secondary loop structures of the mRNA.
Cassetes de expressão podem ainda conter sequências líder 5'. Tais sequências líder podem atuar para melhorar a tradução. Líderes de tradução são conhecidos na arte e incluem: os líderes picornavírus, por exemplo, líder EMCV (região não-codificante 5' de Encefalomiocardite) (Elroy-Stein et al . (1989) Proc. Natl. . Acad. E.U.A. 86:6126-6130); líderes potivirus, por exemplo, líder TEV (Tobacco Etch Virus) (Gallie et al. (1995) Gene 165 (2) :233- 238 ), líder MDMV (Maize Dwarf Mosaic Virus) e proteína de ligação da cadeia pesada da imunoglobulina humana (BIP) (Macejak et al. (1991) Nature 353:90-94); líder não traduzido do mRNA da proteína capsidial do virus do mosaico da alfafa (AMV RNA 4) (Jobling et al. (1987) Nature 325:622-625), líder do virus do mosaico do tabaco (TMV) (Gallie et al. (1989) em Molecular Biology of RNA, ed. Cech (Liss, New York) , pp. 237-256) e líder do virus do mosqueado clorótico do milho (MCMV) (Lommel et al. (1991) Virology 81:382-385). Veja também, Della-Cioppa et al. (1987) Plant Physiol. 84: 965-968. Outros métodos conhecidos para melhorar a tradução também podem ser utilizados, por exemplo, introns, e assim por diante.Expression cassettes may also contain 5' leader sequences. Such leader sequences may act to improve translation. Translation leaders are known in the art and include: picornavirus leaders, e.g. EMCV leader (Encephalomyocarditis 5' non-coding region) (Elroy-Stein et al. (1989) Proc. Natl. Acad. U.S.A. 86:6126 -6130); potivirus leaders, e.g., TEV (Tobacco Etch Virus) leader (Gallie et al. (1995) Gene 165(2):233-238), MDMV (Maize Dwarf Mosaic Virus) leader, and human immunoglobulin heavy chain binding protein (BIP) (Macejak et al. (1991) Nature 353:90-94); untranslated leader of alfalfa mosaic virus capsid protein mRNA (AMV RNA 4) (Jobling et al. (1987) Nature 325:622-625), leader of tobacco mosaic virus (TMV) (Gallie et al. (1989) in Molecular Biology of RNA, ed. Cech (Liss, New York), pp. 237-256) and leader of maize chlorotic mottle virus (MCMV) (Lommel et al. (1991) Virology 81:382- 385). See also, Della-Cioppa et al. (1987) Plant Physiol. 84: 965-968. Other known methods for improving translation can also be used, for example, introns, and so on.
Na elaboração do cassete de expressão, os vários fragmentos de DNA podem ser manipulados, de modo a prever as sequências de DNA na orientação correta e, quando apropriado, no quadro de leitura adequado. Para este fim, adaptadores ou ligadores podem ser empregados para se juntar aos fragmentos de DNA ou outras manipulações que possam estar envolvidos para prever locais de restrição convenientes, remoção do DNA supérfluo, retirada de sítios de restrição, ou coisas do gênero. Para esse efeito, mutagênese in vitro, reparo de primer, restrição, anelamento, resubstituições, por exemplo, transições e transversões, podem estar envolvidas.In the construction of the expression cassette, the various DNA fragments may be manipulated so as to provide the DNA sequences in the correct orientation and, where appropriate, in the correct reading frame. To this end, adaptors or linkers may be used to join the DNA fragments, or other manipulations may be involved to provide convenient restriction sites, remove superfluous DNA, remove restriction sites, or the like. To this end, in vitro mutagenesis, primer repair, restriction, annealing, resubstitutions, e.g., transitions and transversions, may be involved.
O cassete de expressão também pode incluir um gene marcador de seleção para a seleção de células transformadas. Genes marcadores selecionáveis são utilizados para a seleção de células transformadas ou tecidos. Genes marcadores incluem genes que codificam a resistência aos antibióticos, como as de codificação da neomicina fosfotransferase II (NEO) e higromicina fosfotransferase (HPT), bem como os genes que conferem resistência aos compostos herbicidas, como o glufosinato de amónio, bromoxinil, imidazolinonas, e 2,4-diclorofenoxiacetato (2,4-D). Marcadores selecionáveis adicionais incluem marcadores fenotípicos, tais como β-galactosidase e proteínas fluorescentes, tais como a proteína verde fluorescente (GFP) (Su et al. (2004) Biotechnol Bioeng 85: 610-9 e Fetter et al. (2004) Plant Cell 16: 215-28), a proteína fluorescente ciano (CYP) ( Boite et al. (2004) J. Cell Science 117 :943-54 e Kato et al. (2002) Plant Physiol 129 :913-42), e proteína fluorescente amarela (PhiYFP™ de Evrogen, ver, Boite et al. ( 2004) J. Cell Science 117 :943- 54). Para marcadores selecionáveis adicionais, consulte geralmente, Yarranton (1992) Curr. Opin. Biotech. 3:506-511; Christopherson et al. (1992) Proc. Natl. Acad. Sei. E.U.A. 89:6314-6318; Yao et al. (1992) Cell 71:63-72; Reznikoff (1992) Mol. Microbiol. 6:2419-2422; Barkley et al. (1980) No operon, pp. 177-220; Hu et al. (1987) Cell 48:555-566, Brown et al. (1987) Cell 49:603-612; Figge et al. (1988) Cell 52:713-722; Deuschle et al. (1989) Proc. Natl. Acad. ACI. E.U.A. 86:5400- 5404; Fuerst et .al.. - (1989) Proc. Natl. Acad. Sei. E.U.A. 86:2549-2553; Deuschle et al. (1990) Science 248:480-483; Gossen (1993) Ph.D. Tese, Universidade de Heidelberg; Reines et al. (1993) Proc. Natl. Acad. Sei. E.U.A. 90:1917-1921; Labow et al. (1990) Mol. Cell. Biol. 10:3343-3356; Zambretti et al. (1992) Proc. Natl. Acad. Sei. E.U.A. 89:3952-3956; Baim et al. (1991) Proc. Natl. Acad. E.U.A. 88:5072-507 6; Wyborski et al. (1991) Nucleic Acids Res. 19:4647-4653; Hillenand-Wissman (1989) Topics Mol. Struc. Biol. 10:143-162; Degenkolb et al. (1991) Antimicrob. Agents Chemother. 35:1591-1595; Kleinschnidt et al. (1988) Biochemistry 27:1094-1104; Bonin (1993) Ph.D. Tese, Universidade de Heidelberg; Gossen et al. (1992) Proc. Natl. Acad. Sci. E.U.A. 89:5547-5551; Oliva et al. (1992) Antimicrob. Agents Chemother. 36:913-919; Hlavka et al. (1985) Handbook of Experimental Pharmacology, vol. 78 (Springer-Verlag, Berlin), Gill et al. (1988) Nature 334:721-724. Tais divulgações são aqui incorporadas por referência.The expression cassette may also include a selectable marker gene for selection of transformed cells. Selectable marker genes are used for selection of transformed cells or tissues. Marker genes include genes that encode antibiotic resistance, such as those encoding neomycin phosphotransferase II (NEO) and hygromycin phosphotransferase (HPT), as well as genes that confer resistance to herbicidal compounds, such as glufosinate ammonium, bromoxynil, imidazolinones, and 2,4-dichlorophenoxyacetate (2,4-D). Additional selectable markers include phenotypic markers such as β-galactosidase and fluorescent proteins such as green fluorescent protein (GFP) (Su et al. (2004) Biotechnol Bioeng 85:610-9 and Fetter et al. (2004) Plant Cell 16:215-28), cyan fluorescent protein (CYP) (Boite et al. (2004) J. Cell Science 117:943-54 and Kato et al. (2002) Plant Physiol 129:913-42), and yellow fluorescent protein (PhiYFP™ from Evrogen, see, Boite et al. (2004) J. Cell Science 117:943- 54). For additional selectable markers, see generally, Yarranton (1992) Curr. Opin. Biotech. 3:506-511; Christopherson et al. (1992) Proc. Natl. Academic. Know. U.S. 89:6314-6318; Yao et al. (1992) Cell 71:63-72; Reznikoff (1992) Mol. Microbiol. 6:2419-2422; Barkley et al. (1980) No operon, pp. 177-220; Hu et al. (1987) Cell 48:555-566, Brown et al. (1987) Cell 49:603-612; Figge et al. (1988) Cell 52:713-722; Deuschle et al. (1989) Proc. Natl. Academic. ACI. U.S. 86:5400-5404; Fuerst et .al.. - (1989) Proc. Natl. Academic. Know. U.S. 86:2549-2553; Deuschle et al. (1990) Science 248:480-483; Gossen (1993) Ph.D. Thesis, University of Heidelberg; Reines et al. (1993) Proc. Natl. Academic. Know. U.S.A. 90:1917-1921; Labow et al. (1990) Mol. Cell. Biol. 10:3343-3356; Zambretti et al. (1992) Proc. Natl. Academic. Know. U.S. 89:3952-3956; Baim et al. (1991) Proc. Natl. Academic. USA 88:5072-507 6; Wyborski et al. (1991) Nucleic Acids Res. 19:4647-4653; Hillenand-Wissman (1989) Topics Mol. Struc. Biol. 10:143-162; Degenkolb et al. (1991) Antimicrob. AgentsChemother. 35:1591-1595; Kleinschnidt et al. (1988) Biochemistry 27:1094-1104; Bonin (1993) Ph.D. Thesis, University of Heidelberg; Gossen et al. (1992) Proc. Natl. Academic. Sci. USA 89:5547-5551; Oliva et al. (1992) Antimicrob. Agents Chemother. 36:913-919; Hlavka et al. (1985) Handbook of Experimental Pharmacology, vol. 78 (Springer-Verlag, Berlin), Gill et al. (1988) Nature 334:721-724. Such disclosures are incorporated herein by reference.
A lista acima de genes marcadores selecionáveis não pretende ser uma limitação. Qualquer gene marcador de seleção pode ser usado nas concretizações.The above list of selectable marker genes is not intended to be a limitation. Any selection marker gene can be used in the embodiments.
Os genes das concretizações podem ser expressos como um transgene para tornar plantas resistentes à Cg. Utilizando diferentes promotores descritos nesta divulgação, isso permitirá sua expressão de forma modulada em circunstâncias diferentes. Por exemplo, pode-se desejar maiores níveis de expressão nos caules para melhorar a resistência à podridão causada por Cg no caule. Em ambientes onde a ferrugem causada por Cg na folha é mais um problema, linhagens com maiores níveis de expressão nas folhas podem ser usadas. No entanto, pode também inserir os genes inteiros, tanto o promotor nativo e a sequência de codificação, como um transgene. Finalmente, usando os genes das concretizações como transgenes permitirá rápida combinação com outras características, como resistência a insetos ou herbicidas.The embodiment genes can be expressed as a transgene to make plants resistant to Cg. Using different promoters described in this disclosure will allow their expression in a modulated manner under different circumstances. For example, higher levels of expression in stems may be desired to improve resistance to Cg stem rot. In environments where Cg leaf blight is more of a problem, lines with higher levels of expression in leaves may be used. However, it is also possible to insert the entire genes, both the native promoter and the coding sequence, as a transgene. Finally, using the embodiment genes as transgenes will allow for rapid combination with other traits, such as insect or herbicide resistance.
Em modalidades determinadas as sequências de ácido nucléico das concretizações podem ser empilhadas com qualquer combinação de sequências de nucleotídeos de interesse, a fim de criar plantas com um fenótipo desejado. Este empilhamento pode ser obtido por uma combinação de genes dentro do constructo de DNA, ou por uma passagem de uma linhagem contendo Rcgl e Rcglb (como transgenes ou como um locus gerado}, com outra linhagem que compreende a combinação. Por exemplo, os polinucleotídeos das concretizações podem ser empilhados com quaisquer polinucleotídeos de outras concretizações, ou com outros genes. As combinações geradas também podem incluir várias cópias de qualquer um dos polinucleotídeos de interesse. Os polinucleotídeos das concretizações também podem ser empilhados com qualquer outro gene ou uma combinação de genes para produzir plantas com uma variedade de combinações características desejadas incluindo e não limitando a características desejáveis para alimentação animal, tais como genes de óleo superiores (por ex. , Patente US No. 6.232.529); aminoácidos equilibrados (i.e. hordotioninas (Patentes US 5.990.389, 5.885.801, 5.885.802 e 5.703.409); lisina superior de cevada (Williamson et al. (1987) Eur. J. Biochem. 165:99-106 e WO 98/20122) e proteínas de metionina superior (Pedersen et al. (1986) J. Biol. Chem. 261:6279; Kirihara et al. (1988) Gene 71 : 359; e Musumura et al. (1989) Plant: Mol. Biol. 12: 123)); digestibilidade aumentada (por ex., proteínas de armazenamento modificadas (Pedido US No. 10/053, 410, arquivado em 7 de novembro de 2001) e tioredoxinas (Pedido US No. 10/005, 429, arquivado em 3 de dezembro de 2001)), as divulgações dos quais são aqui incorporadas por referência. Os polinucleotídeos das concretizações também podem ser empilhados com características desejáveis para inseto, doença ou resistência a herbicidas (por ex. proteínas tóxicas de Bacillus thuringiensis (Patente US 5.366.892; 5.747.450, 5.737.514; 5723.756; 5.593.881; Geiser et al (1986) Gene 48:109); lectinas (Van Damme et al. (1994) Plant Mol. Biol. 24: 825); genes de destoxificação da fumonisina (Patente US No. 5.792.931); avirulência e genes de resistência à doença (Jones et al. (1994) Science 266:789; Martin et al. (1993) Science 262:1432; Mindrinos et al. (1994) Cell 78:1089); mutantes acetolactato sintase (ALS) que levam à resistência a herbicidas, como as mutações S4 e / ou Hra; inibidores de glutamina sintetase como fosfinotricina ou basta (por exemplo, gene bar) e resistência ao glifosato (genes EPSPS, genes GAT como os divulgados na Publicação de Pedido de Patente US2004/0082770, também WO02/36782 e W003/092360)); e características desejáveis para processamento e transformação de produtos como o óleo superior (por exemplo, Patente US No. 6.232.529) ; óleos modificados (por ex., genes ácidos graxos desaturase (Patente US No. 5.952.544; WO 94/11516)); amidos e féculas modificados (por ex. , pirofosforilases ADPG (AGPase), sintases de amido (SS), enzimas de ramificação do amido (SBE) e enzimas amido desramificadoras (SDBE)); e polímeros ou bioplásticos (por exemplo, patente US No. 5.602,321; beta-sintase, cetotiolase polihidroxibutirato e acetoacetil-CoA redutase (Schubert et al. (1988) J. Bacteriol. 170: 5837-5847) para facilitar a expressão de polihidroxialcanoatos (PHAs)), as divulgações dos quais são aqui incorporadas por referência. Poderíamos também combinar os polinucleotídeos das concretizações com polinucleotídeos fornecendo características agronômicas, tais como a esterilidade masculina (por ex., consulte Patente US 5.583,210), força do caule, tempo de floração, ou características da tecnologia de transformação, como a regulação do ciclo celular ou gene alvo (por exemplo. WO 99/61619, WO 00/17364, WO 99/25821), as divulgações dos quais são aqui incorporadas por referência.In certain embodiments the nucleic acid sequences of the embodiments can be stacked with any combination of nucleotide sequences of interest in order to create plants with a desired phenotype. This stacking can be achieved by a combination of genes within the DNA construct, or by a passage of a lineage containing Rcgl and Rcglb (as transgenes or as a generated locus), with another lineage comprising the combination. For example, the polynucleotides of the embodiments may be stacked with any polynucleotides of other embodiments, or with other genes. The generated combinations may also include multiple copies of any of the polynucleotides of interest. The polynucleotides of the embodiments may also be stacked with any other gene or a combination of genes. to produce plants with a variety of desired characteristic combinations including and not limited to traits desirable for animal feed, such as superior oil genes (e.g., US Patent No. 6,232,529); .389, 5,885,801, 5,885,802 and 5,703,409); barley higher lysine (Williamson et al. (1987) Eur. J. Biochem. 165:99-106 and WO 98/20122) and higher methionine proteins (Pedersen et al. (1986) J. Biol. Chem. 261:6279; Kirihara et al. (1988) Gene 71:359; and Musumura et al. (1989) Plant: Mol. Biol. 12: 123)); increased digestibility (e.g., modified storage proteins (US Application No. 10/053, 410, filed November 7, 2001) and thioredoxins (US Application No. 10/005, 429, filed December 3, 2001 )), the disclosures of which are incorporated herein by reference. The polynucleotides of the embodiments may also be stacked with desirable characteristics for insect, disease, or herbicide resistance (e.g., toxic proteins from Bacillus thuringiensis (US Patent 5,366,892; 5,747,450, 5,737,514; 5,723,756; 5,593,881; Geiser et al (1986) Gene 48:109); lectins (Van Damme et al. (1994) Plant Mol. Biol. 24: 825); disease resistance (Jones et al. (1994) Science 266:789; Martin et al. (1993) Science 262:1432; Mindrinos et al. (1994) Cell 78:1089); herbicide resistance such as the S4 and/or Hra mutations; glutamine synthetase inhibitors such as phosphinothricin or Basta (e.g. bar gene) and glyphosate resistance (EPSPS genes, GAT genes such as those disclosed in Patent Application Publication US2004/0082770 , also WO02/36782 and W003/092360)); and desirable characteristics for processing and transforming products such as superior oil (e.g., US Patent No. 6,232,529); modified oils (e.g., fatty acid desaturase genes (US Patent No. 5,952,544; WO 94/11516)); modified starches (e.g. ADPG pyrophosphorylases (AGPase), starch synthases (SS), starch branching enzymes (SBE) and starch debranching enzymes (SDBE)); and polymers or bioplastics (e.g., US Patent No. 5,602,321; beta-synthase, polyhydroxybutyrate ketothiolase, and acetoacetyl-CoA reductase (Schubert et al. (1988) J. Bacteriol. 170: 5837-5847) to facilitate the expression of polyhydroxyalkanoates (PHAs)), the disclosures of which are incorporated herein by reference. We could also combine the polynucleotides of the embodiments with polynucleotides providing agronomic characteristics, such as male sterility (e.g., see US Patent 5,583,210), stem strength, flowering time, or transformation technology characteristics, such as regulation of cell cycle or target gene (e.g. WO 99/61619, WO 00/17364, WO 99/25821), the disclosures of which are incorporated herein by reference.
Estas combinações empilhadas podem ser criadas por qualquer método, incluindo e não limitando a cruzar plantas de reprodução por qualquer metodologia convencional ou topcross® ou transformação genética. Se os traços são empilhados por transformar geneticamente as plantas, as sequências de nucleotídeos de interesse podem ser combinadas em qualquer tempo e em qualquer ordem. Por exemplo, uma planta transgênica que compreende uma ou mais características desejadas pode ser usada como alvo para introduzir novas características de transformação posterior. Os traços podem ser introduzidos simultaneamente em um protocolo de co-transformação com os polinucleotídeos de interesse, por qualquer combinação de cassetes de transformação. Por exemplo, se duas sequências serão introduzidas, as duas sequências podem estar contidas em cassetes de transformação separados (trans) ou contidos no mesmo cassete de transformação (cis). Expressão das sequências pode ser conduzida pelo mesmo promotor ou por promotores diferentes. Em certos casos, pode ser desejável introduzir um cassete de transformação que irá suprimir a expressão do polinucleotídeo de interesse. Isto pode ser combinado com qualquer combinação de fitas cassetes de supressão ou outros cassetes de superexpressão para gerar a combinação desejada de traços na planta.These stacked combinations can be created by any method, including and not limited to crossing breeding plants by any conventional or topcross® methodology or genetic transformation. If traits are stacked by genetically transforming plants, the nucleotide sequences of interest can be combined at any time and in any order. For example, a transgenic plant that comprises one or more desired traits can be used as a target to introduce new traits for further transformation. Traces can be introduced simultaneously into a co-transformation protocol with the polynucleotides of interest, by any combination of transformation cassettes. For example, if two sequences are to be introduced, the two sequences may be contained in separate transformation cassettes (trans) or contained in the same transformation cassette (cis). Expression of the sequences can be driven by the same promoter or different promoters. In certain cases, it may be desirable to introduce a transformation cassette that will suppress expression of the polynucleotide of interest. This can be combined with any combination of suppression cassettes or other overexpression cassettes to generate the desired combination of traits in the plant.
Como mostrado nos exemplos, o locus Rcgl contém dois componentes, Rcgl e Rcglb, que quando expressos juntos fornecem o fenótipo da presente invenção. 0 técnico na arte vai reconhecer que, se os genes estão sendo utilizados transgenicamente, isso poderia ser feito em um único constructo quimérico inserido em uma célula vegetal para fazer uma planta transgênica, mas também poderia ser feito pela inserção de dois genes como constructos quiméricos separados em células vegetais para fazer duas linhagens de plantas transgênicas. Estes poderiam ser cruzados e linhagens de descendência carregando ambos genes selecionadas utilizando os métodos descritos neste documento para obter linhagens resistentes ao patógeno. Se alguém encontrar uma linhagem na natureza que expresse apenas um ou o outro gene, pode-se usar um constructo quimérico, contendo apenas o gene que faltava para fazer uma linhagem transgênica expressando ambos os genes.As shown in the examples, the Rcgl locus contains two components, Rcgl and Rcglb, which when expressed together provide the phenotype of the present invention. One skilled in the art will recognize that if genes are being used transgenically, this could be done in a single chimeric construct inserted into a plant cell to make a transgenic plant, but it could also be done by inserting two genes as separate chimeric constructs. in plant cells to make two strains of transgenic plants. These could be crossed and progeny lines carrying both genes selected using the methods described herein to obtain pathogen-resistant lines. If one finds a strain in nature that expresses only one or the other gene, a chimeric construct containing only the missing gene can be used to make a transgenic strain expressing both genes.
Os métodos das concretizações podem envolver, e não estão limitados a, introduzir um polipeptídeo ou polinucleotideo em uma planta. "Introduzir" destina-se a dizer que apresenta para a planta o polinucleotideo. Em algumas modalidades, o polinucleotideo será apresentado de forma que a sequência ganhe acesso ao interior de uma célula da planta, incluindo o seu potencial de inserção no genoma de uma planta. Os métodos das modalidades não dependem de um método específico para a introdução de uma sequência em uma planta, só que o polinucleotídeo ganha acesso ao interior de, pelo menos, uma célula da planta. Métodos de introdução de polinucleotídeos em plantas são conhecidos na arte, incluindo, e não se limitando a, os métodos de transformação estável, métodos de transformação transitória, e métodos mediados por vírus. "Transformação" refere-se à transferência de um fragmento de ácido nucléico no genoma de um organismo hospedeiro, resultando em herança geneticamente estável. Organismos hospedeiros contendo os fragmentos de ácido nucléico transformados são referidos como organismos "transgênicos". "Célula hospedeira" refere-se a célula em que a transformação do constructo de DNA recombinante ocorre e pode incluir uma célula de levedura, uma célula bacteriana e uma célula vegetal. Exemplos de métodos de transformação de plantas incluem a transformação mediada por Agrobacterium (De Blaere et al. 1987, Meth. Enzymol. 143: 277) e de partículas aceleradas, ou tecnologia de transformação "biobalística" (Klein et al. , 1987, Nature (London) 327 :70-73; E.U. Patent No. 4.945.050), entre outros. "Transformação estável" destina-se a dizer que o constructo de nucleotídeo introduzido em uma planta integra no genoma da planta e é capaz de ser herdado pelos descendentes da mesma. "Transformação transitória" ou "expressão transitória" destina-se a dizer que um polinucleotídeo é introduzido na planta e não se integra no genoma da planta ou um polipeptídeo é introduzido em uma planta.The methods of the embodiments may involve, and are not limited to, introducing a polypeptide or polynucleotide into a plant. "Introducing" is intended to mean introducing the polynucleotide into the plant. In some embodiments, the polynucleotide will be introduced such that the sequence gains access to the interior of a plant cell, including its potential for insertion into the genome of a plant. The methods of the embodiments do not rely on a specific method for introducing a sequence into a plant, only that the polynucleotide gains access to the interior of at least one plant cell. Methods of introducing polynucleotides into plants are known in the art, including, but not limited to, stable transformation methods, transient transformation methods, and viral-mediated methods. "Transformation" refers to the transfer of a nucleic acid fragment into the genome of a host organism, resulting in genetically stable inheritance. Host organisms containing the transformed nucleic acid fragments are referred to as "transgenic" organisms. "Host cell" refers to the cell in which transformation of the recombinant DNA construct occurs and may include a yeast cell, a bacterial cell, and a plant cell. Examples of plant transformation methods include Agrobacterium-mediated transformation (De Blaere et al. 1987, Meth. Enzymol. 143:277) and accelerated particle, or "biolistic" transformation technology (Klein et al., 1987, Nature (London) 327:70-73; U.S. Patent No. 4,945,050), among others. "Stable transformation" is intended to mean that the nucleotide construct introduced into a plant integrates into the plant genome and is capable of being inherited by the plant's descendants. "Transient transformation" or "transient expression" is intended to mean that a polynucleotide is introduced into the plant and does not integrate into the plant genome or a polypeptide is introduced into a plant.
Protocolos de transformação, bem como protocolos para a introdução de polipeptídeos ou sequências de polinucleotídeos em plantas podem variar dependendo do tipo de planta ou célula de planta, ou seja, monocotiledônea ou dicotiledônea, orientada para a transformação. Métodos adequados para introduzir polipeptídeos e polinucleotídeos em células vegetais incluem microinjeção (Crossway et al. (1986) Biotechniques 4:320-334), eletroporação (Riggs et al. (1986) Proc. Natl. Acad. E.U.A. 83:5602-5606, transformação mediada por Agrobacterium (patente US 5.563.055 e 5.981.840), transferência direta de genes (Paszkowski et al. (1984) EMBO J. 3:2717-2722), e aceleração de partículas balísticas (ver, por exemplo, Sanford et al., Patentes US 4.945.050, 5.879.918, 5.886.244; e 5.932.782; Tomes et al. (1995) em Plant Cell, Tissue, and Organ Culture: Fundamental Methods, ed. Gamborg e Phillips (Springer-Verlag, Berlin); McCabe et al. (1988) Biotechnology 6:923-926) e transformação de Led (WO 00/28058). ver também, Weissinger et al. (1988) Ann. Rev. Genet. 22:421-477; Sanford et al. (1987) Particulate Science and Technology 5:27-37 (cebola); Christou et al. (1988) Plant Physiol. 87:671-674 (soja); McCabe et al. (1988) Bio / Technology 6:923-926 (soja); Finer e McMullen (1991) In Vitro Cell Dev. Biol. 27P :175-182 (soja); Singh et al. (1998) Theor. Appl. Genet. 96:319-324 (soja); Datta et al. (1990) Biotechnology 8:736-740 (arroz), Klein et al. (1988) Proc. Natl. Acad. Sci. E.U.A. 85:4305-4309 (milho), Klein et al. (1988) Biotechnology 6:559-563 (milho); Nas Patentes US 5.240.855, 5.322.783 e 5.324.646; Klein et al. (1988) Plant Physiol. 91:440-444 (milho); Fromm et al. Biotecnology (1990) 8:833-839 (milho); Hooykaas Slogteren-Van et al. (1984) Nature (London) 311:763-764; Patente US No. 5.736.369 (cereais); Bytebier et al. (1987) Proc. Natl. . Acad. E.U.A. 84:5345- 5349 (Liliaceae); De Wet et al. (1985) The Experimental Manipulation of Ovule Tissues, ed. Chapman et al. (Longman, Nova Iorque), pp. 197-209 (pólen); Kaeppler et al. (1990) Plant Cell Reports 9:415-418 e Kaeppler et al. (1992) Theor. Appl. Genet. 84:560-566 (transformação suiça mediada); D'Halluin et al. (1992) Plant Cell 4:1495-1505 (eletroporação), Li et al. (1993) Plant Cell Reports 12:250-255 e Christou e Ford (1995) Annals of Botany 75:407-413 (arroz); Osjoda et al. (1996) Nature Biotechnology 14:745-750 (milho via Agrobacterium tumefaciens), os quais são aqui incorporados por referência.Transformation protocols as well as protocols for introducing polypeptides or polynucleotide sequences into plants may vary depending on the type of plant or plant cell, i.e. monocot or dicot, oriented towards transformation. Suitable methods for introducing polypeptides and polynucleotides into plant cells include microinjection (Crossway et al. (1986) Biotechniques 4:320-334), electroporation (Riggs et al. (1986) Proc. Natl. Acad. U.S. 83:5602-5606, Agrobacterium-mediated transformation (US patents 5,563,055 and 5,981,840), direct gene transfer (Paszkowski et al. (1984) EMBO J. 3:2717-2722), and ballistic particle acceleration (see, e.g., Sanford et al., US Patents 4,945,050, 5,879,918, 5,886,244 and 5,932,782; Tomes et al. (1995) in Plant Cell, Tissue, and Organ Culture: Fundamental Methods, ed. -Verlag, Berlin); McCabe et al. (1988) Biotechnology 6:923-926) and Led transformation (WO 00/28058). -477; Sanford et al. (1987) Particulate Science and Technology 5:27-37 (onion); / Technology 6:923-926 (soy); Finer and McMullen (1991) In Vitro Cell Dev. Biol. 27P:175-182 (soy); Singh et al. (1998) Theor. Appl. Genet. 96:319-324 (soy); Datta et al. (1990) Biotechnology 8:736-740 (rice), Klein et al. (1988) Proc. Natl. Academic. Sci. USA 85:4305-4309 (corn), Klein et al. (1988) Biotechnology 6:559-563 (corn); In US Patents 5,240,855, 5,322,783 and 5,324,646; Klein et al. (1988) Plant Physiol. 91:440-444 (corn); Fromm et al. Biotechnology (1990) 8:833-839 (corn); Hooykaas Slogteren-Van et al. (1984) Nature (London) 311:763-764; US Patent No. 5,736,369 (cereals); Bytebier et al. (1987) Proc. Natl. . Academic. USA 84:5345-5349 (Liliaceae); De Wet et al. (1985) The Experimental Manipulation of Ovule Tissues, ed. Chapman et al. (Longman, New York), pp. 197-209 (pollen); Kaeppler et al. (1990) Plant Cell Reports 9:415-418 and Kaeppler et al. (1992) Theor. Appl. Genet. 84:560-566 (Swiss mediated transformation); D'Halluin et al. (1992) Plant Cell 4:1495-1505 (electroporation), Li et al. (1993) Plant Cell Reports 12:250-255 and Christou and Ford (1995) Annals of Botany 75:407-413 (rice); Osjoda et al. (1996) Nature Biotechnology 14:745-750 (corn via Agrobacterium tumefaciens), which are incorporated herein by reference.
Métodos são conhecidos na arte para a inserção orientada de um polinucleotideo em um local específico no genoma da planta. Em uma modalidade, a inserção do polinucleotideo em um local genômico desejado é conseguida usando um sistema de recombinação sítio-específica. Ver, por exemplo, WO99/25821, WO99/25854, WO99/25840, WO99/25855 e WO99/25853, todos os que estão aqui incorporados por referência. Resumidamente, o polinucleotideo das incorporações pode ser contido em fita cassete de transferência ladeada por dois sítios de recombinação não-idênticos. O cassete de transferência é introduzido em uma planta tendo estavelmente incorporada em seu local de destino um genoma que é ladeado por dois sítios não-idênticos de recombinação que correspondem aos sítios do cassete de transferência. Uma recombinase adequada é fornecida e o cassete de transferência é integrado no local de destino. O polinucleotídeo de interesse é, assim, integrado em uma posição cromossômica específica no genoma da planta.Methods are known in the art for the targeted insertion of a polynucleotide into a specific location in the plant genome. In one embodiment, insertion of the polynucleotide into a desired genomic location is achieved using a site-specific recombination system. See, for example, WO99/25821, WO99/25854, WO99/25840, WO99/25855 and WO99/25853, all of which are incorporated herein by reference. Briefly, the polynucleotide of the incorporations can be contained in a transfer cassette flanked by two non-identical recombination sites. The transfer cassette is introduced into a plant having stably incorporated into its destination site a genome that is flanked by two non-identical recombination sites that correspond to the transfer cassette sites. A suitable recombinase is provided and the transfer cassette is integrated into the target site. The polynucleotide of interest is thus integrated into a specific chromosomal position in the plant genome.
As células que foram transformadas podem ser cultivadas em plantas de acordo com as formas convencionais. Ver, por exemplo, McCormick et al. (1986) Plant Cell Reports 5:81-84. Estas plantas podem então ser cultivadas, e polinizadas com a mesma estirpe transformada ou estirpes diferentes, e a prole resultante com expressão constitutiva da característica fenotípica desejada identificada. Duas ou mais gerações podem ser cultivadas para garantir que a expressão da característica fenotípica desejada seja mantida de forma estável e herdada e, em seguida, as sementes foram colhidas para garantir que a expressão da característica fenotípica desejada foi alcançada. Desta forma, as concretizações fornecem semente transformada (também referida como "semente transgênica") , com um constructo de nucleotídeos das concretizações, por exemplo, um cassete de expressão das concretizações, estavelmente incorporado ao seu genoma.Cells that have been transformed can be grown into plants in conventional ways. See, for example, McCormick et al. (1986) Plant Cell Reports 5:81-84. These plants can then be cultivated, and pollinated with the same transformed strain or different strains, and the resulting offspring with constitutive expression of the desired phenotypic trait identified. Two or more generations may be grown to ensure that expression of the desired phenotypic trait is stably maintained and inherited, and then seeds were harvested to ensure that expression of the desired phenotypic trait was achieved. In this way, the embodiments provide transformed seed (also referred to as "transgenic seed"), with a nucleotide construct of the embodiments, e.g., an expression cassette of the embodiments, stably incorporated into its genome.
Conforme utilizado aqui, o termo "planta" pode ser uma planta inteira, qualquer parte dela, ou uma célula ou cultura de tecido derivada de uma planta. Assim, o termo "planta" pode se referir a qualquer um: a planta inteira e componentes de plantas ou órgãos (incluindo, mas não limitados aos embriões, pólen, óvulos, sementes, folhas, flores, ramos, frutos, sementes, espigas, cascas, caules, raízes, pontas de raízes, anteras, e similares) , tecidos vegetais, células da planta, protoplastos de plantas, culturas de células de tecido vegetal da qual a planta de milho pode ser regenerada, calos de plantas, touceiras de plantas, sementes e plantas. A célula vegetal é uma célula de uma planta, seja gerada diretamente a partir de uma semente ou planta, ou derivada por meio da cultura de uma célula tirada de uma planta. Grão destina-se a semente madura produzida pelos agricultores comerciais para outros fins que não crescimento ou reprodução da espécie. Progénie, variantes e mutantes das plantas regeneradas também estão incluídas no âmbito das concretizações, desde que essas partes componham os polinucleotídeos introduzidos.As used herein, the term "plant" may be an entire plant, any part thereof, or a cell or tissue culture derived from a plant. Thus, the term "plant" can refer to either: the entire plant and plant components or organs (including, but not limited to, embryos, pollen, ovules, seeds, leaves, flowers, branches, fruits, seeds, ears, bark, stems, roots, root tips, anthers, and the like), plant tissues, plant cells, plant protoplasts, cell cultures of plant tissue from which the corn plant can be regenerated, plant calluses, plant clumps , seeds and plants. A plant cell is a cell from a plant, whether generated directly from a seed or plant, or derived through culture from a cell taken from a plant. Grain is mature seed produced by commercial farmers for purposes other than growth or reproduction of the species. Progeny, variants and mutants of the regenerated plants are also included within the scope of the embodiments, provided that these parts make up the introduced polynucleotides.
As concretizações da invenção podem ser utilizadas para conferir ou aumentar a resistência a patógenos fúngicos de plantas ou proteger do ataque de patógenos fúngicos em plantas, especialmente de milho (Zea mays). Ela irá proteger as diferentes partes da planta do ataque de patógenos, incluindo e não limitado a caules, espigas, folhas, raízes e borlas. Outras espécies de plantas também podem ser de interesse em praticar as concretizações da invenção, incluindo e não limitado a, outras espécies vegetais monocotiledôneas.Embodiments of the invention can be used to confer or increase resistance to fungal plant pathogens or protect against fungal pathogen attack on plants, especially corn (Zea mays). It will protect different parts of the plant from pathogen attack, including and not limited to stems, ears, leaves, roots and tassels. Other plant species may also be of interest in practicing embodiments of the invention, including, but not limited to, other monocotyledonous plant species.
Se necessário, os polinucleotídeos podem ser otimizados para a expressão aumentada no organismo transformado. Por exemplo, os polinucleotídeos podem ser sintetizados utilizando códons plantas-preferidos para a expressão melhorada. Ver, por exemplo, Campbell e Gowri (1990) Plant Physiol. 92:1-11 para uma discussão de uso do codon hospedeiro-preferido. Métodos estão disponíveis na arte para a síntese de genes de plantas preferidas. Ver, por exemplo, Patentes US 5.380.831 e 5.436.391, e Murray et al. (1989) Nucleic Acids Res . 17:477-498, aqui incorporadas por referência.If necessary, the polynucleotides can be optimized for increased expression in the transformed organism. For example, polynucleotides can be synthesized using plant-preferred codons for improved expression. See, for example, Campbell and Gowri (1990) Plant Physiol. 92:1-11 for a discussion of host-preferred codon usage. Methods are available in the art for the synthesis of preferred plant genes. See, for example, US Patents 5,380,831 and 5,436,391, and Murray et al. (1989) Nucleic Acids Res. 17:477-498, incorporated herein by reference.
