CZ20004088A3 - Transgenic plants with modified activity of plastidial ADP/ATP translocator - Google Patents

Transgenic plants with modified activity of plastidial ADP/ATP translocator Download PDF

Info

Publication number
CZ20004088A3
CZ20004088A3 CZ20004088A CZ20004088A CZ20004088A3 CZ 20004088 A3 CZ20004088 A3 CZ 20004088A3 CZ 20004088 A CZ20004088 A CZ 20004088A CZ 20004088 A CZ20004088 A CZ 20004088A CZ 20004088 A3 CZ20004088 A3 CZ 20004088A3
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
starch
plants
plant
adp
atp
Prior art date
Application number
CZ20004088A
Other languages
Czech (cs)
Inventor
Ekkehard Neuhaus
Torsten Moehlmann
Karl-Heinz Graeve-Kampfenkel
Joachim Tjaden
Original Assignee
Plantec Biotechnologie Gmbh Forschung & Entwicklung
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Plantec Biotechnologie Gmbh Forschung & Entwicklung filed Critical Plantec Biotechnologie Gmbh Forschung & Entwicklung
Priority to CZ20004088A priority Critical patent/CZ20004088A3/en
Publication of CZ20004088A3 publication Critical patent/CZ20004088A3/en

Links

Landscapes

  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
  • Breeding Of Plants And Reproduction By Means Of Culturing (AREA)

Abstract

Jsou popsány transgenické rostlinné buňky a rostliny, které ve srovnání s buňkami a rostlinami divokého typu vykazují zvýšený výtěžek, zvláště pak zvýšený obsah oleje a/nebo škrobu a s výhodou syntetizují modifikovaný škrob. Popsané rostliny vykazují zvýšenou nebo sníženou aktivitu plastidového přenašeče ADP/ATP.Transgenic plant cells and plants are described compared to wild-type cells and plants increased yield, especially increased oil content and / or starch and preferably synthesize the modified starch. Described plants show increased or decreased activity ADP / ATP plastid transporter.

Description

Transgenické rostliny s modifikovanou aktivitou plastidového přenašeče ADP/ATPTransgenic plants with modified ADP / ATP transporter activity

Oblast technikyTechnical field

Vynález se týká transgenických rostlinných buněk a rostlin se zvýšenou aktivitou plastidového přenašeče ATP/ADP. Takovéto buňky a rostliny se vyznačují vyšším výtěžkem, s výhodou pak zvýšeným obsahem oleje a/nebo škrobu a syntetizují s výhodou škrob se zvýšeným obsahem amylosy.The invention relates to transgenic plant cells and plants with increased ATP / ADP transporter activity. Such cells and plants are characterized by a higher yield, preferably an increased oil and / or starch content, and are preferably synthesized starch with an increased amylose content.

Dále se tento vynález týká transgenických rostlinných buněk a rostlin se sníženou aktivitou přenašeče ADP/ATP. Takovéto buňky a rostliny syntetizují škrob s nižším obsahem amylosy.Furthermore, the present invention relates to transgenic plant cells and plants with reduced ADP / ATP transporter activity. Such cells and plants synthesize starch with a lower amylose content.

Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

V zemědělství a lesnictví neustále trvá snaha získání rostlin s vyšším výtěžkem, především proto, aby byly dostatečně zajištěny potravinové nároky stále rostoucí populace a k zajištění zásob regenerujících se surovin. V tradičním pojetí jsou takové rostliny s vysokým výtěžkem získávány šlechtěním. Tento způsob je však finančně a časově náročný. Navíc musí být odpovídající šlechtitelské programy prováděny pro každý rostlinný druh, o nějž máme zájem.In agriculture and forestry, there is an ongoing effort to obtain plants with higher yields, in particular to ensure that the food requirements of an ever-growing population are sufficiently met and that stocks of regenerating raw materials are kept secure. In the traditional concept, such plants are obtained in high yield by breeding. However, this method is expensive and time consuming. In addition, the corresponding breeding programs must be carried out for each plant species of interest.

Pokroku bylo částečně dosaženo genetickými manipulacemi rostlin, tj. účelným zavedením a expresí molekul rekombinantních nukleových kyselin do rostlin. Výhoda takových postupů tkví obecně v tom, že nejsou omezeny pouze na jeden rostlinný druh, ale je možné je stejně tak aplikovat na jiné rostlinné druhy.Progress has been achieved in part by genetic manipulation of plants, i.e. by the efficient introduction and expression of recombinant nucleic acid molecules into plants. The advantage of such processes is generally that they are not limited to one plant species, but can equally be applied to other plant species.

Mimo jiné například v EP-A 0 511 979 byla popsána zvýšená produkce biomasy způsobená expresí prokaryotické asparaginsyntetasy v rostlinných buňkách. Jak bylo popsáno například ve WO 96/21737, byl zvýšen výnos rostlin způsobený expresí deregulované nebo neregulované fruktosa-1,6-bisfosfatasy v důsledku zvýšené rychlosti fotosyntézy. Nicméně je stále zapotřebí obecně aplikovatelné metody vedoucí ke zvýšení výnosů rostlin zajímavých pro zemědělství či lesnictví.Among other things, in EP-A 0 511 979, increased biomass production caused by the expression of prokaryotic asparagine synthetase in plant cells has been described. As described, for example, in WO 96/21737, the plant yield due to the expression of deregulated or unregulated fructose-1,6-bisphosphatase due to increased photosynthesis rate was increased. However, there is still a need for a generally applicable method to increase yields of plants of interest to agriculture or forestry.

Dále, vzhledem k faktu, že sloučeniny obsažené v rostlinách hrají stále důležitější roli obnovitelných zdrojů surovin, je jedním z problémů biotechnologického výzkumu přizpůsobení zmíněných rostlinných surovin požadavkům zpracovatelského průmyslu.Furthermore, given the fact that compounds contained in plants play an increasingly important role as renewable raw materials, one of the problems of biotechnological research is the adaptation of said plant raw materials to the requirements of the processing industry.

K umožnění použití regenerujících se surovin v co nejvíce oborech je navíc nutné do-In addition, to enable the use of regenerating raw materials in as many sectors as possible,

• « * ·» ···· • 9 · ·«·· · · · ·• «* ·» ···· 9 · · · · · · · · · · ·

9 · · · 9 9 9 99 · · ·

299999» · ·' · · ·· · • 9 9 9 9 9 9 9299999 »9 9 9 9 9 9

999 · ···«··» · » 9 1 · sáhnout široké škály sloučenin. Ke zvýšení účinnosti produkce obnovitelných zdrojů surovin z rostlinných zdrojů je dále nutné zvýšit výtěžek zmíněných látek s rostlinným obsahem.999 · ··· «··» · »9 1 · reach a wide range of compounds. In order to increase the efficiency of the production of renewable raw materials from plant sources, it is also necessary to increase the yield of said substances with a vegetable content.

Kromě tuků a proteinů patří k nezbytným obnovitelným rostlinným surovinám polysacharidy a oleje. Ústřední roli u polysacharidů zde vedle celulosy hraje škrob, který je jednou z nejdůležitějších zásobních látek ve vyšších rostlinách. Z těchto rostlin jsou zvláště zajímavými brambory a kukuřice, protože jsou důležitými pěstovanými rostlinami pro produkci škrobu.In addition to fats and proteins, polysaccharides and oils are essential renewable vegetable raw materials. In addition to cellulose, starch plays a central role in polysaccharides, which is one of the most important storage substances in higher plants. Of these, potatoes and maize are of particular interest since they are important cultivated plants for starch production.

Kromě použití polysacharidu škrobu, který je jednou z nejdůležitějších zásobních látek rostlinného světa, v potravinářském průmyslu, je široce používán coby obnovitelná surovina pro výrobu průmyslových produktů.In addition to the use of starch polysaccharide, which is one of the most important plant substances in the vegetable world, in the food industry, it is widely used as a renewable raw material for the production of industrial products.

Průmysl zpracování škrobu má velký zájem o rostliny s vyšším obsahem škrobu, přičemž je pravidlem, že tyto rostliny mají vyšší suchou hmotnost. Zvýšená suchá hmotnost zvyšuje, díky vyššímu obsahu škrobu, hodnotu průmyslově zpracovaných rostlin (kukuřice, brambory, tapiok, pšenice, ječmen, rýže, atd.). Rostlinné buňky nebo orgány obsahující vyšší množství škrobu mají navíc výhodu při průmyslovém zpracování v tom, že absorbují méně tuku nebo oleje na smažení. To vede ke „zdravějším“ produktům s nižším kalorickým obsahem. Zmíněná vlastnost má velký význam např. při výrobě popcornu, kukuřičných nebo bramborových lupínků, křupek nebo bramborových smaženek z brambor.The starch processing industry is very interested in plants with a higher starch content, with the rule that these plants have a higher dry weight. The increased dry weight increases the value of industrially processed plants (corn, potatoes, tapioca, wheat, barley, rice, etc.) due to the higher starch content. In addition, plant cells or organs containing higher amounts of starch have the advantage of industrial processing in that they absorb less frying fat or oil. This leads to "healthier" products with lower calorie content. This property is of great importance, for example, in the production of popcorn, corn or potato chips, crisps or potato fryers from potatoes.

Při průmyslovém zpracování brambor je suchá hmotnost (obsah škrobu) kritickou hodnotou, jelikož jsou tímto parametrem určeny náklady. Zvýšená suchá hmotnost (obsah škrobu) znamená, že je sníženo množství vody v hlíze při zachování výtěžku. Snížený obsah vody ve svém důsledku snižuje náklady na dopravu a snižuje dobu vaření.In the industrial processing of potatoes, the dry weight (starch content) is a critical value as the cost is determined by this parameter. Increased dry weight (starch content) means that the amount of water in the tuber is reduced while maintaining yield. The reduced water content reduces transportation costs and reduces cooking time.

Zdá se tedy potřebné poskytnout rostlinné buňky a rostliny se zvýšeným obsahem škrobu, podobně jako způsoby přípravy takových rostlinných buněk a rostlin. Dále se zdá žádoucí poskytnout škroby obsahující takové množství amylosy a amylopektinu, které splňuje požadavky zpracovatelského průmyslu. V této souvislosti je třeba uvést, že je žádoucí jak škrob se sníženým obsahem amylosy, tak škrob se zvýšeným obsahem amylosy, protože každý z nich je zvlášť vhodný pro určité speciální užití.Thus, it appears necessary to provide plant cells and plants with an increased starch content, similar to methods for preparing such plant cells and plants. Furthermore, it appears desirable to provide starches containing an amount of amylose and amylopectin that meets the requirements of the processing industry. In this connection, both amylose-reduced starch and amylose-increased starch are desirable since each is particularly suitable for certain special uses.

Problém svázaný s tímto vynálezem je tedy poskytnutí rostlinných buněk a rostlin, které ve srovnání s odpovídajícími nezměněnými buňkami divokých rostlin a divoφφ φ φφ ·· φφ φ · · · φ · φ φ · · * φφφ φ · φ · · φ φ Φ··· · φ a e · φ φ · u φφ φφ «φφφ φφφ φ φφφ φφφφ φφ φφ kými rostlinami, mají zvýšený obsah především oleje a/nebo škrobu a/nebo syntetizují škrob se změněným obsahem amylosy.The problem associated with the present invention is therefore to provide plant cells and plants which, compared to the corresponding unaltered cells of wild plants and wild plants and wild plants and wild-type cells. ·· · e · φ φ φ · u φφ φφ «φφφ φφφ φ φφφ φφφφ φφ φφ cal plants having an increased content of mainly oil and / or starch and / or synthesize a starch with an altered amylose.

Tento problém je vyřešen poskytnutím provedení vyznačených v nárocích.This problem is solved by providing the embodiments indicated in the claims.

Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION

Tento vynález se tedy týká transgenických rostlinných buněk a rostlin, které jsou geneticky modifikované. Modifikace spočívá v zavedení cizí nukleové kyseliny, jejíž přítomnost nebo exprese vede ke vzrůstu aktivity plastidového přenašeče ADP/ATP transgenických buněk ve srovnání s odpovídajícími rostlinnými buňkami z rostlin divokého typu, které nejsou geneticky modifikované.Thus, the present invention relates to transgenic plant cells and plants that are genetically modified. The modification consists in introducing a foreign nucleic acid whose presence or expression leads to an increase in the activity of the plastid transporter of ADP / ATP transgenic cells compared to the corresponding plant cells from wild-type plants that are not genetically modified.

Genetická modifikace v této souvislosti může být jakákoli genetická modifikace vedoucí ke zvýšení aktivity plastidového přenašeče ADP/ATP. Jednou z možností je například tzv. „aktivace in šitu“, kde je genetickou modifikací změna regulačních oblastí endogenních genů plastidového přenašeče ADP/ATP, která vede ke zvýšené expresi těchto genů. Toho může být dosaženo například včleněním velmi silného promotoru před odpovídající geny, např. homolgní rekombinací.The genetic modification in this context may be any genetic modification leading to an increase in the activity of the ADP / ATP plastid transporter. One possibility is, for example, the so-called "in situ activation" where the genetic modification is a change in the regulatory regions of the endogenous plastid transporter genes ADP / ATP, which leads to increased expression of these genes. This can be achieved, for example, by incorporating a very strong promoter upstream of the corresponding genes, e.g., by homologous recombination.

Dále je možné využít metodu tzv. „aktivačního značení“ (srov. např. Walden a kol., Plant J. (1991), 281-288; Walden a kol., Plant Mol. Biol. 26 (1994), 1521-1528). Zmíněná metoda je založena na aktivaci endogenních promotorů zesilovači transkripce, jako např. zesilovačem transkripce 35S RNA promotoru mozaikového viru květáku nebo zesilovači transkripce oktopinsyntasy.It is also possible to use the so-called "activation labeling" method (cf. e.g., Walden et al., Plant J. (1991), 281-288; Walden et al., Plant Mol. Biol. 26 (1994), 1521-1528 ). Said method is based on the activation of endogenous promoters by an enhancer, such as a 35S RNA mosaic virus promoter transcription enhancer or an octopine synthase enhancer.

Ve výhodném provedení však genetická modifikace obsahuje zavedení cizí molekuly nukleové kyseliny kódující plastidový přenašeč ADP/ATP do genomu rostlinné buňky.In a preferred embodiment, however, the genetic modification comprises introducing a foreign nucleic acid molecule encoding a plastid transporter ADP / ATP into the genome of a plant cell.

Výraz „transgenický“ tedy znamená, že rostlinná buňka podle vynálezu obsahuje alespoň jednu cizí molekulu nukleové kyseliny kódující plastidový přenašeč ADP/ATP, která je stabilně integrována do genomu, s výhodou do molekuly nukleové kyseliny.Thus, the term "transgenic" means that the plant cell of the invention comprises at least one foreign nucleic acid molecule encoding a plastid ADP / ATP transporter that is stably integrated into the genome, preferably a nucleic acid molecule.

Výraz „cizí molekula nukleové kyseliny“ značí molekulu nukleové kyseliny kódující protein s biologickou aktivitou plastidového přenašeče ADP/ATP a buď se přirozeně nevyskytuje v odpovídajících rostlinných buňkách nebo se přirozeně nevyskytuje v rostlinných buňkách ve správném prostorovém uspořádání nebo je umístěna v genomu rostlinné buňky na takovém místě, kde se přirozeně nevyskytuje. S výhodou je cizí molekula nukleové kyseliny rekombinantní molekulou, která je složena z různých * » ···· « prvků, jejichž kombinace nebo specifické prostorové uspořádání se v rostlinných buňkách nevyskytuje přirozeně. Transgenické rostlinné buňky podle vynálezu obsahují alespoň jednu cizí molekulu nukleové kyseliny kódující protein s biologickou aktivitou plastidového přenašeče ADP/ATP, kde zmíněná molekula nukleové kyseliny je spojena s regulačními prvky DNA zabezpečujícími transkripci v rostlinných buňkách, zejména s promotoremThe term "foreign nucleic acid molecule" refers to a nucleic acid molecule encoding a protein with the biological activity of the plastid transporter ADP / ATP and either not naturally occurring in the corresponding plant cells or not naturally occurring in the plant cells in the correct spatial arrangement, or a place where it does not naturally occur. Preferably, the foreign nucleic acid molecule is a recombinant molecule that is composed of various elements whose combination or specific spatial arrangement does not occur naturally in plant cells. The transgenic plant cells according to the invention comprise at least one foreign nucleic acid molecule encoding a protein having the biological activity of a plastid transporter ADP / ATP, wherein said nucleic acid molecule is associated with DNA regulatory elements ensuring transcription in plant cells, in particular a promoter

V principu může být cizí molekulou nukleové kyseliny jakákoli molekula nukleové kyseliny kódující přenašeč ADP/ATP, který je po expresi lokalizován na vnitřní membráně plastidů. Plastidový přenašeč ADP/ATP je v této souvislosti protein katalyzující transport ATP do plastidů a ADP ven z plastidů. Takové molekuly nukleové kyseliny jsou známy například z Huseníčku rotního (Arabidopsis thaliana) (Kampfenkel a kol., FEBS Lett. 374 (1995), 351-355; přístupové číslo genové banky X94626 a Z49227) nebo z brambor (přístupové číslo genové banky Y10821). Na základě známé molekuly nukleové kyseliny je odborník schopen izolovat odpovídající sekvenci z jiného organismu, zejména z rostlin, pomocí standardních metod, jakou je například heterologní screening. Obzvlášť mohou být použity molekuly nukleové kyseliny jiného než rostlinného původu, které kódují přenašeč ADP/ATP a jsou spojeny s navádějící (targeting) sekvencí, která zajistí lokalizaci do vnitřní membrány plastidů. V této souvislosti je znám například přenašeč ADP/ATP u Rickettsia prowazekii (Williamson a kol., Gene 80 (1989), 269-278) a u Chlamydia trachomatis.In principle, the foreign nucleic acid molecule can be any nucleic acid molecule encoding an ADP / ATP transporter that, when expressed, is located on the inner membrane of plastids. The plastid transporter ADP / ATP is in this context a protein catalysing the transport of ATP into plastids and ADP out of plastids. Such nucleic acid molecules are known, for example, from Arabidopsis thaliana (Kampfenkel et al., FEBS Lett. 374 (1995), 351-355; gene bank accession number X94626 and Z49227) or from potatoes (gene bank accession number Y10821). . Based on a known nucleic acid molecule, one of ordinary skill in the art is able to isolate the corresponding sequence from another organism, particularly from plants, using standard methods such as heterologous screening. In particular, non-plant nucleic acid molecules that encode an ADP / ATP transporter and are linked to a targeting sequence that provides localization to the inner membrane of plastids may be used. In this context, for example, the ADP / ATP carrier is known in Rickettsia prowazekii (Williamson et al., Gene 80 (1989), 269-278) and in Chlamydia trachomatis.

Ve výhodném provedení cizí molekula nukleové kyseliny kóduje plastidový přenašeč ADP/ATP z Arabidopsis thaliana, zejména protein AATP1 popsaný v Kampfenkel a kol. (1995, citováno výše).In a preferred embodiment, the foreign nucleic acid molecule encodes the Arabidopsis thaliana plastid ADP / ATP transporter, particularly the AATP1 protein described by Kampfenkel et al. (1995, cited above).

Buňky podle vynálezu mohou být odlišeny od přirozeně se vyskytujících rostlinných buněk mimo jiné tím, že obsahují cizí molekulu nukleové kyseliny, která se přirozeně ve zmíněných buňkách nevyskytuje, nebo tím, že je zmíněná molekula integrována do genomu buňky v místě, ve kterém se přirozeně nevyskytuje, tj. v jiném genomovém prostředí. Navíc mohou být transgenické buňky tohoto vynálezu odlišeny od přirozeně se vyskytujících rostlinných buněk tak, že obsahují nejméně jednu kopii cizí molekuly nukleové kyseliny stabilně integrovanou do jejich genomu, případně navíc ke kopiím zmíněné molekuly vyskytující se přirozeně v buňkách. Jestliže molekula (molekuly) nukleové kyseliny začleněná (začleněné) do buněk je Osou) přídavná (přídavné) kopie molekul přirozeně se v buňkách vyskytujících, je možné rostlinné buňky tohoto vynálezu odlišit od přirozeně se vyskytujících rostlinných buněk zejména tak, že příi • · • · · · «· «· · ♦ • · · » · • 9 9 9 9 • · ······ • · 9 9 9 9 9The cells of the invention can be distinguished from naturally occurring plant cells by, inter alia, containing a foreign nucleic acid molecule that does not naturally occur in said cells, or by integrating said molecule into the genome of the cell at a location where it does not naturally occur , i.e., in another genomic environment. In addition, the transgenic cells of the invention can be distinguished from naturally occurring plant cells by containing at least one copy of a foreign nucleic acid molecule stably integrated into their genome, optionally in addition to copies of said naturally occurring cell. If the nucleic acid molecule (s) incorporated into the cells is an additional copy of the molecules naturally occurring in the cells, the plant cells of the present invention can be distinguished from the naturally occurring plant cells, in particular by: 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9

999 » ··· ···» «· ·· dávná (přídavné) kopie je (jsou) umístěna (umístěny) v genomu na místech, kde se přirozeně nevyskytuje (nevyskytují). Toto může být například určeno pomocí analýzy Southern blot.999 An old (additional) copy is (are) located in the genome in places where it does not naturally occur. This can be determined, for example, by Southern blot analysis.