As concretizações da presente invenção podem ser eficazes contra uma variedade de patógenos de plantas, especialmente fungos, como, por exemplo, Colletotrichum, incluindo Cg. As concretizações da presente invenção também podem ser eficazes contra a podridão do colmo do milho, incluindo a podridão do colmo da antracnose, na qual o agente causador é Colletotrichum. Outros fungos patogênicos de planta e oomycetos (muitos do último têm sido historicamente considerados fungos embora taxonomistas modernos já os classificaram separadamente) incluem, e não estão limitados a, o seguinte: Soja: Phytophthora megasperma fsp. glycinea, Macrophomina phaseolina, Rhizoctonia solani, Sclerotinia sclerotiorum, Fusarium oxysporum, Diaporthe phaseolorum var. sojae (Phomopsis sojae), Diaporthe phaseolorum var. caulivora, Sclerotium rolfsii, Cercospora kikuchii, Cercospora sojina, Peronospora manshuríca,Embodiments of the present invention can be effective against a variety of plant pathogens, especially fungi, such as, for example, Colletotrichum, including Cg. Embodiments of the present invention may also be effective against corn stalk rot, including anthracnose stalk rot, in which the causative agent is Colletotrichum. Other plant pathogenic fungi and oomycetes (many of the latter have historically been considered fungi although modern taxonomists have classified them separately) include, and are not limited to, the following: Soybean: Phytophthora megasperma fsp. glycinea, Macrophomina phaseolina, Rhizoctonia solani, Sclerotinia sclerotiorum, Fusarium oxysporum, Diaporthe phaseolorum var. soybean (Phomopsissyae), Diaporthe phaseolorum var. caulivora, Sclerotium rolfsii, Cercospora kikuchii, Cercospora sojina, Peronospora manshuríca,
Colletotrichum dematium (Colletotichum truncatum), Corynespora cassiicola, Septoria glycines, Phyllosticta sojicola, Alternaria alternate, Microsphaera diffusa, Fusarium semitectum, Phialophora grega ta, Glomerella glycines, Phakopsora pachyrhizi, Pythium aphanidermatum, Pythium ultimum, Pythium debaryanum, Fusarium solani; Canola: Albugo Candida, Alternaria brassicae, Leptosphaeria maculans, Rhizoctonia solani, Sclerotinia sclerotiorum, Mycosphaerella brassiccola, Pythium ultimum, Peronospora parasitica, Fusarium roseum, Alternaria alternata; Alfalfa: Pythium ultimum, Pythium irregulare, Pythium splendens, Pythium debaryanum, Pythium aphanidermatum, Phytophthora megasperma, Peronospora tri foliorum, Phoma medicaginis var. medicaginis, Cercospora medicaginis, Pseudopeziza medicaginis, Leptotrochila medicaginis, Fusarium oxysporum, Verticillium albo- atrum, Aphanomyces euteiches, Stemphylium herbarum, Stemphylium alfalfae, Colletotrichum trifolii, Leptosphaerulina briosiana, Uromyces striatus, Sclerotinia tri foliorum, Stagnospora meliloti, Stemphylium botryosum, Leptotrochila medicaginis; Trigo: Urocystis agropyri, Alternaria alternata, Cladosporium herbarum, Fusarium avenaceum, Fusarium culmorum, Ustilago tritici, Ascochyta tritici, Cephalosporium gramineum, Collotetrichum graminicola, Erysiphe graminis f.sp. tritici, Puccinia graminis f.sp. tritici, Puccinia recôndita f.sp. tritici, Puccinia striiformis, Pyrenophora tritici-repentis, Septoria nodorum, Septoria tritici, Septoria avenae, Pseudocercosporella herpotrichoides, Rhizoctonia solani, Rhizoctonia cerealis, Gaeumannomyces graminis var. tritici, Pythium aphanidermatum,Colletotrichum dematium (Colletotichum truncatum), Corynespora cassiicola, Septoria glycines, Phyllosticta sojicola, Alternaria alternate, Microsphaera diffusa, Fusarium semitectum, Phialophora greek ta, Glomerella glycines, Phakopsora pachyrhizi, Pythium aphanidermatum, Pythium ultimum, Pythium debaryanum, Fusarium solani; Canola: Albugo Candida, Alternaria brassicae, Leptosphaeria maculans, Rhizoctonia solani, Sclerotinia sclerotiorum, Mycosphaerella brassiccola, Pythium ultimum, Peronospora parasitica, Fusarium roseum, Alternaria alternata; Alfalfa: Pythium ultimum, Pythium irregulare, Pythium splendens, Pythium debaryanum, Pythium aphanidermatum, Phytophthora megasperma, Peronospora tri foliorum, Phoma medicaginis var. medicaginis, Cercospora medicaginis, Pseudopeziza medicaginis, Leptotrochila medicaginis, Fusarium oxysporum, Verticillium alboatrum, Aphanomyces euteiches, Stemphylium herbarum, Stemphylium alfalfae, Colletotrichum trifolii, Leptosphaerulina briosiana, Uromyces striatus, Sclerotinia tri foliorum, Stagnospora meliloti, Stemphylium botryosum, Leptotrochila medicaginis; Wheat: Urocystis agropyri, Alternaria alternata, Cladosporium herbarum, Fusarium avenaceum, Fusarium culmorum, Ustilago tritici, Ascochyta tritici, Cephalosporium gramineum, Collotetrichum graminicola, Erysiphe graminis f.sp. tritici, Puccinia graminis f.sp. tritici, Puccinia recondita f.sp . tritici, Pythium aphanidermatum,
Pythium arrhenomanes, Pythium ultimum, Bipolaris sorokiniana, Claviceps purpurea, Tilletia tritici, Tilletia laevis, Ustilago tritici, Tilletia indica, Rhizoctonia solani, Pythium arrhenomannes, Pythium gramicola, Pythium aphaniderma turn; Girassol: Plasmophora halstedii, Sclerotinia sclerotiorum, Septoria helianthi, Phomopsis helianthi, Alternaria helianthi, Alternaria zinniae, Botrytis cinerea, Phoma macdonaldii,Pythium arrhenomanes, Pythium ultimum, Bipolaris sorokiniana, Claviceps purpurea, Tilletia tritici, Tilletia laevis, Ustilago tritici, Tilletia indica, Rhizoctonia solani, Pythium arrhenomannes, Pythium gramicola, Pythium aphaniderma turn; Sunflower: Plasmophora halstedii, Sclerotinia sclerotiorum, Septoria helianthi, Phomopsis helianthi, Alternaria helianthi, Alternaria zinniae, Botrytis cinerea, Phoma macdonaldii,
Macrophomina phaseolina, Erysiphe cichoracearum, Rhizopus oryzae, Rhizopus arrhizus, Rhizopus stolonifer, Puccinia helianthi, Verticillium dahliae, Erwinia carotovorum pv. carotovora, Cephalosporium acremonium, Phytophthora cryptogea, Albugo tragopogonis; Milho Fusarium moniliforme var. subglutinans,Macrophomina phaseolina, Erysiphe cichoracearum, Rhizopus oryzae, Rhizopus arrhizus, Rhizopus stolonifer, Puccinia helianthi, Verticillium dahliae, Erwinia carotovorum pv. carotovora, Cephalosporium acremonium, Phytophthora cryptogea, Albugo tragopogonis; Corn Fusarium moniliforme var. subglutinans,
Erwinia stewartii, Fusarium moniliforme, Stenocarpella maydi (Diplodia maydis), Pythium irregulare, Pythium debaryanum, Pythium graminicola, Pythium splendens, Pythium ultimum, Pythium aphanidermatum, Aspergillus flavus, Bipolaris maydis 0, T (Cochliobolus heterostrophus), Helminthosporium carbonum I, II & III (Cochliobolus carbonum), Exserohilum turcicum I, II & III, Helminthosporium pedicellatum, Physoderma maydis, Phyllosticta maydis, Kabatiella maydis, Cercospora sorghi, Ustilago maydis, Puccinia sorghi, Puccinia polysora, Macrophomina phaseolina, Penicillium oxalicum, Nigrospora oryzae, Cladosporium herbarum, Curvularia lunata, Curvularia inaequalis, Curvularia pallescens, Trichoderma viride, Claviceps sorghi, Erwinia chrysanthemi pv. zea, Erwinia carotovora, Diplodia macrospora, Sclerophthora macrospora, Peronosclerospora sorghi, Peronosclerospora philippinensis, Peronosclerospora maydis, Peronosclerospora sacchari, Sphacelotheca reiliana, Physopella zeae, Cephalosporium maydis, Cephalosporium acremonium; Sorgo: Exserohilum turcicum, Colletotrichum graminicola (Glomerella graminicola), Cercospora sorghi, Gloeocercospora sorghi, Ascochyta sorghina, Puccinia purpurea, Macrophomina phaseolina, Perconia circinata, Fusarium moniliforme, Alternaria alternate, Bipolaris sorghicola, Helminthosporium sorghicola, Curvularia lunata, Phoma insidiosa, Ramulispora sorghi, Ramulispora sorghicola, Phyllachara sacchari, Sporisorium reilianum (Sphacelotheca reiliana), Sphacelotheca cruenta, Sporisorium sorghi, Claviceps sorghi, Rhizoctonia solani, Acremonium strictum, Sclerophthona macrospora, Peronosclerospora sorghi, Peronosclerospora philippinensis, Sclerospora graminicola, Fusarium oxysporum, Pythium arrhenomanes, Pythium graminicola, etc. "Germoplasma" se refere ao material genético ou de um indivíduo (por exemplo, uma planta), um grupo de indivíduos (por exemplo, uma linhagem de planta, variedade ou familia), ou um clone derivado de uma linhagem, variedade, espécie, ou cultura. 0 germoplasma pode ser parte de um organismo ou célula, ou pode ser separado do organismo ou célula. Em geral, o germoplasma fornece material genético com uma composição molecular específica, que fornece uma base física para algumas ou todas as características hereditárias de um organismo ou cultura de células. Conforme utilizado aqui, germoplasma inclui células, sementes ou tecidos de plantas novas, que podem ser cultivadas, ou partes da planta, como folhas, caules, pólen, ou células, que podem ser cultivadas em uma planta inteira. 0 termo "alelo" se refere a uma de duas ou mais sequências 5 de nucleotídeos diferentes, que ocorrem em um locus específico.Erwinia stewartii, Fusarium moniliforme, Stenocarpella maydi (Diplodia maydis), Pythium irregulare, Pythium debaryanum, Pythium graminicola, Pythium splendens, Pythium ultimum, Pythium aphanidermatum, Aspergillus flavus, Bipolaris maydis 0, T (Cochliobolus heterostrophus), Helminthosporium carbonum I, II & III (Cochliobolus carbonum), Exserohilum turcicum I, II & III, Helminthosporium pedicellatum, Physoderma maydis, Phyllosticta maydis, Kabatiella maydis, Cercospora sorghi, Ustilago maydis, Puccinia sorghi, Puccinia polysora, Macrophomina phaseolina, Penicillium oxalicum, Nigrospora oryzae, Cladosporium herbarum, Curvularia lunata, Curvularia inaequalis, Curvularia pallescens, Trichoderma viride, Claviceps sorghi, Erwinia chrysanthemi pv. zea, Erwinia carotovora, Diplodia macrospora, Sclerophthora macrospora, Peronosclerospora sorghi, Peronosclerospora philippinensis, Peronosclerospora maydis, Peronosclerospora sacchari, Sphacelotheca reiliana, Physopella zeae, Cephalosporium maydis, Cephalosporium acremonium; Sorghum: Exserohilum turcicum, Colletotrichum graminicola (Glomerella graminicola), Cercospora sorghi, Gloeocercospora sorghi, Ascochyta sorghina, Puccinia purpurea, Macrophomina phaseolina, Perconia circinata, Fusarium moniliforme, Alternaria alternate, Bipolaris sorghicola, Helminthosporium sorghicola, Curvularia lunata, insidious, Ramulispora sorghi , Ramulispora sorghicola, Phyllachara sacchari, Sporisorium reilianum (Sphacelotheca reiliana), Sphacelotheca cruenta, Sporisorium sorghi, Claviceps sorghi, Rhizoctonia solani, Acremonium strictum, Sclerophthona macrospora, Peronosclerospora sorghi, Peronosclerospora philippinensis, Sclerospora graminicola, Fusarium oxysporum, Pythium arrhenomanes, Pythium graminicola, etc. "Germplasm" refers to the genetic material of either an individual (e.g., a plant), a group of individuals (e.g., a plant strain, variety or family), or a clone derived from a strain, variety, species, or culture. Germplasm may be part of an organism or cell, or it may be separate from the organism or cell. In general, germplasm provides genetic material with a composition specific molecular basis that provides a physical basis for some or all of the heritable characteristics of an organism or cell culture. As used herein, germplasm includes cells, seeds, or tissues of young plants that can be cultivated, or parts of the plant, such as leaves , stems, pollen, or cells, which can be grown into an entire plant. The term "allele" refers to one of two or more different nucleotide sequences that occur at a specific locus.
Um primeiro alelo é encontrado em um cromossomo, enquanto um segundo alelo ocorre na mesma posição em um homólogo do cromossomo, por exemplo, como ocorre por diferentes cromossomos de um indivíduo heterozigoto, ou entre diferentes indivíduos homozigotos ou heterozigotos em uma população. Um "alelo favorável" é o alelo em um locus particular, que confere, ou contribui para, um fenótipo agronomicamente desejável, por exemplo, resistência à infecção por Cg. Um alelo favorável de um marcador é um alelo marcador que segrega com o fenótipo 15 favorável. Uma forma alélica favorável de um segmento de cromossomo é um segmento do cromossomo que inclui uma sequência de nucleotídeos que contribui para o desempenho agronômico superior em um ou mais locos genéticos localizados fisicamente no segmento do cromossoma. "Frequência alélica" refere-se a 20 frequência (proporção ou percentagem) de um alelo numa população, ou de uma população de linhagens. Pode-se estimar a frequência de alelos dentro de uma população calculando a média das frequências alélicas de uma amostra de indivíduos de uma população específica. 25A first allele is found on a chromosome, while a second allele occurs in the same position on a homologous chromosome, for example, as occurs across different chromosomes of a heterozygous individual, or among different homozygous or heterozygous individuals in a population. A "favorable allele" is the allele at a particular locus that confers, or contributes to, an agronomically desirable phenotype, for example, resistance to Cg infection. A favorable allele of a marker is a marker allele that segregates with the favorable phenotype. A favorable allelic form of a chromosome segment is a chromosome segment that includes a nucleotide sequence that contributes to superior agronomic performance at one or more genetic loci physically located on the chromosome segment. "Allele frequency" refers to the frequency (proportion or percentage) of an allele in a population, or of a population of lineages. One can estimate the frequency of alleles within a population by calculating the average of the allele frequencies of a sample of individuals from a specific population. 25
Um alelo "positivamente" correlacionado com um traço quando ele está ligado a ele e quando a presença do alelo é um indicador de que a característica desejada ou forma característica irá ocorrer em uma planta compreendendo o alelo. Um alelo negativamente correlacionado com um traço quando é ligado a ele e quando a presença do alelo é um indicador de que uma característica desejada ou forma característica não ocorrerá em uma planta compreendendo o alelo.An allele "positively" correlates with a trait when it is linked to it and when the presence of the allele is an indicator that the desired trait or characteristic form will occur in a plant comprising the allele. An allele is negatively correlated with a trait when it is linked to it and when the presence of the allele is an indicator that a desired trait or characteristic form will not occur in a plant comprising the allele.
Um indivíduo é "homozigoto" se o indivíduo tem um único tipo de alelo em um determinado locus (por exemplo, um indivíduo diplóide tem uma cópia do mesmo alelo em um locus para cada um dos dois cromossomos homólogos). Um indivíduo é "heterozigoto" se mais de um tipo de alelo está presente em um determinado locus (por exemplo, um indivíduo diplóide com uma cópia de cada um dos dois alelos diferentes) . Um caso especial de uma situação de heterozigotos é onde um cromossomo tem um alelo de um gene e outro cromossomo não tem esse gene, locus ou região completamente - em outras palavras, tem uma deleção do cromossomo em relação ao primeiro. Esta situação é referida como "hemizigota". Nesta situação, o alelo no cromossomo que falta o gene, locus ou região pode também ser referido como "alelo nulo" . 0 termo "homogeneidade" indica que os membros de um grupo têm o mesmo genótipo em um ou mais loci específicos. Em contraste, o termo "heterogeneidade" é usado para indicar os indivíduos do grupo que diferem em genótipo de um ou mais loci específicos.An individual is "homozygous" if the individual has a single type of allele at a given locus (for example, a diploid individual has one copy of the same allele at one locus for each of two homologous chromosomes). An individual is "heterozygous" if more than one type of allele is present at a given locus (e.g., a diploid individual with one copy of each of two different alleles). A special case of a heterozygous situation is where one chromosome has an allele of a gene and another chromosome is missing that gene, locus or region completely - in other words, it has a deletion of the chromosome relative to the first. This situation is referred to as "hemizygous". In this situation, the allele on the chromosome that is missing the gene, locus or region may also be referred to as the "null allele". The term "homogeneity" indicates that members of a group have the same genotype at one or more specific loci. In contrast, the term "heterogeneity" is used to indicate individuals in the group that differ in genotype at one or more specific loci.
As concretizações proporcionam não apenas um gene e suas variantes funcionais para uso em aplicações transgênicas, mas as sequências e processos que permitem aos genes de resistência Rcgl e Rcglb a serem movidos entre linhagens de milho utilizando reprodução assistida por marcadores. As concretizações também se relacionam às plantas produzidas por estes processos que mantêm um intervalo cromossômico truncado compreendendo os genes de resistência Rcgl e Rcglb.The embodiments provide not only a gene and its functional variants for use in transgenic applications, but the sequences and processes that allow the Rcgl and Rcglb resistance genes to be moved between maize lines using marker-assisted breeding. The embodiments also relate to plants produced by these processes that maintain a truncated chromosomal interval comprising the Rcgl and Rcglb resistance genes.
Um mapa genético é uma representação gráfica de um genoma (ou parte de um genoma, tais como um único cromossomo) , onde as distâncias entre os pontos de referência em um cromossomo são medidas pelas frequências de recombinação entre os marcos. Recombinações entre marcas genéticas podem ser detectadas através de uma variedade de marcadores genéticos moleculares (também chamados de marcadores moleculares) que são descritos em mais detalhes aqui.A genetic map is a graphical representation of a genome (or part of a genome, such as a single chromosome), where the distances between landmarks on a chromosome are measured by the recombination frequencies between the landmarks. Recombinations between genetic landmarks can be detected by a variety of molecular genetic markers (also called molecular markers) that are described in more detail here.
Para marcadores serem úteis na detecção de recombinações, eles precisam detectar diferenças, ou polimorfismos, no seio da população que está sendo monitorada. Para marcadores moleculares, isto significa as diferenças ao nível do DNA devido a diferenças de sequência de polinucleotideo (por exemplo, SSRs RFLPs, FLPs, SNPs). A variabilidade do genoma pode ser de qualquer origem, por exemplo, inserções, deleções, duplicações, elementos repetitivos, mutações pontuais, eventos de recombinação, ou a presença e a sequência de elementos transponíveis. Marcadores moleculares podem ser derivados de ácidos nucléicos genômicos ou expressos (por exemplo, ESTs). ESTs são geralmente bem conservados dentro de uma espécie, enquanto outras regiões do DNA (normalmente não- codificantes) tendem a acumular polimorfismo e, portanto, podem ser mais variáveis entre os indivíduos da mesma espécie. Um grande número de marcadores moleculares de milho são conhecidos na arte, e são publicados ou disponíveis a partir de várias fontes, como o Maize GDB internet resource e o Arizona Genomics internet resource gerido pela Universidade do Arizona.For markers to be useful in detecting recombinations, they need to detect differences, or polymorphisms, within the population being monitored. For molecular markers, this means differences at the DNA level due to polynucleotide sequence differences (e.g., SSRs, RFLPs, FLPs, SNPs). Genome variability can be of any origin, for example, insertions, deletions, duplications, repetitive elements, point mutations, recombination events, or the presence and sequence of transposable elements. Molecular markers can be derived from genomic or expressed nucleic acids (e.g. ESTs). ESTs are generally well conserved within a species, while other regions of DNA (usually non-coding) tend to accumulate polymorphism and, therefore, may be more variable between individuals of the same species. A large number of maize molecular markers are known in the art, and are published or available from various sources, such as the Maize GDB internet resource and the Arizona Genomics internet resource managed by the University of Arizona.
Os marcadores moleculares podem ser usados em uma variedade de aplicações de melhoramento de plantas (por exemplo, ver Staub et al. (1996) Hortscience 31: 729-741; Tanksley (1983) Plant Molecular Biology Reporter. 1: 3-8). Uma das principais áreas de interesse é aumentar a eficiência dos retrocruzamentos e genes introgressados usando seleção assistida por marcadores (MAS). Um marcador molecular que demonstra a ligação com um locus que afeta uma característica desejada fenotípica fornece uma ferramenta útil para a seleção da característica de uma população de plantas. Isto é particularmente verdadeiro quando o fenótipo é difícil de ensaio, por exemplo, traços de resistência a muitas doenças, ou ocorre numa fase tardia no desenvolvimento das plantas, por exemplo, características kernel. Desde que ensaios de marcadores de DNA são menos trabalhosos, e ocupam menos espaço físico, a fenotipagem de campo, populações muito maiores podem ser analisadas, aumentando as chances de encontrar um recombinante com o segmento-alvo a partir da linhagem de doadores movidos para a linhagem recipiente. Quanto mais fechada a ligação mais íntima, mais útil o marcador, como recombinação é menos provável de ocorrer entre o marcador e o gene que causa a característica, o que pode resultar em falsos positivos. Tendo marcadores flanqueando diminui as chances de que a seleção falso positiva ocorrerá como um evento de recombinação dupla que seria necessário. A situação ideal é ter um marcador no próprio gene, de modo que não possa ocorrer recombinação entre o marcador e o gene. Esse marcador é chamado um "marcador perfeito".Molecular markers can be used in a variety of plant breeding applications (e.g., see Staub et al. (1996) Hortscience 31: 729-741; Tanksley (1983) Plant Molecular Biology Reporter. 1: 3-8). One of the main areas of interest is to increase the efficiency of backcrosses and introgressed genes using marker-assisted selection (MAS). A molecular marker that demonstrates linkage to a locus that affects a desired phenotypic trait provides a useful tool for trait selection in a plant population. This is particularly true when the phenotype is difficult to assay, e.g., resistance traits to many diseases, or occurs at a late stage in plant development, e.g., kernel traits. Since DNA marker assays are less labor intensive, and take up less physical space, with field phenotyping, much larger populations can be analyzed, increasing the chances of finding a recombinant with the target segment from the donor lineage moved into the recipient lineage. The closer the link, the more useful the marker, as recombination is less likely to occur between the marker and the gene that causes the trait, which can result in false positives. Having flanking markers decreases the chances that false positive selection will occur as a double recombination event would otherwise be necessary. The ideal situation is to have a marker on the gene itself, so that recombination cannot occur between the marker and the gene. This marker is called a "perfect marker."
Quando um gene é introgressado pelo MAS, não é apenas o gene que é introduzido, mas também as regiões de flanqueamento (Gepts. (2002). Crop Sei. 42: 1780-1790). Isto é referido como "arrasto de ligação" . No caso em que a planta doadora é altamente relacionada com a planta receptora, como no caso do locus Rcgl sendo linhagens geradas a partir de MP305, uma fonte exótica, em linhagens elite, estas regiões flanqueadoras carregam genes adicionais que podem codificar para características agronomicamente indesejáveis. Este "arrasto de ligação" também pode resultar em produtividade reduzida ou outras características agronômicas negativas, mesmo após vários ciclos de retrocruzamentos para a linhagem elite de milho. Este também é às vezes chamado de "arraste de rendimento". O tamanho da região flanqueadora pode ser diminuído por retrocruzamentos adicionais, embora isso não seja sempre bem sucedido, como os criadores não têm controle sobre o tamanho da região ou a interrupção de recombinação (Young et al. (1998) Genetics 120:579-585). No melhoramento clássico geralmente é só por acaso que recombinações são selecionadas, que contribuem para uma redução no tamanho do segmento de doadores (Tanksley et al. (1989). Biotechnology 7: 257-264). Mesmo depois de 20 retrocruzamentos em retrocruzamentos deste tipo, pode-se esperar encontrar um considerável pedaço do cromossomo doador ainda ligado ao gene a ser selecionado. Com marcadores, no entanto, é possível selecionar aqueles raros indivíduos que sofreram recombinação perto do gene de interesse. Em 150 plantas retrocruzadas, há 95% de chance de que pelo menos uma planta terá experimentado um retrocruzamento de 1 cm do gene, com base em uma única distância do mapa de meiose. Marcadores irão permitir a identificação inequívoca dos indivíduos. Com um retrocruzamento adicional de 300 plantas, haveria uma possibilidade de 95% de um cruzamento dentro de uma distância de 1 cM de um único mapa de meiose do outro lado do gene, gerando um segmento em torno do gene alvo de menos de 2 cm com base em uma única distância do mapa de meiose. Isto pode ser realizado em duas gerações com marcadores, enquanto ele teria exigido, em média, 100 gerações sem marcadores (Ver Tanksley et al. supra). Quando a localização exata de um gene é conhecida, uma série de marcadores de flanqueamento em torno do gene pode ser utilizada para selecionar para recombinações em populações em tamanhos diferentes. Por exemplo, em uma população de menor tamanho recombinações podem ser esperadas mais longe do gene, com marcadores de flanqueamento mais distais seriam necessários para detectar a recombinação.When a gene is introgressed by the MAS, it is not only the gene that is introduced, but also the flanking regions (Gepts. (2002). Crop Sci. 42: 1780-1790). This is referred to as "linkage drag". In the case where the donor plant is highly related to the recipient plant, as in the case of the Rcgl locus being lines generated from MP305, an exotic source, in elite lines, these flanking regions carry additional genes that may code for agronomically undesirable traits . This "linkage drag" can also result in reduced productivity or other negative agronomic traits, even after several cycles of backcrosses to the elite corn line. This is also sometimes called "yield drag". The size of the flanking region can be decreased by additional backcrosses, although this is not always successful, as breeders have no control over the size of the region or the interruption of recombination (Young et al. (1998) Genetics 120:579-585 ). In classical breeding it is generally only by chance that recombinations are selected, which contribute to a reduction in the size of the donor segment (Tanksley et al. (1989). Biotechnology 7: 257-264). Even after 20 backcrosses in backcrosses of this type, one can expect to find a considerable portion of the donor chromosome still linked to the gene to be selected. With markers, however, it is possible to select those rare individuals that have undergone recombination near the gene of interest. In 150 backcrossed plants, there is a 95% chance that at least one plant will have experienced a 1 cm backcross of the gene, based on a single meiosis map distance. Markers will allow the unambiguous identification of individuals. With an additional backcross of 300 plants, there would be a 95% chance of a cross within 1 cM of a single meiosis map on the other side of the gene, generating a segment around the target gene of less than 2 cm with based on a single meiosis map distance. This can be accomplished in two generations with markers, whereas it would have required, on average, 100 generations without markers (See Tanksley et al. supra). When the exact location of a gene is known, a series of flanking markers around the gene can be used to select for recombinations in populations of different sizes. For example, in a smaller population size recombinations might be expected further away from the gene, with more distal flanking markers being needed to detect recombination.
A disponibilidade de mapas de ligação integrados no genoma do milho com densidades crescentes de marcadores públicos de milho tem facilitado o mapeamento genético do milho e MAS. Ver, por exemplo, o IBM2 Neighbors 4 map [online] , [visitado em 2006- 03-21]. Retirado da Internet: <URL: http://www.maizegdb.org/cgi- bin/displaymaprecord,cgi?id=871214>.The availability of integrated linkage maps in the maize genome with increasing densities of public maize markers has facilitated genetic mapping of maize and MAS. See, for example, the IBM2 Neighbors 4 map [online], [visited 2006-03-21]. Taken from the Internet: <URL: http://www.maizegdb.org/cgi- bin/displaymaprecord,cgi?id=871214>.
Os componentes-chave para a implementação do MAS são: (i) definição da população em que o marcador de associação traço será determinada, que pode ser uma população segregante, ou de uma população aleatória ou estruturada, (ii) o controle da segregação ou da associação de marcadores polimórficos em relação ao traço, e a determinação de vínculo ou associação através de métodos estatísticos, (iii) a definição de um conjunto de marcadores desejáveis com base nos resultados da análise estatística, e (iv) a utilização e / ou extrapolação desta informação para o atual conjunto de melhoramento do germoplasma marcador para permitir decisões de seleção com base a ser feita. Os três tipos de marcadores descritos nesta divulgação podem ser usados em protocolos de seleção assistida por marcadores; sequência simples repetida (SSR, também conhecida como microssatélite), marcadores, marcadores de polimorfismo de nucleotídeo único (SNP) e marcadores de fragmento de comprimento polimórfico (FLP). SSRs pode ser definida como funcionamento relativamente curto de DNA repetido em tandem com comprimentos de 6 pb ou menos (Tautz (1989) Nucleic Acid Research 17: 6463-6471; Wang et al. (1994) Theoretical and Applied Genetics, 88:1-6). Polimorfismos surgem devido a variação no número de unidades de repetição, provavelmente causada por deslizamento durante a replicação doThe key components for implementing MAS are: (i) defining the population in which the trait association marker will be determined, which can be a segregating population, or a random or structured population, (ii) controlling segregation or of the association of polymorphic markers in relation to the trait, and the determination of linkage or association through statistical methods, (iii) the definition of a set of desirable markers based on the results of statistical analysis, and (iv) the use and/or extrapolation of this information to the current breeding pool of marker germplasm to allow selection based decisions to be made. The three types of markers described in this disclosure can be used in marker-assisted selection protocols; simple repeated sequence (SSR, also known as microsatellite), markers, single nucleotide polymorphism (SNP) markers, and fragment length polymorphic (FLP) markers. SSRs can be defined as relatively short runs of tandemly repeated DNA with lengths of 6 bp or less (Tautz (1989) Nucleic Acid Research 17: 6463-6471; Wang et al. (1994) Theoretical and Applied Genetics, 88:1- 6). Polymorphisms arise due to variation in the number of repeat units, probably caused by slippage during replication.
DNA (Levinson e Gutman (1987) Mol Biol Evol 4: 203-221). A variação no comprimento da repetição pode ser detectada através da concepção de iniciadores de PCR para regiões flanqueadoras não-repetitivas conservadas (Weber e May (1989) Am J Hum Genet 44:388-396). SSRs são altamente adequadas para o mapeamento e MAS como elas são multialélicas, co-dominantes, reprodutíveis e passíveis de automação de alto rendimento (Rafalski et al. (1996) Geração e utilização de marcadores de DNA em plantas. In: Non- mammalian genomic analysis: a practical guide. Academic Press, pp 75-135).DNA (Levinson and Gutman (1987) Mol Biol Evol 4: 203-221). Variation in repeat length can be detected by designing PCR primers for conserved non-repetitive flanking regions (Weber and May (1989) Am J Hum Genet 44:388-396). SSRs are highly suitable for mapping and MAS as they are multiallelic, co-dominant, reproducible and amenable to high-throughput automation (Rafalski et al. (1996) Generation and use of DNA markers in plants. In: Non-mammalian genomic analysis: a practical guide. Academic Press, pp 75-135).
Por exemplo, um perfil de marcadores SSR de MP3 05 é fornecido no Exemplo 5 aqui. Este perfil de marcador foi gerado por eletroforese em gel de produtos de amplificação gerados pelos pares de iniciadores para esses marcadores. Escore de genótipo do marcador é baseado no tamanho do fragmento amplificado, que neste caso foi medido pelo peso de pares de bases do fragmento. Embora a variação do iniciador utilizado ou procedimentos de laboratório possam afetar o peso do par de base, valores relativos permanecerão constantes independentemente do iniciador específico ou de laboratório usado. Assim, quando comparam linhagens, os perfis de SSR que estão sendo comparados devem ser obtidos no mesmo laboratório, de modo que os mesmos iniciadores e equipamentos sejam utilizados. Por esta razão, quando se comparam as plantas ou linhagens de marcadores específicos vis a vis, é preferível afirmar que tais plantas ou linhagens têm os mesmos (ou diferente) alelos em um determinado locus (por exemplo, pode- se dizer que, se uma planta não compreende o intervalo cromossômico derivado de MP305 igual ou inferior a UMC15a, não incluirá os mesmos alelos como MP3 05 em todos os loci em ou abaixo de UMC15a listados na Tabela 5b no Exemplo 5). Um serviço SSR para o milho está disponível ao público em uma base contratual pela DNA Landmarks em Saint-Jean-sur-Richelieu, Quebec, Canadá.For example, an MP3 SSR marker profile 05 is provided in Example 5 here. This marker profile was generated by gel electrophoresis of amplification products generated by the primer pairs for these markers. Marker genotype score is based on the size of the amplified fragment, which in this case was measured by the base pair weight of the fragment. Although variation in the primer used or laboratory procedures may affect the base pair weight, relative values will remain constant regardless of the specific primer or laboratory used. Therefore, when comparing strains, the SSR profiles being compared must be obtained in the same laboratory, so that the same primers and equipment are used. For this reason, when comparing marker-specific plants or strains vis-à-vis, it is preferable to assert that such plants or strains have the same (or different) alleles at a given locus (e.g., one might say that if a plant does not comprise the MP305-derived chromosomal interval equal to or less than UMC15a, will not include the same alleles as MP305 at all loci at or below UMC15a listed in Table 5b in Example 5). An SSR service for corn is available to the public on a contractual basis from DNA Landmarks in Saint-Jean-sur-Richelieu, Quebec, Canada.
Vários tipos de marcadores FLP podem ser gerados. Mais comumente, iniciadores de amplificação são utilizados para gerar polimorfismos de comprimento de fragmento. Tais marcadores FLP são, em muitos aspectos, semelhantes aos marcadores SSR, exceto que a região amplificada pelos iniciadores normalmente não é uma região altamente repetitiva. Ainda assim, a região amplificada, ou fragmento, terá variabilidade suficiente entre os germoplasmas, muitas vezes devido a inserções ou exclusões, de tal forma que os fragmentos gerados pelos iniciadores de amplificação podem ser distinguidos entre indivíduos polimórficos, e tais indels são conhecidos por ocorrer com frequência em milho (Bhattramakki et al. (2002). Plant Mol Biol 48, 539-547; Rafalski (2002b), supra). A expressão "indel" se refere a uma inserção ou exclusão, em que uma linhagem pode ser referida como tendo uma inserção em relação a uma segunda linhagem, ou a segunda linhagem pode ser referida como tendo uma exclusão em relação à primeira linhagem. Os marcadores MZA aqui divulgados são exemplos de marcadores FLP amplificados que foram selecionados porque estão em estreita proximidade com os genes Rcgl e Rcglb.Various types of FLP markers can be generated. Most commonly, amplification primers are used to generate fragment length polymorphisms. Such FLP markers are, in many respects, similar to SSR markers, except that the region amplified by the primers is typically not a highly repetitive region. Still, the amplified region, or fragment, will have sufficient variability among germplasms, often due to insertions or deletions, such that fragments generated by the amplification primers can be distinguished among polymorphic individuals, and such indels are known to occur. frequently in maize (Bhattramakki et al. (2002). Plant Mol Biol 48, 539-547; Rafalski (2002b), supra). The term "indel" refers to an insertion or deletion, wherein one lineage may be referred to as having an insertion with respect to a second lineage, or the second lineage may be referred to as having a deletion with respect to the first lineage. The MZA markers disclosed herein are examples of amplified FLP markers that were selected because they are in close proximity to the Rcgl and Rcglb genes.
Marcadores SNP detectam um único par de base de substituições de nucleotídeos. De todos os tipos de marcadores moleculares, os SNPs são os mais abundantes, tendo assim o potencial de proporcionar a mais alta resolução de mapa genético (Bhattramakki et al. 2002 Plant Molecular Biology 48:539-547). Os SNPs podem ser analisados em um nível ainda mais elevado da taxa de transferência de SSRs, em uma modalidade chamada de "ultra alta-costura de transferência" , como eles não exigem grandes quantidades de DNA e a automatização do ensaio pode ser levada adiante. Os SNPs também tem a promessa de serem sistemas de custo relativamente baixo. Esses três fatores juntos fazem SNPs altamente atraentes para uso em MAS. Vários métodos estão disponíveis para genotipagem do SNP, incluindo mas não limitados a, hibridação, extensão de iniciador, ligação de oligonucleotídeo, clivagem de nuclease, mini-sequenciamento e esferas codificadas. Esses métodos foram revistos em: Gut (2001) Hum Mutat 17 pp. 475-492; Shi (2001) Clin Chem 47, pp. 164-172; Kwok (2000) Pharmacogenomics 1, pp. 95-100; Bhattramakki e Rafalski (2001) Discovery and application of single nucleotide polymorphism markers in plants. In: Henry RJ, Ed., Plant Genotyping: The DNA Fingerprinting of Plants,, GABI Publishing, Wallingford. Uma vasta gama de tecnologias disponíveis comercialmente utilizam estes e outros métodos para examinar SNPs incluindo MASSCODE ™ (Qiagen), INVADER™ (Third Wave Technologies, Madison, WI) , SNAPSHOT ® (Applied Biosystems), TAQMAN® (Applied Biosystems) e BEADARRAYS ™ (Ilumina).SNP markers detect single base pair nucleotide substitutions. Of all types of molecular markers, SNPs are the most abundant, thus having the potential to provide the highest resolution genetic map (Bhattramakki et al. 2002 Plant Molecular Biology 48:539-547). SNPs can be analyzed at an even higher level of throughput than SSRs, in a modality called "ultra high-throughput", as they do not require large amounts of DNA and automation of the assay can be taken further. SNPs also have the promise of being relatively low-cost systems. These three factors together make SNPs highly attractive for use in MAS. Various methods are available for SNP genotyping, including but not limited to, hybridization, primer extension, oligonucleotide ligation, nuclease cleavage, mini-sequencing, and scrambled beads. These methods were reviewed in: Gut (2001) Hum Mutat 17 pp. 475-492; Shi (2001) Clin Chem 47, pp. 164-172; Kwok (2000) Pharmacogenomics 1, pp. 95-100; Bhattramakki and Rafalski (2001) Discovery and application of single nucleotide polymorphism markers in plants. In: Henry RJ, Ed., Plant Genotyping: The DNA Fingerprinting of Plants, GABI Publishing, Wallingford. A wide range of commercially available technologies utilize these and other methods to examine SNPs including MASSCODE™ (Qiagen), INVADER™ (Third Wave Technologies, Madison, WI), SNAPSHOT® (Applied Biosystems), TAQMAN® (Applied Biosystems), and BEADARRAYS™ (Lights up).
Um número de SNPs juntos dentro de uma sequência, ou através de sequências encadeadas, pode ser usado para descrever um haplótipo de qualquer genótipo específico (Ching et al. (2002), a BMC Genet. 3:19 pp Gupta et al. 2001, Rafalski (2002b T), supra). Haplótipos podem ser mais informativos do que SNPs únicos e podem ser mais descritivos de qualquer genótipo particular. Por exemplo, um único SNP pode ser alelo T para MP305, mas o alelo T pode ocorrer também na população reprodutora de milho sendo utilizado para os parentais recorrentes. Nesse caso, um haplótipo, por exemplo, uma série de alelos de marcadores ligados ao SNP, pode ser mais informativo. Uma vez que um único haplótipo tenha sido atribuído a uma região cromossômica doadora, um haplótipo pode ser usado na população ou qualquer subconjunto dela para determinar se um indivíduo tem um gene específico. Ver, por exemplo, W02003054229. Usando plataformas de detecção de marcador altamente automatizadas conhecidas pelos técnicos na arte torna este processo altamente eficiente e eficaz.A number of SNPs together within a sequence, or across linked sequences, can be used to describe a haplotype of any specific genotype (Ching et al. (2002), BMC Genet. 3:19 pp. Gupta et al. 2001, Rafalski (2002b T), supra). Haplotypes can be more informative than single SNPs and can be more descriptive of any particular genotype. For example, a single SNP may be the T allele for MP305, but the T allele may also occur in the maize breeding population and is used for the recurrent parents. In this case, a haplotype, for example a series of marker alleles linked to the SNP, may be more informative. Once a single haplotype has been assigned to a donor chromosomal region, a haplotype can be used in the population or any subset thereof to determine whether an individual has a specific gene. See, for example, W02003054229. Using highly automated marker detection platforms known to those skilled in the art makes this process highly efficient and effective.
Como aqui descrito, muitos dos iniciadores listados nas Tabelas 1 e 2 podem ser facilmente utilizados como marcadores FLP para selecionar o locus Rcgl. Estes iniciadores também podem ser usados para converter esses marcadores para SNP ou outra estrutura semelhante ou marcadores funcionalmente equivalentes (SSRs, CAPS, indels, etc), nas mesmas regiões. Uma abordagem muito produtiva para a conversão de SNP é descrita por Rafalski (2002a) Current opinion in plant biology 5 (2) : 94-100 e também Rafalski (2002b) Plant Science 162: 329-333. Usando PCR, os iniciadores são usados para amplificar segmentos de DNA de indivíduos (de preferência inatos), que representam a diversidade da população de interesse. Os produtos de PCR são sequenciados diretamente em um ou ambos os sentidos. As sequências resultantes são alinhadas e os polimorfismos são identificados. Os polimorfismos não estão limitados a polimorfismos de nucleotídeo único (SNP), mas também incluem indels, CAPS, SSRs e VNTR (número variável de repetições em tandem). Especificamente no que diz respeito às informações do mapa aqui descrito, pode-se facilmente usar as informações contidas neste documento para obter mais SNPs polimórficos (e outros marcadores) na região amplificada pelos iniciadores listados nesta divulgação. Marcadores na região do mapa descrito podem ser hibrizados com BACs ou outras bibliotecas genômicas, ou eletronicamente alinhados com as sequências do genoma, para encontrar novas sequências no mesmo local aproximado como os marcadores descritos.As described herein, many of the primers listed in Tables 1 and 2 can easily be used as FLP markers to select the Rcgl locus. These primers can also be used to convert these markers to SNP or other similar structure or functionally equivalent markers (SSRs, CAPS, indels, etc.), in the same regions. A very productive approach for SNP conversion is described by Rafalski (2002a) Current opinion in plant biology 5 (2): 94-100 and also Rafalski (2002b) Plant Science 162: 329-333. Using PCR, primers are used to amplify DNA segments from individuals (preferably innate) that represent the diversity of the population of interest. PCR products are directly sequenced in one or both directions. The resulting sequences are aligned and polymorphisms are identified. Polymorphisms are not limited to single nucleotide polymorphisms (SNP) but also include indels, CAPS, SSRs and VNTR (variable number of tandem repeats). Specifically with regard to the map information described herein, one can easily use the information contained herein to obtain more polymorphic SNPs (and other markers) in the region amplified by the primers listed in this disclosure. Markers in the described map region can be hybridized with BACs or other genomic libraries, or electronically aligned with genome sequences, to find new sequences in the same approximate location as the described markers.
Além de SSR, FLPs e SNPs como descritos acima, outros tipos de marcadores moleculares também são amplamente utilizados, incluindo mas não limitados a etiquetas (tags) de sequências expressas (ESTs) e marcadores SSR derivados de sequências EST, e DNA polimórfico amplificado aleatoriamente (RAPD). Conforme utilizado aqui, o termo "Marcador Genético" refere-se a qualquer tipo de marcador baseado em ácido nucléico, incluindo, mas não limitados a, Polimorfismo de comprimento de fragmento de restrição (RFLP), Repetição de sequência simples (SSR), DNA Polimórfico Randomicamente Amplificado (RAPD), Sequências Polimórficas clivadas amplificadas (CAPS) (Rafalski e Tingey, 1993, Trends in Genetics 9:275-280), Polimorfismo de comprimento de fragmento amplificado (AFLP) (Vos et al., 1995, Nucleic Acids Res. 23:4407-4414), polimorfismo de nucleotídeo único (SNP) (Brookes, 1999, Gene 234:177-186), Região amplificada de sequência caracterizada (SCAR) (Paran e Michelmore, 1993, Theor. Appl. Genet. 85:985-993), Sítio alvo de Sequência (STS) (Onozaki et al. 2004, Euphytica 138:255-262), Polimorfismo de confirmação de faixa única (SSCP) (Orita et al. , 1989, Proc Natl Acad Sei E.U.A. 86:2766-2770), Repetições de sequências Inter-Simples (fragmentos) (Blair et al. 1999, Theor. Appl. Genet. 98:780-792), Polimorfismo amplificado Inter-Retrotransposon (TRAP), Polimorfismo de microsatélite Retrotransposon-Amplifiçado (REMAP) (Kalendar et al. 1999, Theor . Appl. Genet. 98:704-711), um produto de clivagem do RNA (como um Lynx tag) e similares.In addition to SSR, FLPs and SNPs as described above, other types of molecular markers are also widely used, including but not limited to expressed sequence tags (ESTs) and SSR markers derived from EST sequences, and randomly amplified polymorphic DNA ( RAPD). As used herein, the term "Genetic Marker" refers to any type of nucleic acid-based marker, including, but not limited to, Restriction Fragment Length Polymorphism (RFLP), Simple Sequence Repeat (SSR), DNA Randomly Amplified Polymorphic (RAPD), Amplified Cleaved Polymorphic Sequences (CAPS) (Rafalski and Tingey, 1993, Trends in Genetics 9:275-280), Amplified Fragment Length Polymorphism (AFLP) (Vos et al., 1995, Nucleic Acids Res. 23:4407-4414), single nucleotide polymorphism (SNP) (Brookes, 1999, Gene 234:177-186), Characterized Sequence Amplified Region (SCAR) (Paran and Michelmore, 1993, Theor. Appl. Genet. 85:985-993), Sequence Target Site (STS) (Onozaki et al. 2004, Euphytica 138:255-262), Single Lane Confirmation Polymorphism (SSCP) (Orita et al., 1989, Proc Natl Acad Sei U.S. 86:2766-2770), Inter-Simple Sequence Repeats (fragments) (Blair et al. 1999, Theor. Appl. Genet. 98:780-792), Inter-Retrotransposon Amplified Polymorphism (TRAP), Retrotransposon Microsatellite Polymorphism -Amplified (REMAP) (Kalendar et al. 1999, Theor. Appl. Genet. 98:704-711), an RNA cleavage product (such as a Lynx tag) and the like.