Dále mohou být buňky tohoto vynálezu odlišeny od přirozeně se vyskytujících rostlinných buněk na základě alespoň jedné z následujících vlastností: jestliže je molekula nukleové kyseliny heterologní vzhledem k rostlinné buňce, potom se v transgenických rostlinných buňkách produkují transkripty vložené molekuly nukleové kyseliny, zjistitelný například pomocí analýzy Northern blot. S výhodou rostlinné buňky tohoto vynálezu obsahují protein kódovaný vloženou nukleovou kyselinou. To je možné detekovat například imunologickými metodami, zejména Western blotem.Further, the cells of the invention can be distinguished from naturally occurring plant cells based on at least one of the following properties: if the nucleic acid molecule is heterologous to the plant cell, transcripts of the inserted nucleic acid molecule are produced in transgenic plant cells, detectable e.g. blot. Preferably, the plant cells of the invention comprise a protein encoded by the inserted nucleic acid. This can be detected, for example, by immunological methods, in particular by Western blotting.

Jestliže je molekula nukleové kyseliny homologní vzhledem k rostlinné buňce, mohou být buňky tohoto vynálezu rozlišeny od přirozeně se vyskytujících buněk na základě doplňkové exprese cizích vložených molekul nukleové kyseliny. S výhodou obsahují transgenické rostlinné buňky více transkriptů cizích molekul nukleové kyseliny. To lze analyzovat například pomocí analýzy Northern blot.If the nucleic acid molecule is homologous to the plant cell, the cells of the invention can be distinguished from naturally occurring cells by the additional expression of foreign inserted nucleic acid molecules. Preferably, the transgenic plant cells contain multiple transcripts of foreign nucleic acid molecules. This can be analyzed, for example, by Northern blot analysis.

Výraz „geneticky modifikovaná“ značí, že rostlinná buňka má modifikovanou genetickou informaci vložením cizí molekuly nukleové kyseliny a že přítomnost nebo exprese této cizí molekuly nukleové kyseliny vede ke změně fenotypu. Fenotypovou změnou je v této souvislosti s výhodou myšlena měřitelná změna jedné nebo více funkcí buňek. Geneticky modifikované rostlinné buňky tohoto vynálezu tedy například vykazují vzrůst aktivity plastidového přenašeče ADP/ATP, způsobený přítomností nebo expresí vložené cizí molekuly nukleové kyseliny.The term "genetically modified" indicates that the plant cell has modified genetic information by insertion of a foreign nucleic acid molecule and that the presence or expression of the foreign nucleic acid molecule results in a phenotype change. In this context, a phenotypic change is preferably meant a measurable change in one or more cell functions. Thus, for example, the genetically modified plant cells of the invention exhibit an increase in the activity of the plastid transporter ADP / ATP caused by the presence or expression of an inserted foreign nucleic acid molecule.

V této souvislosti tohoto vynálezu znamená výraz „vzrůst aktivity“ vzrůst exprese genu kódujícího plastidový přenašeč ADP/ATP, vzrůst množství proteinu plastidového přenašeče ADP/ATP a/nebo vzrůst aktivity přenašeče ADP/ATP v plastidech buněk.In the present context, the term " activity increase " means an increase in the expression of a gene encoding an ADP / ATP transporter, an increase in the amount of an ADP / ATP transporter protein, and / or an increase in ADP / ATP transporter activity in cell plastids.

Vzrůst exprese může být stanoven například měřením množství transkriptů kódujících přenašeč ADP/ATP pomocí analýzy Northern blot. Vzrůst v tomto případě znamená zvětšení množství transkriptů ve srovnání s geneticky nemodifikovanými buňami o alespoň 10 %, s výhodou o 20 %, zejména alespoň o více než 50 % a v lepším příobzvlášť výhodně o alespoň 75 %. Nárůst množství proteinu přenašeče ADP/ATP může být stanoven například pomocí analýzy Western blot. Vzrůst v tomto případě znamená zvětšení množství proteinu přenašeče ADP/ATP ve srovnání s geneticky nemodifikovanou buňkou o alespoň 10 %, s výhodou o alespoň 20 %, zejména o alespoň 50 % a obzvlášť výhodně o alespoň 75%.The increase in expression can be determined, for example, by measuring the amount of transcripts encoding the ADP / ATP transporter using Northern blot analysis. An increase in this case means an increase in the amount of transcripts by at least 10%, preferably by 20%, in particular by at least more than 50%, and more preferably by at least 75%, as compared to non-genetically modified cells. The increase in the amount of ADP / ATP transporter protein can be determined, for example, by Western blot analysis. An increase in this case means an increase in the amount of ADP / ATP transporter protein by at least 10%, preferably by at least 20%, in particular by at least 50% and particularly preferably by at least 75% compared to the non-genetically modified cell.

Aktivita plastidového přenašeče ADP/ATP může být stanovena například izolací plastidů z odpovídajícího pletiva a určením hodnot Vmax pro import ATP pomocí metody filtrace silikonového oleje. Čištění různých druhů plastidů je popsáno například v Neuhaus a kol. (Biochem. J. 296 (1993), 395 až 401). Metoda filtrace silikonového oleje je popsána například v Quick a kol. (Plant Physiol. 109 (1995), 113 až 121).The ADP / ATP plastid vector activity can be determined, for example, by isolating plastids from the corresponding tissue and determining the Vmax values for ATP import using a silicone oil filtration method. The purification of various plastids is described, for example, in Neuhaus et al. (Biochem. J. 296 (1993) 395-401). The silicone oil filtration method is described, for example, in Quick et al. (Plant Physiol. 109 (1995) 113-121).

Překvapivě bylo zjištěno, že u rostlin obsahujících zmíněné rostlinné buňky se zvýšenou aktivitou plastidového přenašeče ADPZATP je zvýšený výtěžek obshových látek a/nebo nárůst biomasy ve srovnání s odpovídajícími nemodifikovanými rostlinami divokého typu. Bylo například zjištěno, že byl zvýšen obsah oleje a/nebo škrobu u rostlin podle vynálezu, a/nebo že byl také zvýšený obsah amylosy ve škrobu ve srovnání s nemodifikovanými rostlinami divokého typu.Surprisingly, it has been found that plants containing said plant cells with increased ADPZATP plastid transporter activity have an increased obsh substance yield and / or an increase in biomass compared to the corresponding unmodified wild-type plants. For example, it has been found that the oil and / or starch content of the plants of the invention has been increased, and / or that the amylose content of the starch has also been increased compared to unmodified wild-type plants.

V této souvislosti výraz „rostliny divokého typu“ značí rostliny, které slouží jako výchozí materiál k výrobě popsaných rostlin, tj. rostlin, jejichž genetická informace je až na vloženou genetickou modifikaci totožná s genetickou informací rostlin tohoto vynálezu.In this context, the term "wild-type plants" refers to plants which serve as starting material for the production of the described plants, i.e. plants whose genetic information is, except for the inserted genetic modification, identical to the genetic information of the plants of the invention.

Výraz „zvýšený výtěžek“ vyjadřuje to, že podíl obsahových látek, s výhodou škrobu nebo oleje, v rostlinných buňkách tohoto vynálezu je zvýšen o alespoň 10 %, s výhodou alespoň o 20 %, výhodněji alespoň o 30 % a velmi výhodně alespoň o 40 % ve srovnání s nemodifikovanými rostlinami divokého typu.The term " increased yield " indicates that the proportion of ingredients, preferably starch or oil, in the plant cells of the invention is increased by at least 10%, preferably by at least 20%, more preferably by at least 30% and very preferably by at least 40% compared to unmodified wild-type plants.

Výraz „zvýšený obsah škrobu“ vyjadřuje, že obsah škrobu v rostlinných buňkách tohoto vynálezu je zvýšen o alespoň 10 %, s výhodou alespoň o 20 %, výhodněji alespoň o 30 % a velmi výhodně alespoň o 40 % ve srovnání s roztlinnými buňkami nemodifikovaných rostlin divokého typu. Stanovení podílu škrobu bylo provedeno metodikou, která je popsána v přiložených příkladech.The term "increased starch content" indicates that the starch content of the plant cells of the present invention is increased by at least 10%, preferably by at least 20%, more preferably by at least 30% and very preferably by at least 40% compared to the unmodified wild-type plant cells. type. The determination of the starch content was performed according to the method described in the attached examples.

Výraz „zvýšený obsah amylosy“ vyjadřuje, že obsah amylosy ve škrobu syntetizovaném v buňkách rostlin tohoto vynálezu je zvýšen o alespoň 10 %, s výhodou alespoň o 20 %, výhodněji alespoň o 30 % a velmi výhodně alespoň o 40 % ve srovnání s rostlinnými buňkami u nemodifikovaných rostlin divokého typu. Stanovení obsahu amylosy bylo provedeno metodikou, která je popsána v přiložených příkladech.The term "increased amylose content" indicates that the amylose content of the starch synthesized in the plant cells of the invention is increased by at least 10%, preferably by at least 20%, more preferably by at least 30% and very preferably by at least 40% compared to plant cells in unmodified wild-type plants. The amylose content was determined by the method described in the accompanying examples.

Plastidový přenašeč ADP/ATP je, jak bylo zmíněno výše, transportní protein lokalizovaný na vnitřní membráně plastidů (Heldt a kol., FEBS Lett. 5 (1969) 11 až 14;The ADP / ATP plastid transporter is, as mentioned above, a transport protein located on the inner membrane of plastids (Heldt et al., FEBS Lett. 5 (1969) 11-14;

Pozueta-Romero a kol., Proč. Nat. Acad. Sci USA 88 (1991), 5769 až 5773; Neuhaus,Pozueta-Romero et al., Proc. Nat. Acad. Sci USA 88 (1991) 5769-573; Neuhaus,

Plant Physiol. 101 (1993) 573 až 578; Schůnemann a kol., Plant Physiol. 103 (1993),Plant Physiol. 101 (1993) 573-578; Schunemann et al., Plant Physiol. 103 (1993),

4 4 4 4 4 • 4 4 4 4 4 • 9 4 4 44 4 4 4 4 • 4 4 4 4 4

4 4 4 4 44 4 4 4 4

4 4 4 4 4 44 4 4 4 4 5

444 9499 «> 44443 9499 «> 44

131 až 137), který katalyzuje transport ATP dovnitř plastidů a ADP ven z piastidů. Plastidový přenašeč ADP/ATP tedy zásobuje stroma cytosolickým ATP.131-137), which catalyzes the transport of ATP within plastids and ADP out of piastids. Thus, the plastid transporter ADP / ATP supplies stroma with cytosolic ATP.

Kampfenkel a kol. (FEBS Lett. 374 (1995), 351 až 355) jako první izolovali cDNA kódující přenašeč ADP/ATP (AATP1) z Huseníčku rolního (Neuhaus a kol. Plant J. 11 (1997), 73 až 82), u něhož byla prokázána vysoká podobnost (66,2% podobnost) s přenašečem ADP/ATP z Gram-negativní bakterie Rickettsia prowazekii. cDNA AATP1 z Arabidopsis thaliana kóduje silně hydrofobní protein čítající 589 aminokyselin, který vykazuje 12 potenciálních transmembránových spirál (Kamfenkel a kol., FEBS Lett. 374 (1995), 351 až 355). Zmíněná cDNA může být funkčně exprimována v pekařském droždí nebo v E.coli. Po extrakci proteinu a rekonstituci v proteoliposomech je možné zjistit zvýšení rychlosti přenosu ATP (Neuhaus a kol. Plant J. 11 (1997), 73 až 82). S použitím protilátek proti fragmentu peptidu AATP1 z Arabidopsis thaliana je možné prokázat umístění přenašeče ADP/ATP na vnitřní obalové membráně chloroplastu (Neuhaus a kol. Plant J. 11 (1997), 73 až 82).Kampfenkel et al. (FEBS Lett. 374 (1995), 351-355) were the first to isolate the cDNA encoding the ADP / ATP (AATP1) vector from the European Turtle (Neuhaus et al. Plant J. 11 (1997), 73-82). high similarity (66.2% similarity) to ADP / ATP vector from Gram-negative bacterium Rickettsia prowazekii. The AATP1 cDNA from Arabidopsis thaliana encodes a strongly hydrophobic protein of 589 amino acids that has 12 potential transmembrane spirals (Kamfenkel et al., FEBS Lett. 374 (1995), 351-355). Said cDNA may be functionally expressed in baker's yeast or in E. coli. After protein extraction and reconstitution in proteoliposomes, an increase in ATP transfer rate can be detected (Neuhaus et al. Plant J. 11 (1997), 73-82). Using antibodies against the AATP1 peptide fragment from Arabidopsis thaliana, it is possible to demonstrate the location of the ADP / ATP transporter on the inner chloroplast plastic membrane (Neuhaus et al. Plant J. 11 (1997), 73-82).

Doposud nebylo možné zcela ozřejmit funkci plastidového přenašeče ADP/ATP v rostlinném metabolismu. Byly uvažovány různé funkce, např. že zásobování stromatu cytosolickým ATP by mohlo mít vliv na import proteinů do plastidů, na biosyntézu aminokyselin, na metabolismus mastných kyselin nebo škrobu (Flůgge a Hinz, Eur. J. Biochem. 160 (1986), 563 až 570; Tetlow a kol. Planta 194 (1994) 454 až 460; Hill a Smith, Planta 185 (1991), 91 až 96; Kleppinger-Sparace a kol., Plant Physiol. 98 (1992), 723 až 727.So far, it has not been possible to fully elucidate the function of the plastid transporter ADP / ATP in plant metabolism. Various functions have been considered, eg that supplying stroma with cytosolic ATP could affect the import of proteins into plastids, biosynthesis of amino acids, metabolism of fatty acids or starch (Flügge and Hinz, Eur. J. Biochem. 160 (1986), 563-8). 570; Tetlow et al., Planta 194 (1994) 454-460; Hill and Smith, Planta 185 (1991), 91-96; Kleppinger-Sparace et al., Plant Physiol. 98 (1992), 723-727.

Nicméně fakt, že vzrůst aktivity plastidového přenašeče ADP/ATP vede ke zvýšení obsahu škrobu v odpovídajících transgenických rostlinách, byl úplně překvapující. Stejně tak bylo překvapující i zjištění, že vzrůst aktivity plastidového přenašeče ADP/ATP má vliv na molekulární složení produkovaného škrobu. Tak například škrob z hlíz brambor podle vynálezu vykazuje vyšší zastoupení amylosy oproti škrobu z hlíz netransformovaných brambor.However, the fact that the increase in ADP / ATP transporter activity results in an increase in starch content in the corresponding transgenic plants was quite surprising. Similarly, it was surprising to find that an increase in the activity of the plastid transporter ADP / ATP has an effect on the molecular composition of the produced starch. For example, the potato tuber starch according to the invention shows a higher proportion of amylose compared to the starch from untransformed potatoes.

Doposud převládal názor, že molekulární vlastnosti škrobu jsou výhradně určeny interakcí enzymů syntetizujících škrob, jako je amylo-(1,4-1,6)-transglykosylasa (E.C. 2.4.1.18), ADP-glukosa-škrobglukosyltransferasa (E.C. 2.4.1.21) a ADP-glukosasynthasa (E.C. 2.7.7.27). Fakt, že exprese transportního proteinu z plastidů ovlivňuje strukturu škrobu je však zcela překvapující.It has hitherto prevailed that the molecular properties of starch are solely determined by the interaction of starch synthesizing enzymes such as amylo- (1,4-1,6) -transglycosylase (EC 2.4.1.18), ADP-glucose-starch glucosyltransferase (EC 2.4.1.21) and ADP-glucosasynthase (EC 2.7.7.27). However, the fact that the expression of the transport protein from plastids affects the starch structure is quite surprising.

Rostlinné buňky podle vynálezu mohou být odvozeny od jakéhokoli rostlinného druhu, tj. jak z jednoděložných, tak dvouděložných rostlin. S výhodou jsou tyto buňkyThe plant cells of the invention may be derived from any plant species, i.e. from both monocotyledonous and dicotyledonous plants. Preferably, the cells are

44

4 94 9

49444944

9 • ** ·· ··9 • ** ·· ··

4 9 4 4 4 4 4 ♦ * 4 4 4 44 9 4 4 4 4 4 * * 4 4 4 4

4 4 4 4 4 44 4 4 4 4 5

4 4 4 4 44 4 4 4 4

449 4494 4 4 4 4 odvozeny od zemědělských rostlin, tj. od rostlin pěstovaných lidmi pro nutriční nebo technické, zejména průmyslové, účely. S výhodou jsou rostlinné buňky ze zemědělských plodin, tj. z rostlin pěstovaných lidmi pro nutriční nebo technické, zejména průmyslové, účely. Obecně výhodné jsou rostlinné buňky z rostlin syntetizujících olej a/nebo škrob nebo z rostlin se zásobami oleje a/nebo škrobu. Vynález se tedy s výhodou týká rostlinných buněk z rostlin syntetizujících škrob nebo z rostlin se zásobami škrobu, jako jsou obiloviny (žito, ječmen, oves, pšenice, proso, ságo, atd.), rýže, hrách, kukuřice, fazole, kasava, brambory, řepka, sójové boby, konopí, len, slunečnice nebo zelenina (rajče, čekanka, okurka, salát, atd.). Výhodné jsou rostlinné buňky z brambor, slunečnice, sójových bobů, rýže. Zvláště výhodné jsou pak rostlinné buňky z kukuřice, pšenice, řepky a rýže.449 4494 4 4 4 4 derived from agricultural plants, ie plants grown by humans for nutritional or technical, in particular industrial, purposes. Preferably, the plant cells are from agricultural crops, ie plants grown by humans for nutritional or technical, especially industrial, purposes. Generally preferred are plant cells from oil and / or starch synthesizing plants or from plants with oil and / or starch stores. Thus, the invention preferably relates to plant cells from starch synthesizing plants or from plants with starch stores such as cereals (rye, barley, oats, wheat, millet, sago, etc.), rice, peas, corn, beans, cassava, potatoes , rape, soybeans, hemp, flax, sunflower or vegetables (tomato, chicory, cucumber, salad, etc.). Plant cells from potatoes, sunflowers, soybeans, rice are preferred. Plant cells of maize, wheat, rape and rice are particularly preferred.

Dále jsou podstatou vynálezu transgenické rostliny obsahující výše popsané transgenické rostlinné buňky. Zmíněné rostliny mohou být produkovány např. regenerací z rostlinných buněk tohoto vynálezu. Transgenické rostliny mohou být v principu jakýkoli druh rostlin, tj. jak z jednoděložných tak dvouděložných rostlin. S výhodou jsou to užitkové plodiny, tj. rostlin pěstované lidmi pro nutriční a technické účely, zvláště pak pro průmyslové účely. Tyto rostliny mohou patřit mezi olej a/nebo škrob syntetizující rostliny, nebo mezi rostliny, které mají zásoby oleje a/nebo škrobu. Vynález se s výhodou týká rostlin jako jsou obiloviny (žito, ječmen, oves, pšenice, proso, ságo, atd.), rýže, hrách, kukuřice, fazole, kasava, brambory, řepka, sójové boby, konopí, len, slunečnice nebo zelenina (rajče, čekanka, okurka, salát aj.). Výhodné jsou brambory, slunečnice, sója, rýže. Zvláště výhodné jsou kukuřice, pšenice, řepka a rýže.The invention further provides transgenic plants comprising the transgenic plant cells described above. Said plants may be produced, for example, by regeneration from the plant cells of the invention. Transgenic plants may in principle be any kind of plant, i.e. both monocotyledonous and dicotyledonous plant. They are preferably crops, i.e. plants grown by humans for nutritional and technical purposes, especially for industrial purposes. These plants may be oil-and / or starch-synthesizing plants, or plants that have oil and / or starch reserves. The invention preferably relates to plants such as cereals (rye, barley, oats, wheat, millet, sago, etc.), rice, peas, corn, beans, cassava, potatoes, rape, soybeans, hemp, flax, sunflowers or vegetables (tomato, chicory, cucumber, salad, etc.). Potatoes, sunflowers, soybeans, rice are preferred. Corn, wheat, rape and rice are particularly preferred.

Jak bylo uvedeno výše, bylo překvapivě zjištěno, že rostliny se zásobami škrobu obsahující rostlinné buňky tohoto vynálezu se zvýšenou aktivitou plastidového přenašeče ADP/ATP mají zvýšený obsah škrobu ve srovnání s rostlinami divokého typu a/nebo že je také zvýšen obsah amylosy v těchto škrobech ve srovnání s odpovídajícími nemodifikovanými rostlinami divokého typu.As mentioned above, it has surprisingly been found that starch stocks containing plant cells of the invention with increased ADP / ATP transporter activity have an increased starch content compared to wild-type plants and / or that the amylose content of these starches in the starch is also increased. comparison with the corresponding unmodified wild-type plants.

Výhodné provedení tohoto vynálezu se tedy vztahuje také na rostliny se zásobami škrobu, obsahující rostlinné buňky tohoto vynálezu, a které mají ve srovnání s nemodifikovanými rostlinami divokého typu vyšší obsah škrobu a/nebo vyšší obsah amylosy ve zmíněných škrobech.Accordingly, a preferred embodiment of the present invention also relates to plants with starch stores containing plant cells of the present invention and having a higher starch content and / or a higher amylose content in said starches as compared to unmodified wild-type plants.