Mais genericamente, o termo "marcadores moleculares" pode ser usado para se referir a um marcador genético, conforme acima definido, ou um produto codificado do mesmo (por exemplo, uma proteína), utilizado como um ponto de referência na identificação de um locus ligado. Um marcador pode ser obtido a partir de sequências de nucleotídeos genômicas ou de sequências de nucleotídeos expressas (por exemplo, a partir de um RNA ligado, um cDNA, etc), ou de um polipeptídeo codificado. O termo também se refere a sequências de ácidos nucleicos complementares ou de acompanhamento das sequências de marcador, como os ácidos nucleicos utilizados como sondas ou pares de iniciadores capazes de amplificar a sequência do marcador. A "sonda de marcador molecular" é uma sequência de ácido nucleico ou molécula que pode ser usado para identificar a presença de um locus marcador, por exemplo, uma sonda de ácido nucléico que é complementar a uma sequência do locus marcador. Alternativamente, em alguns aspectos, uma sonda marcadora refere-se a uma sonda de qualquer tipo que é capaz de distinguir (ou seja, o genótipo) , o alelo particular que está presente em um locus marcador. Ácidos nucleicos são "complementares" quando expressamente hibridizam em solução, por exemplo, de acordo com as regras de pareamento de Watson-Crick. Alguns dos marcadores aqui descritos são também referidos como marcadores de hibridação, quando localizados em uma região Indel, como a região não-colinear aqui descrita. Isto porque a região de inserção é, por definição, um polimorfismo vis-à-vis de uma planta sem a inserção. Assim, o marcador só precisa indicar se a região Indel está presente ou ausente. Toda a tecnologia de detecção de marcador pode ser usada para identificar um marcador de hibridação, por exemplo, a tecnologia SNP é utilizada nos exemplos aqui previstos.More generally, the term "molecular markers" may be used to refer to a genetic marker, as defined above, or an encoded product thereof (e.g., a protein), used as a reference point in identifying a linked locus. . A marker can be obtained from genomic nucleotide sequences or from expressed nucleotide sequences (for example, from a bound RNA, a cDNA, etc.), or from an encoded polypeptide. The term also refers to nucleic acid sequences complementary to or accompanying marker sequences, such as nucleic acids used as probes or primer pairs capable of amplifying the marker sequence. A "molecular marker probe" is a nucleic acid sequence or molecule that can be used to identify the presence of a marker locus, for example, a nucleic acid probe that is complementary to a marker locus sequence. Alternatively, in some aspects, a marker probe refers to a probe of any type that is capable of distinguishing (i.e., the genotype) the particular allele that is present at a marker locus. Nucleic acids are "complementary" when they expressly hybridize in solution, for example, according to the Watson-Crick pairing rules. Some of the markers described here are also referred to as hybridization markers when located in an Indel region, such as the non-collinear region described here. This is because the insertion region is, by definition, a polymorphism vis-à-vis a plant without the insertion. Thus, the marker only needs to indicate whether the Indel region is present or absent. Any marker detection technology can be used to identify a hybridization marker, for example, SNP technology is used in the examples provided herein.
O "ácido nucléico genômico" é um ácido nucléico que corresponde, em sequência a um ácido nucleico hereditário em uma célula. Exemplos comuns incluem DNA genômico nuclear e fragmentos do mesmo. Um ácido nucléico genômico é, em alguns casos, diferente de um RNA ligado, ou um cDNA correspondente, em que o RNA ligado ou cDNA é processado, por exemplo, pelas máquinas de ligação, para remover introns. Ácidos nucléicos genômicos, opcionalmente, incluem não transcritos (por exemplo, sequências cromossômicas estruturais, regiões promotoras, regiões melhoradoras, etc) e/ou sequências não traduzidas (por exemplo, introns), enquanto RNA ligado/ cDNA normalmente não têm sequências não transcritas ou introns. O "molde de ácido nucléico" é um ácido nucléico que serve como um modelo em uma reação de amplificação (por exemplo, uma reação de amplificação baseada em polimerase tais como PCR, uma reação de amplificação mediada por ligase como LCR, uma reação de transcrição, ou algo parecido). Um modelo de ácido nucléico pode ser genômico na origem, ou, alternativamente, pode ser derivado de sequências expressas, por exemplo, um cDNA ou uma EST."Genomic nucleic acid" is a nucleic acid that corresponds in sequence to a hereditary nucleic acid in a cell. Common examples include nuclear genomic DNA and fragments thereof. A genomic nucleic acid is, in some cases, different from a ligated RNA, or a corresponding cDNA, in that the ligated RNA or cDNA is processed, for example, by the ligation machinery, to remove introns. Genomic nucleic acids optionally include non-transcribed (e.g., chromosomal structural sequences, promoter regions, enhancer regions, etc.) and/or untranslated sequences (e.g., introns), while bound RNA/cDNA typically have no non-transcribed sequences or introns. The "nucleic acid template" is a nucleic acid that serves as a template in an amplification reaction (e.g., a polymerase-based amplification reaction such as PCR, a ligase-mediated amplification reaction such as LCR, a transcription reaction , or something like that). A nucleic acid template may be genomic in origin, or alternatively, it may be derived from expressed sequences, for example, a cDNA or an EST.
O termo "amplificação", no contexto de amplificação de ácidos nucléicos é qualquer processo que permita que cópias adicionais de um ácido nucléico selecionado (ou uma forma transcrita desta) sejam produzidas. Métodos de amplificação típicos incluem vários métodos de replicação baseados em polimerase, incluindo a reação em cadeia da polimerase (PCR), métodos mediados por ligase tais como reação em cadeia da ligase (LCR) e métodos de amplificação baseada em RNA polimerase (por exemplo, por transcrição). Um "amplicon" é um ácido nucléico amplificado, por exemplo, um ácido nucleico que é produzido por um método de amplificação de um ácido nucléico molde por qualquer método de amplificação disponível (por exemplo, PCR, LCR, transcrição, ou algo parecido).The term "amplification" in the context of nucleic acid amplification is any process that allows additional copies of a selected nucleic acid (or a transcribed form thereof) to be produced. Typical amplification methods include various polymerase-based replication methods, including polymerase chain reaction (PCR), ligase-mediated methods such as ligase chain reaction (LCR), and RNA polymerase-based amplification methods (e.g., by transcription). An "amplicon" is an amplified nucleic acid, e.g., a nucleic acid that is produced by a method of amplifying a template nucleic acid by any available amplification method (e.g., PCR, LCR, transcription, or the like).
Perfis isoenzimáticos e características morfológicas ligadas 5 podem, em alguns casos, também ser indiretamente utilizados como marcadores. Mesmo que não detectem diretamente diferenças de DNA, são muitas vezes influenciados por diferenças genéticas específicas. Entretanto, os marcadores que detectam a variação de DNA são muito mais numerosos e polimórficos que marcadores isoenzimáticos ou morfológicos (Tanksley (1983) Plant: Molecular Biology Reporter 1:3-8).Isoenzyme profiles and linked morphological characteristics 5 can, in some cases, also be indirectly used as markers. Even if they do not directly detect DNA differences, they are often influenced by specific genetic differences. However, markers that detect DNA variation are much more numerous and polymorphic than isoenzymatic or morphological markers (Tanksley (1983) Plant: Molecular Biology Reporter 1:3-8).
Alinhamentos de sequência ou contíguos também podem ser usados para localizar sequências a montante ou a jusante dos 15 marcadores específicos listados aqui. Essas novas sequências, próximas aos marcadores aqui descritos, são então utilizadas para descobrir e desenvolver marcadores funcionalmente equivalentes.Sequence or contig alignments can also be used to locate sequences upstream or downstream of the 15 specific markers listed here. These new sequences, close to the markers described here, are then used to discover and develop functionally equivalent markers.
Por exemplo, físicas diferentes e/ou mapas genéticos estão 20 alinhados para localizarem marcadores equivalentes não descritos nesta divulgação, mas que estão dentro de regiões similares. Estes mapas podem estar dentro da espécie de milho, ou mesmo através de outras espécies que foram geneticamente ou fisicamente alinhadas com milho, como arroz, trigo, cevada e sorgo.For example, different physics and/or genetic maps are aligned to locate equivalent markers not described in this disclosure, but which are within similar regions. These maps can be within the corn species, or even across other species that have been genetically or physically aligned with corn, such as rice, wheat, barley and sorghum.
Como observado no Exemplo 2, pelo uso de sequências comuns da região flanqueando o locus Rcgl que hibridizados para BACs no Mol7 e as bibliotecas B7 3 BAC, os BACs de ambas as bibliotecas foram alinhados com BACs da região homóloga flanqueadora de DE811ASR (BC5) do locus Rcgl em um caminho, como mostrado na Figura 9 (a). O BACs B73 público, c0113f01 e c0117el8 foram 5 identificados como diretamente para o norte e sul, respectivamente, do locus Rcgl.As noted in Example 2, by using common sequences from the region flanking the Rcgl locus that hybridized to BACs in the Mol7 and the B73 BAC libraries, BACs from both libraries were aligned with BACs from the homologous region flanking DE811ASR (BC5) of the Rcgl locus in a pathway, as shown in Figure 9(a). The public BACs B73, c0113f01, and c0117el8 were identified as directly north and south, respectively, of the Rcgl locus.
Com esta informação, um caminho estendido não-contíguo de BACs B73 entre marcadores genéticos UMC2285 e UMC15a, UMC2285 e 10 UMC2187, UMC1086 e UMC2200, ou UMC2041 e UMC2200, pode ser criado, alinhando marcadores genéticos dentro desta região com o mapa físico do B73 BAC. Alinhamento de informações dos mapas genéticos e físicos de B73 é obtido a partir da base de dados do genoma do milho Arizona Genomics Institute na internet, acessando 15 o seguinte endereço com web prefixo "ww. " : genome.arizona.edu/fpc/maize/#webagcol. Na visão de WebChrom, pode-se selecionar os marcadores genéticos nos arredores dos genes Rcgl e Rcglb e obter um link para o contíguo físico onde estes marcadores genéticos estão localizados. Alinhando o mapa 20 físico de tal caminho, com o mapa genético pode encontrar uma infinidade de BACs B73 na região entre os intervalos cromossômicos definidos por marcadores genéticos UMC2285 e UMC15a, UMC2285 e UMC2187, UMC1086 e UMC2200, ou UMC2041 e UMC2200. O BACs pode ser usado por um técnico na arte para 25 desenvolver novos marcadores para introgressão do locus Rcgl em germoplasma de milho. Em especial, tais marcadores genéticos seriam úteis para monitorar o locus Rcgl em todas as linhagens em que o locus Rcgl ou Rcgl e os genes Rcglb foram introgressados, e para a seleção de genoma do parental recorrente em um programa de retrocruzamento.With this information, a non-contiguous extended pathway of B73 BACs between genetic markers UMC2285 and UMC15a, UMC2285 and 10 UMC2187, UMC1086 and UMC2200, or UMC2041 and UMC2200, can be created, aligning genetic markers within this region with the physical map of B73. BAC. Alignment of information on the genetic and physical maps of B73 is obtained from the Arizona Genomics Institute corn genome database on the Internet by accessing the following address with web prefix "ww.": genome.arizona.edu/fpc/maize /#webagcol. In WebChrom's view, one can select the genetic markers in the vicinity of the Rcgl and Rcglb genes and obtain a link to the physical contiguous where these genetic markers are located. By aligning the physical map of such a pathway with the genetic map one can find a multitude of B73 BACs in the region between the chromosomal intervals defined by genetic markers UMC2285 and UMC15a, UMC2285 and UMC2187, UMC1086 and UMC2200, or UMC2041 and UMC2200. BACs can be used by one skilled in the art to develop new markers for introgression of the Rcgl locus into maize germplasm. In particular, such genetic markers would be useful for monitoring the Rcgl locus in all lines in which the Rcgl or Rcgl locus and Rcglb genes have been introgressed, and for genome selection of the recurrent parent in a backcross program.
Por exemplo, para desenhar marcadores polimórficos que serão úteis para a introgressão e seleção dos genes Rcgl e Rcglb, ou o locus Rcgl em outro germoplasma de milho, a informação da sequência da região em torno de Rcgl pode ser usada. Existem muitos B73 derivados de cromossomos artificiais bacterianos (BACs) disponíveis na região de interesse a partir da qual a informação da sequência pode ser obtida. Um exemplo de BACs na região de interesse é mostrado na Figura 21, que mostra um contiguo no mapa físico B73 que é homólogo à região de Rcgl e Rcglb DE811ASR (BC5) [Figura 21 recuperados em 10/03/2006]. Retirado da Internet <URL: http://www.genome.arizona.edu/cgi- bin//WebAGCoL/WebFPC/WebFPC_Direct_v2.1.cgi?name=maize&contig=187 &marker=ssul>. Informação da sequência, é obtida através de informações que já estão disponíveis ao público (por exemplo, a sequência fim de TAS, sequência de Tags de sequências expressas (ESTs) que cruzam a BACs nesta região, as sondas que muitas vezes estão relacionadas a essas ESTs, etc) ou a obtenção de novo por sequenciamento direto de clones BAC nesta região. Desta sequência pode determinar quais regiões são mais originais utilizando vários métodos conhecidos pelos técnicos na arte. Por exemplo, usando o software de predição do gene ou por comparação com a sequência usando BLAST® contra toda a sequência de milho disponível, pode-se selecionar para a sequência não-repetitiva.For example, to design polymorphic markers that will be useful for introgression and selection of the Rcgl and Rcglb genes, or the Rcgl locus in other maize germplasm, sequence information from the region surrounding Rcgl can be used. There are many B73 derived bacterial artificial chromosomes (BACs) available in the region of interest from which sequence information can be obtained. An example of BACs in the region of interest is shown in Figure 21, which shows a contig on the B73 physical map that is homologous to the Rcgl and Rcglb DE811ASR (BC5) region [Figure 21 retrieved 3/10/2006]. Taken from the Internet <URL: http://www.genome.arizona.edu/cgi- bin//WebAGCoL/WebFPC/WebFPC_Direct_v2.1.cgi?name=maize&contig=187 &marker=ssul>. Sequence information is obtained through information that is already publicly available (e.g., the sequence end of TAS, the sequence of Expressed Sequence Tags (ESTs) that cross the BACs in this region, the probes that are often related to these ESTs, etc.) or obtaining de novo by direct sequencing of BAC clones in this region. From this sequence you can determine which regions are most unique using various methods known to those skilled in the art. For example, using gene prediction software or by sequence comparison using BLAST® against all available maize sequence, one can select for non-repetitive sequence.
Sequência de cópia inferior pode ser usada para desenvolver uma vasta gama de marcadores baseados em ácidos nucléicos. Estes marcadores são usados para selecionar o material vegetal em que o locus Rcgl está presente e material vegetal em que o locus Rcgl está ausente. Se um marcador fora do locus Rcgl é desejado, em seguida, os marcadores são usados para selecionar o material vegetal em que o locus Rcgl está presente e do material vegetal em que o locus Rcgl está ausente, para determinar se o marcador é polimórfico no tal germoplasma. Marcadores polimórficos são então utilizados para introgressão assistida por marcadores e seleção da região Rcgl e ótima seleção do genoma parental recorrente, em outro germoplasma de milho. Assim, com a localização do locus Rcgl identificado e sua associação com resistência a Colletotrichum estabelecida, um técnico na arte pode utilizar qualquer número de marcadores existentes, ou facilmente desenvolver novos marcadores, que podem ser usados para introgressar ou identificar a presença ou ausência do locus Rcgl no germoplasma, e selecionar para o genoma parental recorrente em um programa de retrocruzamento.Lower copy sequencing can be used to develop a wide range of nucleic acid-based markers. These markers are used to select plant material in which the Rcgl locus is present and plant material in which the Rcgl locus is absent. If a marker outside the Rcgl locus is desired, then the markers are used to select plant material in which the Rcgl locus is present and plant material in which the Rcgl locus is absent, to determine whether the marker is polymorphic in such germplasm. Polymorphic markers are then used for marker-assisted introgression and selection of the Rcgl region and optimal selection of the recurrent parental genome, in other maize germplasm. Thus, with the location of the Rcgl locus identified and its association with Colletotrichum resistance established, one skilled in the art can utilize any number of existing markers, or readily develop new markers, which can be used to introgress or identify the presence or absence of the locus. Rcgl in the germplasm, and select for the recurrent parental genome in a backcrossing program.
Em um mapa genético, a ligação de um marcador molecular de um gene ou outro marcador molecular é medida como uma frequência de recombinação. Em geral, quanto mais ligados dois loci (por exemplo, dois marcadores SSR) estão no mapa genético, mais perto se encontram sobre o mapa físico. A distância genética relativa (determinada pela frequência de cruzamento, medida em centimorgans; cM) pode ser proporcional à distância física (medida em pares de bases, por exemplo, os pares de kilobase [kb] ou mega-pares de bases [Mbp]) que dois loci ligados são separados uns dos outros em um cromossomo. A falta de proporcionalidade entre cM e distância física pode ser resultado de variações nas frequências de recombinação de diferentes regiões cromossômicas, como por exemplo, algumas regiões cromossômicas são recombinação "hot spots", enquanto outras regiões não mostram qualquer recombinação, ou só demonstram eventos de recombinação raros. Alguns dos dados de introgressão e mapeamento de informações sugerem que a região em torno do locus Rcgl é aquela que possui uma grande quantidade de recombinação.In a genetic map, the linkage of a molecular marker to a gene or other molecular marker is measured as a recombination frequency. In general, the more linked two loci (e.g., two SSR markers) are on the genetic map, the closer they are on the physical map. Relative genetic distance (determined by crossover frequency, measured in centimorgans; cM) can be proportional to physical distance (measured in base pairs, e.g., kilobase pairs [kb] or mega base pairs [Mbp]) that two linked loci are separated from each other on a chromosome. The lack of proportionality between cM and physical distance may be a result of variations in the recombination frequencies of different chromosomal regions, for example, some chromosomal regions are recombination "hot spots", while other regions do not show any recombination, or only demonstrate recombination events. rare recombination. Some of the introgression and information mapping data suggest that the region around the Rcgl locus is one that has a large amount of recombination.
Em geral, um marcador mais próximo é outro marcador, se medido em termos de recombinação ou de distância física, o mais fortemente que eles estejam ligados. Quanto mais próximo um marcador molecular está do gene que codifica um polipeptídeo que confere um fenótipo particular (resistência a doenças), se medido em termos de recombinação ou distância física, o melhor marcador serve para marcar a característica fenotípica desejada. Se possível, o melhor marcador é um dentro do próprio gene, uma vez que permanecerá sempre ligado com o gene que causa o fenótipo desejado.In general, the closer a marker is to another marker, whether measured in terms of recombination or physical distance, the more strongly they are linked. The closer a molecular marker is to the gene encoding a polypeptide that confers a particular phenotype (disease resistance), whether measured in terms of recombination or physical distance, the better marker serves to mark the desired phenotypic characteristic. If possible, the best marker is one within the gene itself, as it will always remain linked with the gene that causes the desired phenotype.
Variabilidade genética de mapeamento também pode ser observada entre diferentes populações da mesma espécie vegetal, incluindo o milho. Apesar dessa variabilidade no mapa genético que pode ocorrer entre as populações, o mapa genético e a informação do marcador derivada de uma população em geral continua a ser útil em várias populações em identificação de plantas com características desejadas, contra-seleção de plantas com características indesejáveis e, orientador de MAS. 5Mapping genetic variability can also be observed between different populations of the same plant species, including maize. Despite this variability in the genetic map that can occur between populations, the genetic map and marker information derived from a general population continues to be useful across multiple populations in identifying plants with desired traits, counter-selecting plants with undesirable traits. and, MAS advisor. 5
Para localizar marcadores equivalentes em mapas genéticos, uma população de mapeamento pode ser usada para confirmar se algum marcador equivalente está dentro da região aqui descrita e, portanto, é útil para a seleção do locus Rcgl. Usando este 10 método, o marcador equivalente, juntamente com os marcadores listados aqui, é mapeado no mapeamento de tal população. Qualquer marcador equivalente que caia dentro da mesma região pode ser usado para selecionar para Rcgl. Populações de mapeamento conhecidas na arte e que podem ser utilizadas para este fim 15 incluem, mas não estão limitadas a, as populações IBM e a população T218 X GT119 IF2 descritas em Sharopova, N. et al. (2002) Plant Mol Biol 48 (5) :463-481 e Lee, M. et al. (1999): ) : Tools for high resolution genetic mapping in maize - status report. Proc. Plant Animal Genome VII, 17-21 de janeiro de 1999, 20 San Diego, E.U.A., p. 146; a população UMC 98, descrita em Davis, GL et al. (1999) Genetics 152 (3) :1137-72 e em Davis, MD et al., (1998) The 1998 UMC Maize Genetic Map: ESTs, Sequenced Core Markers, and Nonmaize Probes as a Foundation for Gene Discovery, Maize Genetics Conference Abstracts 40. 25To locate equivalent markers on genetic maps, a mapping population can be used to confirm whether any equivalent markers are within the region described here and are therefore useful for selection of the Rcgl locus. Using this method, the equivalent marker, along with the markers listed here, is mapped onto the mapping of such a population. Any equivalent marker that falls within the same region can be used to select for Rcgl. Mapping populations known in the art that can be used for this purpose include, but are not limited to, the IBM populations and the T218 X GT119 IF2 population described in Sharopova, N. et al. (2002) Plant Mol Biol 48(5):463-481 and Lee, M. et al. (1999): ) : Tools for high resolution genetic mapping in maize - status report. Proc. Plant Animal Genome VII, January 17-21, 1999, 20 San Diego, USA, p. 146; the UMC 98 population, described in Davis, GL et al. (1999) Genetics 152(3):1137-72 and in Davis, MD et al., (1998) The 1998 UMC Maize Genetic Map: ESTs, Sequenced Core Markers, and Nonmaize Probes as a Foundation for Gene Discovery, Maize Genetics Conference Abstracts 40. 25
Como usado aqui, "introgressão" ou "introgressar" refere-se à passagem de urn gene ou locus de uma linhagem para outra: (1) os indivíduos que cruzam de cada linhagem para criar uma população, e (2) a seleção de indivíduos portadores do gene ou locus desejado. A seleção pode ser feita fenotipicamente ou por meio de marcadores (marcador de seleção assistida). Os indivíduos assim selecionados são novamente cruzados (isto é, retrocruzados) com a linhagem alvo desejada, podendo haver dois, três, quatro, cinco, seis ou mais, ou mesmo dez retrocruzamentos ou mais. Após cada cruzamento, o processo de seleção é repetido. Por exemplo, o gene da modalidade, ou o locus que o contenha, pode ser introgressado em um parental recorrente que não é resistente ou apenas parcialmente resistente, o que significa que é sensível ou suscetíveis ou parcialmente assim, para Cg. A linhagem parental recorrente com o gene ou locus introgressado então tem melhorado ou recém conferido a resistência à Cg. Essa linhagem em que o locus Rcgl foi introgressado é aqui referida como uma conversão do locus Rcgl.As used here, "introgression" or "introgress" refers to the passage of a gene or locus from one lineage to another: (1) the individuals interbreeding from each lineage to create a population, and (2) the selection of individuals carriers of the desired gene or locus. Selection can be done phenotypically or through markers (marker assisted selection). The individuals thus selected are again crossed (i.e., backcrossed) with the desired target lineage, and there may be two, three, four, five, six or more, or even ten backcrosses or more. After each crossing, the selection process is repeated. For example, the modality gene, or the locus containing it, may be introgressed into a recurrent parent that is not resistant or only partially resistant, which means that it is sensitive or susceptible or partially so, to Cg. The recurrent parental lineage with the introgressed gene or locus then has improved or newly conferred resistance to Cg. This lineage in which the Rcgl locus was introgressed is referred to here as a conversion of the Rcgl locus.
O processo de introgressão é muitas vezes referido como "retrocruzamento" quando o processo é repetido duas ou mais vezes. Em introgressão ou retrocruzamento, o parental "doador" se refere à planta parental com o gene ou locus desejado para ser introgressado. O parental "receptor" (usado uma ou mais vezes) parental recorrente (usado duas ou mais vezes) referem-se à plantas parentais em que o gene ou o locus está sendo introgressado. Por exemplo, ver Ragot, M. et al. (1995) Marker- assisted backcrossing: a practical example, in Techniques et Utilisations des Marqueurs Moleculaires (Les Collogues, vol. 72, pp. 45-56 e Openshaw et al., (1994) Marker-assisted Selection in Backcross Breeding, Analysis of Molecular Marker Data, pp. 41-43. O cruzamento inicial dá origem à geração Fl, o termo "BC1" então se refere ao uso do segundo parental recorrente, "BC2" se refere ao uso do terceiro parental recorrente, e assim por diante.The process of introgression is often referred to as "backcrossing" when the process is repeated two or more times. In introgression or backcrossing, the "donor" parent refers to the parent plant with the gene or locus desired to be introgressed. "Recipient" parent (used one or more times) and recurrent parent (used two or more times) refer to the parental plant into which the gene or locus is being introgressed. For example, see Ragot, M. et al. (1995) Marker-assisted backcrossing: a practical example, in Techniques et Utilisations des Marqueurs Moleculaires (Les Collogues, vol. 72, pp. 45-56 and Openshaw et al., (1994) Marker-assisted Selection in Backcross Breeding, Analysis of Molecular Marker Data, pp. 41-43. The initial cross gives rise to the Fl generation, the term "BC1" then refers to the use of the second recurrent parent, "BC2" refers to the use of the third recurrent parent, and so on. against.
No caso do locus Rcgl, onde as sequências de genes responsáveis por seu efeito fenotípico e regiões muito próximas estão disponíveis, os marcadores de DNA baseados em seus genes ou sequências intimamente ligadas podem ser desenvolvidos para a seleção direta dos genes doadores no parental recorrente. Embora qualquer sequência de DNA polimórfica da região cromossômica carregando o gene possa ser usada, as sequências previstas nas concretizações permitem o uso de marcadores de DNA dentro ou próximo aos genes, minimizando a seleção de falso positivo para os genes. Marcadores de flanqueamento limitam o tamanho dos fragmentos do genoma do doador introduzidos no receptor, minimizando assim o chamado "arraste de ligação", que significa a introdução de sequências indesejáveis na linhagem de doadores que poderia impactar o desempenho da planta contra o germoplasma elite. As concretzações fornecem vários exemplos de marcadores de DNA que poderiam ser tão utilizados, e o técnico na arte será capaz de usar as sequências de genes fornecidas para criar ainda mais marcadores. Um exemplo é a utilização de marcadores que cruzam (no caso de ensaios de RFLP) ou anelam (no caso de PCR) , especificamente (exclusivamente) sequências intimamente ligadas, inclusive no interior, o locus. Em princípio, as sequências que também cruzam ou anelam em outras partes do genoma poderiam ser utilizadas se vários marcadores são usados em combinação. Quando reações de PCR são utilizadas, na prática, o comprimento dos iniciadores utilizados na reação de amplificação deve ser de pelo menos cerca de 15 nucleotídeos, mas, dependendo das sequências e condições de hibridização, qualquer comprimento que fornece todo o anelamento específico pode ser usado, como cerca de 16, cerca de 17, cerca de 18, cerca de 19, cerca de 20, cerca de 21, cerca de 22, cerca de 23, cerca de 24, cerca de 25, cerca de 26, cerca de 27, cerca de 28 ou mais. Para reações de PCR o termo "anelamento" é comumente usado, e como aqui deve ser utilizado e compreendido para ter o mesmo significado que "cruzamento".In the case of the Rcgl locus, where gene sequences responsible for its phenotypic effect and closely related regions are available, DNA markers based on its genes or closely linked sequences can be developed for direct selection of donor genes in the recurrent parent. Although any polymorphic DNA sequence from the chromosomal region carrying the gene can be used, the predicted sequences in the embodiments allow the use of DNA markers within or near the genes, minimizing false positive selection for the genes. Flanking markers limit the size of the donor genome fragments introduced into the recipient, thus minimizing so-called "linkage drag", which means the introduction of undesirable sequences into the donor lineage that could impact the plant's performance against elite germplasm. The developments provide several examples of DNA markers that could be used, and one skilled in the art will be able to use the gene sequences provided to create even more markers. An example is the use of markers that cross (in the case of RFLP assays) or ring (in the case of PCR), specifically (exclusively) closely linked sequences, including within the locus. In principle, sequences that also cross or anneal elsewhere in the genome could be used if several markers are used in combination. When PCR reactions are used, in practice the length of the primers used in the amplification reaction should be at least about 15 nucleotides, but depending on the sequences and hybridization conditions, any length that provides all the specific annealing can be used. , like about 16, about 17, about 18, about 19, about 20, about 21, about 22, about 23, about 24, about 25, about 26, about 27, about 28 or so. For PCR reactions the term "annealing" is commonly used, and as herein it should be used and understood to have the same meaning as "crossover".
Assim, usando os marcadores e os processos descritos neste documento, pode-se produzir uma planta compreendendo um intervalo cromossômico truncado que compreende o locus Rcgl e / ou os genes Rcgl e Rcglb. O termo "intervalo cromossômico" ou "segmento cromossômico" se refere a uma pequena distância de contíguo linear do DNA genômico que reside na planta em um único cromossomo, geralmente definido por referência a dois marcadores definindo os pontos finais do intervalo cromossômico. O intervalo especificado pode incluir os marcadores nos pontos finais (por exemplo, um ou mais marcadores dentro do intervalo cromossômico definido pelo marcador A e marcador B) ou pode excluir os marcadores nos pontos de extremidade de um intervalo (por exemplo, um ou mais marcadores dentro do intervalo cromossômico definido pelo marcador A e marcador B). Um intervalo cromossômico truncado refere-se a um intervalo cromossômico que tenha sido reduzido em tamanho, selecionando para um ou mais eventos de recombinação que reduziram o tamanho do intervalo cromossômico. Um "evento de recombinação" refere-se a ocorrência de recombinação entre cromossomos homólogos, e refere-se a um local cromossômico específico onde, tal recombinação tenha ocorrido (por exemplo, uma recombinação de um intervalo cromossômico interno para pontos de extremidade do cromossomo terá um evento de recombinação em cada extremidade do intervalo cromossômico). O intervalo cromossômico truncado pode ser definido por referência a um ou dois novos marcadores nos pontos finais do segmento. O comprimento dos dois segmentos cromossômicos pode ser medido por qualquer centimorgans ou pares de base. Os elementos genéticos ou genes localizados em um único intervalo cromossômico estão fisicamente ligados. O tamanho de um intervalo cromossômico não é particularmente limitado, mas no contexto das incorporações da presente invenção, geralmente os elementos genéticos localizados em um único intervalo cromossômico também estão ligados geneticamente.Thus, using the markers and processes described herein, one can produce a plant comprising a truncated chromosomal interval comprising the Rcgl locus and/or the Rcgl and Rcglb genes. The term "chromosomal gap" or "chromosomal segment" refers to a short linear contiguous distance of genomic DNA that resides in the plant on a single chromosome, generally defined by reference to two markers defining the endpoints of the chromosomal gap. The specified range may include markers at endpoints (e.g., one or more markers within the chromosomal interval defined by marker A and marker B) or may exclude markers at the endpoints of a range (e.g., one or more markers within the chromosomal interval defined by marker A and marker B). A truncated chromosomal interval refers to a chromosomal interval that has been reduced in size by selecting for one or more recombination events that reduced the size of the chromosomal interval. A "recombination event" refers to the occurrence of recombination between homologous chromosomes, and refers to a specific chromosomal location where such recombination has occurred (e.g., a recombination of an internal chromosomal interval to chromosome end points will have a recombination event at each end of the chromosomal interval). The truncated chromosomal interval can be defined by reference to one or two new markers at the end points of the segment. The length of the two chromosome segments can be measured by either centimorgans or base pairs. The genetic elements or genes located in a single chromosomal interval are physically linked. The size of a chromosomal interval is not particularly limited, but in the context of embodiments of the present invention, generally genetic elements located in a single chromosomal interval are also genetically linked.
Ao utilizar os processos das concretizações, é possível selecionar para uma planta que compreende um intervalo cromossômico truncado que compreende os genes Rcgl e Rcglb. Especificamente, no que diz respeito à invenção descrita em mais detalhes nos exemplos abaixo, o intervalo cromossômico pode ser reduzido a um comprimento de 12cM ou menos, 10 cM ou menos, 8 cM ou menos, 6 cM ou menos, 4 cM ou menos, 3 cM ou menos, 2,5 cM ou menos, 2 cM ou menos, 1,5 cM ou menos, 1 cM ou menos, 0,75 cM ou menos, em cada caso, medido em relação às distâncias de mapa, como mostra no mapa genético IBM2 Neighbors 4 em efeito em 21 de março de 2006. Como medido em pares de base, o intervalo cromossômico pode ser reduzido a um comprimento de 15 mbp ou menos, 10 mbp ou menos, 5 mbp ou menos, 3 mbp ou menos, 1 mpb ou menos, 500 kbp ou menos. Um técncio na arte entenderia que é indesejável causar uma ruptura na região cromossômica tão proximal às sequências de codificação de Rcgl ou Rcglb (por exemplo, dentro de 5 kbp ou menos, dentro de 4 kbp ou menos, 3 kbp ou menos, 2 kbp ou menos, 1 kbp ou menos), de tal forma que o promotor e outros elementos reguladores acima seriam desvinculados da sequência de codificação.By using the methods of the embodiments, it is possible to select for a plant comprising a truncated chromosomal interval comprising the Rcgl and Rcglb genes. Specifically, with respect to the invention described in more detail in the examples below, the chromosomal interval may be reduced to a length of 12cM or less, 10cM or less, 8cM or less, 6cM or less, 4cM or less, 3 cM or less, 2.5 cM or less, 2 cM or less, 1.5 cM or less, 1 cM or less, 0.75 cM or less, in each case measured relative to map distances as shown in the IBM2 Neighbors 4 genetic map effective March 21, 2006. As measured in base pairs, the chromosomal interval can be reduced to a length of 15 mbp or less, 10 mbp or less, 5 mbp or less, 3 mbp or less, 1 mpb or less, 500 kbp or less. One skilled in the art would understand that it is undesirable to cause a disruption in the chromosomal region so proximal to the Rcgl or Rcglb coding sequences (e.g., within 5 kbp or less, within 4 kbp or less, 3 kbp or less, 2 kbp or less, less, 1 kbp or less), such that the promoter and other regulatory elements above would be unlinked from the coding sequence.
O termo "locus" geralmente se refere a uma região geneticamente definida de um cromossomo portador de um gene ou, possivelmente, dois ou mais genes tão estreitamente ligados que geneticamente eles se comportem como um locus único responsável por um fenótipo. Quando utilizado aqui com respeito a Rcgl, o "locus Rcgl" refere-se à região definida do cromossomo carregando os genes Rcgl e Rcglb incluindo as suas sequências regulatórias associadas, além da região em torno dos dois genes que não é colinear com a B73, ou qualquer parte menor dos mesmos, que mantém os genes Rcgl e Rcglb e sequências regulatórias associadas. Este locus foi também referido em outros lugares como o locus ASR, e será aqui referido como o locus Rcgl.The term "locus" generally refers to a genetically defined region of a chromosome carrying a gene or, possibly, two or more genes so closely linked that genetically they behave as a single locus responsible for a phenotype. When used here with respect to Rcgl, the "Rcgl locus" refers to the defined region of the chromosome carrying the Rcgl and Rcglb genes including their associated regulatory sequences, plus the region around the two genes that is not colinear with B73, or any minor part thereof, that carries the Rcgl and Rcglb genes and associated regulatory sequences. This locus has also been referred to elsewhere as the ASR locus, and will be referred to here as the Rcgl locus.
Um "gene" se refere a uma região genética específica de codificação dentro de um locus, incluindo as suas sequências regulatórias associadas. A região de codificação da transcrição primária de Rcgl, aqui referida como "sequência de codificação de Rcgl", será utilizada para definir a posição do gene Rcgl, e um técnico na arte entenderia que as sequências reguladoras associadas estarão dentro de uma distância de cerca de 4 kb a partir da sequência de codificação Rcgl, com o promotor localizado a montante. A região de codificação da transcrição primária de Rcglb, aqui referida como a "sequência de codificação de Rcglb”, será usada para definir a posição do gene Rcglb, e um técnico na arte entenderia que as sequências reguladoras associadas estarão dentro de uma distância de cerca de 4 kb (ou seja, cerca de 4 kb, cerca de 3 kb, cerca de 2 kb, cerca de 1 kb, ou cerca de 0,5 kb) da sequência de codificação Rcglb, com o promotor localizado a montante. Uma modalidade da presente invenção é o isolamento dos genes Rcgl e Rcglb e a demonstração de que eles juntos são os genes responsáveis pelo fenótipo conferido pela presença do locus.A "gene" refers to a specific genetic coding region within a locus, including its associated regulatory sequences. The coding region of the Rcgl primary transcript, referred to herein as the "Rcgl coding sequence", will be used to define the position of the Rcgl gene, and one skilled in the art would understand that the associated regulatory sequences will be within a distance of about 4 kb from the Rcgl coding sequence, with the promoter located upstream. The coding region of the Rcglb primary transcript, referred to herein as the "Rcglb coding sequence", will be used to define the position of the Rcglb gene, and one skilled in the art would understand that the associated regulatory sequences will be within a distance of about of 4 kb (i.e., about 4 kb, about 3 kb, about 2 kb, about 1 kb, or about 0.5 kb) of the Rcglb coding sequence, with the promoter located upstream. of the present invention is the isolation of the Rcgl and Rcglb genes and the demonstration that they together are the genes responsible for the phenotype conferred by the presence of the locus.
Como será apreciada pelo técnico na arte, a estrutura do locus Rcgl traz consigo considerações especiais quando utilizam MAS para trabalhar com este locus. Compreende dois genes (Rcgl e Rcglb), localizados dentro de menos de um centimorgan uns dos outros que são cada um necessário para o fenótipo conferido pela presença do locus. Fisicamente os dois genes são cerca de 200 - 300 kb distantes. Isto significa que as chances de recombinação entre os dois genes, de modo que eles estejam separados, é muito baixa, o que significa menos de 1 %, em um cromossomo do tamanho do cromossomo 4 (cerca de 250 megabases, ou 250.000 kb) . Existem várias razões para isso.As will be appreciated by one skilled in the art, the structure of the Rcgl locus brings with it special considerations when using MAS to work with this locus. It comprises two genes (Rcgl and Rcglb), located within less than a centimorgan of each other that are each necessary for the phenotype conferred by the presence of the locus. Physically the two genes are about 200 - 300 kb apart. This means that the chances of recombination between the two genes, so that they are separated, is very low, which means less than 1%, on a chromosome the size of chromosome 4 (about 250 megabases, or 250,000 kb). There are several reasons for this.
1. A distância física representa cerca de 0,1% (ou seja, como uma fração 0,001) do comprimento do cromossomo. Se a recombinação ocorre aleatoriamente, a probabilidade de um evento de recombinação nesta região é claramente baixa.1. The physical distance represents about 0.1% (i.e., as a fraction 0.001) of the chromosome length. If recombination occurs randomly, the probability of a recombination event in this region is clearly low.
2. Enquanto as frequências de recombinação não são idênticas em diferentes locais no genoma, a média da distância física por centimorgan (recombinação de 1% - veja Suzuki, Griffiths, Miller e Lewontin, (1986) An Introduction to Genetic Analysis, Third Edition, Freeman & Company, New York, página 84) é de cerca de 1.000 kb. 200-300 kb, assim, representam menos de 1 cM, ou menos de 1% de recombinação. O número de eventos de recombinação encontrados no Exemplo 1 na região geral de flanqueamento do locus não é particularmente elevado.2. While recombination frequencies are not identical at different locations in the genome, the average physical distance per centimorgan (1% recombination - see Suzuki, Griffiths, Miller, and Lewontin, (1986) An Introduction to Genetic Analysis, Third Edition, Freeman & Company, New York, page 84) is about 1,000 kb. 200-300 kb thus represents less than 1 cM, or less than 1% recombination. The number of recombination events found in Example 1 in the general region flanking the locus is not particularly high.
3. Como mostrado no Exemplo 2, o locus está presente em uma região cromossômica de MP305 que não está presente em DE811 e na verdade em muitas outras linhagens utilizadas como fontes de criação de linhagens comerciais. Esta região é aqui referida como a região não-colinear. Nesses casos, pode não haver recombinação porque não há nenhuma região homóloga no outro cromossomo. Coerente com isso, no Exemplo 1, eventos de recombinação foram encontrados apenas fora da região introgressada a partir de MP305 . Este raciocínio específico aplica-se apenas às linhagens que não contenham um segmento homólogo à região MP305, mas o técnico na arte será facilmente capaz de determinar isso usando os métodos descritos no Examplo 11.3. As shown in Example 2, the locus is present in a chromosomal region of MP305 that is not present in DE811 and indeed in many other strains used as breeding sources for commercial strains. This region is referred to here as the non-collinear region. In these cases, there may be no recombination because there is no homologous region on the other chromosome. Consistent with this, in Example 1, recombination events were found only outside the region introgressed from MP305. This specific reasoning applies only to those strains that do not contain a segment homologous to the MP305 region, but one skilled in the art will easily be able to determine this using the methods described in Example 11.
Tomados em conjunto, isto significa que, embora, em princípio, para evitar qualquer possibilidade de separar os dois genes, deve usar marcadores fora do intervalo definido pelos dois genes, como uma questão prática poderia usar marcadores dentro de um ou outro gene, ou no intervalo entre eles, para seguir e com êxito introgressar ambos os genes. A possibilidade estatística de perder um ou o outro gene é inferior a 1%, como descrito acima, e até mesmo o risco pode ser evitado com várias análises para detectar a presença de genes individuais (incluindo mas não limitados a gene PCRs específico, RT-PCR, westerns, ELISA e outros métodos mencionados anteriormente). Portanto, concretizações da presente invenção incluem ambos os métodos para utilizar MAS de uma forma que evita qualquer risco de perder um ou outro gene, usando marcadores de flanqueamento do intervalo definido pelos genes, mas também os métodos baseados em seguir apenas um ou o outro gene, ou a região entre elas, combinadas com as dosagens adequadas para se certificar de que ambos os genes estão presentes.Taken together, this means that although, in principle, to avoid any possibility of separating the two genes, one should use markers outside the range defined by the two genes, as a practical matter one could use markers within either gene, or in the interval between them, to track and successfully introgress both genes. The statistical possibility of missing one or the other gene is less than 1%, as described above, and even the risk can be avoided with various analyzes to detect the presence of individual genes (including but not limited to gene-specific PCRs, RT- PCR, westerns, ELISA and other methods mentioned above). Therefore, embodiments of the present invention include both methods for using MAS in a way that avoids any risk of missing one or the other gene, using markers flanking the range defined by the genes, but also methods based on following just one or the other gene. , or the region between them, combined with the appropriate dosages to make sure both genes are present.