Označení „rostliny se zásobami škrobu“ zahrnuje všechny rostliny s pletivy, která zásobují škrob, jako je např, kukuřice, pšenice, rýže, brambory, žito, ječmen, oves. Výhodné jsou rýže, ječmen a brambory. Zvláště výhodné jsou kukuřice a pšenice.The term 'starch-store plants' covers all starch-bearing plants, such as maize, wheat, rice, potatoes, rye, barley, oats. Rice, barley and potatoes are preferred. Corn and wheat are particularly preferred.

• 9 • 9 •• 9 • 9

9999 • 9 • 999 *9999 • 9 • 999

9 99 9

9 9 « 9 99 9

9 9 99 9 9

9 ·9 ·

V této souvislosti použité termíny „zvýšený výnos“, „zvýšený obsah škrobu“, „zvýšený obsah amylosy“ a „rostlina divokého typu“ jsou použity ve významu výše uvedených definicí a ve stejném smyslu jsou také použity v následujících provedeních vynálezu. Pojem „zvýšený výnos“ s výhodou znamená vzrůst produkce obsahových látek a/nebo biomasy, zvláště pak jedná-li se o měření čerstvé hmotnosti vztažené na rostlinu.As used herein, the terms "increased yield", "increased starch content", "increased amylose content" and "wild-type plant" are used within the meaning of the above definitions and are also used in the following embodiments in the same sense. The term "increased yield" preferably means an increase in the production of constituents and / or biomass, particularly when measuring the fresh weight per plant.

Zmíněný vzrůst výnosu se s výhodou týká těch částí rostlin, které mohou být průmyslově zpracovány, např. semena, plody, zásobní kořeny, kořeny, hlízy, květy, pupeny, výhonky, stonky nebo dřevo.Said yield increase preferably relates to those parts of the plants which can be industrially processed, eg seeds, fruits, stock roots, roots, tubers, flowers, buds, shoots, stems or wood.

Podle vynálezu je zvýšení výnosu nejméně o 3 % pokud se týká biomasy a/nebo obsahových sloučenin ve srovnání s odpovídajícími netransformovanými rostlinami stejného genotypu, jsou-li zmíněné rostliny pěstovány za stejných kultivačních podmínek. Výhodné je zvýšení výnosu o alespoň 10 %, výhodněji o alespoň 20 % a velmi výhodně o alespoň 30 % nebo dokonce o 40 % v porovnání s rostlinami divokého typu.According to the invention, the yield increase is at least 3% in terms of biomass and / or content compounds compared to corresponding untransformed plants of the same genotype when said plants are grown under the same culture conditions. It is preferred to increase the yield by at least 10%, more preferably by at least 20% and very preferably by at least 30% or even 40% compared to wild-type plants.

Zmíněné rostliny tohoto vynálezu např. mají ve srovnání s jinými rostlinami syntetizujícími škrob s vyšším podílem amylosy jako jsou „amylosní nastavovač“ (amyloseextender) a „otupělé“ (duli) mutanty z kukuřice, výhodu v tom, že kromě zvýšeného obsahu amylosy vykazují ne snížený, ale dokonce zvýšený obsah škrobu.For example, said plants of the present invention have the advantage that they exhibit not reduced levels of amylose content compared to other amylose starch synthesizing plants such as amylose extender and dulli mutants. but even an increased starch content.

Dále jsou podstatou tohoto vynálezu rostliny, které tvoří zásoby oleje a které obsahují rostlinné buňky tohoto vynálezu. Tyto rostliny mají zvýšený obsah oleje ve srovnání s nemodifikovanými rostlinnými buňkami divokého typu, s výhodou v buňkách pletiva, které si tvoří zásoby oleje.Further, the present invention relates to plants which form oil reserves and which comprise plant cells of the invention. These plants have an increased oil content compared to unmodified wild-type plant cells, preferably in the tissue cells that form oil reserves.

Výraz „rostlina, která tvoří zásoby oleje“ zahrnuje veškeré rostliny schopné ukládat si olej, např. řepka, kanola, sója, slunečnice, kukuřice, podzemnice olejná, pšenice, bavlník, palmy olejně, olivovník a avokádo. Výhodné jsou kukuřice, pšenice a sója. Zvláště výhodné jsou řepka a kanola.The term "oil-producing plant" includes all plants capable of storing oil, such as oilseed rape, canola, soya, sunflower, maize, peanuts, wheat, cotton, oil palm, olive tree and avocado. Corn, wheat and soybean are preferred. Rape and canola are particularly preferred.

Výraz „zvýšený obsah oleje“ znamená, že obsah oleje v rostlinných buňkách tohoto vynálezu je zvýšen o alespoň 10 %, s výhodou o alespoň 20 %, výhodněji alespoň o 30 % a nejvýhodněji o alespoň 40 % ve srovnání s rostlinnými buňkami nemodifikovaných rostlin divokého typu.The term "increased oil content" means that the oil content of the plant cells of the invention is increased by at least 10%, preferably by at least 20%, more preferably by at least 30% and most preferably by at least 40% compared to plant cells of unmodified wild-type plants. .

Metody stanovení obsahu oleje jsou odborníkům obecně známy a jsou popsány například v Matthaeus a Bruehl, GIT Labor-Fachz. 43 (1999), 151 až 152, 154 až 155;Methods for determining oil content are generally known to those skilled in the art and are described, for example, in Matthaeus and Bruehl, GIT Labor-Fachz. 43 (1999), 151-152, 154-155;

Mathaeus, Laborpraxis 22 (1998), 52 až 55. Stanovení obsahu oleje také může být prováděno neinvazivní spektroskopií v blízké infračervené oblasti, což je analytická metoda • *Mathaeus, Laborpraxis 22 (1998), 52-55. Determination of oil content can also be performed by non-invasive near-infrared spectroscopy, an analytical method.

0··· 0 • 0 0 ♦ 0 0 • 0 0 • · · 0 0 0 0 0·· 0 »00 0000 0Φ 00 (obecně užívaná ve šlechtitelství) a byla popsána například vSchulz a kol., J. Near Infrared Spectrosc. 6 (1998), A125 až A130; Starr a kol., J. Agric. Sci. 104 (1985), 317 až 323.0 00 0 0 00 (generally used in breeding) and has been described, for example, by Schulz et al., J. Near Infrared Spectrosc . 6 (1998), A125-A130; Starr et al., J. Agric. Sci. 104 (1985), 317-323.

Rostliny se zvýšeným obsahem oleje mají veliký komerční význam. Tak například kukuřice, jejíž zrna jsou bohatá na škrob, ale také mají zvýšený obsah oleje jako vedlejšího produktu, má velký význam při průmyslovém mokrém mletí, protože vedlejší produkt má vysokou hodnotu. Krmivářský průmysl má také veliký zájem na krmných rostlinách se zvýšeným obsahem oleje, protože takové rostliny mají zvýšenu nutriční hodnotu. Při průmyslovém zpracování rostlin obsahujících olej znamená zvýšený obsah oleje zvýšení účinnosti procesu extrakce oleje.Plants with increased oil content are of great commercial importance. For example, maize, whose grains are rich in starch but also have an increased oil content as a by-product, is of great importance in industrial wet milling because the by-product has a high value. The feed industry is also very interested in feed plants with an increased oil content, as such plants have an increased nutritional value. In the industrial processing of oil-containing plants, an increased oil content means an increase in the efficiency of the oil extraction process.

Tento vynález se dále vztahuje na způsob výroby transgenických rostlin, které mají ve srovnání s rostlinami divokého typu zvýšený výtěžek, kde (a) rostlinná buňka je geneticky modifikována vložením cizí molekuly nukleové kyseliny a genetická modifikace vede k vyšší aktivitě plastidového přenašeče ADP/ATP a (b) rostlina je regenerována z buňky, a případně (c) z rostliny připravené podle bodu (b) jsou připravovány další rostliny..The present invention further relates to a method for producing transgenic plants having an increased yield compared to wild-type plants, wherein (a) the plant cell is genetically modified by introducing a foreign nucleic acid molecule and the genetic modification results in a higher plastid ADP / ATP transporter activity; (b) the plant is regenerated from the cell, and optionally (c) other plants are prepared from the plant prepared in (b).

Tento vynález se dále vztahuje na způsob výroby transgenických rostlin, které mají ve srovnání s rostlinami divokého typu zvýšený obsah škrobu a/nebo u kterých je zvýšen obsah amylosy ve srovnání s odpovídajícími rostlinami divokého typu, kde (a) rostlinná buňka je geneticky modifikována vložením cizí molekuly nukleové kyseliny a genetická modifikace vede k vyšší aktivitě plastidového přenašeče ADP/ATP a (b) rostlina je regenerována z buňky, a případně (c) z rostliny připravené podle bodu (b) jsou připravovány další rostliny.The present invention further relates to a method for producing transgenic plants having an increased starch content compared to wild-type plants and / or wherein amylose is increased compared to corresponding wild-type plants, wherein (a) the plant cell is genetically modified by the introduction of a foreign the nucleic acid molecules and the genetic modification result in a higher activity of the plastid transporter ADP / ATP and (b) the plant is regenerated from the cell, and optionally (c) other plants are prepared from the plant prepared in (b).

Dále je podstatou tohoto vynálezu způsob výroby transgenických rostlin, které mají ve srovnání s rostlinami divokého typu zvýšený obsah oleje, kde (a) rostlinná buňka je geneticky modifikována vložením cizí molekuly nukleové kyseliny a genetická modifikace vede k vyšší aktivitě plastidového přenašeče ADP/ATP a (b) rostlina je regenerována z buňky, a případně (c) z rostliny připravené podle bodu (b) jsou připravovány další rostliny.Furthermore, the present invention provides a method for producing transgenic plants having an increased oil content compared to wild-type plants, wherein (a) the plant cell is genetically modified by introducing a foreign nucleic acid molecule and the genetic modification results in higher ADP / ATP transporter activity; (b) the plant is regenerated from the cell, and optionally (c) additional plants are prepared from the plant prepared in (b).

• · • fefefe fe • fe • fe fefe • fefefe fe fefefe fe fefe fefefe • fefe · fefefe fefefefe fefe• • • fefefe fe • fe • fe fefe • fefefe fe fefefe fe fefe fefefe • fefe · fefefe fefefefe fefe

Na modifikaci zavedenou do buňky podle bodu (a) se vztahuje totéž, co bylo diskutováno výše v souvislosti s rostlinnými buňkami a rostlinami tohoto vynálezu.The modification introduced into the cell of (a) is subject to the same discussion as discussed above in relation to the plant cells and plants of the invention.