Importa ainda referir que, porque os dois genes são tão intimamente ligados, os pesquisadores anteriores não teriam os observado como dois genes. Assim, esses dois genes não representam os dois genes geneticamente separáveis no longo braço do cromossomo 4 que confere resistência à Cg relatados anteriormente (Toman, et al. , (1993), Phytopathology, 83:981-986; Cowen, N et al. (1991) Maize Genetics Conference Abstracts 33). Os dois genes juntos no locus Rcgl da presente invenção podem representam um dos dois loci geneticamente separáveis, que têm sido relatados previamente, mas que ainda não tenham sido associados a um determinado gene ou locus finamente mapeado.It is also important to note that, because the two genes are so closely linked, previous researchers would not have observed them as two genes. Thus, these two genes do not represent the two genetically separable genes on the long arm of chromosome 4 that confer resistance to Cg reported previously (Toman, et al., (1993), Phytopathology, 83:981-986; Cowen, N et al. (1991) Maize Genetics Conference Abstracts 33). The two genes together at the Rcgl locus of the present invention may represent one of two genetically separable loci, which have been previously reported, but which have not yet been associated with a particular gene or finely mapped locus.
Como usado aqui, "ligados" ou "ligação" (como distinguido do termo "operacionalmente ligado") refere-se à ligação genética ou física de loci ou genes. Loci ou genes são considerados geneticamente ligados, se a frequência de recombinação entre eles é menos que cerca de 50%, conforme determinado em um mapa único de meiose. Eles estão cada vez mais ligados, se a frequência de recombinação é de cerca de 40%, cerca de 30%, cerca de 20%, cerca de 10% ou menos, conforme determinado em um mapa único de meiose. Dois ou mais genes estão fisicamente ligados (ou sintenicos) se eles têm demonstrado estar em um único pedaço de DNA, como um cromossomo. Genes geneticamente ligados, na prática, estão fisicamente ligados (ou sintenicos), mas a distância física exata (número de nucleotídeos) pode não ter sido demonstrada ainda. Como aqui utilizado, o termo "intimamente ligado" refere-se aos marcadores ligados geneticamente dentro de 15 cM ou menos, incluindo, sem limitação de 12 cM ou menos, 10 cM ou menos, 8 cM ou menos, 7 cM ou menos, 6 cM ou menos, 5 cM ou menos, 4 cM ou menos, 3 cM ou menos, 2 cM ou menos, 1 cM ou menos e 5 cM ou menos, conforme determinado no mapa genético IBM2 neighbors 4 disponível ao público no Maize GDB website anteriormente mencionado nesta divulgação. Distâncias de 1 cM ou menos e 0,5 cM ou menos também podem ser consideradas bem próximas, ou fortemente ligadas. A sequência de DNA, como um oligonucleotídeo curto representando uma sequência dentro de um locus ou um complementar a ele, também está ligada a esse locus.As used herein, "linked" or "linkage" (as distinguished from the term "operationally linked") refers to the genetic or physical linkage of loci or genes. Loci or genes are considered genetically linked if the frequency of recombination between them is less than about 50%, as determined in a single meiosis map. They are increasingly linked, whether the recombination frequency is about 40%, about 30%, about 20%, about 10% or less, as determined in a single meiosis map. Two or more genes are physically linked (or syntenic) if they have been shown to be on a single piece of DNA, such as a chromosome. Genetically linked genes, in practice, are physically linked (or syntenic), but the exact physical distance (number of nucleotides) may not have been demonstrated yet. As used herein, the term "closely linked" refers to markers genetically linked within 15 cM or less, including, without limitation, 12 cM or less, 10 cM or less, 8 cM or less, 7 cM or less, 6 cM or less, 5 cM or less, 4 cM or less, 3 cM or less, 2 cM or less, 1 cM or less, and 5 cM or less, as determined from the publicly available IBM2 neighbors 4 genetic map on the Maize GDB website previously mentioned in this disclosure. Distances of 1 cM or less and 0.5 cM or less can also be considered very close, or strongly linked. DNA sequence, such as a short oligonucleotide representing a sequence within a locus or one complementary to it, is also linked to that locus.
A "linhagem" ou "cepa" é um grupo de indivíduos de ascendência idêntica que são geralmente puros, em certa medida e que são geralmente homozigotos e homogêneos na maioria dos loci.A "lineage" or "strain" is a group of individuals of identical ancestry who are generally pure to some extent and who are generally homozygous and homogeneous at most loci.
Uma "linhagem ancestral" ou "progenitora" é uma linhagem parental utilizada como fonte de genes, por exemplo, para o desenvolvimento de linhagens elite. "Progeneses" são os descendentes da linhagem ancestral, e podem ser separados de seus ancestrais por várias gerações de criação. Por exemplo, muitas linhagens de elite são os descendentes de B73 ou Mol7. Uma "estrutura de pedigree" define a relação entre um descendente e cada ancestral que deu origem a esse descendente. A estrutura de pedigree pode abranger uma ou mais gerações, descrevendo as relações entre os descendentes e os pais, avós, bisavós, tataravós, etc.An "ancestral line" or "progenitor line" is a parental line used as a source of genes, for example, for the development of elite lines. "Progenies" are the descendants of the ancestral line, and may be separated from their ancestors by several generations of breeding. For example, many elite lines are the descendants of B73 or Mol7. A "pedigree structure" defines the relationship between a descendant and each ancestor that gave rise to that descendant. The pedigree structure may span one or more generations, describing the relationships between descendants and their parents, grandparents, great-grandparents, great-great-grandparents, etc.
Uma "linhagem de elite" ou "variedade de elite" é uma linhagem agronomicamente superior ou variedade que resultou de muitos ciclos de criação e de seleção para o desempenho agronômico superior. Uma "linhagem de elite pura" é uma linhagem de elite que é pura, e que tem demonstrado ser útil para produzir variedades híbridas de rendimento suficientemente e agronomicamente elevado (uma "variedade de elite híbrida"). Numerosas linhagens de elite e variedades estão disponíveis e são conhecidas pelos técnicos na arte de produzir milho. Da mesma forma, "germoplasma elite" é um germoplasma agronomicamente superior, tipicamente derivado e/ou capaz de dar origem a uma planta com o desempenho agronômico superior, como uma linhagem de elite existente ou recentemente desenvolvida de milho.An "elite line" or "elite variety" is an agronomically superior line or variety that has resulted from many cycles of breeding and selection for superior agronomic performance. A "pure elite line" is an elite line that is pure, and that has been shown to be useful for producing sufficiently high-yielding and agronomically high hybrid varieties (a "hybrid elite variety"). Numerous elite lines and varieties are available and known to those skilled in the art of corn production. Likewise, "elite germplasm" is an agronomically superior germplasm, typically derived from and/or capable of giving rise to a plant with superior agronomic performance, such as an existing or newly developed elite line of maize.
Em contrapartida, uma "linhagem de milho exótica" ou "germoplasma de milho exótico" é o germoplasma derivado do milho que não pertence a uma linhagem de elite disponível, variedade de elite de germoplasma ou germoplasma de elite. No contexto de um cruzamento entre duas plantas de milho, uma linhagem exótica ou germoplasma exótico não está intimamente relacionado com o descendente até a linhagem de elite, variedade de elite ou germoplasma de elite com o qual é cruzada. Mais comumente, a linhagem exótica ou germoplasma exótico está marcada para introduzir novos elementos genéticos (alelos tipicamente novos) em um programa de melhoramento.In contrast, an "exotic corn line" or "exotic corn germplasm" is germplasm derived from corn that does not belong to an available elite line, elite variety of germplasm, or elite germplasm. In the context of a cross between two corn plants, an exotic line or exotic germplasm is not closely related to the offspring until the elite line, elite variety or elite germplasm with which it is crossed. Most commonly, the exotic lineage or exotic germplasm is marked to introduce new genetic elements (typically new alleles) into a breeding program.
Unidades, prefixos e símbolos podem ser notados em suas formas aceitas SI. Salvo indicação em contrário, os ácidos nucléicos são escritos da esquerda para a direita na orientação 5' para 3'; sequências de aminoácidos são escritos da esquerda para a direita em uma orientação de aminoácidos para carboxila, respectivamente. Intervalos numéricos são inclusivos dos números que definem o intervalo. Aminoácidos podem ser aqui referidos por um ou outro dos três símbolos conhecidos ou por símbolos letra recomendados pela Comissão de Nomenclatura Bioquímica IUPAC-IUB. Nucleotídeos, igualmente, podem ser referidos por seus códigos comumente aceitos de letra simples. Os termos acima definidos são mais plenamente definidos por referência a especificação como um todo.Units, prefixes and symbols can be noted in their accepted SI forms. Unless otherwise noted, nucleic acids are written left to right in a 5' to 3' orientation; Amino acid sequences are written from left to right in an amino acid to carboxyl orientation, respectively. Numeric ranges are inclusive of the numbers that define the range. Amino acids may be referred to here by one or another of the three known symbols or by letter symbols recommended by the IUPAC-IUB Biochemical Nomenclature Commission. Nucleotides, likewise, can be referred to by their commonly accepted single-letter codes. The terms defined above are more fully defined by reference to the specification as a whole.
Com relação às direções do mapa que aqui, em vez de termos 5' e 3', os termos "norte" e "acima" são usados (por exemplo, um marcador norte do locus Rcgl se refere a um marcador acima do locus Rcgl, conforme determinado com referência aos mapas fornecidos em uma orientação vertical, como nas figuras 7 e 8, e à esquerda do locus Rcgl, determinada com referência aos mapas fornecidos em uma orientação horizontal, como na figura 22). Da mesma forma, os termos "Sul" e "abaixo" são usados (por exemplo, um marcador sul do locus Rcgl se refere a um marcador abaixo do locus Rcgl, determinado com referência aos mapas de orientação vertical aqui previstos, e à direita do locus Rcgl, determinado com referência aos mapas de orientação horizontal previstos aqui) . Mais especificamente, por exemplo, acima da sequência de codificação Rcgl refere-se ao cromossomo acima, ou o norte da transcrição primária na SEQ ID NO: 1 (em cerca de FLP110F) , e abaixo da sequência de codificação de Rcgl refere-se ao cromossomo abaixo ou para o sul da transcrição primária na SEQ ID NO: 1 (em cerca de FLPA1R) . Veja a Figura 26. Os termos "proximal" e "distai" são termos relativos, respectivamente, a mais próximos e mais distantes de um determinado local, por exemplo, (os genes Rcglb ou Rcgl), quando utilizados para comparar dois pontos em um mapa relativo ao local especificado.Regarding map directions here, instead of terms 5' and 3', the terms "north" and "above" are used (e.g. a marker north of the Rcgl locus refers to a marker above the Rcgl locus, as determined with reference to maps provided in a vertical orientation, as in Figures 7 and 8, and to the left of the Rcgl locus, determined with reference to maps provided in a horizontal orientation, as in Figure 22). Likewise, the terms "South" and "below" are used (e.g., a marker south of the Rcgl locus refers to a marker below the Rcgl locus, determined with reference to the vertical orientation maps envisioned here, and to the right of the Rcgl locus, determined with reference to the horizontal orientation maps provided here). More specifically, for example, above the Rcgl coding sequence refers to the chromosome above, or north of the primary transcript in SEQ ID NO: 1 (at about FLP110F), and below the Rcgl coding sequence refers to the chromosome below or south of the primary transcript in SEQ ID NO: 1 (at about FLPA1R). See Figure 26. The terms "proximal" and "distal" are terms relating, respectively, to the closest and most distant to a given location, for example, (the Rcglb or Rcgl genes), when used to compare two points on a map relative to the specified location.
Um ensaio fenotípico é um ensaio em que, ao invés de utilizar marcadores moleculares para seguir um traço ou característica, o fenótipo da planta com relação ao traço ou característica é verificado. Para qualquer dado ou traço característico o técnico será capaz de desenvolver ou encontrar na literatura numerosos ensaios fenotípicos. Por exemplo, dois ensaios fenotípicos de resistência a Colletotrichum graminicola são os testes de queimam as folhas descritos no Exemplo 12, o ensaio de infecção de caule descrito no Exemplo 14. Outros ensaios fenotípicos de resistência aos ensaios de Colletotrichum são possíveis. 0 termo "sistemas de computador" refere-se geralmente a vários sistemas automatizados usados para executar algumas ou todas as etapas do método aqui descrito. O termo "instruções" refere-se ao código de computador que instrui o sistema computacional para executar algumas ou todas as etapas do método.A phenotypic assay is an assay in which, rather than using molecular markers to follow a trait or characteristic, the plant's phenotype with respect to the trait or characteristic is verified. For any data or characteristic trait, the technician will be able to develop or find numerous phenotypic assays in the literature. For example, two phenotypic resistance assays for Colletotrichum graminicola are the leaf burn tests described in Example 12, the stem infection assay described in Example 14. Other phenotypic resistance assays for Colletotrichum assays are possible. The term "computer systems" generally refers to various automated systems used to perform some or all of the steps of the method described herein. The term "instructions" refers to computer code that instructs the computer system to perform some or all of the steps of the method.
Além de praticar alguns ou todos os passos do método, os sistemas digitais ou analógicos, por exemplo, incluem um computador digital ou analógico, também pode controlar uma variedade de outras funções, tais como exposição visível ao usuário (por exemplo, para permitir a visualização dos resultados do método por um usuário) e/ou controle de saída de recursos (por exemplo, para auxiliar na seleção assistida ou controle de equipamentos automatizados de campo).In addition to practicing some or all of the steps of the method, digital or analog systems, for example, include a digital or analog computer, can also control a variety of other functions, such as visible display to the user (e.g., to allow viewing of method results by a user) and/or control of resource output (e.g. to assist in assisted selection or control of automated field equipment).
Alguns dos métodos descritos neste documento são opcionalmente (e normalmente) implementados através de um programa de computador ou de programas (por exemplo, que armazenam e podem ser usados para analisar dados de marcadores moleculares). Assim, a concretização fornece sistemas digitais, por exemplo, computadores, meios de suporte informático e/ou sistemas integrados que incluem instruções (por exemplo, integrados em programas adequados) para executar os métodos do mesmo. O sistema digital irá incluir informações (dados) correspondentes a genótipos de plantas para um conjunto de marcadores genéticos, e, opcionalmente, valores fenotípicos e / ou relações familiares. O sistema também pode auxiliar o usuário na realização de seleção assistida para o locus Rcgl de acordo com os métodos daqui, ou pode controlar equipamentos de campo que automatizam a seleção, colheita e/ou sistemas de criação.Some of the methods described in this document are optionally (and typically) implemented through a computer program or programs (e.g., that store and can be used to analyze molecular marker data). Thus, the embodiment provides digital systems, e.g., computers, computer support means and/or integrated systems that include instructions (e.g., integrated into suitable programs) for carrying out the methods thereof. The digital system will include information (data) corresponding to plant genotypes for a set of genetic markers, and, optionally, phenotypic values and/or family relationships. The system can also assist the user in performing assisted selection for the Rcgl locus according to the methods herein, or can control field equipment that automates selection, harvesting and/or breeding systems.
Aplicações de desktop padrão como o software de processamento de texto (por exemplo, o Microsoft ® Word ou Corel ® WordPerfect ®) e/ou software de banco de dados (por exemplo, o software de planilha, como o Microsoft ® Excel ®, Corel ® Quattro Pro ®, ou banco de dados como o Microsoft ® Access ™ ou Paradox ®) pode ser adaptado para a materialização de introdução de dados que é carregado para a memória de um sistema digital, e realizar uma operação como observada aqui nos dados. Por exemplo, os sistemas podem incluir o software anterior com os dados do genótipo apropriado, e, opcionalmente, dados de pedigree, utilizados em conjunto com uma interface de usuário (por exemplo, uma GUI em um sistema operacional padrão, como um Windows ®, Macintosh ® ou Linux ®) para realizar qualquer análise aqui mencionada, ou simplesmente para adquirir dados (por exemplo, em uma planilha eletrônica) para ser usado nos métodos daqui. 0 computador pode ser, por exemplo, um PC (Intel ® x86 ou Pentium ® chip compatível com o MS-DOS ®, OS / 2 ®, Windows ®, Windows NT ®, Windows 95®, Windows ® 98, Linux ®, compatível com Apple ®, compatível com Macintosh ®, compatível com POWER PC ® ou um compatível com UNIX ® (por exemplo, estação de trabalho SUN™) da máquina) ou outro computador comercialmente comum que é conhecido por um técnico na arte. Software para a análise de associação e / ou previsão de valor fenotípico pode ser construído por um técnico na arte usando uma linguagem de programação padrão como o Visual Basic ®, Fortran®, Basic, Java ®, ou similar, de acordo com os métodos daqui.Standard desktop applications such as word processing software (e.g., Microsoft ® Word or Corel ® WordPerfect ®) and/or database software (e.g., spreadsheet software such as Microsoft ® Excel ®, Corel ® Quattro Pro ®, or database such as Microsoft ® Access ™ or Paradox ®) can be adapted for the materialization of input data that is loaded into the memory of a digital system, and perform an operation as observed here in the data. For example, systems may include upstream software with appropriate genotype data, and optionally, pedigree data, used in conjunction with a user interface (e.g., a GUI on a standard operating system, such as a Windows®, Macintosh ® or Linux ®) to perform any analysis mentioned here, or simply to acquire data (for example, in a spreadsheet) to be used in the methods here. The computer may be, for example, a PC (Intel® x86 or Pentium® chip compatible with MS-DOS®, OS/2®, Windows®, Windows NT®, Windows 95®, Windows® 98, Linux®, compatible with an Apple®, Macintosh® compatible, POWER PC® compatible or a UNIX® compatible (e.g., SUN™ workstation) machine) or other commercially common computer that is known to one skilled in the art. Software for association analysis and/or phenotypic value prediction can be constructed by one skilled in the art using a standard programming language such as Visual Basic®, Fortran®, Basic, Java®, or similar, in accordance with the methods herein .
Qualquer controlador de sistema ou computador, opcionalmente inclui um monitor, que pode incluir, por exemplo, um tubo de raios catódicos (CRT), um monitor de tela plana (por exemplo, tela ativa de matriz de cristal liquido, display de cristal líquido), ou outros. Circuito de computador muitas vezes é colocado em uma caixa que inclui vários chips de circuitos integrados, como um microprocessador, memória, circuitos de interface, entre outros. A caixa também inclui opcionalmente uma unidade de disco rígido, uma unidade de disquetes, uma unidade removível de alta capacidade, como um CD-ROM gravável, e outros elementos periféricos comuns. Introduzir dispositivos tais como um teclado ou mouse, opcionalmente, fornece a entrada de um usuário e seleção do usuário do genótipo do marcador genético, valor fenotípico, ou algo semelhante no sistema informático relevante. 0 computador geralmente inclui um software apropriado para receber instruções de utilização, quer sob a forma de entrada do usuário em um conjunto de campos de parâmetros, por exemplo, em uma GUI, ou sob a forma de instruções pré-programadas, por exemplo, pré-programadas para uma variedade de diferentes operações específicas. O software converte essas instruções para uma linguagem apropriada para instruir o sistema para realizar qualquer operação desejada. Por exemplo, um sistema digital pode instruir a seleção de plantas compreendendo certos marcadores, ou máquinas de controle de campo para colheita, seleção, cruzamento ou a preservação das culturas de acordo para o método relevante.Any system controller or computer optionally includes a display, which may include, for example, a cathode ray tube (CRT), a flat panel display (e.g., active liquid crystal array display, liquid crystal display) , or others. Computer circuitry is often placed in a box that includes several integrated circuit chips, such as a microprocessor, memory, interface circuits, and so on. The box also optionally includes a hard disk drive, a floppy disk drive, a high-capacity removable drive such as a writable CD-ROM, and other common peripheral elements. Introducing devices such as a keyboard or mouse optionally provide a user input and user selection of the genetic marker genotype, phenotypic value, or the like into the relevant computer system. The computer generally includes software suitable for receiving instructions for use, either in the form of user input into a set of parameter fields, e.g. in a GUI, or in the form of pre-programmed instructions, e.g. -Programmed for a variety of different specific operations. The software converts these instructions into an appropriate language to instruct the system to perform any desired operation. For example, a digital system can instruct the selection of plants comprising certain markers, or field control machines for harvesting, selecting, crossing or preserving crops according to the relevant method.
A invenção também pode ser incorporada dentro de um circuito integrado de aplicação específica (ASIC) ou dispositivo de lógica programável (PLD). Nesse caso, a invenção é concretizada em uma linguagem de descritor informático que pode ser usada para criar um ASIC ou PLD. A invenção também pode ser incorporada dentro do circuito de lógica ou de transformadores de uma variedade de outros aparelhos digitais, como PDAs, sistemas de computadores portáteis, monitores, equipamentos de edição de imagem, etc.The invention may also be incorporated within an application-specific integrated circuit (ASIC) or programmable logic device (PLD). In this case, the invention is embodied in a computer descriptor language that can be used to create an ASIC or PLD. The invention may also be incorporated within the logic circuit or transformers of a variety of other digital devices, such as PDAs, portable computer systems, monitors, image editing equipment, etc.
As concretizações da invenção são também definidas nos exemplos a seguir, em que todas as partes e percentagens são em peso e graus são Celsius, salvo indicação em contrário. Deve ser entendido que estes exemplos, embora indicando concretizações da invenção, são dados por meio de ilustração. A partir da discussão acima e destes exemplos, um técnico na arte pode conhecer as características essenciais das concretizações da presente invenção, e sem se afastar do escopo e das reivindicações, pode fazer várias alterações e modificações para adaptá-lo aos diferentes usos e condições. Assim, várias modificações das concretizações da invenção, para além das mostradas e descritas serão aparentes para aqueles qualificados na arte a partir da descrição acima. Tais alterações visam também cair no âmbito das reivindicações anexadas. A divulgação de cada referência contida aqui é incorporada por referência em sua totalidade. Exemplos 5 e 15 são reais em parte e em parte proféticos. Todos os outros exemplos são reais.Embodiments of the invention are also defined in the following examples, where all parts and percentages are by weight and degrees are Celsius unless otherwise indicated. It should be understood that these examples, although indicating embodiments of the invention, are given by way of illustration. From the above discussion and these examples, one skilled in the art can know the essential characteristics of the embodiments of the present invention, and without departing from the scope and claims, can make various changes and modifications to adapt it to different uses and conditions. Thus, various modifications of embodiments of the invention in addition to those shown and described will be apparent to those skilled in the art from the above description. Such changes are also intended to fall within the scope of the attached claims. The disclosure of each reference contained herein is incorporated by reference in its entirety. Examples 5 and 15 are partly real and partly prophetic. All other examples are real.
Mapeamento fino do locus Rcgl para uma região específica de 4L A fim de mapear e clonar o gene responsável pela resistência da linhagem de milho para MP305 a Cg, as linhagens tinham sido previamente criadas as quais diferiam o mínimo possível entre si geneticamente com a exceção da presença do locus responsável pelo fenótipo resistente. Tais linhagens são chamadas de linhagens isogênicas. Para este fim, DE811 tinha sido cruzada com MP305 e a descendência tinha sido retrocruzada com a linhagem sensível DE811 três vezes, em cada retrocruzamento selecionando para resistência à Cg e outra para as características de DE811 (Weldekidan e Falcão (1993), Maydica, 38:189-192). A linhagem resultante foi designada DE811ASR (BC3) (Weldekidan e Hawk (1993 supra)). Esta linhagem foi utilizada como ponto de partida para o mapeamento fino do locus Rcgl. Era necessário primeiro saber aproximadamente onde no genoma do milho ele foi localizado. Usando métodos genéticos padrão, Jung et al. ((1994 supra)) já tinham localizado o locus no braço longo do cromossomo 4.Fine mapping of the Rcgl locus to a specific region of 4L In order to map and clone the gene responsible for the resistance of the maize line to MP305 to Cg, lines had previously been created which differed as little as possible from each other genetically with the exception of presence of the locus responsible for the resistant phenotype. Such strains are called isogenic strains. To this end, DE811 had been crossed with MP305 and the progeny had been backcrossed to the sensitive line DE811 three times, in each backcross selecting for resistance to Cg and another for the characteristics of DE811 (Weldekidan and Falcão (1993), Maydica, 38 :189-192). The resulting strain was designated DE811ASR (BC3) (Weldekidan and Hawk (1993 supra)). This lineage was used as a starting point for fine mapping of the Rcgl locus. It was first necessary to know approximately where in the maize genome it was located. Using standard genetic methods, Jung et al. ((1994 supra)) had already located the locus on the long arm of chromosome 4.
Desde que o locus Rcgl já havia sido mapeado no braço longo do cromossomo 4 de milho, utilizando as informações sobre marcadores perto do lugar obtido por Jung et al. (1994) supra, todas as repetições de sequência disponíveis pública e privada simples (SSR), marcadores localizados em uma região do cromossomo designada 4,06-4,08 foram analisados para determinar se estes marcadores foram polimórficos entre as duas linhagens isogênicas perto de DE811 e DE811ASR (BC5). O DE811ASR (BC5) foi derivado do DE811ASR (BC3), linhagem descrita por Weldekidan e Hawk (1993), supra através de dois retrocruzamentos para DE811 sob seleção para resistência à Cg, seguido por 5 gerações de autofecundação e seleção para obter a linhagem BC5. A linhagem BC5 foi retrocruzada mais duas vezes para DE811 para criar o BC7 segregando a população utilizada para mapeamento fino. A fim de serem capazes de conduzir a avaliação fenotípica em uma base familiar, os indivíduos BC7 foram autofecundados para criar famílias BC7S1.Since the Rcgl locus had already been mapped on the long arm of maize chromosome 4, using information about markers near the location obtained by Jung et al. (1994) supra, all available public and private simple sequence repeats (SSR) markers located in a region of the chromosome designated 4.06-4.08 were analyzed to determine whether these markers were polymorphic between the two isogenic lineages close to DE811 and DE811ASR (BC5). DE811ASR (BC5) was derived from DE811ASR (BC3), a strain described by Weldekidan and Hawk (1993), supra through two backcrosses to DE811 under selection for Cg resistance, followed by 5 generations of selfing and selection to obtain the BC5 strain. . The BC5 line was backcrossed two more times to DE811 to create BC7 segregating the population used for fine mapping. In order to be able to conduct phenotypic assessment on a family basis, BC7 individuals were self-fertilized to create BC7S1 families.
A partir dessa análise dois marcadores SSR, PHI093 e UMC2041, foram descobertos como polimórficos. Usando os inter-acasalados (Coe et al. (2002) Plant Physiol. 128:9-12; Gardiner, et al., (2004) Plant Physiol., 134:1317-1326; Yim et al., (2002) Plant Physiol. 130:1686-1696) B73 X Mol7 (IBM) neighbors map (Lee et al. (2002) Plant Mol Biol 48:453 -61; Sharopova et al., (2002) Plant Mol Biol 48:463-81), os marcadores de sequências de três polimorfismos de comprimento de fragmento de restrição (RFLP), CDO365, CSU166 e CDO127, foram usados para criar marcadores polimórficos de comprimento do fragmento (adiante designados FLPs). FLPs são marcadores que podem ser analisados por eletroforese em gel ou método de separação de fragmento similar de alta resolução seguida de uma reação de PCR utilizando os iniciadores de uma sequência definida. Todos os três marcadores foram encontrados para ser polimórficos. O FLPs utilizados no mapeamento do locus Rcgl estão resumidos na Tabela 1. Qualquer iniciador para a FLPs MZA apresentados na Tabela 1, que também têm os mesmos nomes de marcadores MZA apresentados na Tabela 2, vão amplificar uma região do FLP interno para a sequência interna na Tabela 2. A temperatura de anelamento para todos os iniciadores listados na Tabela 1 é de 60 ° C.From this analysis two SSR markers, PHI093 and UMC2041, were discovered to be polymorphic. Using the intermated (Coe et al. (2002) Plant Physiol. 128:9-12; Gardiner, et al., (2004) Plant Physiol., 134:1317-1326; Yim et al., (2002) Plant Physiol. 130:1686-1696) B73 , the three restriction fragment length polymorphism (RFLP) sequence tags, CDO365, CSU166, and CDO127, were used to create fragment length polymorphic tags (hereinafter referred to as FLPs). FLPs are markers that can be analyzed by gel electrophoresis or similar high-resolution fragment separation method followed by a PCR reaction using primers of a defined sequence. All three markers were found to be polymorphic. The FLPs used in mapping the Rcgl locus are summarized in Table 1. Any primer for the MZA FLPs presented in Table 1, which also have the same MZA marker names presented in Table 2, will amplify a region of the FLP internal to the internal sequence in Table 2. The annealing temperature for all initiators listed in Table 1 is 60°C.
A fim de determinar se a presença destes três FLPs polimórficos e dois SSRs polimórficos foi associado com o fenótipo de resistência, indicando que a região levando o locus Rcgl foi localizada em um segmento cromossômico contendo estes três marcadores, foi criada uma tabela na qual o estado fenotípico de 4784 indivíduos determinados pela observação de campo e o estado genotípico relativo a cada um dos cinco marcadores, determinado pela análise do tamanho dos fragmentos, foram inscritos. Estes dados foram apresentados sequencialmente para os programas de software JoinMap (Van Ooijen, et al. , (2001), Plant Research International, Wageningen, the Netherlands) e Windows QTL Cartographer (Wang, et al., (2004), (on-line, versão 2.0 recuperado em 14/06/2004 e versão 2,5 visitada em 22-02-2005); recuperados do website North Carolina State University Statistical Genetics and Bioinformatics <URL: http://statgen.ncsu.edu/qtlcart/WQTLCart.htm>. O programa anterior determina a ordem dos marcadores ao longo da região cromossômica. Este último determina se um alelo particular de um marcador (uma forma especial de duas formas polimórficas do marcador) é significativamente associado com a presença do fenótipo. Marcadores para os quais a presença de um ou outro alelo é mais significativamente associada com o fenótipo de resistência têm mais probabilidade de estar mais perto do gene responsável para o fenótipo resistente. Figura 3 mostra um gráfico produzido pelo Windows QTL Cartographer mostrando uma análise estatística do acaso (eixo Y) onde o locus responsável pelo fenótipo de resistência Cg está localizado a uma determinada posição ao longo do cromossomo (eixo X) , conforme definido pelos marcadores FLP.In order to determine whether the presence of these three polymorphic FLPs and two polymorphic SSRs was associated with the resistance phenotype, indicating that the region carrying the Rcgl locus was located on a chromosomal segment containing these three markers, a table was created in which the status Phenotypic status of 4784 individuals determined by field observation and the genotypic status relative to each of the five markers, determined by fragment size analysis, were enrolled. These data were presented sequentially to the software programs JoinMap (Van Ooijen, et al., (2001), Plant Research International, Wageningen, the Netherlands) and Windows QTL Cartographer (Wang, et al., (2004), (on- line, version 2.0 retrieved on 6/14/2004 and version 2.5 visited on 2/22/2005); retrieved from the North Carolina State University Statistical Genetics and Bioinformatics website <URL: http://statgen.ncsu.edu/qtlcart /WQTLCart.htm>. The former program determines the order of markers along the chromosomal region. The latter determines whether a particular allele of a marker (a special form of two polymorphic forms of the marker) is significantly associated with the presence of the phenotype. Markers for which the presence of one or the other allele is more significantly associated with the resistance phenotype are more likely to be closer to the gene responsible for the resistant phenotype. Figure 3 shows a graph produced by Windows QTL Cartographer showing a statistical analysis of the resistance phenotype. chance (Y axis) where the locus responsible for the Cg resistance phenotype is located at a certain position along the chromosome (X axis), as defined by the FLP markers.
A partir do mapa integrado físico e genético, como descrito por Fengler, et al., ((2004) Plant and Animal Genome XII Abstract Book, Page 192 (número de Poster P487), Janeiro 10-14, San Diego, Califórnia) e supra Gardiner, (2004), foi possível identificar dois cromossomos artificiais bacterianos (BAC) contíguos, derivados de uma biblioteca BAC Mol7, abrigando os marcadores genéticos acima mencionados.From the integrated physical and genetic map, as described by Fengler, et al., ((2004) Plant and Animal Genome XII Abstract Book, Page 192 (Poster number P487), January 10-14, San Diego, California) and supra Gardiner, (2004), it was possible to identify two contiguous bacterial artificial chromosomes (BAC), derived from a Mol7 BAC library, harboring the above-mentioned genetic markers.
No entanto, os dois BAC contíguos contendo os marcadores flanqueando a região de interesse continham uma diferença de tamanho desconhecido. A fim de identificar mais BACs para colmatar esta lacuna, um denso mapa genético contendo marcadores (Fengler, (2004 supra)) com posições conhecidas sobre o mapa físico foi usado para encontrar marcadores adicionais geneticamente ligados aos marcadores previamente identificados nos dois BAC contíguos. Estes marcadores adicionais na Tabela 2 foram utilizados para identificar BAC contíguos de uma biblioteca BAC B73, que diminuiu a diferença física entre os Mol7 encontrados previamente, contíguos derivados de BAC (Coe et al. (2002) supra; Gardiner (2004) supra; Yim et al. (2002) supra. Quatro marcadores, MZA11455, MZA6064, MZA2591 e MZA15842, foram utilizados para fins de mapeamento. Na Tabela 2 "E" significa "externa" e "I" significa "interno", que se referem, respectivamente, aos iniciadores exterior e interior usados durante o PCR aninhado. O conjunto externo é usado na primeira rodada da PCR, após o qual as sequências internas são utilizadas para uma segunda rodada da PCR sobre os produtos da primeira rodada. Isto aumenta a especificidade da reação. Letras maiúsculas indicam partes do iniciador baseadas em sequências de vetor, que são posteriormente utilizadas para sequenciar o produto da PCR. Elas não são sequências de milho. Pela frente interna iniciadores MZA são aninhados, caso a parte, a porção superior da sequência é SEQ ID NO: 126, e para inverter iniciadores MZA aninhados internos, a parte superior é SEQ ID NO: 127. As sequências apresentadas na Tabela 2 para os iniciadores internos de MZA aninhados são, portanto, uma combinação de SEQ ID NO: 12 6 mais a SEQ ID NO: para cada iniciador respectivo. Da mesma forma, as sequências apresentadas na Tabela 2, para inverter os iniciadores internos de MZA aninhados são uma combinação de SEQ ID NO: 127 mais a SEQ ID NO: para cada iniciador respectivo. Essas combinações são indicadas na SEQ ID NO: coluna da Tabela 2 . A temperatura de anelamento para todos os iniciadores listados na Tabela 2 é de 55° C. Todos os marcadores estabelecidos na Tabela 2 mostraram polimorfismo dentro de um painel diversificado de germoplasma de milho, incluindo MP305 e as linhagens de milho na Tabela 18.However, the two contiguous BAC containing the markers flanking the region of interest contained a difference of unknown size. In order to identify more BACs to bridge this gap, a dense genetic map containing markers (Fengler, (2004 supra)) with known positions on the physical map was used to find additional markers genetically linked to the previously identified markers in the two contiguous BACs. These additional markers in Table 2 were used to identify contiguous BACs from a BAC B73 library, which decreased the physical difference between the previously found, contiguous Mol7 derived BACs (Coe et al. (2002) supra; Gardiner (2004) supra; Yim et al. (2002) supra. Four markers, MZA11455, MZA6064, MZA2591 and MZA15842, were used for mapping purposes, respectively. , to the outer and inner primers used during the nested PCR. The outer set is used in the first round of PCR, after which the inner sequences are used for a second round of PCR on the products from the first round. Capital letters indicate primer parts based on vector sequences, which are subsequently used to sequence the PCR product. ID NO: 126, and for reverse internal nested MZA primers, the top is SEQ ID NO: 127. The sequences presented in Table 2 for the internal nested MZA primers are therefore a combination of SEQ ID NO: 12 6 plus a SEQ ID NO: for each respective primer. Likewise, the sequences presented in Table 2 for reversing the nested MZA internal primers are a combination of SEQ ID NO: 127 plus SEQ ID NO: for each respective primer. These combinations are indicated in the SEQ ID NO: column of Table 2. The annealing temperature for all primers listed in Table 2 is 55° C. All markers set forth in Table 2 showed polymorphism within a diverse panel of maize germplasm, including MP305 and the maize lines in Table 18.
As sequências das extremidades de várias destas BACs, bem como ESTs conhecidas por estarem localizadas sobre essas BACs, foram utilizadas a fim de identificar novos marcadores com os quais estreitam ainda mais o intervalo no qual o locus foi 5 localizado. Os marcadores mais utilizados para este efeito são designados FLP8, FLP27, FLP33, FLP41, FLP56 e FLP95 na Tabela 1. De maneira semelhante às descritas acima, correlações genotípicas e fenotipicas foram feitas. Determinou-se que o locus era mais provável localizado entre FLP 8 e FLP 27 (ver Figura 3). Sequences from the ends of several of these BACs, as well as ESTs known to be located on these BACs, were used to identify new markers with which to further narrow the range in which the locus was located. The most commonly used markers for this purpose are designated FLP8, FLP27, FLP33, FLP41, FLP56 and FLP95 in Table 1. In a similar way to those described above, genotypic and phenotypic correlations were made. It was determined that the locus was most likely located between FLP 8 and FLP 27 (see Figure 3).
Isolamento de clones BAC a partir das linhagens resistentes e identificação de genes candidatos na região do locus RcglIsolation of BAC clones from resistant strains and identification of candidate genes in the Rcgl locus region
A fim de isolar o gene responsável para o fenótipo conferido pelo locus Rcgl, BACs contendo a região entre os marcadores FLP 8 e FLP 27 foram isolados de uma biblioteca de BAC preparada a partir da linhagem resistente DE811ASR (BC5). Esta biblioteca foi preparada com técnicas padrão para a preparação de DNA genômico (Zhang et al. (1995) Plant: Journal 7:175-184) seguida de digestão parcial com HindIII e ligação do tamanho dos fragmentos selecionados em uma forma modificada comercialmente disponível do vetor pCClBAC™ (Epicentro, Madison, E.U.A.). Após a transformação em células de E. coli EPI300™ seguindo as instruções dos vendedores (Epicentre, Madison, E.U.A.), 125.184 clones recombinantes foram dispostos em 326 384-discos bem microtitulados. Estes clones foram então gradeados em filtros de nylon (Hybond ® N +, Amersham Biosciences, Piscataway, E.U.A.).In order to isolate the gene responsible for the phenotype conferred by the Rcgl locus, BACs containing the region between markers FLP 8 and FLP 27 were isolated from a BAC library prepared from the resistant strain DE811ASR (BC5). This library was prepared with standard techniques for the preparation of genomic DNA (Zhang et al. (1995) Plant: Journal 7:175-184) followed by partial digestion with HindIII and size ligation of selected fragments into a commercially available modified form of the vector pCClBAC™ (Epicentre, Madison, USA). After transformation into EPI300™ E. coli cells following the sellers' instructions (Epicentre, Madison, U.S.A.), 125,184 recombinant clones were arrayed on 326 384-well microtitered discs. These clones were then gridded on nylon filters (Hybond ® N +, Amersham Biosciences, Piscataway, USA).
A biblioteca foi sondada com sobreposição de sondas de oligonucleotídeos (sondas overgo; Ross et al. (1999) Screening large-insert libraries by hybridization, p. 5.6.1-5.6.52, Tn A. Boyl, ed. Current Protocols in Human Genetics. Wiley, Nova Iorque) desenhados a partir de sequências encontradas nas sequências BAC mostradas no exemplo anterior para estar presente entre FLP8 e FLP27. Análises de busca BLAST™ foram feitas para exibir sequências repetidas e identificar sequências únicas para o design da sonda. A posição e espaçamento das sondas ao longo do contíguo foram verificados por PCR. Para cada teste dois oligos 24-mer complementares com mais de 8 bp foram concebidos. Seus anelamentos resultaram em um overgo de 40bp, cujos dois 16bp foram preenchidos. As sondas usadas desta forma são apresentadas na Tabela 4. Note-se que alguns destes testes foram baseados em marcadores também usados no Exemplo 1 e Tabela 1, mas as sequências exatas são diferentes como estavam sendo usadas como sondas ao invés de apenas iniciadores de PCR. Sondas para hibridização foram preparadas conforme descrito (Ross et al. (1999 supra)), e os filtros preparados pelo gradeamento da biblioteca BAC foram hibridizados e lavados como descrito por (Ross et al. (1999 supra)). Análise por fosforoimagem foi utilizada para a detecção de sinais de hibridação.The library was probed with overlapping oligonucleotide probes (overgo probes; Ross et al. (1999) Screening large-insert libraries by hybridization, p. 5.6.1-5.6.52, Tn A. Boyl, ed. Current Protocols in Human Genetics. Wiley, New York) designed from sequences found in the BAC sequences shown in the previous example to be present between FLP8 and FLP27. BLAST™ search analyzes were performed to display repeated sequences and identify sequences unique to probe design. The position and spacing of the probes along the contig were verified by PCR. For each test two complementary 24-mer oligos longer than 8 bp were designed. Its annexes resulted in an overgo of 40bp, of which two 16bp were filled. The probes used in this way are shown in Table 4. Note that some of these tests were based on markers also used in Example 1 and Table 1, but the exact sequences are different as they were being used as probes rather than just PCR primers. . Probes for hybridization were prepared as described (Ross et al. (1999 supra)), and filters prepared by screening the BAC library were hybridized and washed as described by (Ross et al. (1999 supra)). Phosphorimaging analysis was used to detect hybridization signals.
Posteriormente, as membranas foram despojadas de sondagens, colocando-os em uma só solução de 0.lx SSC e 0,1% SDS e permitindo-lhes esfriar a temperatura ambiente na solução durante a noite. BACs que deram um sinal positivo foram isolados das placas. Mapeamento de restrição, experimentos de PCR com iniciadores correspondentes aos marcadores utilizados anteriormente, e as sequências obtidas a partir das extremidades de cada BAC foram usadas para determinar a ordem dos BACs cobrindo a região de interesse. Quatro BACs que cobriram toda a região foram selecionados para sequenciamento. Estes BACs foram sequenciados utilizando técnicas de bombardeamento padrão de sequenciamento e as sequências de montagem utilizando o pacote de software Phred / Phrap / Consed (Ewing et al. (1998) Genome Research, 8:175-185).Subsequently, the membranes were stripped of probes by placing them in a single solution of 0.lx SSC and 0.1% SDS and allowing them to cool to room temperature in the solution overnight. BACs that gave a positive signal were isolated from the plates. Restriction mapping, PCR experiments with primers corresponding to the previously used markers, and sequences obtained from the ends of each BAC were used to determine the order of BACs covering the region of interest. Four BACs that covered the entire region were selected for sequencing. These BACs were sequenced using standard bombardment sequencing techniques and assembled sequences using the Phred/Phrap/Consed software package (Ewing et al. (1998) Genome Research, 8:175-185).