Regenerace rostlin podle bodu (b) může být provedena podle způsobů známých odborníkům v oboru.The regeneration of plants according to (b) can be carried out according to methods known to those skilled in the art.

Generace dalších rostlin podle bodu (c) způsobů tohoto vynálezu může být dosaženo např. vegetativní propagací {např. řízkováním, hlízami nebo kalusovými kulturami a regenerací celých rostlin) nebo sexuální reprodukcí. Sexuální reprodukce je s výhodou prováděna kontrolované, tj. vzájemně jsou kříženy vybrané rostliny se specifickými vlastnostmi a jsou rozmnožovány.Generation of additional plants according to (c) of the methods of the invention can be achieved, e.g., by vegetative propagation (e.g. by cuttings, tubers or callus cultures and whole plant regeneration) or by sexual reproduction. Preferably, sexual reproduction is performed in a controlled manner, i.e., selected plants with specific properties are crossed and reproduced.

Vynález se týká také rostlin získatelných způsoby podle tohoto vynálezu.The invention also relates to plants obtainable by the methods of the invention.

Tento vynález se také vztahuje na propagační materiál rostlin podle tohoto vynálezu, stejně tak jako transgenických rostlin, vyrobených podle způsobů tohoto vynálezu, přičemž tento materiál obsahuje geneticky modifikované buňky tohoto vynálezu. V této souvislosti propagační materiál obsahuje ty složky rostlin, které jsou vhodné k tvorbě potomků vegetativním nebo sexuálním množením. K vegetativnímu množení jsou vhodné například řízky, kalusové kultury, oddenky nebo hlízy. Dalším propagačním materiálem mohou být například plody, semena, sazenice, protoplasty, buněčné kultury, atd. Výhodným propagačním materiálem jsou hlízy, obzvlášť vhodná jsou semena.The present invention also relates to plant propagation material of the invention as well as transgenic plants produced according to the methods of the invention, which material comprises genetically modified cells of the invention. In this context, the promotional material comprises those plant components that are suitable for generating offspring by vegetative or sexual propagation. For vegetative propagation, for example, cuttings, callus cultures, rhizomes or tubers are suitable. Further propagation material may be, for example, fruits, seeds, seedlings, protoplasts, cell cultures, etc. Preferred propagation material is tubers, seeds being particularly suitable.

Tento vynález se dále vztahuje na použití molekul nukleových kyselin kódujících plastidový přenašeč ADP/ATP při výrobě transgenických rostlin se zvýšeným výtěžkem v porovnání s rostlinami divokého typu.The present invention further relates to the use of nucleic acid molecules encoding a plastid carrier ADP / ATP in the production of transgenic plants with increased yield compared to wild-type plants.

Tento vynález se také vztahuje na nukleové kyseliny kódující plastidový přenašeč ADP/ATP užité k výrobě transgenických rostlin, které mají ve srovnání s rostlinami divokého typu zvýšený obsah škrobu v pletivech, kde se škrob syntetizuje a/nebo ukládá, nebo k produkci rostlin, v nichž škrob obsahuje vyšší obsah amylosy ve srovnání s rostlinami divokého typu. S výhodou jsou používány výše zmíněné nukleové kyseliny ve spojení s buňkami tohoto vynálezu.The present invention also relates to nucleic acids encoding a plastid ADP / ATP carrier used to produce transgenic plants having an increased starch content in tissues where starch is synthesized and / or deposited, or to produce plants in which starch contains a higher amylose content compared to wild-type plants. Preferably, the above-mentioned nucleic acids are used in conjunction with the cells of the invention.

Tento vynález se také vztahuje na nukleové kyseliny kódující plastidový přenašeč ADP/ATP užité k výrobě transgenických rostlin se zvýšeným obsahem oleje v porovnání s rostlinami divokého typu.The present invention also relates to nucleic acids encoding a plastid ADP / ATP carrier used to produce transgenic plants with increased oil content compared to wild-type plants.

Tento vynález se také vztahuje na transgenické rostlinné buňky, které jsou geneticky modifikované a kde genetická modifikace vede ke snížení aktivity přenašečeThe present invention also relates to transgenic plant cells that are genetically modified and where the genetic modification results in a decrease in carrier activity

ADP/ATP v plastidech přítomného endogenně v rostlinné buňce ve srovnání • φ φ φφ φφ φφ φ φ φ φφφφ φφφφ φφφ φ φ φφφφ φ φφφφ φ φ φ φ φ φ φ φ • φ φφ φφφφ φφφ φ φφφ φφφφ φφ φφ s odpovídajícími rostlinnými buňkami divokého typu, které nejsou geneticky modifikovány.ADP / ATP in plastids present endogenously in plant cell in comparison to • φ φ φ φ φ φ φ φ φ φ φ odpovídající φ odpovídající odpovídající wild-type cells that are not genetically modified.

Výraz „transgenický“, jak je zde použit, znamená, že se rostlinné buňky tohoto vynálezu odlišují svou genetickou informací od odpovídajících nemodifikovaných rostlinných buňek. To je způsobeno genetickou manipulací, zejména vložením cizí molekuly nukleové kyseliny.The term "transgenic" as used herein means that the plant cells of the invention differ in their genetic information from the corresponding unmodified plant cells. This is due to genetic manipulation, particularly the insertion of a foreign nucleic acid molecule.

V této souvislosti termín „geneticky modifikovaný“ znamená, že rostlinná buňka je modifikována ve své genetické informaci v důsledku zavedení cizí molekuly nukleové kyseliny a že přítomnost nebo exprese cizí molekuly nukleové kyseliny vede k fenotypové změně. Fenotypová změna s výhodou představuje měřitelnou změnu jedné nebo více funkcí buňky. Geneticky modifikovaná rostlinná buňka podle vynálezu může mít např. sníženou aktivitu přenašeče ADP/ATP v plastidu.In this context, the term "genetically modified" means that a plant cell is modified in its genetic information as a result of the introduction of a foreign nucleic acid molecule and that the presence or expression of the foreign nucleic acid molecule results in a phenotypic change. Preferably, the phenotypic change is a measurable change in one or more cell functions. For example, a genetically modified plant cell of the invention may have reduced ADP / ATP transporter activity in a plastid.

Výroba zmíněné rostlinné buňky podle vynálezu se sníženou aktivitou přenašeče ADP/ATP může být provedena různými způsoby, které jsou odborníkům známé. Například se může jednat o způsoby vedoucí k inhibici exprese endogenních genů kódujících plastidový přenašeč ADP/ATP. Tyto způsoby zahrnují například expresi odpovídající antimediátorové RNA, expresi antikódující RNA k dosažení kosupresního efektu, exprese vhodně sestrojeného ribozymu, který specificky štěpí transkripty kódující přenašeč ADP/ATP, nebo tzv. „mutageneze in vivo“.The production of said plant cell according to the invention with reduced ADP / ATP transporter activity can be carried out in various ways known to those skilled in the art. For example, they may be methods of inhibiting the expression of endogenous genes encoding the plastid transporter ADP / ATP. These methods include, for example, expression of the corresponding antisense RNA, expression of the anti-coding RNA to produce a cosuppressive effect, expression of a suitably engineered ribozyme that specifically cleaves transcripts encoding the ADP / ATP transporter, or so-called "in vivo mutagenesis".

Ke snížení aktivity přenašeče ADP/ATP v buňkách tohoto vynálezu je s výhodou užívána exprese antimediátorové RNA.Preferably, expression of the antisense RNA is used to reduce ADP / ATP carrier activity in the cells of the invention.

K expresi může být použita buď molekula DNA, která obsahuje celou sekvenci kódující přenašeč ADP/ATP, včetně přesahujících sekvencí, které jsou případně přítomny, nebo molekuly DNA obsahující pouze části kódující sekvence, kde ovšem tyto části musí být dostatečně dlouhé, aby vedly k antimediátorovému účinku v buňkách. Mohou být obecně použity sekvence o minimální délce až 15 pb (párů baží), s výhodou 100 až 500 pb a zvláště pro účinnou antimediátorovou inhibici jsou vhodné sekvence delší než 500 pb. Obvykle jsou používány sekvence kratší než 5000 pb a s výhodou jsou pak užívány sekvence kratší než 2500 pb.Either a DNA molecule that contains the entire ADP / ATP carrier coding sequence, including the overlapping sequences that may be present, or DNA molecules containing only portions of the coding sequence may be used for expression, but these parts must be long enough to lead to antisense effect in cells. Generally, sequences with a minimum length of up to 15 bp (base pairs), preferably 100 to 500 bp, can be used, and sequences longer than 500 bp are particularly suitable for effective antisense inhibition. Usually, sequences shorter than 5000 bp are used, and preferably sequences shorter than 2500 bp are used.

Je také možné použít sekvence DNA, které vykazují vysoký stupeň homologie k sekvencím, které se vyskytují endogenně v rostlinné buňce a které kódují plastidový přenašeč ADP/ATP. Minimální homologie by měla být vyšší než 65 %. Výhodné je pak užití sekvencí vykazujících homologii mezi 95 a 100 %.It is also possible to use DNA sequences which show a high degree of homology to sequences that occur endogenously in the plant cell and which encode the plastid ADP / ATP transporter. The minimum homology should be greater than 65%. Preference is then given to using sequences having a homology of between 95 and 100%.

• ·• ·

4 Λ 4 4 4 4 · · · *4 Λ 4 4 4 4 · · ·

4 4 4 · 4 · 4 ·4 4 4

7 4 4444 4 4 444444 1 J 4 4 44 4 * 4 47 4 4444 4 4 444444 1 J 4 4 44 4 * 4 4

444 4 444 4444 44 44444 4,444 4444 44 44

Snížení aktivity přenašeče ADP/ATP v rostlinných buňkách podle vynálezu může být také alternativně dosaženo kosupresním účinkem. Tento způsob je odborníkům znám a je popsán například v Jorgensen (Trends Biotechnol. 8 (1990), 340 až 344); Niebel a kol. (Curr. Top. Microbiol. Immunol. 197 (1995), 91 až 103); Flavell a kol. (Curr. Top. Microbiol. Immunol. 197 (1995), 43 až 46); Palaqui a Vaucheret (Plant. Mol. Biol. 29 (1995), 149 až 159); Vaucheret a kol. (Mol. Gen. Genet. 248 (1995), 311 až 317); de Borne a kol. (Mol. Gen. Genet. 243 (1994), 613 až 621) a v jiných zdrojích.Alternatively, a decrease in ADP / ATP transporter activity in plant cells of the invention may be achieved by cosuppression effect. This method is known to those skilled in the art and is described, for example, in Jorgensen (Trends Biotechnol. 8 (1990), 340-344); Niebel et al. (Curr. Top. Microbiol. Immunol. 197 (1995), 91-103); Flavell et al. (Curr. Top. Microbiol. Immunol. 197 (1995) 43-46); Palaqui and Vaucheret (Plant. Mol. Biol. 29 (1995), 149-159); Vaucheret et al. (Mol. Gen. Genet. 248 (1995), 311-317); de Borne et al. (Mol. Gen. Genet. 243 (1994), 613-621) and in other sources.