Após a montagem, as sequências conhecidas para estarem na região próxima ao locus a partir dos dados do mapeamento foram anotadas, o que significa que regiões de codificação de gene possível e as que representam elementos repetitivos foram deduzidas. Regiões de Codificação de Gene (gênica) foram avaliadas através do pacote de software FGENESH ™ (Softberry, Mount Kisco, Nova York, E.U.A.) . FGENESH ™ previu uma porção de uma proteína que, quando comparada utilizando BLAST® (BLASTx / nr) , exibiu homologia parcial ao nível de aminoácidos de uma parte de uma proteína de arroz que foi anotada como a codificação de uma proteína que confere resistência a doenças em arroz. A parte da sequência de milho que exibia homologia com esta proteína caiu no final de um trecho contíguo da sequência consenso de BAC e pareceu ser truncada. A fim de obter a representação completa do gene BAC de milho, a sequência de aminoácidos do arroz foi utilizada em uma análise tBLASTn contra todas as outras sequências consenso do clone BAC do mesmo milho. Isto resultou na identificação de uma sequência de consenso que representa a extremidade 3' do gene do milho. No entanto, a porção central do gene não foi representada nas sequências assim obtidas. Iniciadores de PCR foram desenhados com base em regiões 5' e 3' do gene putativo e utilizado em um experimento de PCR com o DNA a partir do milho BAC original como um modelo. A sequência do produto da PCR foi constituída por colmatar a sequência 5' e 3' de fragmentos previamente isolados. DE811ASR (BC5) foi depositado na ATCC, e os métodos descritos neste documento podem ser utilizados na obtenção de um clone de BAC que compõem o locus Rcgl. Conforme mostrado na Figura 9 (a), o intervalo cromossômico DE811ASR (BC5) com o locus Rcgl é não colinear com a região correspondente de B73 e Mol7 (ver figuras 9 e 22), conforme determinado pela análise de bibliotecas BAC.After assembly, sequences known to be in the region proximal to the locus from the mapping data were annotated, meaning that possible gene-coding regions and those representing repetitive elements were inferred. Gene-coding regions (genes) were evaluated using the FGENESH™ software package (Softberry, Mount Kisco, NY, USA). FGENESH™ predicted a portion of a protein that, when compared using BLAST® (BLASTx/nr), exhibited partial homology at the amino acid level to a portion of a rice protein that was annotated as encoding a protein that confers disease resistance in rice. The portion of the maize sequence that exhibited homology to this protein fell at the end of a contiguous stretch of the BAC consensus sequence and appeared to be truncated. In order to obtain a complete representation of the maize BAC gene, the rice amino acid sequence was used in a tBLASTn analysis against all other consensus sequences from the same maize BAC clone. This resulted in the identification of a consensus sequence representing the 3' end of the maize gene. However, the central portion of the gene was not represented in the sequences thus obtained. PCR primers were designed based on the 5' and 3' regions of the putative gene and used in a PCR experiment with DNA from the original maize BAC as a template. The sequence of the PCR product was constructed by bridging the 5' and 3' sequence of previously isolated fragments. DE811ASR (BC5) has been deposited with the ATCC, and the methods described in this document can be used to obtain a BAC clone comprising the Rcgl locus. As shown in Figure 9(a), the chromosomal interval DE811ASR (BC5) with the Rcgl locus is non-collinear with the corresponding region of B73 and Mol7 (see Figures 9 and 22), as determined by analysis of BAC libraries.
Usando sequência comum que cruza a BACs no Mol7 e as bibliotecas B73 BAC, o BACs correspondentes de ambas as bibliotecas foram enfileiradas em um caminho, como mostrado na figura 22. Os BACs B73 na Figura 22 foram dados nomes mais curtos para os fins da figura. A Tabela 3, abaixo, mostra a identidade de BAC para cada denominação BAC indicada na Figura 22. 0 BACs B73 público, c0113f01 e c0117el8 estão diretamente no Norte e no Sul, respectivamente, da região Indel do locus Rcgl, com a supressão ocorrendo em B73. Informações sobre esses dois BACs podem ser vistas em vários sites como o site de milho GDB (maizegdb.org), o site Gramene (gramene.org) e o banco de dados do genoma do milho Arizona Genomics Institute (genome.arizona.edu). O site do Instituto Arizona Genomics também fornece o Mapa de milho Agarose FPC, versão de 19 de julho de 2005, que identifica BACs contíguo com c0113f01 e c0117el8. Ao pesquisar sobre essas bases de dados, uma multiplicidade de BACs contíguos foram identificadas que formam uma das regiões que flanqueiam o locus Rcgl. Assim, a localização precisa do locus Rcgl e gene Rcgl já foram identificadas em ambos o mapa genético e físico do milho. Veja as Figuras 7 (a, b) e 22. Tabela 3: Denominações BAC na Figura 22, que faziam parte de ambos os contíguos 187 (B73a através B73p) ou contiguo 188 (B73q através B73af) de B73as mostrados no site do Arizona Genomics Institute mencionado acima. Using common sequence that crosses the BACs in the Mol7 and the B73 BAC libraries, the corresponding BACs from both libraries were queued in a path, as shown in Figure 22. The B73 BACs in Figure 22 were given shorter names for the purposes of the figure. . Table 3, below, shows the BAC identity for each BAC designation indicated in Figure 22. The public BACs B73, c0113f01, and c0117el8 are directly north and south, respectively, of the Indel region of the Rcgl locus, with suppression occurring in B73. Information about these two BACs can be seen on several websites such as the GDB corn website (maizegdb.org), the Gramene website (gramene.org), and the Arizona Genomics Institute corn genome database (genome.arizona.edu). . The Arizona Genomics Institute website also provides the Corn Agarose FPC Map, version dated July 19, 2005, which identifies BACs contiguous with c0113f01 and c0117el8. By searching these databases, a multitude of contiguous BACs were identified that form one of the regions flanking the Rcgl locus. Thus, the precise location of the Rcgl locus and Rcgl gene have now been identified on both the genetic and physical map of maize. See Figures 7(a,b) and 22. Table 3: BAC designations in Figure 22 that were part of either contig 187 (B73a through B73p) or contig 188 (B73q through B73af) of B73as shown on the Arizona Genomics website Institute mentioned above.
A sequência completa do gene putativo é estabelecida em SEQ ID NO: 1. 0 gene contém um intron, do nucleotídeo 950 ao nucleotídeo 1452 da SEQ ID NO: 1. Transcriptase reversa-PCR 5 utilizando RNA preparados a partir de plantas DE811ASR (BC5) foi utilizada para determinar as fronteiras do intron. A sequência da proteína de codificação do gene é estabelecida em SEQ ID NO: 2, e a tradução do aminoácido é estabelecida em SEQ ID NO 3. A proteína prevista tem um peso molecular de 110,76 kD.The complete sequence of the putative gene is set forth in SEQ ID NO: 1. The gene contains an intron, from nucleotide 950 to nucleotide 1452 of SEQ ID NO: 1. Reverse transcriptase-PCR 5 using RNA prepared from DE811ASR (BC5) plants was used to determine intron boundaries. The gene-encoding protein sequence is set forth in SEQ ID NO: 2, and the amino acid translation is set forth in SEQ ID NO 3. The predicted protein has a molecular weight of 110.76 kD.
A extremidade amino de cerca de 157 a 404 aminoácidos tem homologia com os chamados sítios de ligação de nucleotideo (NBS). Existe uma região de homologia solta para domínios LRR localizada aproximadamente a partir de aminoácidos 528 a 846. No entanto, ao 5 contrário das proteínas NBS-LRR previamente estudadas, a região rica de leucina carece de natureza sistemática repetitiva (Lxx) encontrada em domínios LRR mais clássicos e, em particular, não tendo as instâncias das sequências consenso descritas por Wang et al. ((1999), Plant J. 19:55-64) ou Bryan et al. ((2000), Plant 10 Cell 12:2033-2045). O gene teve a homologia perdida com uma família de genes de arroz e um gene de cevada, como mostrado na Figura 2 (a, b e c) . A maioria das homologias é na extremidade terminal amino da proteína, a extremidade carboxila é bastante diferente. Isto é demonstrado pelo uso de negrito, na Figura 2 15 (a, b e c) , que são os aminoácidos idênticos ao gene das concretizações, enquanto que aqueles que não são idênticos, não são mostrados em negrito. Tabela 4. Oligonucleotídeos anelados para sintetizar as sondas The amino terminus of about 157 to 404 amino acids has homology to the so-called nucleotide binding sites (NBS). There is a loose region of homology to LRR domains located approximately from amino acids 528 to 846. However, unlike previously studied NBS-LRR proteins, the leucine-rich region lacks the systematic repetitive nature (Lxx) found in more classical LRR domains and, in particular, lacks the instances of consensus sequences described by Wang et al. ((1999), Plant J. 19:55–64) or Bryan et al. ((2000), Plant 10 Cell 12:2033–2045). The gene has lost homology to a family of rice genes and a barley gene, as shown in Figure 2(a, b and c). Most of the homology is at the amino terminus of the protein, the carboxyl terminus being quite different. This is demonstrated by the use of bold in Figure 2 15(a, b and c) , which are the amino acids identical to the gene embodiments, while those that are not identical are not shown in bold. Table 4. Annealed oligonucleotides to synthesize the probes
Comparação da estrutura genética da região do locus Rcgl entre linhagens resistentes e suscetíveis e perfis de expressão dos genes candidatos encontrados na região entre as linhagens resistentes e suscetíveisComparison of the genetic structure of the Rcgl locus region between resistant and susceptible lines and expression profiles of candidate genes found in the region between resistant and susceptible lines
Tendo encontrado um gene candidato da região geneticamente definida para carregar o locus responsável pela resistência ao fenótipo da antracnose, os esforços foram empreendidos primeiro para determinar se pode haver outros genes presentes na região e segundo, para determinar se os padrões de expressão do gene candidato foram consistentes com o seu papel putativo. Fu e Dooner ((2002), Proc Natl Acad Sei 99:9573-9578) e Brunner et al. ((2005), Plant Cell 17:343-360) demonstraram que diferentes linhagens de milho podem ter rearranges significativos e falta de colinearidade com relação ao outro. Comparação de genomas, como em regiões maiores pode assim ser complexa. Essa comparação dos genomas de Mol7 (Missouri 17) e DE811ASR (BC5) revelou que na região onde o gene candidato é encontrado em DE811ASR (BC5), uma inserção grande em relação ao Mol7 está presente. Regiões, dentro e em torno da inserção foram sequenciadas e digitalizadas para os genes possíveis. Um gene que codifica uma subunidade da ribulose bisfosfato carboxilase (Rubisco, uma proteína envolvida na fixação do carbono após a fotossíntese, cujo gene está presente em múltiplas cópias no genoma do milho) foi encontrado em ambos os DE811ASR (BC5) e de genomas Mol7, apenas a jusante da posição do gene Rcgl. Um pseudogene (um gene não funcional prestado devido às mutações de sequência de codificação) relacionado a uma proteína de armazenamento vegetativo foi encontrada, presente apenas no genoma DE811ASR (BC5) a alguma distância a montante do gene Rcgl. 0 único gene estruturalmente intacto provável que codifica uma proteína com uma função de probabilidade de estar relacionada à resistência à doença foi o gene Rcgl isolado no exemplo anterior. Outros genes igualmente improváveis de serem envolvidos na resistência a doenças foram localizados a uma distância superior a partir da posição mais provável do locus, bem como um grande número de sequências repetitivas.Having found a candidate gene from the genetically defined region to carry the locus responsible for the anthracnose resistance phenotype, efforts were undertaken first to determine whether there might be other genes present in the region and second, to determine whether the expression patterns of the candidate gene were consistent with its putative role. Fu and Dooner ((2002), Proc Natl Acad Sci 99:9573-9578) and Brunner et al. ((2005), Plant Cell 17:343-360) have shown that different maize inbred lines can have significant rearrangements and lack of collinearity with respect to each other. Comparison of genomes, such as those in larger regions, can thus be complex. This comparison of the genomes of Mol7 (Missouri 17) and DE811ASR (BC5) revealed that in the region where the candidate gene is found in DE811ASR (BC5), a large insertion relative to Mol7 is present. Regions within and around the insertion were sequenced and scanned for possible genes. A gene encoding a subunit of ribulose bisphosphate carboxylase (Rubisco, a protein involved in carbon fixation after photosynthesis, the gene for which is present in multiple copies in the maize genome) was found in both the DE811ASR(BC5) and Mol7 genomes, just downstream of the Rcgl gene position. A pseudogene (a gene rendered nonfunctional due to coding sequence mutations) related to a vegetative storage protein was found, present only in the DE811ASR(BC5) genome, some distance upstream of the Rcgl gene. The only structurally intact gene likely to encode a protein with a probability function of being related to disease resistance was the Rcgl gene isolated in the previous example. Other genes equally unlikely to be involved in disease resistance were located at a greater distance from the most likely position of the locus, as were a large number of repetitive sequences.
A fim de determinar se e onde o gene Rcgl foi transcrito, duas técnicas foram utilizadas. Primeiro, os perfis de RNA de materiais vegetais resistentes e suscetíveis foram examinados usando o Sequenciamento paralelo de assinaturas baseado em ligação e corte (MPSS™; Lynx Therapeutics, Berkeley, E.U.A.). Resumidamente, bibliotecas de cDNA foram construídas e imobilizadas em micro, como descrito (Brenner, S. et al. (2000) Nat. Biotechnol. 18 (6): 630-634). A construção da biblioteca em um suporte sólido permite que a biblioteca seja arranjada em monocamada e milhares de clones a serem submetidos a análise da sequência de nucleotídeos em paralelo. Os resultados da análise de uma "assinatura" de sequência 17-mer cuja frequência de ocorrência é proporcional à abundância de que a transcrição no tecido vegetal. cDNA derivado de RNA preparados a partir de DE811ASR (BC5) e de DE811 (linhagens de controle, suscetíveis a Cg) foi submetido a análise por MPSS™. Inspeção Bioinformatica das assinaturas resultantes mostraram que uma sequência de assinatura, aqui referida como Lynxl9, (SEQ ID NO: 19) foi presente em 43 partes por milhão (ppm) em amostras de RNA de DE811ASR (BC5) de caules infectados e de 65 ppm em infectados, dos caules resistentes 9 dias pós-inoculação (DPI) com Cg. Esta sequência de assinatura não foi detectada em bibliotecas de cDNA de infectados ou caules infectados por Cg- do milho DE811 de linhagens suscetíveis. Uma análise da sequência de Rcgl indica que mer-17 está presente em nucleotídeos 3945-3961 de SEQ ID NO: . 1 na região 3 ' não traduzida do gene putativo.In order to determine if and where the Rcgl gene was transcribed, two techniques were used. First, the RNA profiles of resistant and susceptible plant materials were examined using Link-and-Slice-Based Parallel Signature Sequencing (MPSS™; Lynx Therapeutics, Berkeley, U.S.A.). Briefly, cDNA libraries were constructed and microimmobilized as described (Brenner, S. et al. (2000) Nat. Biotechnol. 18 (6): 630-634). Construction of the library on a solid support allows the library to be arrayed in a monolayer and thousands of clones to be subjected to nucleotide sequence analysis in parallel. The analysis results in a 17-mer sequence "signature" whose frequency of occurrence is proportional to the abundance of that transcript in plant tissue. cDNA derived from RNA prepared from DE811ASR (BC5) and DE811 (control lines, susceptible to Cg) was subjected to analysis by MPSS™. Bioinformatics inspection of the resulting signatures showed that a signature sequence, referred to herein as Lynxl9, (SEQ ID NO: 19) was present at 43 parts per million (ppm) in DE811ASR (BC5) RNA samples from infected stems and at 65 ppm in infected, from resistant stems 9 days post-inoculation (DPI) with Cg. This signature sequence was not detected in cDNA libraries from infected or Cg- infected stems of DE811 maize from susceptible lines. An analysis of the Rcgl sequence indicates that mer-17 is present at nucleotides 3945-3961 of SEQ ID NO:. 1 in the 3' untranslated region of the putative gene.
Outra prova de que Rcgl é exclusivamente expresso em linhagens de milho que são derivadas de MP305 e resistentes à podridão do colmo da antracnose, foi obtida por RT-PCR. RNA total foi isolado de infectados e caules infectados por Cg- de linhagens infectadas resistentes (DE811ASR1 (BC5)) e suscetíveis (DE811) de milho utilizando RNA STAT ™"60 (Iso-Tex Diagnostics, Dallas, Texas, E.U.A.). RNA total (250 ng) de 0, 3, 6, 9 e 13 DPI de amostras resistentes e suscetíveis foi copiado em DNA e amplificado utilizando-se um GeneAmp ® RNA-PCR kit (Applied Biosystems, Foster City, Califórnia, E.U.A.). A reação de síntese do DNA foi montada de acordo com o kit de protocolo usando hexâmeros aleatórios como iniciadores e incubado a 42 2C por 45 minutos. Para PCR, KEB131 (SEQ ID NO: 20) e KEB138 (SEQ ID NO: 21), ambos concebidos a partir da sequência 3 'não traduzida do Rcgl putativo, foram utilizados como iniciadores a montante e a jusante, respectivamente. O DNA foi amplificado por 30 ciclos consistindo de 1 minuto a 94° C, a 2 minutos a 50° C e 3 minutos a 72° C, seguido por uma extensão de 7 minutos a 72° C. Como mostrado na Figura 4, eletroforese em gel de uma alíquota da RT-PCRs revelou a presença de uma banda de 260 pb presente nas amostras provenientes de ambas as plantas resistentes infectadas e não infectadas, mas ausente a partir de amostras sensíveis. Análise da sequência de DNA confirmou que este fragmento correspondeu a nt 3625-3884 da sequência Rcgl coerente com o produto de amplificação prevista a partir de iniciadores KEB131 e KEB138.Further evidence that Rcgl is exclusively expressed in maize lines that are derived from MP305 and resistant to anthracnose stalk rot was obtained by RT-PCR. Total RNA was isolated from infected and Cg- infected stems of resistant (DE811ASR1 (BC5)) and susceptible (DE811) infected lines of maize using RNA STAT™"60 (Iso-Tex Diagnostics, Dallas, Texas, U.S.A.). Total RNA (250 ng) of 0, 3, 6, 9 and 13 DPI from resistant and susceptible samples was copied into DNA and amplified using a GeneAmp ® RNA-PCR kit (Applied Biosystems, Foster City, California, USA). DNA synthesis was assembled according to the protocol kit using random hexamers as primers and incubated at 42 2C for 45 minutes. For PCR, KEB131 (SEQ ID NO: 20) and KEB138 (SEQ ID NO: 21), both designed. from the 3' untranslated sequence of the putative Rcgl, were used as upstream and downstream primers, respectively. DNA was amplified for 30 cycles consisting of 1 minute at 94°C, 2 minutes at 50°C, and 3 minutes. at 72° C, followed by a 7-minute extension at 72° C. As shown in Figure 4, gel electrophoresis of an aliquot of the RT-PCRs revealed the presence of a 260 bp band present in samples from both plants resistant infected and uninfected, but absent from sensitive samples. DNA sequence analysis confirmed that this fragment corresponded to nt 3625-3884 of the Rcgl sequence consistent with the predicted amplification product from primers KEB131 and KEB138.
Isolamento de linhagens contendo inserções Mu no gene candidatoIsolation of strains containing Mu insertions in the candidate gene
Um método para determinar se um gene é responsável por um fenótipo é quebrar o gene geneticamente através da inserção de um elemento de transposição (os chamados transposon tagging) e então determinar se o fenótipo relevante da planta é alterado, neste caso de resistência à Cg para suscetíveis à Cg. Em milho pode ser feito usando o elemento modificador (Mu) (Walbot, V. (1992) Annu. Rev. Plant Physiol. Plant Mol. Biol. 43:49-82). A estratégia básica apresentada na Figura 5, foi a introdução de elementos mutatores ativos em linhagens carregando o gene de resistência, isolando as plantas homozigotas para o gene de resistência mediante a análise de marcadores de DNA associados, bem como a resistência a Cg por inoculação com Cg, e então cruzamento dessas plantas homozigotas com uma linhagem "teste" suscetível. Se o gene de resistência é dominante, em princípio, todas as progénies resultantes seriam resistentes, mas heterozigotas para o gene. No entanto, se um elemento Mu inserido no gene de resistência de uma forma que interrompeu a sua função, esse indivíduo seria suscetível à Cg. 0 gene interrompido pode então ser isolado e caracterizado.One method of determining whether a gene is responsible for a phenotype is to disrupt the gene genetically by inserting a transposable element (so-called transposon tagging) and then determine whether the relevant plant phenotype is altered, in this case from Cg resistance to Cg susceptibility. In maize this can be done using the modifier (Mu) element (Walbot, V. (1992) Annu. Rev. Plant Physiol. Plant Mol. Biol. 43:49-82). The basic strategy shown in Figure 5 was to introduce active mutator elements into lines carrying the resistance gene, isolate plants homozygous for the resistance gene by analyzing associated DNA markers as well as Cg resistance by inoculation with Cg, and then cross these homozygous plants with a susceptible "check" line. If the resistance gene is dominant, in principle all resulting progeny would be resistant but heterozygous for the gene. However, if a Mu element inserted into the resistance gene in a way that disrupted its function, that individual would be susceptible to Cg. The disrupted gene could then be isolated and characterized.
MP305 foi cruzado com quinze unidades mutatoras diversas (linhagens transportando elementos mutatores ativos). O Fls resultantes foram inter-acasalados (cruzados com os outros) em todas as combinações possíveis. Para acompanhar a região cromossômica 4L em que o locus de resistência foi conhecido (ver Exemplo 1) uma variedade de marcadores de DNA a serem conhecidos na proximidade do locus do trabalho descrito no Exemplo 1, foram selecionados e utilizados nos materiais Mu-etiquetados. 1500 plantas descendentes do processo de inter-acasalamento foram examinadas para a resistência à Cg e para a presença desses marcadores. Análise dos marcadores foi feita usando Southern blots (Botstein et al., (1980) Am. J. Hum. Gen. 32:314-331) para marcadores RFLP ou PCR para marcadores FLP, como descrito no exemplo 1. As plantas que foram homozigotas para todos os marcadores testados e resistentes à Cg foram selecionadas e retrocruzadas com linhagens teste suscetíveis (A63, EH6WA e EF09B). Cerca de 16.000 sementes cruzadas geradas a partir dessas plantas homozigotas e resistentes foram plantadas e foram usadas como parentais femininos (o que significa a produção de pólen com bordas removidas) e cruzadas com as linhagens teste sensíveis utilizadas como machos. Todas as plantas fêmeas foram selecionadas para a susceptibilidade à Cg. Mais de dez plantas suscetíveis (mutantes knockout putativos) foram identificadas. A semente de polinização aberta de cada uma destas plantas susceptíveis foi colhida, juntamente com oito irmãos resistentes como controles.MP305 was crossed with fifteen diverse mutator units (lines carrying active mutator elements). The resulting Fls were inter-mated (crossed with each other) in every possible combination. To track the 4L chromosomal region in which the resistance locus was known (see Example 1) a variety of DNA markers to be known in the vicinity of the locus from the work described in Example 1 were selected and used in the Mu-labeled materials. 1500 plants descended from the inter-mating process were examined for Cg resistance and the presence of these markers. Marker analysis was done using Southern blots (Botstein et al., (1980) Am. J. Hum. Gen. 32:314-331) for RFLP markers or PCR for FLP markers, as described in example 1. Plants that were homozygous for all markers tested and resistant to Cg were selected and backcrossed with susceptible test lines (A63, EH6WA and EF09B). About 16,000 cross seeds generated from these homozygous, resistant plants were planted and were used as female parents (meaning pollen production with edges removed) and crossed with the sensitive test lines used as males. All female plants were selected for Cg susceptibility. More than ten susceptible plants (putative knockout mutants) have been identified. Open-pollinated seed from each of these susceptible plants was harvested, along with eight resistant siblings as controls.
DNA de um pool de 24 mudas (cultivadas em toalhas de papel) de cada um dos knockouts putativos e irmãos de controle resistente foram extraídos. Este DNA foi usado como modelo para amplificar a sequência de flanqueamento a partir do sítio de Mu- inserção de genes utilizando iniciadores específicos em combinação com um iniciador consenso concebido a partir do terminal repetido invertido (TIR) a partir da sequência elemento Mutator (SEQ ID NO: 125). Em outras palavras, produtos de PCR só seriam observados se um elemento Mu tinha inserido no gene candidato isolado no Exemplo 2. Os iniciadores FLP110F, FLP110R, FLP111F, FLP111R, FLP112F, FLP112R, FLP113F e FLPA1R foram utilizados como iniciadores gene-específicos (Tabela 1). Os produtos da PCR amplificados foram apagados para membranas de nylon e hibridizados com uma sonda de DNA e o gene candidato isolado no Exemplo 2. Produtos PCR, que mostraram forte hibridação foram excisados do gel, purificados, clonados e sequenciados. As sequências resultantes foram analisadas através do alinhamento com as sequências do gene candidato e elementos Mu-TIR. Elementos mutatores causam uma duplicação de 9 bp direta no local de inserção. Baseado na informação da sequência de flanqueamento e uma duplicação direta de 9 pb, quatro inserções independentes foram identificadas no exon 1 do gene do candidato (Figura 5) . Uma inserção (M177) foi detectada cerca de 97 pb a montante do códon de iniciação, na região 5 ' não traduzida do gene. Um caso comum de inserção, 270 pb a jusante do códon de iniciação, foi detectado em três plantas suscetíveis: ml64, ml59 e ml79. A planta suscetível M171 foi encontrada para conter duas inserções Mu-, 556 pb e 286 pb a jusante do códon de iniciação. Quando Southern blots foram realizadas com a região exonl do gene como uma sonda de DNA, o padrão observado pela hibridação confirmou estes resultados.DNA from a pool of 24 seedlings (grown on paper towels) of each of the putative knockouts and resistant control siblings was extracted. This DNA was used as a template to amplify the flanking sequence from the Mu-gene insertion site using specific primers in combination with a consensus primer designed from the terminal inverted repeat (TIR) from the Mutator element sequence (SEQ ID NO: 125). In other words, PCR products would only be observed if a Mu element had inserted into the candidate gene isolated in Example 2. Primers FLP110F, FLP110R, FLP111F, FLP111R, FLP112F, FLP112R, FLP113F and FLPA1R were used as gene-specific primers (Table 1). The amplified PCR products were blotted onto nylon membranes and hybridized with a DNA probe and the candidate gene isolated in Example 2. PCR products that showed strong hybridization were excised from the gel, purified, cloned and sequenced. The resulting sequences were analyzed by alignment with candidate gene sequences and Mu-TIR elements. Mutator elements cause a direct 9 bp duplication at the insertion site. Based on flanking sequence information and a 9-bp direct duplication, four independent insertions were identified in exon 1 of the candidate gene (Figure 5). An insertion (M177) was detected about 97 bp upstream of the initiation codon, in the 5' untranslated region of the gene. A common case of insertion, 270 bp downstream of the initiation codon, was detected in three susceptible plants: ml64, ml59, and ml79. The susceptible plant M171 was found to contain two Mu- insertions, 556 bp and 286 bp downstream of the initiation codon. When Southern blots were performed with the exon1 region of the gene as a DNA probe, the pattern observed by hybridization confirmed these results.
Este e os exemplos anteriores podem ser resumidos da seguinte forma. Os primeiros trabalhos citados no Exemplo 1 mostraram que o locus observado anteriormente conferindo a resistência a Cg foi localizado no braço longo do cromossomo 4 de milho. A natureza deste locus, a sua localização exata ou o gene (s) codificado por ele eram completamente desconhecidos. O trabalho feito no Exemplo 1 demonstra que o locus pode ser mapeado para uma região muito pequena do braço longo do cromossomo 4. Exemplo 2 demonstra que há um gene para ser encontrado nesta região cromossômica codificando uma nova forma de uma proteína NBS-LRR, uma família de proteínas conhecidas para serem envolvidas na resistência aos patógenos, mas que variam muito em sua sequência e especificidade de resistência. Exemplo 3 mostra que este gene está presente apenas na linhagem resistente, e não na linhagem isogênica suscetível, e que as transcrições correspondentes a este gene são encontradas na linhagem de resistência, indicando que o gene é expresso, e estas transcrições são encontradas somente na linhagem resistente. Exemplo 4 demonstra que, em quatro eventos de inserção Mu isolados independentemente, quando o gene é interrompido pela inserção de um elemento Mu, o fenótipo das plantas é alterado de resistentes a suscetíveis à Cg. Tomados em conjunto, estes dados fornecem evidência de que o tema das concretizações da presente invenção é um gene necessário para melhorar ou conferir resistência a Cg em plantas de milho.This and the previous examples can be summarized as follows. Early work cited in Example 1 showed that the previously observed locus conferring Cg resistance was located on the long arm of maize chromosome 4. The nature of this locus, its exact location or the gene(s) encoded by it were completely unknown. The work done in Example 1 demonstrates that the locus can be mapped to a very small region of the long arm of chromosome 4. Example 2 demonstrates that there is a gene to be found in this chromosomal region encoding a new form of an NBS-LRR protein, a family of proteins known to be involved in resistance to pathogens, but which vary greatly in their sequence and resistance specificity. Example 3 shows that this gene is present only in the resistant lineage, and not in the isogenic susceptible lineage, and that the transcripts corresponding to this gene are found in the resistance lineage, indicating that the gene is expressed, and these transcripts are found only in the lineage resistant. Example 4 demonstrates that, in four independently isolated Mu insertion events, when the gene is interrupted by the insertion of a Mu element, the phenotype of the plants is changed from resistant to susceptible to Cg. Taken together, these data provide evidence that the subject matter of embodiments of the present invention is a gene necessary to improve or confer resistance to Cg in maize plants.
Retrocruzamento do locus Rcgl em linhagens sensíveis Uma introgressão do locus Rcgl de uma linhagem foi feita para confirmar que o locus Rcgl poderia ser com sucesso retrocruzado em linhagens puras, e que os híbridos produzidos com a linhagem pura com o locus Rcgl teriam melhorado ou atribuído resistência a Cg. DE811ASR (BC5) também foi desenvolvido e utilizado como fonte doadora melhorada para introgressão do locus Rcgl. Em seguida, várias linhagens adicionais foram utilizadas como parentais periódicos, a fim de utilizar os métodos de reprodução assistida por marcadores aqui descritos para eficientemente introgressar o locus Rcgl em uma variedade de linhagens e origens genéticas híbridas, reforçando ou conferindo resistência à Cg. Cada um desses exemplos é discutido em mais detalhes abaixo.Backcrossing the Rcgl locus into sensitive lines An introgression of the Rcgl locus from a line was made to confirm that the Rcgl locus could be successfully backcrossed into inbred lines, and that hybrids produced from the inbred line with the Rcgl locus would have improved or attributed resistance. to Cg. DE811ASR (BC5) was also developed and used as an improved donor source for introgression of the Rcgl locus. Next, several additional lines were used as periodic parents in order to utilize the marker-assisted breeding methods described here to efficiently introgress the Rcgl locus into a variety of lines and hybrid genetic backgrounds, reinforcing or conferring resistance to Cg. Each of these examples is discussed in more detail below.
Comprovação do Conceito (PH09B) MP305 é uma linhagem de cor branca kernel pura com uma forte resistência ao Cg, mas o seu rendimento final de floração, características agronômicas pobres e fracas tornam um doador parental pobre na ausência da utilização dos métodos de reprodução assistida por marcadores aqui descritos. Um perfil de marcadores moleculares de MP305 é fornecido na Tabela 5b. Iniciadores utilizados para o SSRs relatados na tabela podem ser construídos a partir de sequências disponíveis publicamente encontradas no Maize GDB na World Wide Web em maizegdb.org (patrocinado pelo USDA Agricultural Research Service), em Sharopova et al. (Plant Mol. Biol. 48 (5-6) :463-481), e / ou em Lee et al. (Plant Mol. Biol. 48 (5-6), 453-461). UMC15a é um marcador RFLP, e a pontuação relatada é baseada em restrição EcoRl.Proof of Concept (PH09B) MP305 is a pure white kernel strain with a strong resistance to Cg, but its final flowering yield, poor agronomic characteristics and weak make it a poor parental donor in the absence of the use of animal-assisted breeding methods. markers described here. A molecular marker profile of MP305 is provided in Table 5b. Primers used for the SSRs reported in the table can be constructed from publicly available sequences found in the Maize GDB on the World Wide Web at maizegdb.org (sponsored by the USDA Agricultural Research Service), in Sharopova et al. (Plant Mol. Biol. 48(5-6):463-481), and/or in Lee et al. (Plant Mol. Biol. 48 (5-6), 453-461). UMC15a is an RFLP marker, and the reported score is based on EcoRl restriction.
Para demonstrar o valor fenotípico do locus Rcgl, o locus foi o primeiro introgressado em linhagens PH09B (Patente US 5.859.354) para a fase BC3 como se segue. A população F1 derivada do cruzamento entre MP305 e linhagem PH09B foi retrocruzada mais uma vez com a linhagem PH09B, resultando em uma população de BC1. Mudas foram plantadas fora e retrocruzadas novamente para a linhagem PH09B para desenvolver uma população BC2. 0 DNA foi preparado a partir de sacos de folhas de famílias BC2. Para determinar famílias BC2 para plantas retrocruzarem, genotipagem foi realizada em DNA de famílias BC2 utilizando os iniciadores para marcadores flanqueando a região de interesse, UMC2041, PHI093 e CSU166 (Ver Tabela 1) . Sementes de famílias BC2 foram plantadas e plantas individuais foram genotipadas para a presença da versão MP305 dessa região do cromossomo usando os mesmos três marcadores acima referidos. Plantas positivas foram retrocruzadas para a linhagem PH09B uma vez mais para desenvolver populações BC3. Semente dessas populações BC3 foi plantada e as plantas foram autofecundadas para obter famílias BC3S1 segregando para a região de interesse, bem como as famílias BC3S1 faltando a região de interesse. Essas famílias foram utilizadas para comparação fenotípica (BC3S1 segregando versus BC3S1 sem a região de interesse).To demonstrate the phenotypic value of the Rcgl locus, the locus was first introgressed into PH09B lines (US Patent 5,859,354) to the BC3 stage as follows. The F1 population derived from the cross between MP305 and strain PH09B was backcrossed once again with strain PH09B, resulting in a BC1 population. Seedlings were planted outside and backcrossed back to the PH09B line to develop a BC2 population. DNA was prepared from leaf sacs of BC2 families. To determine BC2 families for plants to backcross, genotyping was performed on DNA from BC2 families using the primers for markers flanking the region of interest, UMC2041, PHI093, and CSU166 (See Table 1). Seeds from BC2 families were planted and individual plants were genotyped for the presence of the MP305 version of this region of the chromosome using the same three markers noted above. Positive plants were backcrossed to the PH09B line once again to develop BC3 populations. Seed from these BC3 populations was planted and the plants were selfed to obtain BC3S1 families segregating for the region of interest, as well as BC3S1 families lacking the region of interest. These families were used for phenotypic comparison (BC3S1 segregating versus BC3S1 without the region of interest).
A fim de observar o desempenho do gene Rcgl em uma situação heterozigota como a que seria encontrada em um híbrido comercial, cruzamentos testes apropriados foram feitos. Especificamente, as famílias BC3S1 segregando para a região de interesse foram plantadas e plantas individuais de BC3S1 foram genotipadas. Plantas homozigotas para o gene Rcgl bem como homozigotas para o alelo nulo (que falta o gene em ambos os cromossomos) dentro de cada família foram usadas para fazer cruzamentos testes com linhagens PH2EJ (Patente US 6.333.453), PH2NO (Patente US 6.124.533), PH4CV (Patente US 6.897.363) e PH8CW (Patente US 6.784.349).In order to observe the performance of the Rcgl gene in a heterozygous situation such as would be found in a commercial hybrid, appropriate test crosses were made. Specifically, BC3S1 families segregating to the region of interest were planted and individual BC3S1 plants were genotyped. Plants homozygous for the Rcgl gene as well as homozygous for the null allele (which lacks the gene on both chromosomes) within each family were used to make test crosses with lines PH2EJ (US Patent 6,333,453), PH2NO (US Patent 6,124. 533), PH4CV (US Patent 6,897,363) and PH8CW (US Patent 6,784,349).
No caso de ambas as linhagens BC3S1 e os híbridos, as diferenças fenotípicas observadas indicaram melhora significativa para resistência a ASR em linhagens e híbridos contendo a região transportando Rcgl. O efeito do locus Rcgl introgressado nas famílias BC3S1 e os híbridos derivados dos cruzamentos testes resultaram em uma melhoria em termos de número de internódios infectados e o número de internódios infectados em mais de 75%. Os resultados, utilizando um sistema de contabilização visual comumente utilizado pelos criadores de plantas, são apresentados na Tabela 5 abaixo. Os dados demonstram claramente que o uso de técnicas de cruzamento para mover o gene das concretizações em outras linhagens geneticamente competentes para usar o gene resultam em maior resistência à Cg. Tabela 5a: Efeito da região Rcgl introgressada sobre o grau de resistência à antracnose, podridão do colmo em famílias BC3S1 e cruzamentos testes derivados. Quadro 5b: Perfil marcador molecular de MP305 DE811ASR (BC5) como a maioria dos doadores melhoram a sua utilização em retrocruzamentosIn the case of both BC3S1 lines and hybrids, the observed phenotypic differences indicated significant improvement for ASR resistance in lines and hybrids containing the region carrying Rcgl. The effect of the introgressed Rcgl locus in the BC3S1 families and the hybrids derived from the test crosses resulted in an improvement in terms of the number of infected internodes and the number of infected internodes by more than 75%. The results, using a visual accounting system commonly used by plant breeders, are presented in Table 5 below. The data clearly demonstrate that the use of breeding techniques to move the gene from embodiments into other lines genetically competent to use the gene results in greater resistance to Cg. Table 5a: Effect of the introgressed Rcgl region on the degree of resistance to anthracnose, stem rot in BC3S1 families and derived test crosses. Table 5b: Molecular marker profile of MP305 DE811ASR (BC5) like most donors improve its use in backcrosses
Embora MP305 tenha sido utilizado no experimento acima, 5 conforme é ilustrado na Figura 8 (a), DE811ASR (BC5) mantém um intervalo cromossômico MP305 menor com o locus Rcgl que DE811ASR (BC3) (e claro MP305 também), e, portanto, é fonte particularmente útil como uma fonte de doadores para o gene Rcgl. O intervalo cromossômico reduzido de DE811ASR (BC5) foi mostrado 10 para ser associado com um fenótipo agronômico melhorado. Vinte e duas plantas de linhagens derivadas DE811ASR (BC3), 20 plantas de linhagens derivadas DE811ASR (BC5), cinco plantas DE811 e cinco plantas MP305 foram cultivadas em uma estufa de novembro de 2005 a março de 2006 e foram coletados dados da altura da planta e altura da espiga; datas em que 50% das plantas soltaram pólen (midshed), quando 50% das plantas tinham espigas visuais (midves) e quando 50% das plantas tinham sedas salientes das espigas (midslk) e coloração dos grãos foi observada. Em média, a linhagem DE811ASR (BC5) foi menor do que DE811ASR (BC3) (293 cm vs 345 cm) e a localização da espiga foi menor no DE811ASR (BC5) do que no DE811ASR (BC3) (146 cm vs 183 cm), ambas as quais são características positivas em termos de desenvolvimento de variedades elite. DE811ASR (BC5) foi mais cedo para midshed, midves e midslk em comparação com DE811ASR (BC3). Midshed foi de aproximadamente 1 dia antes, midves foi de cerca de 6 dias mais cedo e midslk foi de aproximadamente 3 dias antes para DE811ASR (BC5) em comparação com DE811ASR (BC3). Grãos de DE811ASR (BC5) tinham uma cor amarelo-amarronzada (bronze) enquanto que grãos de DE811ASR (BC3) tinham uma cor amarelo-pálida. Datas para midshed, midves e midslk foram semelhantes para DE811ASR (BC5) e DE811, enquanto MP305 foi de aproximadamente 11 dias depois de midshed e não produziram 50% das espigas visuais, nem 50% de sedas durante o período de crescimento. Embora estes dados sejam baseados em apenas algumas plantas para DE811 e MP305 e espigas não foram produzidas nessas poucas linhagens, estes resultados de estufa assemelham-se com observações dessas linhagens no campo. Estes dados indicam que DE811ASR (BC5) se assemelha ao parental periódico DE811 muito mais perto do que DE811ASR (BC3). Assim, DE811ASR (BC5) é uma excelente fonte de doadores iniciais para o locus Rcgl e o gene Rcgl, tanto genotipicamente e fenotipicamente. Além disso, DE811ASR (BC5) é particularmente útil quando introgressando o locus Rcgl em germoplasma com adaptação semelhante a DE811. DE811 foi desenvolvido por J. Hawk (Falcão, JA (1985) . Crop Science Vol. 25: p716) e tem sido descrito como uma linhagem pura amarela originada de autofecundação e seleção para seis gerações em um programa de genealogia de cruzamento de B68 para um puro derivado [B37 Ht X (C103 X Mp3204 cruzamento duplo) Sei.] . DE811 selecionou 1 a 2 dias depois de B73 em testes em Delaware, mas 4 dias depois de B73 no Missouri. Ensaios de rendimento limitados indicam que DE811 tem capacidade de combinação satisfatória. É um bom formador (boas formas, um componente da flor de milho feminino importante para a fertilidade) e pólen e pode ser cruzado ao germoplasma para recentemente amadurecer para adaptação por Southern US e germoplasma de maturidade tardia à adaptação de Southern US. Assim, DE811ASR (BC5), em associação com os marcadores e métodos de melhoramento divulgados aqui, é útil como uma fonte de doadores iniciais para introgressar o gene Rcgl em uma grande variedade de germoplasma, inclusive de germoplasma adaptado a todas as regiões dos E.U.A. onde Cg está presente.Although MP305 was used in the experiment above, 5 as illustrated in Figure 8 (a), DE811ASR (BC5) maintains a smaller MP305 chromosomal interval with the Rcgl locus than DE811ASR (BC3) (and of course MP305 as well), and therefore is particularly useful as a source of donors for the Rcgl gene. The reduced chromosomal interval of DE811ASR (BC5) has been shown to be associated with an improved agronomic phenotype. Twenty-two plants of derived lines DE811ASR (BC3), 20 plants of derived lines DE811ASR (BC5), five DE811 plants and five MP305 plants were grown in a greenhouse from November 2005 to March 2006 and plant height data were collected and ear height; dates when 50% of the plants dropped pollen (midshed), when 50% of the plants had visual ears (midves) and when 50% of the plants had silks protruding from the ears (midslk) and grain coloration was observed. On average, lineage DE811ASR (BC5) was smaller than DE811ASR (BC3) (293 cm vs 345 cm) and ear location was smaller in DE811ASR (BC5) than DE811ASR (BC3) (146 cm vs 183 cm). , both of which are positive characteristics in terms of developing elite varieties. DE811ASR (BC5) was earlier for midshed, midves and midslk compared to DE811ASR (BC3). Midshed was approximately 1 day earlier, midves was approximately 6 days earlier, and midslk was approximately 3 days earlier for DE811ASR (BC5) compared to DE811ASR (BC3). Grains of DE811ASR (BC5) had a brownish-yellow (bronze) color while grains of DE811ASR (BC3) had a pale yellow color. Dates for midshed, midves and midslk were similar for DE811ASR (BC5) and DE811, while MP305 was approximately 11 days after midshed and did not produce 50% visual ears, nor 50% silks during the growing period. Although these data are based on only a few plants for DE811 and MP305 and ears were not produced in these few lines, these greenhouse results resemble observations of these lines in the field. These data indicate that DE811ASR (BC5) resembles the periodic parent DE811 much more closely than DE811ASR (BC3). Thus, DE811ASR (BC5) is an excellent source of starting donors for the Rcgl locus and the Rcgl gene, both genotypically and phenotypically. Furthermore, DE811ASR (BC5) is particularly useful when introgressing the Rcgl locus into germplasm with adaptation similar to DE811. DE811 was developed by J. Hawk (Falcão, JA (1985). Crop Science Vol. 25: p716) and has been described as a yellow inbred line originating from selfing and selection for six generations in a genealogy program crossing B68 to a pure derivative [B37 Ht X (C103 X Mp3204 double crossover) Sci.]. DE811 selected 1 to 2 days later than B73 in trials in Delaware, but 4 days later than B73 in Missouri. Limited yield trials indicate that DE811 has satisfactory compounding ability. It is a good former (good forms, a component of the female corn flower important for fertility) and pollen and can be crossed to recently maturing germplasm for Southern US adaptation and late maturing germplasm for Southern US adaptation. Thus, DE811ASR (BC5), in association with the markers and breeding methods disclosed herein, is useful as a source of initial donors to introgress the Rcgl gene into a wide variety of germplasm, including germplasm adapted to all regions of the U.S. where Cg is present.
Criação de Conversões de Locus Rcgl Puro Na sequência dos ensaios para a introgressão com sucesso do locus Rcgl em PH09B descrita acima, conversões de locus adicional Rcgl foram realizadas em outras linhagens. A primeira série teve retrocruzamentos, com MP305 e DE811ASR (BC5) como doadores. Para a segunda série de retrocruzamentos, marcadores moleculares foram utilizados para reduzir o intervalo de cromossomos nas conversões BC5 da primeira série. Estas conversões BC5 foram selecionadas para cruzamentos abaixo do gene Rcgl. Essas plantas selecionadas foram então retrocruzadas para criar a geração BC6. Plantas com cruzamentos acima do gene foram selecionadas na geração BC6.Creation of Pure Rcgl Locus Conversions Following the assays for successful introgression of the Rcgl locus into PH09B described above, additional Rcgl locus conversions were performed in other lineages. The first series had backcrosses, with MP305 and DE811ASR (BC5) as donors. For the second series of backcrosses, molecular markers were used to reduce the chromosome gap in the BC5 conversions from the first series. These BC5 conversions were selected for crosses downstream of the Rcgl gene. These selected plants were then backcrossed to create the BC6 generation. Plants with crosses above the gene were selected in the BC6 generation.
Na primeira série, DE811ASR (BC5) foi utilizado como fonte primária de doadores, mas introgressões paralelas também foram feitas ao mesmo tempo usando MP3 05 como fonte doadora. Estes dados, descritos mais detalhadamente abaixo, mostram que, enquanto DE811ASR (BC5) é o doador preferido em muitas situações, MP305 também pode ser usado eficazmente com os métodos de reprodução assistida por marcadores das concretizações ensinadas aqui.In the first series, DE811ASR (BC5) was used as the primary donor source, but parallel introgressions were also made at the same time using MP3 05 as the donor source. These data, described in more detail below, show that, while DE811ASR (BC5) is the preferred donor in many situations, MP305 can also be used effectively with the marker-assisted reproduction methods of the embodiments taught here.
Linhagens elite principalmente adaptadas para as condições de crescimento da América do Norte foram selecionadas para serem utilizadas como progenitores recorrentes. As linhagens puras inicialmente selecionadas para uso como progenitores recorrentes eram linhagens PH0R8 (US 6.717.036), PH7CH (US. 6.730.835), PH705 (US 6,903,25), PH5W4 (US 6.717.040), PH51K (US 6.881.881) e PH87P (US 6.888.051). Cada uma dessas linhagens foi cruzada com DE811ASR (BC5), bem como com MP305. A geração F1 derivada de cada um desses cruzamentos foi retrocruzada mais uma vez com a respectiva linhagem pura, resultando em uma primeira geração retrocruzada (o parental recorrente BC1). Mudas foram plantadas fora e DNA foi preparado a partir de sacos de folha. Reações de PCR foram realizadas utilizando-se iniciadores para marcadores flanqueando a região de interesse; UMC1466, UMC1418, BNLG2162, UMC1086, UMC2041, UMC1612, CSU166, UMC1051, UMC2187, UMC1371 e UMC1856 foram utilizados nas primeiras rodadas BC (Ver Tabela 1), enquanto nas últimas rodadas BC, UMC1418, BNLG2162, UMC1051, UMC2041, UMC2187, UMC1371 e UMC1856 foram utilizados. Mudas cujas reações de PCR deram um resultado positivo (o que significa que o MP305 derivado do locus Rcgl estava presente) foram, então, mais retrocruzadas à respectivas linhagens puras para fazer uma BC2. Este procedimento, chamado de "genotipagem", identifica a composição genética de uma planta no local de um marcador específico. Estas medidas foram repetidas para o parental de desenvolvimento recorrente BC3, BC4 e BC5. A análise mostra que, após cinco retrocruzamentos, essas linhagens mantiveram um intervalo cromossômico significativamente truncado que compreende o locus Rcgl e, com base em observações visuais, nenhuma indicação de efeitos negativos resultantes da presença do locus Rcgl foi observada.Elite lines primarily adapted to North American growing conditions were selected for use as recurrent parents. The inbred lines initially selected for use as recurrent progenitors were lines PH0R8 (US 6,717,036), PH7CH (US 6,730,835), PH705 (US 6,903.25), PH5W4 (US 6,717,040), PH51K (US 6,881. 881) and PH87P (US 6,888,051). Each of these lines was crossed with DE811ASR (BC5) as well as with MP305. The F1 generation derived from each of these crosses was backcrossed once again with the respective inbred line, resulting in a first backcross generation (the recurrent parental BC1). Seedlings were planted outside and DNA was prepared from leaf bags. PCR reactions were performed using primers for markers flanking the region of interest; UMC1466, UMC1418, BNLG2162, UMC1086, UMC2041, UMC1612, CSU166, UMC1051, UMC2187, UMC1371 and UMC1856 were used in the first rounds BC (See Table 1), while in the later rounds BC, UMC1418, BNLG2162, UMC1051, 1, UMC2187, UMC1371 and UMC1856 were used. Seedlings whose PCR reactions gave a positive result (meaning that MP305 derived from the Rcgl locus was present) were then further backcrossed to the respective inbred lines to make a BC2. This procedure, called "genotyping," identifies the genetic makeup of a plant at the location of a specific marker. These measurements were repeated for the recurrently developing parental BC3, BC4, and BC5. Analysis shows that after five backcrosses, these lines maintained a significantly truncated chromosomal interval comprising the Rcgl locus and, based on visual observations, no indication of negative effects resulting from the presence of the Rcgl locus was observed.
Seleção parental recorrente também foi realizada, selecionando as plantas mais fenotipicamente parecidas como o parental recorrente. Usando esses métodos genotipicamente e fenotipicamente, as conversões de alta qualidade foram selecionadas com uma alta porcentagem de parental recorrente através do genoma inteiro.Recurrent parental selection was also performed, selecting the most phenotypically similar plants as the recurrent parent. Using these methods genotypically and phenotypically, high-quality conversions were selected with a high percentage of recurrent parental across the entire genome.
Este exemplo ilustra também que os marcadores de flanqueamento não são utilizados exclusivamente para selecionar para ou longe do gene Rcgl. Mudas cujas reações de PCR deram um resultado positivo (o que significa que o derivado MP305 do locus Rcgl estava presente) foram, então, mais retrocruzadas à respectivas linhagens puras para fazer o retrocruzamento final (a geração BC5 de parental recorrente) nesta primeira série. Onde os marcadores polimórficos flanqueando mais próximo determinaram que o gene estava presente, o próximo conjunto de duplos marcadores polimórficos flanqueando mais distal do gene foram utilizados para a seleção parental recorrente. Assim, o uso de marcadores flanqueando o gene Rcgl ou locus Rcgl serve para iluminar a recombinação que ocorre na região.This example also illustrates that flanking markers are not used exclusively to select for or away from the Rcgl gene. Seedlings whose PCR reactions gave a positive result (meaning that the MP305 derivative of the Rcgl locus was present) were then further backcrossed to the respective inbred lines to make the final backcross (the recurrent parental BC5 generation) in this first series. Where the closest flanking polymorphic markers determined that the gene was present, the next set of double polymorphic markers most distally flanking the gene were used for recurrent parental selection. Thus, the use of markers flanking the Rcgl gene or Rcgl locus serves to illuminate the recombination occurring in the region.
As conversões de linhagens do locus Rcgl feitas utilizando o SSRs flanqueando o locus Rcgl na primeira série de retrocruzamentos foram então usadas como doadores em uma rodada sucessiva de retrocruzamento. Para esta série de retrocruzamentos, marcadores SNP foram desenvolvidos para o gene Rcgl que permitiu a seleção assistida de uma forma de alto rendimento, como descrito no Exemplo 15, para selecionar para o gene Rcgl. Marcadores SNP também foram concebidos na região em torno do locus Rcgl, permitindo marcadores de flanqueamento serem usados para selecionar longe do intervalo cromossômico MP305 em torno do locus Rcgl e selecionar para o genótipo parental recorrente, reduzindo significativamente o arraste de ligação. É só através de mapeamento fisico e clonagem do gene que tal seleção parental recorrente assistida por marcador é possível.Line conversions of the Rcgl locus made using the SSRs flanking the Rcgl locus in the first series of backcrosses were then used as donors in a successive round of backcrossing. For this series of backcrosses, SNP markers were developed for the Rcgl gene that allowed assisted selection in a high-throughput manner, as described in Example 15, to select for the Rcgl gene. SNP markers were also designed in the region around the Rcgl locus, allowing flanking markers to be used to select away from the MP305 chromosomal interval around the Rcgl locus and select for the recurrent parental genotype, significantly reducing linkage drag. It is only through physical mapping and gene cloning that such marker-assisted recurrent parental selection is possible.
Em primeiro lugar, as plantas parentais recorrentes BC5 resultantes da primeira série de retrocruzamentos foram re- selecionadas com o conjunto de marcador mais preciso, e recombinação foi selecionada para o sul do gene Rcgl. Marcadores flanqueadores fortemente ligados ao gene Rcgl (MZA8761, MZA1851, UMC1051 e UMC2187) foram usados para selecionar para o progenitor recorrente para o sul do gene em tamanhos pequenos de população de cerca de 40 descendentes. (Veja a figura 8 (ab) ) . Essas progénies foram então analisadas por meio dos marcadores FLP aqui divulgados, para determinar mais precisamente o ponto de recombinação. Estes dados mostraram que alguns descendentes foram selecionados com o genoma do parental recorrente de menos de 1 cM (com base em mapas de distâncias genéticas entre vizinhos IBM2) ao sul do gene Rcgl, como mostrado na Figura 8 (b) . Outros progénies tinham genoma parental recorrente com menos de 4 cM ao sul do gene Rcgl. Estas conversões BC5 selecionadas por marcadores foram então usadas como doadores e cruzadas para contrapartidas quase-isogênicas de PH705, PH5W4, PH51K e PH87P como os parentais periódicos para dar uma população BC6. Marcadores no gene Rcgl foram novamente usados para selecionar para Rcgl, com marcadores de flanqueamento ao norte desta vez de Rcgl sendo usados para selecionar para o parental recorrente. Nesta rodada de seleções, recombinações foram detectadas em cada população entre Rcgl e o marcador MZA15842. A posição do MZA15842 no mapa genético de vizinhos IBM2 pode ser extrapolada a partir da sua posição no mapa de alta resolução mostrado na figura 7 (b) , mapa B, por meio de regressão em relação aos marcadores de flanqueamento UMC2285 e PHI093. Esta MZA15842 foi colocada a 520,5 cM no mapa genético de vizinhos IBM2. Portanto, como mostrado na figura 8 (b) , em dois ciclos de retrocruzamentos, o genoma do doador foi reduzido a um segmento de menos de 6 cM em cada população, ou menos de 0,8% do cromossomo 4, com base nas distâncias do mapa genético de vizinhos IBM2 e, em alguns descendentes o segmento foi menor do que 2,1 cM, ou menos de 0,25% do cromossomo 4. Para efeito de comparação, o intervalo cromossômico MP305 com o locus Rcgl em DE811ASR (BC3) foi de 131 cM, ou aproximadamente 16% do cromossomo 4, com base nas distâncias do mapa genético de vizinhos IBM2 . É somente através de mapeamento fisico e clonagem do gene marcador que seleção assistida precisa e eficiente, com parental recorrente é possível.First, the BC5 recurrent parental plants resulting from the first series of backcrosses were reselected with the most accurate marker set, and recombination was selected south of the Rcgl gene. Flanking markers strongly linked to the Rcgl gene (MZA8761, MZA1851, UMC1051, and UMC2187) were used to select for the recurrent progenitor south of the gene in small population sizes of about 40 offspring. (See figure 8 (ab)). These progenies were then analyzed using the FLP markers disclosed herein to more precisely determine the point of recombination. These data showed that some offspring were selected with the recurrent parental genome less than 1 cM (based on maps of genetic distances between IBM2 neighbors) south of the Rcgl gene, as shown in Figure 8(b). Other progeny had a recurrent parental genome less than 4 cM south of the Rcgl gene. These marker-selected BC5 conversions were then used as donors and crossed to near-isogenic counterparts of PH705, PH5W4, PH51K, and PH87P as the periodic parents to give a BC6 population. Markers in the Rcgl gene were again used to select for Rcgl, with flanking markers to the north this time of Rcgl being used to select for the recurrent parental. In this round of selections, recombinations were detected in each population between Rcgl and the MZA15842 marker. The position of MZA15842 on the genetic map of IBM2 neighbors can be extrapolated from its position on the high-resolution map shown in Figure 7(b), map B, by regression against the flanking markers UMC2285 and PHI093. This MZA15842 was placed at 520.5 cM on the genetic map of IBM2 neighbors. Therefore, as shown in Figure 8(b), in two cycles of backcrosses, the donor genome was reduced to a segment of less than 6 cM in each population, or less than 0.8% of chromosome 4, based on distances. from the genetic map of IBM2 neighbors, and in some descendants the segment was smaller than 2.1 cM, or less than 0.25% of chromosome 4. For comparison purposes, the MP305 chromosomal interval with the Rcgl locus in DE811ASR (BC3 ) was 131 cM, or approximately 16% of chromosome 4, based on genetic map distances from IBM2 neighbors. It is only through physical mapping and cloning of the marker gene that accurate and efficient assisted selection, with recurrent parental, is possible.
Portanto, como resultado do bom mapeamento da localização do gene Rcgl, qualquer um pode utilizar dois marcadores flanqueando que estão geneticamente ligados com o gene Rcgl à seleção de uma pequena região cromossômica com cruzamentos ao norte e ao sul do gene Rcgl. Isto tem o benefício da redução de arrasto de ligação, que pode ser um fator de confusão ao tentar introgressar um gene específico proveniente de germoplasma adaptado, como o MP305, em germoplasma de elite, como as linhagens acima citadas. Figuras 7 e 22, e a Tabela 16 mostram muitas combinações de marcadores flanqueando o gene Rcgl e o locus que podem ser utilizadas para esta finalidade. Alguns marcadores específicos de flanqueamento que podem ser utilizados para a seleção de intervalos cromossômicos truncados que incluem o gene Rcgl ou locus são UMC2285 e UMC15a, UMC2285 e UMC2187, UMC1086 e UMC2200, UMC2041 e UMC2200, UMC2041 e PHI093, MZA11455 e UMC15a, MZA11455 e MZA3434, MZA15842 e MZA3434 e FLP8 e FLP33. Opcionalmente, sobre ou dentro de cada um destes intervalos cromossômicos, pode-se utilizar pelo menos 1, 2, 3, 4 , 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16 ou mais marcadores, a fim de localizar o evento de recombinação e escolher para o gene Rcgl ou locus Rcgl com o montante máximo do genótipo do parental recorrente. Além disso, um pode ter, pelo menos, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15 ou mais marcadores entre a extremidade norte do intervalo cromossômico, bem como do superior do gene Rcgl e / ou entre a extremidade sul do intervalo cromossômico e o fundo do gene Rcgl.Therefore, as a result of good mapping of the location of the Rcgl gene, anyone can use two flanking markers that are genetically linked with the Rcgl gene to select a small chromosomal region with crossovers north and south of the Rcgl gene. This has the benefit of reducing linkage drag, which can be a confounding factor when trying to introgress a specific gene from adapted germplasm, such as MP305, into elite germplasm, such as the lines mentioned above. Figures 7 and 22, and Table 16 show many combinations of markers flanking the Rcgl gene and locus that can be used for this purpose. Some specific flanking markers that can be used for selection of truncated chromosomal intervals that include the Rcgl gene or locus are UMC2285 and UMC15a, UMC2285 and UMC2187, UMC1086 and UMC2200, UMC2041 and UMC2200, UMC2041 and PHI093, MZA11455 and UMC15a, 455 and MZA3434, MZA15842 and MZA3434 and FLP8 and FLP33. Optionally, on or within each of these chromosomal intervals, at least 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16 or more markers in order to locate the recombination event and choose for the Rcgl gene or Rcgl locus with the maximum amount of the recurrent parental genotype. Additionally, one can have at least 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15 or more markers between the northern end of the chromosomal interval, as well as from the top of the Rcgl gene and/or between the southern end of the chromosomal interval and the bottom of the Rcgl gene.
É vantajoso ter marcadores de flanqueamento intimamente ligados para a seleção de um gene, e altamente vantajoso ter marcadores dentro do próprio gene. Essa é uma melhoria em relação à utilização de um único marcador ou marcadores distantes de flanqueamento, desde que com um único marcador ou com marcadores distantes de flanqueamento a ligação associada com Rcgl pode ser quebrada, e por uma seleção de tais marcadores é mais provável que, inadvertidamente, selecione as plantas sem o gene Rcgl. Desde que a seleção assistida por marcadores é frequentemente usada em vez de seleção fenotípica, uma associação marcador - traço foi confirmada, o infeliz resultado de tal erro seria o de selecionar as plantas que não são resistentes à Cg e descartar as plantas que são resistentes à Cg. Nesse sentido, os marcadores de dentro do gene Rcgl são particularmente úteis, já que estes, por definição, permanecem ligados à resistência à Cg como melhorada ou conferida pelo gene. Além disso, os marcadores de dentro do locus Rcgl são tão úteis por um motivo semelhante. Devido à sua grande proximidade ao gene Rcgl é altamente provável que se mantenha ligado ao gene Rcgl. Quando introgressadas com o gene Rcgl, tais linhagens elite podem ser utilizadas tanto para a produção de sementes híbridas e como uma fonte de doadores para introgressão adicional do gene Rcgl em outras linhagens.It is advantageous to have closely linked flanking markers for selection of a gene, and highly advantageous to have markers within the gene itself. This is an improvement over the use of a single marker or distant flanking markers, since with a single marker or with distant flanking markers the link associated with Rcgl can be broken, and by a selection of such markers it is more likely that , inadvertently select plants without the Rcgl gene. Since marker-assisted selection is often used instead of phenotypic selection, a marker-trait association has been confirmed, the unfortunate result of such an error would be to select plants that are not resistant to Cg and discard plants that are resistant to Cg. Cg. In this sense, markers from within the Rcgl gene are particularly useful, as these, by definition, remain linked to Cg resistance as enhanced or conferred by the gene. Furthermore, markers from within the Rcgl locus are so useful for a similar reason. Due to its close proximity to the Rcgl gene, it is highly likely that it remains linked to the Rcgl gene. When introgressed with the Rcgl gene, such elite lines can be used both for the production of hybrid seeds and as a source of donors for further introgression of the Rcgl gene into other lines.
Assim, os dados mostram claramente que a descendência pura convertida usando DE811ASR (BC5) como fonte doadora retem o intervalo cromossômico MP305 truncado. As linhagens que compõem o intervalo cromossômico MP305 truncado são muito úteis como fontes doadoras por si só, e não há necessidade de reverter a DE811ASR (BC5) como fonte doadora. Usando reprodução assistida por marcador como aqui descrita, o intervalo cromossômico MP305 truncado pode ser ainda mais reduzido em tamanho, se necessário, sem preocupação de perder a ligação entre os marcadores e o gene Rcgl. Fenotipicamente, um intervalo cromossômico reduzido está associado com melhor desempenho agronômico, como foi demonstrado por DE811ASR (BC5) versus DE811ASR (BC3), descrito acima.Thus, the data clearly show that inbred offspring converted using DE811ASR (BC5) as a donor source retain the truncated MP305 chromosome interval. The strains that make up the truncated MP305 chromosomal interval are very useful as donor sources in their own right, and there is no need to revert to DE811ASR (BC5) as a donor source. Using marker-assisted reproduction as described here, the truncated MP305 chromosomal interval can be further reduced in size, if necessary, without concern of losing the link between the markers and the Rcgl gene. Phenotypically, a reduced chromosomal interval is associated with better agronomic performance, as demonstrated by DE811ASR (BC5) versus DE811ASR (BC3), described above.
Constructos para expressão transgênica de Rcgl 0 gene Rcgl foi expresso como um transgene para determinar se este gene sozinho foi suficiente, bem como necessário, para o fenótipo conferido pelo locus Rcgl. Isto foi feito usando dois diferentes construtos, diferindo principalmente no promotor 10 utilizado.Constructs for transgenic expression of Rcgl The Rcgl gene was expressed as a transgene to determine whether this gene alone was sufficient, as well as necessary, for the phenotype conferred by the Rcgl locus. This was done using two different constructs, differing mainly in the 10 promoter used.
Neste exemplo, o gene Rcgl foi expresso usando seu próprio promotor. A região a montante do gene Rcgl foi sequenciada 15 utilizando BACs como no Exemplo 2, que forneceu as sequências da seção codificação-proteína do gene. A sequência 5' de 1684 pb até ATG é estabelecida em SEQ ID NO: 24.In this example, the Rcgl gene was expressed using its own promoter. The upstream region of the Rcgl gene was sequenced using BACs as in Example 2, which provided the sequences of the protein-coding section of the gene. The 1684 bp 5' sequence to ATG is set out in SEQ ID NO: 24.
A fim de transformar o gene completo Rcgl, incluindo o 20 promotor e região que codifica a proteína, um fragmento de 5910 pb, estendendo-se desde a posição 41268 até a posição 47176 em SEQ ID NO: 137 foi amplificado por PCR usando um clone BAC como modelo de DNA. Para permitir a clonagem usando o sistema de clonagem Gateway ® (Invitrogen, Carlsbad, E.U.A.), sítios ATTB 25 foram incorporados nos iniciadores da PCR, e o produto amplificado foi clonado no vetor pDONR221 por reação de recombinação GATEWAY ® BP. O fragmento resultante, flanqueado por sítios attL, foi movido pela reação de recombinação GATEWAY ® LR em um vetor binário. O constructo do DNA foi então utilizado para a transformação do milho, como descrito no Exemplo 7.In order to transform the complete Rcgl gene, including the promoter and protein coding region, a 5910 bp fragment extending from position 41268 to position 47176 in SEQ ID NO: 137 was amplified by PCR using a clone BAC as a DNA model. To allow cloning using the Gateway ® cloning system (Invitrogen, Carlsbad, USA), ATTB 25 sites were incorporated into the PCR primers, and the amplified product was cloned into the pDONR221 vector by GATEWAY ® BP recombination reaction. The resulting fragment, flanked by attL sites, was moved by the GATEWAY ® LR recombination reaction into a binary vector. The DNA construct was then used to transform corn, as described in Example 7.
A fim de expressar o gene Rcgl por toda a planta a um nível elevado, a região codificante do gene e seu terminador foram colocados atrás do promotor, na região 5' não traduzida e um íntron de um gene da ubiquitina de milho (Christensen et al. (1989) Plant Mol. Biol. 12:619-632; Christensen et al. (1992) Plant Mol. Biol. 18:675-689). Um técnico na arte seria capaz de selecionar um promotor diferente para expressar o gene Rcgl baseado no padrão de expressão desejada. Para permitir a clonagem usando o sistema de clonagem Gateway ®, sítio ATTB foram incorporados nos iniciadores de PCR que foram utilizados para amplificar o gene Rcgl a partir de 142 pb a montante do códon de iniciação e de terminação 624 pb a jusante do códon de parada. O produto amplificado foi clonado em pDONR221 (Invitrogen, Carlsbad, E.U.A.) utilizando uma reação de recombinação Gateway ® BP. Após a clonagem, o gene resultante Rcgl foi flanqueado por sítios attL. Na etapa final, o clone Rcgl foi movido pela reação de recombinação GATEWAY ® LR em um vetor que contém o promotor da ubiquitina de milho, na região 5' não traduzida e primeiro intron do gene da ubiquitina como descrito por Christensen et al. (supra), seguido por GATEWAY ® ATTR1 e sítios R2 para a inserção do gene Rcgl, por trás do cassete de expressão da ubiquitina. O vetor também continha um gene marcador adequado para a transformação do milho, de modo que o plasmídio resultante, levando o gene quimérico (milho promotor da ubiquitina - região 5' não traduzida da ubiquitina - intron da ubiquitina 1 - Rcgl), foi adequado para a transformação do milho, como descrito no Exemplo 7.In order to express the Rcgl gene throughout the plant at a high level, the coding region of the gene and its terminator were placed behind the promoter, in the 5' untranslated region and an intron of a maize ubiquitin gene (Christensen et al. (1989) Plant Mol. Biol. 12:619-632; Christensen et al. (1992) Plant Mol. Biol. 18:675-689). One skilled in the art would be able to select a different promoter to express the Rcgl gene based on the desired expression pattern. To allow cloning using the Gateway ® cloning system, ATTB sites were incorporated into the PCR primers that were used to amplify the Rcgl gene from 142 bp upstream of the start codon and 624 bp downstream of the stop codon. The amplified product was cloned into pDONR221 (Invitrogen, Carlsbad, USA) using a Gateway ® BP recombination reaction. After cloning, the resulting Rcgl gene was flanked by attL sites. In the final step, the Rcgl clone was moved by the GATEWAY ® LR recombination reaction into a vector containing the maize ubiquitin promoter in the 5' untranslated region and first intron of the ubiquitin gene as described by Christensen et al. (supra), followed by GATEWAY ® ATTR1 and R2 sites for insertion of the Rcgl gene behind the ubiquitin expression cassette. The vector also contained a marker gene suitable for maize transformation, so that the resulting plasmid carrying the chimeric gene (maize ubiquitin promoter - ubiquitin 5' untranslated region - ubiquitin intron 1 - Rcgl) was suitable for maize transformation as described in Example 7.
Transformação de milho mediada por Agrobacterium e Regeneração de Plantas TransgênicasAgrobacterium-mediated maize transformation and transgenic plant regeneration
Os constructos de DNA recombinante preparados nos Exemplos 6a e 6b foram utilizados para preparar as plantas transgênicas de milho da seguinte forma. 0 milho foi transformado com constructos de polinucleotídeos selecionados descritos no Exemplo 6a e 6b utilizando o método de Zhao (Patente US No. 5.981.840, e publicação de patente PCT WO98/32326). Resumidamente, embriões imaturos foram isolados do milho e os embriões contactaram com uma suspensão de Agrobacterium, onde as bactérias foram capazes de transferir o constructo de polinucleotideo em pelo menos, uma célula de pelo menos um dos embriões imaturos (etapa 1: etapa da infecção). Nesta etapa, os embriões imaturos foram imersos em uma suspensão de Agrobacterium para o início da inoculação. Os embriões foram co-cultivados por um tempo com a Agrobacterium (etapa 2: a etapa de co-cultivo). Os embriões imaturos foram cultivados em meio sólido após a etapa de infecção. Seguindo esse período de co- cultivo uma etapa opcional de "descanso" foi realizada. Nesta etapa de repouso, os embriões foram incubados na presença de, pelo menos, um antibiótico que inibe o crescimento de Agrobacterium sem a adição de um agente seletivo para transformantes de planta (etapa 3: etapa de descanso). Os embriões imaturos foram cultivados em meio sólido com antibiótico, mas sem um agente de seleção, para a eliminação de Agrobacterium. e por uma fase de descanso para as células infectadas. Em seguida, os embriões inoculados foram cultivados em meio contendo um agente seletivo, e calo transformado em crescimento foi recuperado (etapa 4: etapa de seleção). 0 calo foi então regenerado em plantas (etapa 5: etapa de regeneração) e calos cultivados em meio seletivo foram cultivados em meio sólido para regenerar as plantas.The recombinant DNA constructs prepared in Examples 6a and 6b were used to prepare the transgenic maize plants as follows. Corn was transformed with selected polynucleotide constructs described in Example 6a and 6b using the method of Zhao (US Patent No. 5,981,840, and PCT patent publication WO98/32326). Briefly, immature embryos were isolated from corn and the embryos contacted with a suspension of Agrobacterium, where the bacteria were able to transfer the polynucleotide construct into at least one cell of at least one of the immature embryos (step 1: infection stage). . At this stage, the immature embryos were immersed in an Agrobacterium suspension to begin inoculation. The embryos were co-cultured for a while with Agrobacterium (step 2: the co-cultivation step). Immature embryos were cultured on solid medium after the infection stage. Following this period of co-cultivation an optional "rest" stage was carried out. In this resting stage, the embryos were incubated in the presence of at least one antibiotic that inhibits the growth of Agrobacterium without the addition of a selective agent for plant transformants (step 3: resting stage). Immature embryos were cultured on solid medium with antibiotics, but without a selection agent, to eliminate Agrobacterium. and a resting phase for infected cells. Then, the inoculated embryos were cultured in medium containing a selective agent, and callus transformed into growth was recovered (step 4: selection step). The callus was then regenerated into plants (step 5: regeneration step) and calli grown on selective medium were grown on solid medium to regenerate the plants.
As plantas transgênicas foram feitas como descrito no exemplo 7 usando os constructos descritos nos exemplos 6a e 6b, respectivamente. Para o gene nativo Rcgl e os constructos do gene da ubiquitina Rcgl, 30 eventos independentes e 10 eventos de controle transformados com o vetor binário sozinho, sem os construtos do Exemplo 6a ou 6b, foram gerados.Transgenic plants were made as described in example 7 using the constructs described in examples 6a and 6b, respectively. For the native Rcgl gene and the Rcgl ubiquitin gene constructs, 30 independent events and 10 control events transformed with the binary vector alone, without the constructs of Example 6a or 6b, were generated.
Discos foliares de cada evento transgênico do gene nativo foram colhidos para isolamento de RNA total. RT-PCR foi realizado utilizando iniciadores específicos do gene FLP111F e estabelecidos em SEQ ID NOS: 37 e 38. Em 2 9 dos 3 0 eventos transgênicos, as 637 bandas de RT-bp PCR esperadas estavam presentes, indicando a expressão do constructo do gene nativo. Ensaios de doença foram realizados em casa de vegetação nos mesmos 30 eventos transgênicos Rcgl nativos para determinar se as plantas eram resistentes a Cg. Para isso, ensaios de ferrugem da folha foram os primeiros realizados em 5 plantas irmãs de cada evento utilizando os procedimentos descritos no Exemplo 12. Um evento único foi encontrado para mostrar uma redução estatisticamente significante na pontuação da doença em relação ao controle de plantas que perderam o constructo do gene nativo Rcgl. Plantas que tinham sido submetidas ao ensaio de queima das folhas foram autorizadas a se desenvolver duas semanas após a antese e foram depois mais testadas por inoculação de Cg no primeiro entrenó alongado do caule. Estes ensaios de infecção de caule mostraram um único evento transgênico expressando o transgene nativo Rcgl para ser mais resistente à infecção por Cg em relação ao controle de plantas. No entanto, este evento diferiu do evento positivo identificado através dos ensaios de infecção foliar.Leaf discs from each native gene transgenic event were harvested for total RNA isolation. RT-PCR was performed using primers specific to the FLP111F gene and set forth in SEQ ID NOS: 37 and 38. In 29 of the 30 transgenic events, the expected 637 RT-bp PCR bands were present, indicating expression of the gene construct. native. Disease assays were performed in the greenhouse on the same 30 native Rcgl transgenic events to determine whether the plants were resistant to Cg. To this end, leaf rust assays were the first to be performed on 5 sister plants from each event using the procedures described in Example 12. A single event was found to show a statistically significant reduction in disease score relative to control plants that lost the native Rcgl gene construct. Plants that had been subjected to the leaf burn test were allowed to develop two weeks after anthesis and were then further tested by inoculating Cg into the first elongated internode of the stem. These stem infection assays showed a single transgenic event expressing the native Rcgl transgene to be more resistant to Cg infection relative to control plants. However, this event differed from the positive event identified through foliar infection assays.
Plantas transformadas com o constructo de ubiquitina de Rcgl descrito no Exemplo 6b foram analisadas de forma semelhante. RT- PCR mostrou que 27 dos 30 eventos transgênicos continham as bandas de 637 pb esperadas, indicando a expressão do constructo da ubiquitina Rcgl. Quando os testes de infecção foliar foram realizados em 5 plantas de cada um dos 3 0 eventos, um único evento foi identificado que tenha mostrado uma redução estatisticamente significativa em relação ao controle de doenças de plantas. As plantas transgênicas foram analisadas pelos testes de infecção de caule. Dois eventos foram encontrados por apresentar maior resistência à podridão do colmo quando comparados às plantas controle que perderam o gene da ubiquitina Rcgl. Estes eventos transgênicos não incluem o evento positivo identificado nos ensaios de mancha foliar. Um evento de ubiquitina de Rcgl mostrou um aumento estatisticamente significativo na suscetibilidade à podridão do colmo da antracnose, em relação às plantas controle.Plants transformed with the Rcgl ubiquitin construct described in Example 6b were analyzed similarly. RT-PCR showed that 27 of the 30 transgenic events contained the expected 637 bp bands, indicating expression of the Rcgl ubiquitin construct. When foliar infection tests were performed on 5 plants from each of the 30 events, a single event was identified that showed a statistically significant reduction in plant disease control. The transgenic plants were analyzed by stem infection tests. Two events were found to present greater resistance to stem rot when compared to control plants that lost the Rcgl ubiquitin gene. These transgenic events do not include the positive event identified in the leaf spot assays. An Rcgl ubiquitin event showed a statistically significant increase in susceptibility to anthracnose stem rot, relative to control plants.
Os resultados destes experimentos sugerem uma falta de eficácia, quer com constructos nativos ou ubiquitina de Rcgl em ensaios de queima das folhas ou infecção de caule. Embora por RT- PCR, cada constructo tenha sido encontrado para ser expresso em níveis comparáveis ou maiores que o nível de Rcgl encontrado em DE811ASR (BC5), apenas um número limitado de eventos foi encontrado demonstrando uma melhoria estatisticamente significativa na pontuação da doença em relação às plantas controle: 2 eventos TO Rcgl nativos e 2 eventos TO Rcgl da ubiquitina. Estes eventos foram identificados separadamente pela queima das folhas e ensaios de infecção de caule. Entretanto, os eventos positivos mostrando resistência à doença melhorada pelo ensaio de queima das folhas não se correlacionam com aqueles identificados pelo teste de infecção de caule. Isto está em contraste com o controle positivo DE811ASR (BC5), que mostra um claro aumento na resistência relativa para DE811 em ambos os testes de queima das folhas e infecção de caule. Além disso, não foi observada correlação entre os escores de doença medidos e o nível de expressão do transgene. De fato, um dos eventos Rcgl de ubiquitina positiva não conseguiu produzir uma banda detectável de RT-PCR em cima da transcrição reversa do RNA total e amplificação do DNA com FLP111F e FLP111R. A falta de correlação entre os ensaios diferentes para o pequeno número de eventos que pareciam mostrar resistência, o maior número de eventos que não mostraram resistência e os resultados muito diferentes obtidos com DE811 (BC5) levou à hipótese de que, enquanto o gene Rcgl é necessário para o fenótipo conferido pelo locus Rcgl, ele sozinho não é suficiente. A pequena quantidade de resistência aparente observada é devido à variação experimental normal.The results of these experiments suggest a lack of efficacy with either native or ubiquitin Rcgl constructs in leaf blight or stem infection assays. Although by RT-PCR, each construct was found to be expressed at levels comparable to or greater than the level of Rcgl found in DE811ASR (BC5), only a limited number of events were found demonstrating a statistically significant improvement in disease score relative to to control plants: 2 native TO Rcgl events and 2 ubiquitin TO Rcgl events. These events were identified separately by leaf burn and stem infection assays. However, positive events showing improved disease resistance by the leaf burn assay do not correlate with those identified by the stem infection assay. This is in contrast to the positive control DE811ASR (BC5), which shows a clear increase in relative resistance to DE811 in both the leaf scorch and stem infection tests. Furthermore, no correlation was observed between the measured disease scores and the level of transgene expression. Indeed, one of the ubiquitin-positive Rcgl events failed to produce a detectable RT-PCR band upon reverse transcription of total RNA and amplification of DNA with FLP111F and FLP111R. The lack of correlation between the different assays for the small number of events that appeared to show resistance, the larger number of events that did not show resistance, and the very different results obtained with DE811 (BC5) led to the hypothesis that while the Rcgl gene is necessary for the phenotype conferred by the Rcgl locus, it alone is not sufficient. The small amount of apparent resistance observed is due to normal experimental variation.
A fim de testar a hipótese acima referida, e excluir a possibilidade de que os erros inerentes à região de codificação Rcgl de ambos os constructos dão lugar à produção de uma proteína não-funcional que não é competente na expressão da resistência, foi desenvolvido um experimento que testou a capacidade dos transgenes para completar um nocaute de transposon em Rcgl. A linhagem de inserção ml64, identificada no MP305 da população alvo Mu- e descrita no Exemplo 4, contém um elemento transponível no exon 1 do gene Rcgl da antracnose e exibe um fenótipo suscetível a infecção com Cg. Esta linhagem tem, portanto, todos os componentes do locus Rcgl, mas o gene Rcgl não é funcional, devido à inserção de transposon. Duas linhagens nativas e duas linhagens Rcgl TI de ubiquitina (ou seja, duas de cada uma das linhagens carregando os constructos dos Exemplos 6a e 6b, respectivamente) foram cruzadas com a linhagem mutante de Rcgl ml64. Descendentes do cruzamento foram selecionados pela pintura da folha com glufosinato para identificar as plantas contendo o gene marcador de seleção que co-segrega com os transgenes Rcgl. Plantas carregando o gene Rcgl Mu-alvo foram identificadas por PCR do DNA extraído usando um iniciador específico do gene Rcgl definido na SEQ ID NO: 259 e o iniciador Mu-TIR da SEQ ID NO: 233. Bainhas da folha de V7-9 plantas foram inoculadas com 5 □! de uma suspensão de 5 x 10 6 / mL de conídios de C. graminicola após ferimento do tecido. Bainhas foliares inoculadas foram seladas em plástico por 5 dias para manter altos níveis de umidade. Nesta época, a bainha mais infectada foi extirpada para quantificação do tamanho da lesão por análise de imagem LemnaTec (LemnaTec, Aachen, Alemanha).In order to test the aforementioned hypothesis, and exclude the possibility that errors inherent in the Rcgl coding region of both constructs give rise to the production of a non-functional protein that is not competent in the expression of resistance, an experiment was developed who tested the ability of transgenes to complete a transposon knockout in Rcgl. The ml64 insertion line, identified in MP305 of the Mu- target population and described in Example 4, contains a transposable element in exon 1 of the anthracnose Rcgl gene and exhibits a phenotype susceptible to Cg infection. This lineage therefore has all components of the Rcgl locus, but the Rcgl gene is not functional due to transposon insertion. Two native strains and two Rcgl TI ubiquitin strains (i.e., two of each of the strains carrying the constructs of Examples 6a and 6b, respectively) were crossed with the Rcgl ml64 mutant strain. Descendants of the cross were selected by painting the leaf with glufosinate to identify plants containing the selection marker gene that co-segregates with the Rcgl transgenes. Plants carrying the target Rcgl Mu gene were identified by PCR of extracted DNA using an Rcgl gene-specific primer defined in SEQ ID NO: 259 and the Mu-TIR primer of SEQ ID NO: 233. Leaf sheaths of V7-9 plants were inoculated with 5 □! of a suspension of 5 x 10 6 / mL of C. graminicola conidia after tissue wounding. Inoculated leaf sheaths were sealed in plastic for 5 days to maintain high humidity levels. At this time, the most infected sheath was excised to quantify the size of the lesion by LemnaTec image analysis (LemnaTec, Aachen, Germany).