Exprese ribozymů, která slouží ke snížení aktivity specifických proteinů v buňkách je také odborníkům známa a je popsána například v EP-B1 0 321 201. Exprese ribozymů v rostlinných buňkách byla popsána například v Feyer a kol. (Mol. Gen. Genet. 250 (1996), 329 až 338).The expression of ribozymes which serve to reduce the activity of specific proteins in cells is also known to those skilled in the art and is described, for example, in EP-B1 0 321 201. The expression of ribozymes in plant cells has been described, for example, in Feyer et al. (Mol. Gen. Genet. 250 (1996) 329-388).

Snížení aktivity přenašeče ADP/ATP v rostlinných buňkách tohoto vynálezu lze dále dosáhnout tzv. „mutagenezí in vivo“, kde je do buněk transformací vnesen hybridní oligonukleotid složený z RNA a DNA („chimeroplast“) (Kipp, P.B. a kol., Plakátová konference na 5. Mezinárodním kongresu rostlinné molekulární biologie (5th International Congress of Plant Molecular Biology), 21. až 27. září 1997, Singapur; R. A. Dixon a C. J. Arntzen, referát ze sjezdu „Metabolic Engineering in Transgenic Plants“, Keystone Symposia, Copper Mountain, CO, USA, TIBTECH 15 (1997), 441 až 447; mezinárodní patentová přihláška WO 95/15972; Křen a kol. Hepatology 25 (1997), 1462 až 1468; Cole-Strauss a kol., Science 273 (1996), 1386 až 1389).Reduction of ADP / ATP transporter activity in plant cells of the invention can further be achieved by so-called "in vivo mutagenesis" wherein a hybrid oligonucleotide composed of RNA and DNA ("chimeroplast") (Kipp, PB et al., Poster Conference) is introduced into the cells by transformation. 5th International Congress of plant molecular Biology (5 th International Congress of plant molecular Biology), 21 to 27 September 1997, Singapore; RA Dixon and Arntzen CJ, paper exit of "Metabolic Engineering in Transgenic Plants", Keystone Symposia, Copper Mountain, CO, USA, TIBTECH 15 (1997), 441-447, International Patent Application WO 95/15972, Horsen et al., Hepatology 25 (1997), 1462-1468, Cole-Strauss et al., Science 273 (1996) 1386-1393).

Část DNA složky hybridního oligonukleotidu DNA a RNA je homologní k sekvenci nukleové kyseliny endogenního přenašeče ADP/ATP, avšak ve srovnání se sekvencí nukleové kyseliny endogenního přenašeče ADP/ATP má mutaci nebo obsahuje heterologní úsek ohraničený úseky homologními.The DNA portion of the DNA and RNA hybrid oligonucleotide component is homologous to the endogenous ADP / ATP carrier nucleic acid sequence, but has a mutation or a heterologous region flanked by homologous regions as compared to the endogenous ADP / ATP carrier nucleic acid sequence.

Párováním bází homologních úseků oligonukleotidu RNA a DNA a endogenní molekuly nukleové kyseliny a následnou homologní rekombinací může být mutace nebo heterologní úsek obsažený v DNA složce oligonukleotidu RNA a DNA přenesen do genomu rostlinné buňky. Toto vede ke snížení aktivity přenašeče ADP/ATP v plastidech.By base pairing of the homologous regions of the RNA and DNA oligonucleotide and the endogenous nucleic acid molecule and subsequent homologous recombination, the mutation or heterologous region contained in the DNA component of the RNA oligonucleotide and the DNA may be transferred to the genome of the plant cell. This leads to a decrease in ADP / ATP carrier activity in plastids.

Předmět vynálezu tedy tvoří především transgenické rostlinné buňky, (a) obsahující molekulu DNA, která může vést k syntéze antimediátorové RNA. Ta následně způsobí pokles exprese endogenních genů kódujících plastidový přenašeč ADP/ATP a/nebo • · tt tttt · · ·· • tttt ···· · « · · • tttt · · · · · ·Accordingly, the present invention is primarily directed to transgenic plant cells (a) containing a DNA molecule that can lead to the synthesis of antisense RNA. This, in turn, causes a decrease in the expression of the endogenous genes encoding the plastid transporter ADP / ATP and / or tt ttt ttt ttt

A · ···· · · · tttttttt ·A · ···· · · · tttttttt ·

IH · · · · · · · · ··· · ··· ···· ·· ·· (b) obsahující molekulu DNA , která může vést k syntéze kosupresní RNA. Ta následně způsobí pokles exprese endogenních genů kódujících plastidový přenašeč ADP/ATP a/nebo (c) obsahující molekulu DNA , která může vést k syntéze ribozymu, který může specificky štěpit transkripty endogenních genů kódujících plastidový přenašeč ADP/ATP a/nebo (d) které díky „mutagenezi in vivo“ nesou mutaci nebo vložení heterologní sekvence DNA v alespoň jednom endogenním genu kódujícím plastidový přenašeč ADP/ATP. Mutace nebo vložení následně způsobuje pokles exprese genu nebo syntézu neaktivní molekuly transportního proteinu.IH (b) containing a DNA molecule that can lead to cosuppression RNA synthesis. This, in turn, causes a decrease in the expression of the endogenous genes encoding the plastid transporter ADP / ATP and / or (c) containing a DNA molecule that can lead to the synthesis of a ribozyme that can specifically cleave transcripts of endogenous genes encoding the plastid transporter ADP / ATP and / or (d) by "in vivo mutagenesis" they carry a mutation or insertion of a heterologous DNA sequence in at least one endogenous gene encoding a plastid ADP / ATP transporter. The mutation or insertion subsequently causes a decrease in gene expression or synthesis of an inactive transport protein molecule.

Pojem „pokles aktivity“ v tomto vynálezu značí pokles exprese endogeních genů kódujících přenašeč ADP/ATP, snížení množství proteinu přenašeče ADP/ATP v buňkách a/nebo pokles biologické aktivity proteinu přenašeče ADP/ATP v buňkách.The term "decrease in activity" in the present invention refers to a decrease in the expression of endogenous ADP / ATP transporter genes, a decrease in the amount of ADP / ATP transporter protein in cells, and / or a decrease in the biological activity of the ADP / ATP transporter protein in cells.

Pokles exprese může být měřen například stanovením množství transkriptů kódujících přenašeč ADP/ATP, tj. analýzou Northern blot. Pokles s výhodou znamená, že množství transkriptů se sníží ve srovnání s buňkami, které nejsou geneticky modifikované, o nejméně 30 %, s výhodou o nejméně 50 %, výhodněji o nejméně 70 %, obzvlášť výhodně o nejméně 85% a velice výhodně o 95 %.The decrease in expression can be measured, for example, by determining the amount of transcripts encoding the ADP / ATP transporter, ie, by Northern blot analysis. Preferably, a decrease means that the amount of transcripts is reduced by at least 30%, preferably by at least 50%, more preferably by at least 70%, particularly preferably by at least 85% and very preferably by 95% compared to cells that are not genetically modified .

Pokles množství proteinu přenašeče ADP/ATP může být měřen analýzou Western blot. Pokles s výhodou znamená, že množství proteinu přenašeče ADP/ATP se sníží ve srovnání s buňkami, které nejsou geneticky modifikované, o nejméně 30 %, s výhodou o nejméně 50 %, výhodněji o nejméně 70 %, obzvlášť výhodně o nejméně 85 % a nejvýhodněji o alespoň 95 %.The decrease in the amount of ADP / ATP transporter protein can be measured by Western blot analysis. Preferably, the decrease means that the amount of ADP / ATP carrier protein is reduced by at least 30%, preferably by at least 50%, more preferably by at least 70%, particularly preferably by at least 85% and most preferably compared to non-genetically modified cells. by at least 95%.

Překvapivý byl objev, že obsah škrobu u rostlinných buněk, které mají sníženou expresi a tedy sníženou aktivitu přenašeče ADP/ATP v plastidech v porovnání s geneticky nemodifikovanými rostlinnými buňkami divokého typu, poklesl. Stejně tak obsah amylosy v těchto škrobech byl v porovnání s odpovídajícími nemodifikovanými buňkami z rostlin divokého typu nižší. Doposud převládal názor, že molekulární vlastnosti škrobu jsou výhradně určeny interakcí enzymů zapojených do syntézy škrobu, jako je amylo-(1,4-1,6)-transglykosylasa (E.C. 2.4.1.18) a ADP-glukosa-škrobglucosyltransferasa (E.C. 2.4.1.21), a proto je fakt, že škroby z rostlin podle vynálezu mají modifikovanou strukturu, obzvlášť překvapující. Je úplně překvapující, že exprese transportního proteinu z plastidu ovlivňuje strukturu škrobu.Surprisingly, it was discovered that starch content decreased in plant cells having reduced expression and thus reduced ADP / ATP transporter activity in plastids compared to non-genetically modified wild-type plant cells. Likewise, the amylose content of these starches was lower compared to the corresponding unmodified cells from wild-type plants. It has hitherto prevailed that the molecular properties of starch are solely determined by the interaction of enzymes involved in starch synthesis, such as amylo- (1,4-1,6) -transglycosylase (EC 2.4.1.18) and ADP-glucose-starch glucosyltransferase (EC 2.4.1.21). ), and therefore the fact that the starches from plants according to the invention have a modified structure is particularly surprising. It is quite surprising that the expression of the transport protein from the plastid influences the structure of the starch.

00

00000000

0 0 · 0 0 0 0 • 0 · · 0 00 0 · 0 0 0 0 • 0 · · 0 0

0 00000 00 00000 0

0 0 0 0 00 0 0 0 0

0000000 ·0 ··0000000 · 0 ··

Výraz „snížený obsah škrobu“ v tomto vynálezu znamená, že obsah škrobu v rostlinných buňkách podle vynálezu je snížen o nejméně 15 %, s výhodou o nejméně %, výhodněji o nejméně 40 % a nejvýhodněji o 50 % ve srovnání s rostlinnými buňkami z rostlin divokého typu, které nebyly modifikovány. Obsah škrobu je určován způsoby popsanými v Příkladech.The term "reduced starch content" in the present invention means that the starch content of the plant cells according to the invention is reduced by at least 15%, preferably by at least%, more preferably by at least 40% and most preferably by 50% compared to plant cells from wild plants. of the type that have not been modified. The starch content is determined by the methods described in the Examples.