Os dados dos ensaios de infecção da bainha da folha são resumidos na Figura 33, e um resultado típico de um experimento é mostrado na figura 27. Na ausência do transgene nativo Rcgl, bainhas de folhas de plantas contendo o gene Rcgl Mu-alvo mostraram grande expansão das lesões necróticas que tipificam a reação desta planta ASR suscetível. Em contraste, quando o transgene nativo Rcgl está presente, um fenótipo resistente ASR é restaurado e necrose é confinada ou restrita ao local do ferimento e inoculação de fungos. Os dados da Figura 33 mostram que a área de necrose diminui de uma média de 0,76 cm 2' naData from the leaf sheath infection assays are summarized in Figure 33, and a typical result of an experiment is shown in Figure 27. In the absence of the native Rcgl transgene, leaf sheaths of plants containing the Rcgl Mu-target gene showed great expansion of the necrotic lesions that typify the reaction of this susceptible ASR plant. In contrast, when the native Rcgl transgene is present, an ASR-resistant phenotype is restored and necrosis is confined or restricted to the site of wounding and fungal inoculation. The data in Figure 33 show that the area of necrosis decreases from an average of 0.76 cm 2' in
Similarmente, o tamanho da lesão em plantas contendo o transposon-alvo do gene Rcgl diminui de um valor médio de 0,89 cm2 na ausência do transgene Rcgl ubiquitina para 0,11 cm2, na presença do transgene Rcgl da ubiquitina.Similarly, lesion size in plants containing the Rcgl gene target transposon decreases from an average value of 0.89 cm2 in the absence of the Rcgl ubiquitin transgene to 0.11 cm2 in the presence of the Rcgl ubiquitin transgene.
Assim, tanto os transgenes nativos e os Rcgl da ubiquitina são capazes de completar a mutação knockout em Rcgl e restaurar um fenótipo ASR resistente, indicando que ambos os constructos são funcionais. O fato de nenhum constructo transgênico sozinho ser capaz de oferecer resistência indica que o gene Rcgl não é suficiente para a resistência de podridões do colmo. O locus Rcgl contém, portanto, um componente adicional que é exigido para a resistência à Cg. O gene Rcgl é necessário, mas não suficiente.Thus, both the native and Rcgl ubiquitin transgenes are capable of completing the knockout mutation in Rcgl and restoring an ASR-resistant phenotype, indicating that both constructs are functional. The fact that no transgenic construct alone is capable of offering resistance indicates that the Rcgl gene is not sufficient for stem rot resistance. The Rcgl locus therefore contains an additional component that is required for Cg resistance. The Rcgl gene is necessary but not sufficient.
Análise das sequências do clone DE811ASR BAC para identificar componentes de resistência ASR Os clones BAC do Exemplo 2 cobrindo a região introgressada Rcgl de DE811 ASR foram examinados para pesquisa de genes candidatos em potencial que podem ser exigidos, além do gene de resistência Rcgl para podridão do colmo. As sequências de quatro clones de BAC sobrepostos foram inspecionadas para identificar os genes preditos com homologia com a suposta resposta à doença de proteínas relacionadas. Um supercontiguo de 79 kb (trecho de 79 kb ordenadas, sequência quase contínua, designada supercontiguo H) em 191 clones BAC foi encontrado para conter sequências que codificam uma proteína mostrando homologia com várias proteínasAnalysis of DE811ASR BAC Clone Sequences to Identify ASR Resistance Components The BAC clones from Example 2 covering the Rcgl introgressed region of DE811 ASR were examined for potential candidate genes that may be required in addition to the Rcgl resistance gene for root rot. thatch. The sequences of four overlapping BAC clones were inspected to identify predicted genes with homology to putative disease response related proteins. A 79 kb supercontig (stretch of 79 kb ordered, nearly continuous sequence, designated H supercontig) in 191 BAC clones was found to contain sequences encoding a protein showing homology to multiple proteins
NBS-LRR a partir de cevada e arroz. O alinhamento é mostrado nas Figuras 31a até 31g. Este segmento do contiguo BAC coberto por 4101 pb, continha 2 exons previstos, um intron e 1164 aminoácidos ORF (open reading frame) codificados. Comparação da sequência contra um banco de dados de assinaturas de proteínas revelou a presença de um domínio LRR típico, um domínio NB com subdomínios e uma sequência curta, como a proteína quinase nos últimos 37 aminoácidos de ORF. A fim de determinar se a sequência NBS-LRR foi codificada por um gene funcional que foi expresso em plantas DE811ASR, RT-PCR foi executada. RNA total (750 ng) de amostras DE811 e DE811ASR não inoculadas e inoculadas por Cg (3,6,9,13 DPI) foi copiado em DNA usando SUPERSCRIPT ® III da Transcriptase Reversa (Invitrogen, Carlsbad, Califórnia, E.U.A.) e amplificado utilizando-se PLATINA ® Taq DNA polimerase (Invitrogen, Carlsbad, Califórnia, E.U.A.). A reação de síntese do DNA foi montada de acordo com o protocolo fornecido pelo fabricante, utilizando hexâmeros aleatórios como iniciadores e incubado a 50 □ C por 50 minutos. A reação foi então terminada por aquecimento a 85 ° C por 5 minutos e o molde de RNA foi removido por digestão com RNaseH a 37 ° C por 20 minutos. Pares de iniciadores foram selecionados para amplificar 3 diferentes fragmentos de cDNA molde de NBS-LRR.NBS-LRR from barley and rice. The alignment is shown in Figures 31a through 31g. This segment of the contiguous BAC covered by 4101 bp, contained 2 predicted exons, an intron and 1164 encoded ORF (open reading frame) amino acids. Sequence comparison against a database of protein signatures revealed the presence of a typical LRR domain, an NB domain with subdomains, and a short protein kinase-like sequence in the last 37 amino acids of the ORF. In order to determine whether the NBS-LRR sequence was encoded by a functional gene that was expressed in DE811ASR plants, RT-PCR was performed. Total RNA (750 ng) from uninoculated and Cg-inoculated DE811 and DE811ASR samples (3,6,9,13 DPI) was copied into DNA using Reverse Transcriptase SUPERSCRIPT ® III (Invitrogen, Carlsbad, California, U.S.A.) and amplified using PLATINA ® Taq DNA polymerase (Invitrogen, Carlsbad, California, USA). The DNA synthesis reaction was set up according to the protocol provided by the manufacturer, using random hexamers as primers and incubated at 50 □ C for 50 minutes. The reaction was then terminated by heating at 85°C for 5 minutes and the RNA template was removed by RNaseH digestion at 37°C for 20 minutes. Primer pairs were selected to amplify 3 different NBS-LRR template cDNA fragments.
Estes pares de iniciadores de PCR consistiram de ETJ111 (SEQ ID NO: 234) e ETJ112 (SEQ ID NO: 235); ETJ113 (SEQ ID NO: 236) e ETJ114 (SEQ ID NO: 237); ETJ115 (SEQ ID NO: 238) e ETJ116 (SEQ ID NO: 239). O cDNA (1 □ L da reação da transcriptase reversa) foi amplificado por 30 ciclos consistindo de 30 segundos a 94 ° C, 3 0 segundos a 50 °C e 1 minuto a 72 °C, seguido por uma extensão de 7 minutos a 72 °C. Figura 28 mostra os resultados da RT-PCR realizada com o par de iniciadores ETJ115 - ETJ116. Este dado mostra claramente que o gene NBS-LRR do clone BAC do supercontiguo 191 H é expresso exclusivamente nas plantas DE811ASR que contêm a região MP3 05 introgressada. Resultados semelhantes foram obtidos quando a amplificação do DNA foi realizada utilizando os pares de iniciadores ETJ111-112 e ETJ113- 114. Análises de sequências de DNA constataram que todos os três produtos da RT-PCR foram os derivados da sequência NBS-LRR do supercontiguo H do BAC191.These PCR primer pairs consisted of ETJ111 (SEQ ID NO: 234) and ETJ112 (SEQ ID NO: 235); ETJ113 (SEQ ID NO: 236) and ETJ114 (SEQ ID NO: 237); ETJ115 (SEQ ID NO: 238) and ETJ116 (SEQ ID NO: 239). cDNA (1 □ L reverse transcriptase reaction) was amplified for 30 cycles consisting of 30 seconds at 94°C, 30 seconds at 50°C, and 1 minute at 72°C, followed by a 7 minute extension at 72°C. °C. Figure 28 shows the results of the RT-PCR performed with the primer pair ETJ115 - ETJ116. This data clearly shows that the NBS-LRR gene from the BAC clone of the 191 H supercontig is expressed exclusively in DE811ASR plants that contain the introgressed MP3 05 region. Similar results were obtained when DNA amplification was performed using primer pairs ETJ111-112 and ETJ113-114. DNA sequence analyzes found that all three RT-PCR products were derived from the NBS-LRR sequence of the H supercontig. from BAC191.
A sequência NBS-LRR obtida a partir do clone BAC não contém um códon de parada óbvio e, portanto, era apenas parcial na natureza. A fim de definir o fim da região codificante e obter a sequência completa da transcrição, um experimento 3' RACE foi realizado. RNA total de plantas DE811ASR não inoculadas e Cg inoculadas (6DPI) foi copiado em DNA usando SUPERSCRIPT ® III RT e um iniciador oligodT usando condições padrão. 0 DNA foi então submetido a dois ciclos de amplificação com Platinum ® Taq DNA polimerase utilizando iniciadores específicos do gene OETJ118 (SEQ ID NO: 241) e OETJ119 (SEQ ID NO: 242) e um iniciador do adaptador oligodT, oETJ117 (SEQ ID NO: 240). Os resultados deste procedimento previram um adicional de 976 pb da sequência. Combinação das sequências do clone BAC 191 e do produto RACE 3 ' levou à previsão de uma transcrição aproximada de 4,5 kb codificando um polipeptídeo de 1428 aminoácidos. A fim de confirmar essa sequência composta, um cDNA de comprimento total foi isolado por RT-PCR usando SUPERSCRIPT ® III RT, em combinação com Phusion ™ Hot Start DNA Polimerase de Alta Fidelidade (New England Biolabs, Ipswich, Massachusetts, E.U.A.). Síntese do cDNA foi preparada por oligodT utilizando RNA total de plantas DE811ASR (0, 13 DPI). Amplificação com polimerase Phusion ™ empregada em iniciadores específicos do gene oETJ 120 (SEQ ID NO: 243) e OETJ121 (SEQ ID NO: 244) que foram posicionados para amplificar um fragmento que se estende desde o local do início traducional a 31 bp até o códon de parada. Análise da sequência do fragmento de 4318 pb resultante mostrou concordância perfeita entre a sequência do cDNA e do clone composto BAC mais produto da sequência RACE.The NBS-LRR sequence obtained from the BAC clone does not contain an obvious stop codon and was therefore only partial in nature. In order to define the end of the coding region and obtain the complete transcript sequence, a 3' RACE experiment was performed. Total RNA from uninoculated DE811ASR and Cg inoculated (6DPI) plants was copied into DNA using SUPERSCRIPT ® III RT and an oligodT primer using standard conditions. The DNA was then subjected to two cycles of amplification with Platinum ® Taq DNA polymerase using gene-specific primers OETJ118 (SEQ ID NO: 241) and OETJ119 (SEQ ID NO: 242) and an oligodT adapter primer, oETJ117 (SEQ ID NO : 240). The results of this procedure predicted an additional 976 bp of sequence. Combination of the sequences from the BAC 191 clone and the RACE 3' product led to the prediction of an approximate 4.5 kb transcript encoding a 1428 amino acid polypeptide. In order to confirm this composite sequence, a full-length cDNA was isolated by RT-PCR using SUPERSCRIPT ® III RT, in combination with Phusion ™ Hot Start High Fidelity DNA Polymerase (New England Biolabs, Ipswich, Massachusetts, USA). cDNA synthesis was prepared by oligodT using total RNA from DE811ASR plants (0.13 DPI). Amplification with Phusion™ polymerase employed gene-specific primers oETJ 120 (SEQ ID NO: 243) and OETJ121 (SEQ ID NO: 244) that were positioned to amplify a fragment extending from the translational start site at 31 bp to the stop codon. Sequence analysis of the resulting 4318 bp fragment showed perfect agreement between the cDNA sequence and the BAC composite clone plus the RACE sequence product.
A sequência do fragmento de 4318 bp de cDNA é dada em SEQ ID NO: 245. A deduzida sequência de 1428 aminoácidos de 4287 bp ORF é estabelecida em SEQ ID NO: 246. O gene foi designado Rcglb. A pesquisa de homologia BLAST P ® realizada com a sequência de 1428 aa revelou homologia boa das sequências NBS-LRR ao longo dos primeiros ~ 900 aminoácidos da sequência (Figuras 31a até 31g) . Além disso, homologia boa foi encontrada entre os aminoácidos 1036-1399 da sequência (estabelecidos em SEQ ID NO: 256) e várias proteínas quinases putativas (Figuras 32a e 32b). Quando a sequência da proteína é confrontada contra um banco de dados de famílias de proteínas, domínios e sítios, uma estrutura tripartida constituída por um NB-ARC, LRR e domínio da proteína quinase é obtida. A estrutura de domínio do polipeptídeo Rcglb é diagramada na Figura 29. A inclusão destes três domínios dentro de um único polipeptídeo não é comumente encontrada. No entanto, um gene da cevada NBS-LRR-PK, Rpg5, propôs que a função da resistência a Puccinia graminis foi identificada (Brueggeman et al., (2005) Abstracts of Plant and Animal Genomes XIII Conference, Poster 320 [online], [visitado em 08-06-2007]. Retirado da Internet: <URL: htt p: / ww. intl- pag.org/13/abstracts/PAG13 P320.html />The sequence of the 4318 bp cDNA fragment is given in SEQ ID NO: 245. The deduced 1428 amino acid sequence of the 4287 bp ORF is set forth in SEQ ID NO: 246. The gene was designated Rcglb. BLAST P ® homology search performed on the 1428 aa sequence revealed good homology of the NBS-LRR sequences throughout the first ~ 900 amino acids of the sequence (Figures 31a through 31g). Furthermore, good homology was found between amino acids 1036-1399 of the sequence (set forth in SEQ ID NO: 256) and several putative protein kinases (Figures 32a and 32b). When the protein sequence is compared against a database of protein families, domains and sites, a tripartite structure consisting of an NB-ARC, LRR and protein kinase domain is obtained. The domain structure of the Rcglb polypeptide is diagrammed in Figure 29. The inclusion of these three domains within a single polypeptide is not commonly found. However, a barley NBS-LRR-PK gene, Rpg5, proposed that the function of resistance to Puccinia graminis has been identified (Brueggeman et al., (2005) Abstracts of Plant and Animal Genomes XIII Conference, Poster 320 [online], [visited on 06-08-2007]. Retrieved from the Internet: <URL: htt p: / intl- pag.org/13/abstracts/PAG13 P320.html />.
Comparação da sequência de cDNA com a sequência genômica de clone BAC indica que o gene Rcglb é dividido em 9 exons e 8 introns e abrange mais de 44 kb. Introns 2-8 estão concentrados na porção da proteína quinase do gene. Dois desses introns são extremamente longos: intron 2 é de 16,7 kb e o intron 5 é de 20,6 kb. A sequência inicial do genoma que foi obtida para o gene Rcglb e as suas regiões de f lanqueamento são fornecidas em SEQ ID NOs:255-258. Devido à natureza altamente repetitiva de alguns dos elementos da sequência entre os dois genes, algumas áreas do DNA genômico apresentavam dificuldades significativas de sequenciamento. Após o sequenciamento inicial, houve três falhas de sequência localizadas no íntron 5 da sequência genômica de Rcglb. O segmento da sequência do genoma corresponde aos primeiros 5 éxons e primeiros 4 introns inteiros, bem como o início do 5a intron (antes da primeira lacuna da sequência) é estabelecido em SEQ ID NO: 255. Este segmento inclui o códon de iniciação (ATG), o box TATA, e um elemento CAAT. O segundo e o terceiro elementos da sequência genômica de Rcglb correspondem a duas porções do intron 5, entre os quais a segunda lacuna da sequência existe, e são estabelecidos em SEQ ID NOs: 256 e 257. O quarto e último segmento da sequência genômica de Rcglb corresponde ao restante do íntron 5, após a terceira lacuna da sequência, através dos introns totais restantes 3 e 4 exons completos. Este segmento é estabelecido em SEQ ID NO: 258, e inclui o codon de parada da sequência Rcglb, bem como a UTR 3' e sequências genômicas de flanqueamento 3'. Mais esforços de sequenciamento foram capazes de eliminar as lacunas do intron 5 da sequência do genoma para Rcglb. A sequência completa do genoma para o gene Rcglb é, portanto, estabelecida na SEQ ID NO: 266, com as posições de todos os éxons e introns indicados na sequência que acompanha o presente pedido. Existe uma pequena região dentro da SEQ ID NO: 266 representada por um trecho de 21 resíduos "n" que não é uma lacuna, mas é um resultado da má qualidade da sequência em que as 21 posições ainda não foram confirmadas positivamente. Atualmente, a sequência completa do DNA do intervalo genômico entre Rcgl e Rcglb não é conhecida porque há uma pequena lacuna remanescente na sequência do DNA genômico, localizado entre os dois genes, o que tem sido difícil para sequenciar devido aos elementos repetitivos.Comparison of the cDNA sequence with the BAC clone genomic sequence indicates that the Rcglb gene is divided into 9 exons and 8 introns and spans more than 44 kb. Introns 2-8 are concentrated in the protein kinase portion of the gene. Two of these introns are extremely long: intron 2 is 16.7 kb and intron 5 is 20.6 kb. The initial genome sequence that was obtained for the Rcglb gene and its flanking regions are provided in SEQ ID NOs:255-258. Due to the highly repetitive nature of some of the sequence elements between the two genes, some areas of the genomic DNA presented significant sequencing difficulties. After initial sequencing, there were three sequence gaps located in intron 5 of the Rcglb genomic sequence. The segment of the genome sequence corresponding to the first 5 exons and first 4 entire introns, as well as the beginning of the 5th intron (before the first sequence gap) is established in SEQ ID NO: 255. This segment includes the initiation codon (ATG ), the TATA box, and a CAAT element. The second and third elements of the Rcglb genomic sequence correspond to two portions of intron 5, between which the second sequence gap exists, and are set forth in SEQ ID NOs: 256 and 257. The fourth and final segment of the Rcglb genomic sequence Rcglb corresponds to the remainder of intron 5, after the third sequence gap, through the remaining 3 total introns and 4 complete exons. This segment is set forth in SEQ ID NO: 258, and includes the stop codon of the Rcglb sequence, as well as the 3' UTR and 3' flanking genomic sequences. Further sequencing efforts were able to eliminate the intron 5 gaps from the genome sequence for Rcglb. The complete genome sequence for the Rcglb gene is therefore set forth in SEQ ID NO: 266, with the positions of all exons and introns indicated in the sequence accompanying the present application. There is a small region within SEQ ID NO: 266 represented by a stretch of 21 "n" residues that is not a gap, but is a result of poor sequence quality in which the 21 positions have not yet been positively confirmed. Currently, the complete DNA sequence of the genomic interval between Rcgl and Rcglb is not known because there is a small remaining gap in the genomic DNA sequence located between the two genes, which has been difficult to sequence due to repetitive elements.
Análise de Northern blot permitiu uma confirmação independente da expressão de Rcglb e forneceu uma estimativa do tamanho da transcrição. Northern blots de poliA + RNA (0,7 üg) de plantas resistentes e suscetíveis (0, 6, 13 DPI) mostraram a presença de uma banda de transcrição de 4,75 kb, presente apenas nas amostras resistentes que hibridizaram com sondas especificamente preparadas a partir de LRR e a região da quinase do gene. (Figura 30). 0 tamanho do transcrito observado concorda com o tamanho calculado a partir dos produtos cDNA e RACE (4,68 kb) Um tag MPSS ® previsto a partir da sequência do cDNA de Rcglb é encontrado para estar presente a um nível baixo (<144 ppm), apenas em bibliotecas DE811ASR. Este achado é consistente com resultados de RT-PCR e Northern blot e confirma a presença exclusiva desta baixa abundância de transcrição em plantas resistentes ASR.Northern blot analysis allowed independent confirmation of Rcglb expression and provided an estimate of transcript size. Northern blots of polyA + RNA (0.7 ug) from resistant and susceptible plants (0, 6, 13 DPI) showed the presence of a 4.75 kb transcription band, present only in resistant samples that hybridized with specifically prepared probes from LRR and the kinase region of the gene. (Figure 30). The observed transcript size agrees with the size calculated from the cDNA and RACE products (4.68 kb) An MPSS ® tag predicted from the Rcglb cDNA sequence is found to be present at a low level (<144 ppm) , only in DE811ASR libraries. This finding is consistent with RT-PCR and Northern blot results and confirms the exclusive presence of this low transcript abundance in ASR-resistant plants.
Expressão dupla de Rcgl e Rcglb como transgenes; Ambos transgenes Rcgl e Rcglb são necessários para resistência a Colletotrichum graminicolaDual expression of Rcgl and Rcglb as transgenes; Both Rcgl and Rcglb transgenes are required for resistance to Colletotrichum graminicola
Os genes Rcgl e Rcglb podem ser expressos como transgenes, permitindo a modulação de sua expressão em diferentes circunstâncias. A divulgação a seguir mostra como os dois genes podem ser expressos em diferentes maneiras para combater doenças diferentes ou para proteger as diferentes partes da planta, ou simplesmente para mover os dois genes em diferentes linhagens de milho como transgenes, como uma alternativa para deslocar o locus Rcgl todo através do cruzamento, conforme descrito no Exemplo 5.The Rcgl and Rcglb genes can be expressed as transgenes, allowing the modulation of their expression in different circumstances. The following disclosure shows how the two genes can be expressed in different ways to combat different diseases or to protect different parts of the plant, or simply to move the two genes into different lines of corn as transgenes, as an alternative to moving the locus Rcgl all through the crossover, as described in Example 5.
Para a montagem de um gene Rcglb impulsionado por seu promotor nativo, 3 fragmentos Rcglb foram unidos em um vetor de entrada GATEWAY ® contendo sítios de recombinação attL3 e attL4, separados por uma região de sítio de clonagem múltipla. Um fragmento de 2,4 kb de BamHI-Kpnl contendo de 1967 pb a jusante da sequência e 432 pb da região codificante Rcglb, um fragmento Kpnl 3,7 KB-BSAI do cDNA de Rcglb, e um fragmento BSAI 1,1 KB- Smal contendo 146 pb do Rcglb do cDNA mais 93 9 pb do DNA de flanqueamento 3 ' foram juntados em uma ligação 4- de BamHI-Smal digerida do vetor de entrada L3/L4 para gerar o Constructo A. 0 promotor nativo do constructo Rcglb conduzido foi então transferido por recombinação, juntamente com os constructos nativos Rcgl do Exemplo 6a em um vetor de destino contendo sítios attLl/attL2 e attL3 / attL4 para dar um constructo empilhado Rcgl-promotor-Rcgl / Rcglb- promotor-Rcglbl (Constructo B).To assemble an Rcglb gene driven by its native promoter, 3 Rcglb fragments were joined into a GATEWAY ® entry vector containing attL3 and attL4 recombination sites, separated by a multiple cloning site region. A 2.4 kb fragment of BamHI-Kpnl containing 1967 bp of the downstream sequence and 432 bp of the Rcglb coding region, a 3.7 kb Kpnl fragment of the Rcglb cDNA, and a 1.1 kb BSAI fragment of the Rcglb cDNA. SmaI containing 146 bp of the Rcglb cDNA plus 93 9 bp of 3' flanking DNA were joined into a 4-linkage of BamHI-SmaI digest of the L3/L4 entry vector to generate Construct A. The native promoter of the Rcglb construct was driven was then transferred by recombination along with the native Rcgl constructs from Example 6a into a destination vector containing attLl/attL2 and attL3/attL4 sites to give a stacked Rcgl-promoter-Rcgl/Rcglb-promoter-Rcglbl construct (Construct B).
Para o nível elevado de expressão constitutiva, um constructo Rcglb dirigido do promotor da ubiquitina foi gerado. Para este constructo, um fragmento Rcglb alcançando de 1 a 4318 nucleotídeos da sequência do cDNA foi amplificado um fragmento BamHI-SnaBI por RT-PCR e inserido em um vetor de entrada GATEWAY ® contendo o promotor da ubiquitina, 5'UTR, intron e o terminador Pinll flanqueado por sítios attL3 e attL4 para produzir o Constructo C. Um constructo análogo foi gerado para Rcgl (Constructo D), neste caso, um vetor de entrada GATEWAY ®, onde o promotor da ubiquitina e o terminador Pinll são acompanhados por sítios attLl e attL2. Ambos os genes dirigidos Rcglb e Rcgl da ubiquitina foram transferidos por uma reação de recombinação LR no vetor de destino antes de assinalar este momento para dar um constructo empilhado Vfbi-Rcgl / Ubi-Rcglb (Constructo E) . Um técnico na arte seria capaz de selecionar um promotor diferente para expressar os genes Rcgl e Rcglb, ou dois promotores diferentes, cada um expressando um dos dois genes.For high level constitutive expression, a ubiquitin promoter-directed Rcglb construct was generated. For this construct, an Rcglb fragment reaching from 1 to 4318 nucleotides of the cDNA sequence was amplified, a BamHI-SnaBI fragment by RT-PCR and inserted into a GATEWAY ® entry vector containing the ubiquitin promoter, 5'UTR, intron and the Pinll terminator flanked by attL3 and attL4 sites to produce Construct C. An analogous construct was generated for Rcgl (Construct D), in this case a GATEWAY ® entry vector, where the ubiquitin promoter and Pinll terminator are accompanied by attLl sites and attL2. Both the Rcglb and Rcgl ubiquitin-directed genes were transferred by an LR recombination reaction into the destination vector before timing this point to give a Vfbi-Rcgl/Ubi-Rcglb stacked construct (Construct E). One skilled in the art would be able to select a different promoter to express the Rcgl and Rcglb genes, or two different promoters, each expressing one of the two genes.
Os constructos acima descritos foram transformados em milho utilizando o método do exemplo 7. Dois experimentos foram realizados em separado envolvendo transformação do constructo do Exemplo 6a, Constructo A e Constructo B em um experimento e Constructo C, Constructo D e Constructo E no outro. Para o primeiro experimento, um total de 15, 10 e 30 eventos foi gerado a partir da transformação de milho com o constructo do Exemplo 6a, Constructo A e Constructo B, respectivamente. Para confirmar a expressão dos constructos de DNA, análises moleculares foram realizadas. Discos foliares de cada evento transgênico do gene nativo foram colhidos para isolamento de RNA total. RT-PCR foi realizada utilizando iniciadores específicos de Rcgl AlexlF e AlexlR estabelecidos em SEQ ID NOs: 260 e 42, respectivamente, e os iniciadores específicos de Rcglb ETJ144 e EJT145 estabelecidos em SEQ ID NOs: 261 e 262, respectivamente. Após a RT-PCR, todos os 10 eventos do Constructo A continham as esperadas bandas de 491 bp de Rcglb e todos os 15 eventos transformados com o Constructo do Exemplo 6a continham as bandas de 420pb esperadas de Rcgl. Dos 30 eventos gerados a partir da transformação com os genes nativos Rcgl e Rcglb (Constructo B) , 29 expressaram ambos os transgenes, enquanto um único evento foi encontrado para expressar um transgene (Rcgl), mas não o outro (Rcglb). Os ensaios de doença foram realizados em casa de vegetação sobre os mesmos eventos transgênicos, a fim de determinar se as plantas eram resistentes a Cg. Ensaios da bainha da folha foram primeiro realizados em 3 plantas irmãs de cada evento utilizando o procedimento descrito no Exemplo 8. As plantas infectadas foram marcadas 5 dias após a inoculação com Cg pela quantificação do tamanho da lesão através da análise de imagem LemnaTec (LemnaTec, Aachen, Alemanha). Não houve diferença significativa no tamanho da lesão encontrada entre as plantas transgênicas contendo qualquer um dos 3 construtos diferentes (Tabela 6). A média do tamanho da lesão para plantas contendo o Constructo do Exemplo 6a foi 1,2 86 cm2, enquanto que para o Constructo A e o Constructo B foram 1,070 e de 1,174 cm2, respectivamente. Assim, enquanto dados de RT-PCR indicaram que todos os três Constructos mostraram boa expressão em plantas transgênicas, nenhum efeito sobre a resistência à Cg pôde ser demonstrado tanto para Rcgl ou para o Constructo do gene nativo Rcglb sozinho ou empilhado para o constructo de ambos os genes em combinação. Resultados semelhantes foram obtidos quando os mesmos eventos transgênicos foram submetidos a inoculação de caule com Cg. Tabela 6a: Resultados de planta transgênica: tamanho da lesão The above-described constructs were transformed into corn using the method of Example 7. Two separate experiments were performed involving transformation of the construct of Example 6a, Construct A, and Construct B in one experiment and Construct C, Construct D, and Construct E in the other. For the first experiment, a total of 15, 10, and 30 events were generated from transformation of corn with the construct of Example 6a, Construct A, and Construct B, respectively. To confirm the expression of the DNA constructs, molecular analyses were performed. Leaf discs from each transgenic event of the native gene were harvested for isolation of total RNA. RT-PCR was performed using the Rcgl-specific primers AlexlF and AlexlR set forth in SEQ ID NOs: 260 and 42, respectively, and the Rcglb-specific primers ETJ144 and EJT145 set forth in SEQ ID NOs: 261 and 262, respectively. After RT-PCR, all 10 events from Construct A contained the expected 491 bp bands of Rcglb and all 15 events transformed with the Construct of Example 6a contained the expected 420 bp bands of Rcgl. Of the 30 events generated from transformation with the native Rcgl and Rcglb genes (Construct B), 29 expressed both transgenes, while a single event was found to express one transgene (Rcgl) but not the other (Rcglb). Disease assays were performed in the greenhouse on the same transgenic events in order to determine whether the plants were resistant to Cg. Leaf sheath assays were first performed on 3 sibling plants from each event using the procedure described in Example 8. Infected plants were scored 5 days after Cg inoculation by quantifying lesion size using LemnaTec image analysis (LemnaTec, Aachen, Germany). No significant difference in lesion size was found between transgenic plants containing any of the 3 different constructs (Table 6). The mean lesion size for plants containing the construct of Example 6a was 1.286 cm2, whereas that for Construct A and Construct B was 1.070 and 1.174 cm2, respectively. Thus, while RT-PCR data indicated that all three constructs showed good expression in transgenic plants, no effect on Cg resistance could be demonstrated for either the Rcgl or the native Rcglb gene construct alone or stacked for the construct of both genes in combination. Similar results were obtained when the same transgenic events were subjected to stem inoculation with Cg. Table 6a: Transgenic plant results: lesion size
Em contraste com os resultados obtidos com os constructos do gene nativo, diferenças significativas na resistência a Cg foram encontradas para as plantas transgênicas contendo os constructos conduzidos pelo promotor da ubiquitina de milho. Conforme mostrada na Tabela 6b, a média de tamanho da lesão para as plantas contendo o Construto C do gene único (Ubi -Rcglb) e Construto E (Ubi-Rcgl) foram 1,879 e 1,897 cm2, respectivamente. Entretanto, as plantas contendo os genes sobrepostos Construto do gene da Ubiquitina (Construto D) mostraram uma redução significativa na área da lesão com a média do tamanho da lesão correspondente de 0,345 cm2' Estes resultados são mostrados nas Figuras 34 a 36. RT-PCR confirmou a expressão do transgene Rcglb em 15/15 eventos do Construto C e do transgene Rcgl em 13/15 eventos do Construto E. Boa expressão de ambos transgenes Ubiquitina-promotor dirigidos foi encontrada em 27/30 eventos do Construto D. Dois eventos perderam expressão detectável de ambos os transgenes; um evento mostrou uma forte expressão de Rcglb, mas sem expressão aparente de Rcgl. Os dados do ensaio de infecção da bainha da folha indicam que nem Rcgl nem Rcglb sozinhos conferem resistência a Cg e, em vez disso ambos Rcgl e Rcglb são necessários para a expressão do fenótipo de resistência. Tabela 6b: Resultado da planta transgênlca: tamanho da lesão In contrast to the results obtained with the native gene constructs, significant differences in Cg resistance were found for the transgenic plants containing the constructs driven by the maize ubiquitin promoter. As shown in Table 6b, the average lesion size for plants containing single gene Construct C (Ubi-Rcglb) and Construct E (Ubi-Rcgl) were 1.879 and 1.897 cm2, respectively. However, plants containing the overlapping genes Ubiquitin Gene Construct (Construct D) showed a significant reduction in lesion area with the corresponding mean lesion size of 0.345 cm2'. These results are shown in Figures 34 to 36. RT-PCR confirmed the expression of the Rcglb transgene in 15/15 events of Construct C and of the Rcgl transgene in 13/15 events of Construct E. Good expression of both Ubiquitin-promoter directed transgenes was found in 27/30 events of Construct D. Two events lost detectable expression of both transgenes; one event showed strong expression of Rcglb but no apparent expression of Rcgl. Data from the leaf sheath infection assay indicate that neither Rcgl nor Rcglb alone confers resistance to Cg and instead both Rcgl and Rcglb are required for expression of the resistance phenotype. Table 6b: Transgenic plant result: lesion size
Uma observação interessante e inesperada mencionada acima é que os transgenes Rcgl e Rcglb, dirigidos pelo promotor da ubiquitina, juntos, oferecem resistência à infecção por Cg 5 enquanto os transgenes impulsionados por seu promotor endógeno não. Sabe-se que o promotor da ubiquitina (em combinação com intron I da ubiquitina de milho) é capaz de gerar alto nível de expressão constitutiva de marcadores e genes traço em tecidos variados sob variadas condições ambientais e de desenvolvimento. 10 Caracterização pormenorizada de fragmentos do promotor Rcgl ou Rcglb utilizados nos Construtos da presente invenção não tem sido realizada. O gene Rcgl nativo no Construto do Exemplo 6a foi mostrado no Exemplo 8 para completar um nocaute de inserção Muno gene, indicando que o Construto, e assim, o fragmento do 15 promotor incluído é funcional. Dado que nenhum estudo detalhado do fragmento do promotor Rcglb do Construto A e Construto B foi realizado, parece que nem todas as informações necessárias para a regulação precisa do gene são codificadas neste fragmento 5'. Os dados de infecção indicam que quando o fragmento de promotor de 183 5 pb é usado para dirigir a expressão, Rcglb não está corretamente expresso. Embora o promotor funcional Rcglb ainda não tenha sido definido, os resultados Ubi-Rcglb demonstram que qualquer promotor funcional pode ser usado para conduzir a expressão do gene e isso pode ser combinado com a expressão de Rcgl para produzir resistência à infecção por Cg.An interesting and unexpected observation mentioned above is that the Rcgl and Rcglb transgenes, driven by the ubiquitin promoter, together provide resistance to Cg 5 infection while the transgenes driven by its endogenous promoter do not. It is known that the ubiquitin promoter (in combination with intron I of maize ubiquitin) is capable of generating high level of constitutive expression of markers and trait genes in varied tissues under varied environmental and developmental conditions. 10 Detailed characterization of fragments of the Rcgl or Rcglb promoter used in the Constructs of the present invention has not been performed. The native Rcgl gene in the Construct of Example 6a was shown in Example 8 to complete a Muno gene insertion knockout, indicating that the Construct, and thus the included promoter fragment, is functional. Given that no detailed study of the Rcglb promoter fragment of Construct A and Construct B has been performed, it appears that not all information necessary for precise gene regulation is encoded in this 5' fragment. The infection data indicate that when the 1835 bp promoter fragment is used to drive expression, Rcglb is not correctly expressed. Although the functional Rcglb promoter has not yet been defined, the Ubi-Rcglb results demonstrate that any functional promoter can be used to drive gene expression and this can be combined with Rcgl expression to produce resistance to Cg infection.
Análise da Distribuição do gene Rcgl através de Germoplasma e identificação de variantes da sequência RcglAnalysis of the Distribution of the Rcgl Gene through Germplasm and Identification of Rcgl Sequence Variants
Após a identificação, o sequenciamento e mapeamento fino de Rcgl, outras linhagens foram selecionadas para o gene Rcgl. Para determinar a presença do gene Rcgl em germoplasma de milho, combinações de iniciadores de genes específicos FLP111F e FLP111R bem como FLP113F e FLPA1R foram usados para amplificar DNA genômico de um painel diversificado de linhagens de milho, incluindo as linhagens listadas na Tabela 18 e F2834T, pela reação em cadeia da polimerase. Em apenas 14 (incluindo MP305) fora do painel de linhagens de milho um produto de amplificação foi detectado, indicando que o gene Rcgl está presente somente em uma porcentagem muito pequena das linhagens que foram selecionadas. Assim, além de usar MP305 ou DE811ASR (BC5) como fonte doadora, outras fontes contendo o gene Rcgl também podem ser usadas como fonte doadora. Por exemplo, as linhagens puras TX601 públicas (disponível em ID 'Ames 22763' do National PlantAfter identification, sequencing and fine mapping of Rcgl, other lineages were selected for the Rcgl gene. To determine the presence of the Rcgl gene in maize germplasm, gene-specific primer combinations FLP111F and FLP111R as well as FLP113F and FLPA1R were used to amplify genomic DNA from a diverse panel of maize lines, including the lines listed in Table 18 and F2834T. , by the polymerase chain reaction. In only 14 (including MP305) out of the panel maize lines was an amplification product detected, indicating that the Rcgl gene is present in only a very small percentage of the lines that were selected. Therefore, in addition to using MP305 or DE811ASR (BC5) as a donor source, other sources containing the Rcgl gene can also be used as a donor source. For example, the public TX601 inbred lines (available under National Plant ID 'Ames 22763'
Germplasm System (NPGS)) e F2834T (disponível em ID 'Ames 27112' de NPGS) , que contêm o gene Rcgl podem ser usadas como fontes de doadores em cruzamentos com outras linhagens de milho que não contenham o gene Rcgl e selecionando para o gene Rcgl usando marcadores como aqui descritos.Germplasm System (NPGS)) and F2834T (available at ID 'Ames 27112' from NPGS), which contain the Rcgl gene can be used as donor sources in crossing with other maize lines that do not contain the Rcgl gene and selecting for the gene Rcgl using markers as described here.
Variantes do gene Rcgl também foram identificados e analisados para polimorfismos de nucleotídeo único (SNP). SNPs foram identificados em posições na Sequência ID número 1 correspondente a uma ou mais das posições 413, 958, 971, 1099, 1154, 1235, 1250, 1308, 1607, 2001, 2598 e 3342. (ver Tabela 7). Nem todas as variantes alélicas do gene Rcgl indicaram um fenótipo resistente. Portanto, esses SNPs podem ser utilizados como marcadores para identificar com precisão e controlar a sequência Rcgl em um programa de melhoramento genético vegetal, e para distinguir entre variantes alélicas resistentes e suscetíveis. Além disso, esses SNPs indicam que há sequências variantes que mostram um fenótipo resistente e podem ser usadas nos métodos e produtos divulgados aqui. Quatro outras linhagens também foram encontradas para conter um alelo Rcgl: BYD10, 7F11, CML261 e CML277. Testes de 10 plantas não forneceram dados suficientes para determinar conclusivamente se linhagens 7F11 são resistentes. Não existem dados disponíveis sobre a resistência de linhagens BYD10, CML261 e CML277. Tabela 7: SNPs identificadas Fenotipo em variantes alelicas do gene Rcgl Plantas Posigao de consenso Testadas SEQ ID NO: 1 Resistente a partir de DE811ASR (BC5) PHBTB Resistente 413 958 971 1099 1154 1235 1250 1308 1607 2001 2598 3342 Mais de 500 AAGCCAACAAGC plantas acima de 4-5 anos 150-210, apos A A G C 3 anos C A A A A G C PH26T Resistente 50, mais de 1 A A G C C A A ano A A G C TX601 Dados 10, mais de i A A G c C 7 A insuficientes ano F2834T Nao ha dados —- A A G c C A A B54 Nao ha dados —- C C C T A A T PH0RC Dados 19, mais de i C C C T A A T insuficientes ano PH277 Dados 17, mais de i C c C T A A T A A G C A A G C G G A A G G A A G G A A 189 / 222 PHDGP insuficientes ano Suscetivel 150-210, apos CCCTAAT : G G A 3 anos PHDH7 Nao ha dados MP305 publica Resistente 50 0Variants of the Rcgl gene have also been identified and analyzed for single nucleotide polymorphisms (SNP). SNPs were identified at positions in Sequence ID number 1 corresponding to one or more of positions 413, 958, 971, 1099, 1154, 1235, 1250, 1308, 1607, 2001, 2598 and 3342. (see Table 7). Not all allelic variants of the Rcgl gene indicated a resistant phenotype. Therefore, these SNPs can be used as markers to accurately identify and control the Rcgl sequence in a plant genetic improvement program, and to distinguish between resistant and susceptible allelic variants. Furthermore, these SNPs indicate that there are variant sequences that show a resistant phenotype and can be used in the methods and products disclosed here. Four other lineages were also found to contain an Rcgl allele: BYD10, 7F11, CML261 and CML277. Tests of 10 plants did not provide sufficient data to conclusively determine whether 7F11 lines are resistant. There are no data available on the resistance of strains BYD10, CML261 and CML277. Table 7: SNPs identified Phenotype in allelic variants of the Rcgl gene Plants Consensus position Tested SEQ ID NO: 1 Resistant from DE811ASR (BC5) PHBTB Resistant 413 958 971 1099 1154 1235 1250 1308 1607 2001 2598 3342 More than 500 AAGCCAACAAGC plants above 4-5 years 150-210, after A A G C 3 years C A A A A G C PH26T Resistant 50, more than 1 A A G C A A year A A G C TX601 Data 10, more than i A A G c C 7 A insufficient year F2834T No data —- A A G c C A A B54 No data —- C C C T A A T PH0RC Data 19, more than i C C C T A A T insufficient year PH277 Data 17, more than i C c C T A A T A A G C A A G C G G A A G G A A G G A A 189 / 222 PHDGP insufficient year Susceptible 150-210, after CCCTAAT : G G A 3 years PHDH7 No MP data 305 publishes Resistant 50 0
Duragao do Consenso = 4212 nucleotideos. SEQ ID NO: lea sequencia Rcgl. Para as linhagens restantes, a sequencia disponivel estendida a partir do codon de inicio "atg" no primeiro exon do codon de parada "tga" no segundo exon. A posigao de consenso baseia-se na 5 SEQ ID NO: 1. A A C 10Consensus Length = 4212 nucleotides. SEQ ID NO: reads Rcgl sequence. For the remaining lineages, the available sequence extends from the "atg" start codon in the first exon to the "tga" stop codon in the second exon. The consensus position is based on 5 SEQ ID NO: 1. A A C 10
Linhagens contendo o locus Rcgl são resistentes a ferrugem foliar antracnose-induzida As linhagens isogênicas próximas DE811 e DE811ASR descritas no Exemplo 1 foram testadas para as diferenças de resistência à mancha foliar causada por Cg utilizando o seguinte procedimento. Quatro agulhas de costura domésticas comuns foram coladas a um suporte de metal, onde os buracos para o segmento ficaram estendidos para fora do pedaço de metal, com quatro agulhas estendendo uma distância igual. Este aparelho foi mergulhado em uma suspensão de esporos Cg a 5 x 106 esporos / mL e, em seguida, empurrados pela superfície de uma folha jovem de milho de tal forma que a folha foi ferida e as feridas simultaneamente inoculadas com os esporos. Um cotonete de algodão úmido foi colocado sobre a nervura central perto do local da inoculação e toda a área coberta com filme plástico e, sobre esse filme reflexivo, ambos ligados com fita adesiva, para mantê-los úmidos e sombreados. As plantas foram deixadas neste estado por 50-54 horas em uma estufa-padrão, após o qual a fita, o tecido e o plástico filme foram removidos. Ao 7 a e 15 a dias após a inoculação o tamanho da lesão foi medido e registrado em unidades de centímetros quadrados.Lines containing the Rcgl locus are resistant to anthracnose-induced leaf blight. The closely isogenic lines DE811 and DE811ASR described in Example 1 were tested for differences in resistance to leaf spot caused by Cg using the following procedure. Four common household sewing needles were glued to a metal holder, where the holes for the thread extended outward from the piece of metal, with four needles extending an equal distance. This apparatus was dipped into a Cg spore suspension at 5 x 10 spores/mL and then pushed across the surface of a young corn leaf in such a way that the leaf was wounded and the wounds simultaneously inoculated with the spores. A damp cotton swab was placed over the midrib near the inoculation site and the entire area covered with plastic film and, over this reflective film, both were connected with adhesive tape, to keep them moist and shaded. The plants were left in this state for 50-54 hours in a standard greenhouse, after which the tape, fabric and plastic film were removed. At 7 and 15 days after inoculation, the size of the lesion was measured and recorded in units of square centimeters.
Figura 10 (a-b) mostra a distribuição de tamanhos de lesão 15 dias após a inoculação em todas as folhas individuais. Tamanhos de lesão variam em cada conjunto de dados, mas praticamente todas as folhas de DE811 (Figura 10b) tinham tamanhos de lesão significativamente maiores que a maior das lesões encontradss nas folhas de DE811ASR (BC5) (Figura 10a). Os dados são resumidos para ambos os 7a e 15a dias pós-inoculação dos conjuntos de dados na Figura 11. Em ambos os 7a e 15a dias, o tamanho médio de lesão foi menor nas folhas carregando o gene Rcgl. A diferença se torna maior com o tempo, o fungo tem tempo para crescer e causar mais danos, de modo que, embora a diferença seja de cerca de duas vezes menos em 7 dias, por 15 dias é mais do que quatro vezes e, de fato, o fungo tem avançado menos nas folhas de DE811ASR (BC5) . Estes resultados demonstram claramente que a presença do locus contendo o gene Rcgl confere resistência à mancha foliar da antracnose.Figure 10 (a-b) shows the distribution of lesion sizes 15 days after inoculation on all individual leaves. Lesion sizes vary in each data set, but virtually all DE811 leaves (Figure 10b) had lesion sizes significantly larger than the largest lesions found in DE811ASR (BC5) leaves (Figure 10a). Data are summarized for both the 7th and 15th post-inoculation days of the data sets in Figure 11. On both the 7th and 15th days, the average lesion size was smaller in leaves carrying the Rcgl gene. The difference becomes greater over time, the fungus has time to grow and cause more damage, so that although the difference is about twice less in 7 days, by 15 days it is more than four times, and by In fact, the fungus has advanced less in the leaves of DE811ASR (BC5). These results clearly demonstrate that the presence of the locus containing the Rcgl gene confers resistance to anthracnose leaf spot.
Linhagens híbridas derivadas DE811ASR (BC5) têm rendimento superior a híbridos derivados de DE811 quando infectadas com Colletotrichum graminicola.Hybrid lines derived from DE811ASR (BC5) have higher yields than hybrids derived from DE811 when infected with Colletotrichum graminicola.
A fim de demonstrar que os híbridos de milho contendo o locus Rcgl têm maior potencial de rendimento quando infectados com o Cg do que as linhagens híbridas sem Rcgl, DE811ASR (BC5) e DE811, as linhagens isogênicas descritas no Exemplo 1, foram cada uma cruzada para linhagens puras B73Ht e Mol7Ht, que são ambas suscetíveis à Cg.In order to demonstrate that corn hybrids containing the Rcgl locus have greater yield potential when infected with Cg than the hybrid lines lacking Rcgl, DE811ASR (BC5) and DE811, the isogenic lines described in Example 1 were each crossed to the inbred lines B73Ht and Mol7Ht, which are both susceptible to Cg.
As linhagens híbridas foram cultivadas e avaliadas quanto à resposta à Cg, em 2005, em seis locais em cinco diferentes estados dos E.U.A.. Para cada linhagem de híbridos, três repetições de quatro linhagens foram plantadas em cerca de 74.000 plantas por hectare. As plantas foram inoculadas com Cg na base do caule em aproximadamente 10 dias após a floração. A primeira linhagem de cada quatro parcelas de linhagens foi avaliada para determinar se as inoculações tinham sido bem sucedidas pela determinação da resposta à Cg quatro a cinco semanas após a inoculação. Os caules foram divididos e a progressão da doença foi pontuada pela observação da cor preta característica do fungo que cresce até o talo. Avaliações da doença foram realizadas conforme descrito por Jung et al. (1994) Theoretical and Applied Genetics, 89:413-418). O número total de entrenós descoloridos superior a 75% (antgr75) foi registrado nos primeiros cinco entrenós (Figura 20) . Isto proporcionou uma pontuação da doença que varia de 0 a 5, com zero indicando nenhum entrenó mais de 75% descolorido e 5, indicando a descoloração total dos cinco primeiros internos. As duas parcelas centrais que foram colhidas via combinação da maturidade fisiológica e produtividade de grãos em kg / ha foram determinadas.Hybrid lines were grown and evaluated for Cg response in 2005 at six locations in five different U.S. states. For each hybrid line, three replications of four lines were planted at approximately 74,000 plants per hectare. Plants were inoculated with Cg at the base of the stem approximately 10 days after flowering. The first line of each four line plots was evaluated to determine whether inoculations had been successful by determining the response to Cg four to five weeks after inoculation. The stems were divided and disease progression was scored by observing the characteristic black color of the fungus growing up the stem. Disease assessments were performed as described by Jung et al. (1994) Theoretical and Applied Genetics, 89:413-418). The total number of discolored internodes greater than 75% (antgr75) was recorded in the first five internodes (Figure 20). This provided a disease score ranging from 0 to 5, with zero indicating no internode more than 75% discolored and 5 indicating complete discoloration of the first five internals. The two central plots that were harvested via combination of physiological maturity and grain yield in kg/ha were determined.
Os resultados resumidos sobre todas as localizações são mostrados na Figura 12 para a gravidade da doença e na Figura 13 para o rendimento. Os dados mostram que os híbridos contendo Rcgl (DE811ASR (BC5) / B73Ht e DE811ASR (BC5) / Mol7Ht) têm progressão da doença, muito menos do que os híbridos sem Rcgl (DE811/B73Ht e DE811/Mol7Ht) . A alta pontuação para a progressão da doença nos híbridos suscetíveis (sem Rcgl) mostra a infecção com sucesso do experimento com Cg. Além disso, os dados mostram que, quando infectados com Cg, híbridos contendo o locus Rcgl tem um maior rendimento do híbrido sem Rcgl. Diferenças das comparações individuais emparelhadas são significativas em P <0,05.Summary results over all locations are shown in Figure 12 for disease severity and Figure 13 for yield. Data show that hybrids containing Rcgl (DE811ASR (BC5) / B73Ht and DE811ASR (BC5) / Mol7Ht) have disease progression, much less than hybrids without Rcgl (DE811/B73Ht and DE811/Mol7Ht). The high score for disease progression in the susceptible hybrids (without Rcgl) shows the successful infection of the Cg experiment. Furthermore, the data show that, when infected with Cg, hybrids containing the Rcgl locus have a higher yield than the hybrid without Rcgl. Differences from individual pairwise comparisons are significant at P < 0.05.
Estes resultados demonstram claramente que, usando os métodos das concretizações pode-se criar um híbrido que produza mais quilos de grãos por hectare, quando infectados com Cg.These results clearly demonstrate that, using the methods of the embodiments, a hybrid can be created that produces more kilograms of grain per hectare when infected with Cg.
Conversões de locus Rcgl puros e híbridos derivados de DE811ASR (BC5) ou MP305 são resistentes a podridão do colmo induzida pelo fungo Colletotrichum graminicolaPure Rcgl locus conversions and hybrids derived from DE811ASR (BC5) or MP305 are resistant to stem rot induced by the fungus Colletotrichum graminicola
A fim de demonstrar que as linhagens comerciais de milho podem ser resistentes a podridão do colmo induzida por Cg, MP305 e DE811ASR (BC5) foram cruzadas com PH87P, PH5W4 e PH705. A descendência resultante foi cruzada novamente para as mesmas três linhagens (ou seja, as linhagens foram utilizadas como genitores recorrentes em um programa de retrocruzamento), três vezes mais, cada vez selecionando a presença do locus Rcgl utilizando marcadores moleculares, como descrito no Exemplo 5. Como controles, linhagens selecionadas de retrocruzamento que perderam o locus Rcgl também foram coletadas do mesmo programa de retrocruzamento. Depois que três retrocruzamentos foram concluídos, várias versões foram selecionadas e autofecundadas para obter famílias BC3S1. Plantas individuais BC3S1 foram genotipadas e plantas homozigotas positivas e homozigotas negativas para Rcgl foram autofecundadas para obter famílias BC3S2, que foram então fenotipadas. Versões BC3S2 contendo Rcgl e, como controles, versões selecionadas sem o gene foram plantadas em parcelas de uma única linhagem, contendo aproximadamente 25 plantas por fileira. 0 experimento foi plantado em cinco locais diferentes, em cinco diferentes estados dos Estados Unidos, designados Locais 1, 2, 3, 4 e 5. Em aproximadamente duas semanas após a floração, as plantas foram inoculadas com Cg na base do caule. Quatro a cinco semanas mais tarde, os caules foram divididos e a progressão da doença avaliada visualmente por estimativa do quantidade de doença no caule. Um escore visual foi atribuído a cada caule com base no grau de infecção de cada entrenó para o entrenó inoculado e os quatro internos acima do entrenó inoculado. A baixa pontuação indica, portanto, resistência à doença. Os resultados compilados para todas as linhagens e os locais estão resumidos na Figura 14. Fotos representativas das duas linhagens são mostradas nas Figuras 15 e 16. Os dados mostram que em todos os locais, cada uma das linhagens puras de elite tornou-se mais resistente à doença com a presença do locus Rcgl.In order to demonstrate that commercial maize lines can be resistant to Cg-induced stalk rot, MP305 and DE811ASR (BC5) were crossed with PH87P, PH5W4 and PH705. The resulting progeny were backcrossed to the same three lines (i.e., the lines were used as recurrent parents in a backcrossing program) three more times, each time selecting for the presence of the Rcgl locus using molecular markers, as described in Example 5 As controls, selected backcross lines that lost the Rcgl locus were also collected from the same backcross program. After three backcrosses were completed, several versions were selected and selfed to obtain BC3S1 families. Individual BC3S1 plants were genotyped and homozygous positive and homozygous negative plants for Rcgl were self-pollinated to obtain BC3S2 families, which were then phenotyped. BC3S2 versions containing Rcgl and, as controls, selected versions lacking the gene were planted in single-line plots, containing approximately 25 plants per row. The experiment was planted at five different locations in five different states in the United States, designated Sites 1, 2, 3, 4 and 5. Approximately two weeks after flowering, the plants were inoculated with Cg at the base of the stem. Four to five weeks later, the stems were divided and disease progression assessed visually by estimating the amount of disease in the stem. A visual score was assigned to each stem based on the degree of infection of each internode for the inoculated internode and the four internal ones above the inoculated internode. A low score therefore indicates resistance to the disease. The results compiled for all strains and sites are summarized in Figure 14. Representative photos of the two strains are shown in Figures 15 and 16. The data shows that across all sites, each of the elite inbred strains became more resistant to the disease with the presence of the Rcgl locus.
Semente de milho vendida aos agricultores é "híbrida", que significa que é mais comumente o resultado de um cruzamento de duas linhagens parentais, referidas como um híbrido simples. Muitos anos de criação e de experiência de produção mostraram que a utilização de híbridos simples resultam em maiores rendimentos. Isso é importante para aplicações comerciais que a função do geneCorn seed sold to farmers is "hybrid," meaning it is most commonly the result of a cross of two parental strains, referred to as a simple hybrid. Many years of breeding and production experience have shown that the use of simple hybrids results in higher yields. This is important for commercial applications that gene function
Rcgl nas plantas híbridas (aquele campo em produção do agricultor), mesmo quando ela está presente em apenas um dos dois pais usados para fazer uma única semente híbrida cruzada. Uma das linhagens puras nas qual a linhagem Rcgl tinha sido cruzada, PH705, foi assim usada para criar sementes híbridas do cruzamento com PH4CV, uma elite pura que não carrega o locus Rcgl. As sementes híbridas resultantes foram utilizadas em experimentos idênticos aos descritos para as linhagens puras como discutido acima e marcaram da mesma maneira em todos os cinco locais. Os dados são resumidos para todos os locais na Figura 17, que também mostram o desempenho de PH705 puras, e imagens representativas indicadas nas figuras 18 e 19. Como pode ser visto, uma clara diferença na progressão da doença foi observada em todos os locais no híbrido PH705 x PH5W4 e em quatro das cinco posições para PH705 x PH87P. No quinto local, as condições ambientais eram muito estressantes para o crescimento das plantas, resultando em plantas que estavam em más condições. Nestas condições, as medições de resistência a doenças de plantas muitas vezes não são confiáveis.Rcgl in hybrid plants (that field in the farmer's production), even when it is present in only one of the two parents used to make a single crossed hybrid seed. One of the inbred lines into which the Rcgl line had been crossed, PH705, was thus used to create hybrid seeds from the cross with PH4CV, an elite inbred that does not carry the Rcgl locus. The resulting hybrid seeds were used in experiments identical to those described for the inbred lines as discussed above and scored the same at all five sites. Data is summarized for all sites in Figure 17, which also shows the performance of pure PH705, and representative images indicated in Figures 18 and 19. As can be seen, a clear difference in disease progression was observed at all sites in the hybrid PH705 x PH5W4 and in four of the five positions for PH705 x PH87P. At the fifth site, environmental conditions were too stressful for plant growth, resulting in plants that were in poor condition. Under these conditions, plant disease resistance measurements are often unreliable.
Os resultados com as duas linhagens e combinações híbridas contendo Rcgl demonstram claramente que os métodos das concretizações podem criar linhagens comercialmente úteis, que são resistentes a podridão do colmo induzida por Cg.The results with the two Rcgl-containing lines and hybrid combinations clearly demonstrate that the methods of the embodiments can create commercially useful lines that are resistant to Cg-induced stalk rot.
Marcadores dentro da sequência de codificação Rcgl, marcadores locais e projetos dentro do locus Rcgl e haplótipos para a região cromossômica de flanqueamentoMarkers within the Rcgl coding sequence, local markers and projects within the Rcgl locus, and haplotypes for the flanking chromosome region
Três níveis de marcadores locais podem ser utilizados como um resultado do mapeamento fino e clonagem dos genes Rcgl e Rcglb: marcadores projetados dentro das sequências codificantes Rcgl ou Rcglb, marcadores projetados dentro da região não- colinear que identifica o locus Rcgl (mas fora do Rcgl e sequências de codificação Rcglb), e marcadores projetados dentro da região de flanqueamento colinear.Three levels of local markers can be used as a result of fine mapping and cloning of the Rcgl and Rcglb genes: markers designed within the Rcgl or Rcglb coding sequences, markers designed within the non-collinear region that identifies the Rcgl locus (but outside the Rcgl and Rcglb coding sequences), and markers designed within the collinear flanking region.
Após a identificação e mapeamento fino do gene Rcgl, marcadores de hibridação foram concebidos que irão funcionar em plataformas SNP. Como o gene Rcgl ocorre em uma região não- colinear do genoma do milho, o marcador de hibridação estará presente nas linhagens que contêm o gene Rcgl e ausente em linhagens que não compreendem o gene Rcgl. Estes marcadores identificam sequências de polinucleotídeos específicas para a sequência de codificação Rcgl listada na SEQ ID NO: 1. Conforme observado na Tabela 7, existem linhagens de milho com outras variantes da sequência de codificação Rcgl adiante na SEQ ID NO: 1, e estes marcadores também foram concebidos para também identificarem estas variantes de sequência de codificação de Rcgl.After identification and fine mapping of the Rcgl gene, hybridization markers were designed that will work on SNP platforms. Because the Rcgl gene occurs in a non-collinear region of the maize genome, the hybridization marker will be present in lines that contain the Rcgl gene and absent in lines that do not comprise the Rcgl gene. These markers identify polynucleotide sequences specific to the Rcgl coding sequence listed in SEQ ID NO: 1. As noted in Table 7, there are maize lines with other variants of the Rcgl coding sequence further in SEQ ID NO: 1, and these markers were also designed to also identify these Rcgl coding sequence variants.
Para conseguir isso, um mapa de consenso de sequência de codificação variante Rcgl de diferentes fontes foi criado, como mostra a Tabela 7. Este mapa de consenso alinhou 4209 bases da sequência de codificação Rcgl isolada de MP305 com 3451 bases de PHBTB e 3457 bases de PH26T. 0 gene Rcgl em ambos PHBTB e PH2 6T apresenta resistência à antracnose. Em seguida, os segmentos da sequência de codificação Rcgl foram comparados utilizando BLAST ® contra bancos de dados diversos, incluindo NT (DNA Publico de NCBI) e a mais alta homologia estava alinhada com a sequência consenso Rcgl para determinar os segmentos que compartilham alta homologia e tinham segmentos comuns com outros genes de resistência na família NBS-LRR. Regiões exclusivas para a sequência de codificação Rcgl e comuns entre as diferentes fontes de Rcgl foram selecionadas para desenho de marcador. Especificamente, desde que iniciadores FLP111F e FLP111R produzidos por um fragmento único que realmente diagnosticou a presença de Rcgl de diferentes fontes, as regiões onde FLP111F e FLP111R hibridizaram foram, portanto, orientadas para o desenvolvimento de um projeto de marcador SNP.To achieve this, a consensus map of Rcgl variant coding sequence from different sources was created, as shown in Table 7. This consensus map aligned 4209 bases of the Rcgl coding sequence isolated from MP305 with 3451 bases of PHBTB and 3457 bases of PH26T. The Rcgl gene in both PHBTB and PH2 6T shows resistance to anthracnose. Next, segments of the Rcgl coding sequence were compared using BLAST ® against diverse databases including NT (NCBI Public DNA) and the highest homology was aligned with the Rcgl consensus sequence to determine segments that share high homology and had common segments with other resistance genes in the NBS-LRR family. Regions unique to the Rcgl coding sequence and common among different sources of Rcgl were selected for marker design. Specifically, since primers FLP111F and FLP111R produced a single fragment that actually diagnosed the presence of Rcgl from different sources, the regions where FLP111F and FLP111R hybridized were therefore targeted for the development of a SNP marker design.
Um marcador de sistema de detecção INVADER ™ foi projetado usando um segmento 1413bp da sequência consenso que continha ambos os sítios de iniciadores, com as regiões do iniciador sendo alvo de sonda e oligo hibridação por INVADER ™‘ Iniciadores foram desenhados ao redor de cada local de teste para dar um amplicon de dimensão abaixo de 150 bp. Este marcador indicou a presença da sequência de codificação Rcgl com fluorescência, devido à hibridação, com a ausência da sequência de codificação Rcgl resultando em ausência de fluorescência. Um sinal de fluorescência de controle também pode ser gerado através da concepção de um marcador que cruza com um segundo gene do milho altamente conservado, de modo que a presença da sequência de codificação de Rcgl resulta na fluorescência de dois corantes (Rcgl e o gene conservado) e à ausência de resultados Rcgl em fluorescência devido somente ao gene conservado. Essa "fluorescência" de controle pode ser usada para reduzir os erros de laboratório, distinguindo entre as situações em que o Rcgl é, de fato ausente e à situação em que um falso negativo ocorreu por causa de uma reação falha. Tais indicadores não estão limitados a uma plataforma de detecção de marcador específico. Marcadores TaqMan ® também foram concebidos para o mesmo local (pares de iniciadores FLP111F e FLP111R), que foram usados como para os marcadores de sistema de detecção INVADER ™. Os marcadores são apresentados na Tabela 15 e Figuras 23 e 24.An INVADER™ detection system marker was designed using a 1413bp segment of the consensus sequence that contained both primer sites, with the primer regions being targeted for probe and oligo hybridization by INVADER™'. Primers were designed around each marker site. test to give an amplicon of size below 150 bp. This marker indicated the presence of the Rcgl coding sequence with fluorescence, due to hybridization, with the absence of the Rcgl coding sequence resulting in no fluorescence. A control fluorescence signal can also be generated by designing a marker that crosses with a second, highly conserved maize gene, such that the presence of the Rcgl coding sequence results in the fluorescence of two dyes (Rcgl and the conserved gene ) and the absence of Rcgl results in fluorescence due only to the conserved gene. This "fluorescence" control can be used to reduce laboratory errors by distinguishing between situations in which Rcgl is in fact absent and the situation in which a false negative has occurred because of a failed reaction. Such indicators are not limited to a specific marker detection platform. TaqMan® markers were also designed for the same location (primer pairs FLP111F and FLP111R), which were used as for the INVADER™ detection system markers. The markers are presented in Table 15 and Figures 23 and 24.
Os desenhos dos marcadores C00060-01-A e C00060-02-A foram testados em uma ampla variedade de fontes e foram um grande sucesso na identificação de plantas que continham o locus Rcgl e o gene Rcgl, independentemente da origem do locus Rcgl ou gene Rcgl. Esses marcadores também foram utilizados contra um conjunto de controles de quase 100 diferentes linhagens conhecidas que não têm o gene, e nenhuma fluorescência foi detectada no conjunto controle. Plantas em que um ou ambos os marcadores desenhados C00060-01-A e C00060-02-A confirmados como tendo Rcgl incluem aquelas apresentados na Tabela 7.Marker designs C00060-01-A and C00060-02-A were tested on a wide variety of sources and were highly successful in identifying plants that contained the Rcgl locus and the Rcgl gene, regardless of the origin of the Rcgl locus or gene. Rcgl. These markers were also used against a set of controls from nearly 100 different known strains that do not have the gene, and no fluorescence was detected in the control set. Plants in which one or both drawn markers C00060-01-A and C00060-02-A confirmed to have Rcgl include those shown in Table 7.
Portanto, este exemplo mostra que, com base nos ensinamentos nele previstos, os marcadores podem ser construídos para identificar a sequência de codificação Rcgl em uma variedade de fontes. Marcadores dentro do locus RcglTherefore, this example shows that, based on the teachings provided therein, markers can be constructed to identify the Rcgl coding sequence in a variety of sources. Markers within the Rcgl locus
Marcadores podem ser projetados para o locus Rcgl em adição a ou em vez de usar marcadores dentro das sequências de codificação Rcgl ou Rcglb. A curta distância física entre a sequência de codificação Rcgl e a região não-colinear torna improvável que a ligação entre os marcadores dentro da região não-colinear, mas fora da sequência de codificação Rcgl seja perdida através de recombinação. Tal como acontece com os marcadores para a sequência de codificação Rcgl, um marcador que mostra como presente ou ausente seria suficiente para identificar o locus Rcgl.Markers can be designed for the Rcgl locus in addition to or instead of using markers within the Rcgl or Rcglb coding sequences. The short physical distance between the Rcgl coding sequence and the non-collinear region makes it unlikely that linkage between markers within the non-collinear region but outside the Rcgl coding sequence will be lost through recombination. As with markers for the Rcgl coding sequence, a marker that shows as present or absent would be sufficient to identify the Rcgl locus.
Para projetar os marcadores para esta região, um segmento de 64.460 pb da região não-colinear incluindo o gene Rcgl e região a norte do gene Rcgl (portanto, entre Rcgl e Rcglb) inicialmente foi sequenciado. BACs nesta sequência foram divididas em sub- clones de aproximadamente 800 nucleotídeos de comprimento e sequenciados. Essas sequências foram então montadas para construir a sequência de BAC e regiões gênicas e repetitivas foram identificadas. Regiões repetitivas foram identificadas, a fim de evitar a colocação de marcadores em regiões repetitivas. Da mesma forma, grupos com alta homologia com sequências conhecidas de milho foram facilmente evitados por uma pesquisa BLAST simples. Sequências potenciais foram evitadas que continham SSRs, roda de As, Ts ou Gs, ou que resultavam na geração de sondas de baixo conteúdo de Cg que poderiam causar problemas na plataforma do sistema de detecção INVADER™. Veja a Figura 9 (b) e na Tabela 17.To design markers for this region, a 64,460 bp segment of the non-collinear region including the Rcgl gene and the region north of the Rcgl gene (thus, between Rcgl and Rcglb) was initially sequenced. BACs in this sequence were divided into subclones approximately 800 nucleotides in length and sequenced. These sequences were then assembled to construct the BAC sequence and genic and repetitive regions were identified. Repetitive regions were identified in order to avoid placing markers in repetitive regions. Likewise, groups with high homology to known maize sequences were easily avoided by a simple BLAST search. Potential sequences were avoided that contained SSRs, wheel of As, Ts or Gs, or that resulted in the generation of low Cg content probes that could cause problems with the INVADER™ detection system platform. See Figure 9 (b) and Table 17.
Segmentos selecionados foram então colocados em software INVADER CREATOR ™, que gera oligos para uma reação INVADER ™. Isso produziu um projeto senso e anti-senso de todos os SNPs. Os desenhos sensos com as melhores pontuações e penalidades não foram selecionados. Embora estes marcadores tenham sido concebidos, eles ainda não foram testados.Selected segments were then placed into INVADER CREATOR™ software, which generates oligos for an INVADER™ reaction. This produced a sense and anti-sense project of all SNPs. The drawings felt with the best scores and penalties were not selected. Although these markers have been designed, they have not yet been tested.
Iniciadores foram desenhados utilizando Primer3 (Steve Rozen e Helen J. Skaletsky (2000). Primer3 está disponível na rede mundial de computadores para usuários em geral e para os biólogos programadores. Veja, Krawetz S, Misener S (eds) Bioinformatics Methods and Protocols: Methods in Biologia Molecular. Human Press, Totowa, NJ, pp 365-386. Iniciadores foram selecionados fora dos componentes INVADER ™ e iniciadores preferidos perto ou abaixo de 150 bp de comprimento foram selecionados. Temperatura e comprimento de iniciador foram ajustados para serem mais úteis para a plataforma do sistema de detecção INVADER ™, apesar de se utilizar outros iniciadores de plataformas de detecção, seria otimizado para uso com essas plataformas. Marcadores na Região colinear e Haplótipos AssociadosPrimers were designed using Primer3 (Steve Rozen and Helen J. Skaletsky (2000). Primer3 is available on the World Wide Web for general users and programming biologists. See, Krawetz S, Misener S (eds) Bioinformatics Methods and Protocols: Methods in Molecular Biology. Human Press, Totowa, NJ, pp 365-386. Primers were selected from outside of the INVADER™ components and preferred primers near or below 150 bp in length were selected to be most useful. for the INVADER™ detection system platform, despite using other detection platform primers, it would be optimized for use with these platforms Collinear Region Markers and Associated Haplotypes.
Marcadores intimamente ligados flanqueando o locus Rcgl podem ser efetivamente usados para selecionar uma planta progénie que tenha herdado o locus Rcgl de um pai que compreende o locus Rcgl. Os marcadores aqui descritos, como os listados na Tabela 16, assim como outros marcadores genéticos ou fisicamente mapeados para o mesmo segmento cromossômico, podem ser usados para selecionar um segmento cromossômico truncado que compõe o locus Rcgl. Normalmente, um conjunto desses marcadores será utilizado (por exemplo, 2 ou mais 3 ou mais 4 ou mais, 5 ou mais) na região de flanqueamento acima do gene e um conjunto similar de flanqueamento na região abaixo do gene. Opcionalmente, como descrito acima, um marcador de dentro do gene Rcgl, o gene Rcglb e/ou locus Rcgl também pode ser usado. Os pais e seus descendentes são selecionados para estes conjuntos de marcadores, e que são os marcadores polimórficos entre os dois pais são utilizados para a seleção. Os marcadores polimórficos mais proximais para o gene Rcgl, o gene Rcglb ou locus Rcgl são usados para selecionar para o gene ou locus, e os marcadores polimórficos mais distais são usados para selecionar contra o gene ou o locus. Em um programa de introgressão, isso permite a seleção do gene Rcgl, o gene Rcglb ou genótipo do locus Rcgl dos marcadores polimórficos mais proximais e a seleção para o genótipo parental recorrente nos marcadores polimórficos mais distais. Conforme descrito em mais detalhe no Exemplo 5 acima, esse processo permitiu a seleção eficiente de um segmento cromossômico truncado que compõe o locus Rcgl.Closely linked markers flanking the Rcgl locus can be effectively used to select a progeny plant that has inherited the Rcgl locus from a parent that comprises the Rcgl locus. The markers described here, such as those listed in Table 16, as well as other markers genetically or physically mapped to the same chromosomal segment, can be used to select a truncated chromosomal segment that makes up the Rcgl locus. Typically, a set of these markers will be used (e.g., 2 or more, 3 or more, 4 or more, 5 or more) in the flanking region above the gene and a similar flanking set in the region below the gene. Optionally, as described above, a marker from within the Rcgl gene, the Rcglb gene and/or the Rcgl locus can also be used. Parents and their offspring are selected for these sets of markers, and markers that are polymorphic between the two parents are used for selection. The polymorphic markers most proximal to the Rcgl gene, the Rcglb gene, or the Rcgl locus are used to select for the gene or locus, and the most distal polymorphic markers are used to select against the gene or locus. In an introgression program, this allows selection for the Rcgl gene, the Rcglb gene, or Rcgl locus genotype of the most proximal polymorphic markers and selection for the recurrent parental genotype at the most distal polymorphic markers. As described in more detail in Example 5 above, this process allowed efficient selection of a truncated chromosomal segment that makes up the Rcgl locus.
O processo descrito acima requer o conhecimento dos genótipos parentais utilizados no cruzamento. Opcionalmente, haplótipos podem ser utilizados para que o gene Rcgl, o gene Rcglb ou locus Rcgl possam ser selecionados para primeira genotipagem sem os pais específicos utilizados no cruzamento. Esta é uma maneira altamente eficiente para selecionar o locus Rcgl, especialmente na ausência do uso de marcadores no gene Rcgl, gene Rcglb ou o locus Rcgl.The process described above requires knowledge of the parental genotypes used in the crossing. Optionally, haplotypes can be used so that the Rcgl gene, Rcglb gene or Rcgl locus can be selected for first genotyping without the specific parents used in the cross. This is a highly efficient way to select the Rcgl locus, especially in the absence of using markers on the Rcgl gene, Rcglb gene or the Rcgl locus.
Todas as plantas a serem utilizadas no programa de melhoramento, como um programa de introgressão de genes, são avaliadas com marcadores. Os marcadores aqui divulgados ou marcadores equivalentes no mesmo segmento cromossômico podem ser utilizados. Os haplótipos vegetais A (uma série de SNP ou outros marcadores de desequilíbrio de ligação) são observados. O haplótipo da planta resistente ao redor do locus Rcgl é comparado com o haplótipo de outras plantas, a serem utilizadas e que não incluem o locus Rcgl. Um haplótipo único para a planta resistente ao redor do locus Rcgl é então utilizado para a seleção, e esse haplótipo irá identificar especificamente o segmento cromossômico da planta resistente com o locus Rcgl.All plants to be used in a breeding program, such as a gene introgression program, are evaluated with markers. The markers disclosed herein or equivalent markers on the same chromosome segment may be used. Plant haplotypes A (a series of SNPs or other linkage disequilibrium markers) are observed. The haplotype of the resistant plant around the Rcgl locus is compared with the haplotype of other plants to be used that do not include the Rcgl locus. A haplotype unique to the resistant plant around the Rcgl locus is then used for selection, and this haplotype will specifically identify the chromosome segment of the resistant plant with the Rcgl locus.
Com base em uma análise de MP305 e um conjunto diversificado de várias centenas de linhagens de milho, incluindo as 50 linhagens de milho públicas apresentadas na Tabela 18, um haplótipo SNP exclusivo para o segmento cromossômico MP305 com o locus Rcgl foi identificado. Este haplótipo SNP identifica o segmento cromossômico MP305 que se estende por MZA3434, MZA2591 e MZA11123. Veja a Figura 22, SEQ ID NO: 140, 141 e 142, e quadros 8, 9 e 10.Based on an analysis of MP305 and a diverse set of several hundred corn lines, including the 50 public corn lines presented in Table 18, a unique SNP haplotype for the MP305 chromosomal segment with the Rcgl locus was identified. This SNP haplotype identifies the MP305 chromosomal segment that spans MZA3434, MZA2591 and MZA11123. See Figure 22, SEQ ID NO: 140, 141 and 142, and tables 8, 9 and 10.
Primeiro, os pares de iniciadores descritos na Tabela 2 para estas três MZA foram utilizados para identificar haplótipos. Os pares de iniciadores MZA3434 E frente e verso, foram utilizados para amplificar o DNA genômico do conjunto de linhagens de milho. Os fragmentos de PCR foram mais purificados por amplificação com pares de iniciadores MZA3434 frente e verso. Este processo foi repetido para MZA2591 e MZA11123. Os fragmentos da PCR resultantes foram sequenciados na direção frente e verso, e as sequências foram alinhadas para dar uma sequência consenso (ver as sequências estabelecidas em SEQ ID NOs: 140, 141 e 142). SNPs e indels dentro dessas sequências consenso são mostrados nas Tabelas 8, 9 e 10. Estas séries de SNPs e indels foram comparados através do conjunto de genótipos.First, the primer pairs described in Table 2 for these three MZA were used to identify haplotypes. The forward and reverse primer pairs MZA3434 E were used to amplify the genomic DNA of the set of maize lines. The PCR fragments were further purified by amplification with forward and reverse primer pairs MZA3434. This process was repeated for MZA2591 and MZA11123. The resulting PCR fragments were sequenced in the forward and reverse direction, and the sequences were aligned to give a consensus sequence (see the sequences set forth in SEQ ID NOs: 140, 141 and 142). SNPs and indels within these consensus sequences are shown in Tables 8, 9 and 10. These series of SNPs and indels were compared across the genotype set.
Para MZA3434, haplótipo 8 foi um alelo haplótipo raro, e foi o único para MP305 e apenas uma outra linhagem de milho. Este processo foi repetido para MZA2591 e MP305 foi encontrado para ter haplótipo 2 no MZA2591, que era compartilhado por apenas outras duas linhagens de milho. MP305 foi a única linhagem de milho para ter tanto haplótipo 8 na MZA3434 e haplótipo 2 no MZA2591 e, portanto, a combinação destes dois haplótipos, 8 de MZA3434 e 2 no MZA2591, identifica a região cromossômica MP305 que compõe o locus Rcgl. MP305 também teve um haplótipo informativo na MZA11123. MP305 foi encontrado para ter haplótipo 7, que era compartilhado por 66 outras linhagens de milho, mas nenhuma dessas linhagens de milho tinha haplótipo 8 na MZA3434, ou haplótipo 2 no MZA2591. Portanto, qualquer combinação de 2 haplótipos na MZA3434, MZA2591 ou MZA11123 poderia ser usada para identificar MP3 05 entre estes genótipos. Os haplótipos podem então ser definidos pelo sequenciamento do fragmento ou de pelo desenho dos marcadores para cada SNP ou Indel dentro de um fragmento.For MZA3434, haplotype 8 was a rare allele haplotype, and was the only one for MP305 and only one other maize line. This process was repeated for MZA2591 and MP305 was found to have haplotype 2 in MZA2591, which was shared by only two other maize lines. MP305 was the only maize line to have both haplotype 8 in MZA3434 and haplotype 2 in MZA2591, and therefore the combination of these two haplotypes, 8 in MZA3434 and 2 in MZA2591, identifies the MP305 chromosomal region that makes up the Rcgl locus. MP305 also had an informative haplotype in MZA11123. MP305 was found to have haplotype 7, which was shared by 66 other maize lines, but none of these maize lines had haplotype 8 in MZA3434, or haplotype 2 in MZA2591. Therefore, any combination of 2 haplotypes in MZA3434, MZA2591 or MZA11123 could be used to identify MP3 05 among these genotypes. Haplotypes can then be defined by sequencing the fragment or by designing markers for each SNP or Indel within a fragment.
Polimorfismos nos haplótipos podem ser usados para marcar o haplótipo. Então, chamado de "Tag- SNPs", ou "haplótipos tags" pode ser muito útil no melhoramento de plantas, assim mais informação do polimorfismo em si pode ser determinada por meio de extrapolação para o haplótipo. Um haplótipo também pode ser definido como uma série de polimorfismos nas sequências, e estes podem ser denominados "haplótipos de longo alcance".Polymorphisms in haplotypes can be used to mark the haplotype. So called "Tag-SNPs", or "haplotype tags" can be very useful in plant breeding, so more information from the polymorphism itself can be determined through extrapolation to the haplotype. A haplotype can also be defined as a series of polymorphisms in sequences, and these can be termed "long-range haplotypes".
Polimorfismos raros foram observados dentro de haplótipos que poderiam ser utilizados como "haplótipos tags". Por exemplo, tanto o MZA2591.32 SNPs (alelo c) ou MZA2591.35 (alelo t) poderiam ser usados para marcar o haplótipo 2 no MZA2591, e como haplótipo 2, ambos foram exclusivos para MP305 e duas outras linhagens de milho. A combinação de SNPs MZA2591.32 (alelo c) e MZA2591.35 (alelo t) , combinada com MZA3434.17 (alelo c) deu um "haplótipo de longo alcance" que poderia ser usado para distinguir MP305 de todos os outros genótipos em estudo.Rare polymorphisms have been observed within haplotypes that could be used as "tag haplotypes". For example, either the MZA2591.32 SNPs (c allele) or MZA2591.35 (t allele) could be used to mark haplotype 2 in MZA2591, and as haplotype 2, both were unique to MP305 and two other maize lines. The combination of SNPs MZA2591.32 (c allele) and MZA2591.35 (t allele), combined with MZA3434.17 (c allele) gave a "long-range haplotype" that could be used to distinguish MP305 from all other genotypes in study.
Em adição, outros marcadores, MZA15842, MZA11455, MZA8761 e MZA1851 também mostraram polimorfismo com MP305. Para MZA15842, apenas 18 das outras linhagens de milho compartilharam o mesmo haplótipo como MP305; para MZA11455, apenas 43 das outras linhagens de milho compartilharam o mesmo haplótipo como MP305; para MZA8761, apenas cerca da metade das outras linhagens de milho compartilharam o mesmo haplótipo como MP305, e para MZA1851, apenas cerca da metade das outras linhagens de milho compartilharam o mesmo haplótipo como MP305. Sequências consenso foram desenvolvidas para estes marcadores, e são estabelecidas nas SEQ ID NOs: 143-146. SNPs e indels dentro dessas sequências consenso são mostradas nas Tabelas 11-14. Quatro exemplos de haplótipos exclusivos usando os marcadores MZA são: MZA11123 haplótipo (7) MZA15842 haplótipo (3) MZA8761 haplótipo (1) e MZA11123 haplótipo (7) MZA15842 haplótipo (3) MZA1851 haplótipo (1) MZA11455 haplótipo (6) MZA11123 haplótipo (7) MZA15842 haplótipo (3) MZA16510 haplótipo (4) e MZA11455 haplótipo (6) MZA11123 haplótipo (7) MZA15842 haplótipo (3) MZA11394 haplótipo (6) Várias combinações dentro de todos os marcadores divulgados, ou outros marcadores dentro da região, conter haplótipos únicos que identificam o locus Tabela 16: Marcadores contidos dentro de intervalos cromossôinicos definidos que podem ser usados para selecionar para Rcgl.In addition, other markers, MZA15842, MZA11455, MZA8761 and MZA1851 also showed polymorphism with MP305. For MZA15842, only 18 of the other maize lines shared the same haplotype as MP305; for MZA11455, only 43 of the other maize lines shared the same haplotype as MP305; for MZA8761, only about half of the other maize lines shared the same haplotype as MP305, and for MZA1851, only about half of the other maize lines shared the same haplotype as MP305. Consensus sequences have been developed for these markers, and are set forth in SEQ ID NOs: 143-146. SNPs and indels within these consensus sequences are shown in Tables 11-14. Four examples of unique haplotypes using the MZA markers are: MZA11123 haplotype (7) type ( 7) MZA15842 haplotype (3) MZA16510 haplotype (4) and MZA11455 haplotype (6) MZA11123 haplotype (7) MZA15842 haplotype (3) MZA11394 haplotype (6) Various combinations within all disclosed markers, or other markers within the region, contain unique haplotypes that identify the locus Table 16: Markers contained within defined chromosomal intervals that can be used to select for Rcgl.
Os marcadores públicos são tomados a partir do mapa de vizinhos IBM2 4, enquanto as posições relativas dos marcadores Pioneer 5 (prefixo 'MZA') foram determinadas através do mapeamento para o mesmo mapa genético, e pela localização no mapa físico. Tabela 18: Lista de Linhagens Publicas usadas na Analise Haplotipa The public markers are taken from the IBM2 4 neighbor map, while the relative positions of the Pioneer 5 markers (prefix 'MZA') were determined by mapping to the same genetic map, and by location on the physical map. Table 18: List of Public Lineages used in Haplotype Analysis
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