Výraz „snížený obsah amylosy“ znamená, že obsah amylosy v rostlinných buňkách vynálezu je ve srovnání s buňkami, které nejsou geneticky modifikované, nižší o nejméně 10 %, s výhodou o nejméně 20 %, výhodou o nejméně 30 % a nejvýhodněji o 40 %. Obsah amylosy je stanovován způsoby popsanými v Příkladech.The term "reduced amylose content" means that the amylose content of the plant cells of the invention is at least 10% lower, preferably at least 20% lower, preferably at least 30% lower, and most preferably 40% lower than non-genetically modified cells. Amylose content is determined by the methods described in the Examples.

Výraz „rostlina divokého typu“ má výše zmíněný význam.The term "wild-type plant" has the above meaning.

Rostlinné buňky tohoto vynálezu mohou být odvozeny od jakéhokoli rostlinného druhu, tj. jak z jednodéložných, tak dvouděložných. S výhodou jsou tyto buňky odvozeny od zemědělských plodin, tj. od rostlin pěstovaných lidmi pro nutriční nebo technické, především průmyslové účely. Vynález se tedy s výhodou týká rostlinných buněk z rostlin syntetizujících nebo skladujících škrob, jako jsou obiloviny (žito, ječmen, oves, pšenice, proso, ságo, atd.), rýže, hrách, kukuřice, fazole, kasava, brambory, rajčata, řepka, sojové boby, konopí, len, slunečnice, vigna (fazolka) a maranta třtinová. Zvláště výhodné jsou rostlinné buňky z brambor.The plant cells of the invention may be derived from any plant species, ie, both monocotyledonous and dicotyledonous. Preferably, these cells are derived from agricultural crops, i.e. plants grown by humans for nutritional or technical, especially industrial purposes. Thus, the invention preferably relates to plant cells from starch synthesizing or storing plants such as cereals (rye, barley, oats, wheat, millet, sago, etc.), rice, peas, corn, beans, cassava, potatoes, tomatoes, rape , soybeans, cannabis, flax, sunflower, bean and cane. Potato plant cells are particularly preferred.

Dále jsou předmětem vynálezu transgenické rostliny, které obsahují transgenické buňky popsané výše. Zmíněné rostliny mohou být vyrobeny regenerací z rostlinných buněk tohoto vynálezu. Transgenické rostliny mohou být v principu jakéhokoli rostlinného druhu, tj. jak z jednoděložné, tak dvouděložné. S výhodou jsou to rostlinné buňky ze zemědělských plodin, tj. z plodin pěstovaných lidmi z nutričních nebo technických, především průmyslových účelů. Vynález se tedy s výhodou týká rostlin, syntetizujících škrob, případně rostlin skladujících škrob jako jsou obiloviny (žito, ječmen, oves, pšenice, proso, ságo, atd.), rýže, hrách, kukuřice, fazole, kasava, brambory, rajčata, řepka, sojové boby, konopí, len, slunečnice, vigna (fazolka) a maranta třtinová. Zvláště výhodné jsou brambory.The invention further provides transgenic plants comprising the transgenic cells described above. Said plants may be produced by regeneration from the plant cells of the invention. The transgenic plants may be in principle of any plant species, i.e. both monocotyledonous and dicotyledonous. Preferably, they are plant cells from agricultural crops, i.e. crops grown by humans for nutritional or technical, especially industrial purposes. Thus, the invention preferably relates to starch synthesizing plants or starch storing plants such as cereals (rye, barley, oats, wheat, millet, sago, etc.), rice, peas, corn, beans, cassava, potatoes, tomatoes, rape , soybeans, cannabis, flax, sunflower, bean and cane. Potatoes are particularly preferred.

Zmíněné rostliny tohoto vynálezu syntetizují škrob, který ve srovnání se škrobem z odpovídajících rostlin divokého typu obsahuje snížený obsah amylosy. Výraz „snížený obsah amylosy“ byl definován výše.Said plants of the invention synthesize starch which contains a reduced amylose content compared to starch from the corresponding wild-type plants. The term "reduced amylose content" has been defined above.

Navíc se tento vynález vztahuje také na způsob výroby transgenických rostlin, jejichž škrob obsahuje v porovnání se škrobem z odpovídajících rostlin divokého typu nižší obsah amylosy a kde » · · ·· ·· ·*»In addition, the present invention also relates to a process for the production of transgenic plants whose starch contains a lower amylose content compared to starch from the corresponding wild-type plants and wherein:

9 lili 19 9 99 9 19

11 1 19 11111 1 18 111

9111 9 1 1199119111 9 1 119912

1 19 11111 1111

111 1 111 9191 11 99 (a) rostlinná buňka je geneticky modifikována vložením cizí molekuly nukleové kyseliny a kde genetická modifikace vede ke snížené aktivitě přenašeče ADP/ATP v plastidech přítomného endogenně v rostlinných buňkách a (b) rostlina je regenerována z buňky vyrobené podle bodu (a), a případně (c) další rostliny jsou vyrobeny z rostliny vyrobené podle bodu (b).(A) the plant cell is genetically modified by the introduction of a foreign nucleic acid molecule and wherein the genetic modification results in reduced ADP / ATP transporter activity in plastids present endogenously in plant cells; and (b) the plant is regenerated from a cell produced according to (a), and optionally (c) the other plants are produced from a plant produced according to (b).

Pro modifikaci vloženou do rostlinné buňky podle bodu (a) platí totéž, co bylo diskutováno výše v souvislosti s rostlinnými buňkami a rostlinami tohoto vynálezu.The modification introduced into the plant cell of (a) is as discussed above in relation to the plant cells and plants of the invention.

Regenerace rostlin podle bodu (b) může být provedena podle způsobů, které jsou odborníkům známy.The regeneration of plants according to (b) can be carried out according to methods known to those skilled in the art.

Výroba dalších rostlin podle bodu (c) způsobů vynálezu může být například provedena vegetativním množením (například řízkováním, hlízami nebo kalusovými kulturami a regenerací celých rostlin) nebo pohlavním množením. S výhodou probíhá pohlavní množení kontrolované, tj. vybrané rostliny se specifickými vlastnostmi jsou navzájem kříženy a množeny.For example, the production of other plants according to (c) of the methods of the invention may be carried out by vegetative propagation (for example by cuttings, tubers or callus cultures and whole plant regeneration) or by sexual propagation. Preferably, sexual propagation takes place in a controlled manner, i.e., selected plants with specific properties are crossed and multiplied.

Ve výhodném provedení je způsob podle vynálezu použit k výrobě transgenických brambor.In a preferred embodiment, the method of the invention is used to produce transgenic potatoes.

Tento vynález se také vztahuje na rostliny, které lze získat způsobem tohoto vynálezu.The present invention also relates to plants obtainable by the process of the present invention.

Tento vynález se také vztahuje na rozmnožovací materiál rostlin podle vynálezu, stejně tak jako transgenických rostlin vyrobených podle způsobů vynálezu, který obsahuje geneticky modifikované buňky tohoto vynálezu. V této souvislosti je výrazem rozmnožovací materiál myšlena jakákoli část rostliny, která je vhodná k tvorbě potomků vegetativním, nebo sexuálním množením. K vegetativnímu množení jsou vhodné například řízky, kalusové kultury, oddenky nebo hlízy. Dalším propagačním materiálem mohou být například plody, semena, sazenice, protoplasty, buněčné kultury, atd. Výhodným propagačním materiálem jsou semena a zvláště výhodné jsou hlízy.The invention also relates to plant propagation material of the invention, as well as to transgenic plants produced according to the methods of the invention, which comprise the genetically modified cells of the invention. In this context, the term propagating material means any part of the plant that is suitable for generating offspring by vegetative or sexual propagation. For vegetative propagation, for example, cuttings, callus cultures, rhizomes or tubers are suitable. Other propagation material can be, for example, fruits, seeds, seedlings, protoplasts, cell cultures, etc. Preferred propagation material is seeds and tubers are particularly preferred.

Dále se tento vynález vztahuje na použití molekul nukleových kyselin kódujících plastidový přenašeč ADP/ATP, jejich doplňků nebo částí zmíněných molekul k výrobě rostlin syntetizujících škrob, který má ve srovnání se škrobem z rostlin divokého typu snížený obsah amylosy. S výhodou jsou užívány molekuly nukleových kyselin zmíněné výše ve spojení s rostlinnými buňkami tohoto vynálezu, které mají zvýšenou aktivitu přenašeče ADP/ATP.Furthermore, the present invention relates to the use of nucleic acid molecules encoding a plastid carrier ADP / ATP, supplements thereof or parts of said molecules for the manufacture of starch synthesizing plants having a reduced amylose content compared to starch from wild-type plants. Preferably, the nucleic acid molecules mentioned above are used in conjunction with the plant cells of the invention having increased ADP / ATP carrier activity.

K dispozici je mnoho různých způsobů k zavedení DNA do rostlinné buňky. Mezi tyto způsoby patří transformace rostlinných buňek T-DNA s použitím Agrobacterium • · · · · · · » · · · · · · · • · 9 9 9 9 • · · · 9 9 9There are many different ways to introduce DNA into a plant cell. These methods include the transformation of plant T-DNA cells using Agrobacterium 9 9 9 9 9 9 9

9 9 9 9 ·9 9 9 9 ·

9999999 9 9 99 tumefaciens nebo Agrobacterium rhizogenes jako transformujícího činidla, fůze protoplastů, injekce, eiektroporace DNA, vložení DNA pomocí biolistické metody a jiné možnosti.9999999 9 9 99 tumefaciens or Agrobacterium rhizogenes as a transforming agent, protoplast fusion, injection, DNA ecotroporation, DNA insertion by the biolistic method and other possibilities.

Použití transformace rostlinných buněk pomocí Agrobacteria bylo již podrobně analyzováno a dostatečně popsáno v EP 120516; Hoekama, v; The Binary Plant Vector System Offsetdrukkerij Kanters B.V., Alblasserdam (1985), kapitola V.; Fraley a kol., Crit. Rev. Plant Sci. 4, 1 až 46 a An a kol., EMBO J. 4 (1985) 277 až 287. Transformace rajčat je popsána například v Rocha-Sosa a kol., EMBO J. 8 (1989), 29 až 33.The use of plant cell transformation by Agrobacteria has already been analyzed in detail and sufficiently described in EP 120516; Hoekama, v; The Binary Plant Vector System Offsetdrukkerij Kanters B.V., Alblasserdam (1985), Chapter V .; Fraley et al., Crit. Roar. Plant Sci. 4, 1-4, and An et al., EMBO J. 4 (1985) 277-287. Transformation of tomatoes is described, for example, in Rocha-Sosa et al., EMBO J. 8 (1989), 29-33.

Transformace jednoděložných rostlin vektory na bázi Agrobakteria byla již také popsána (Chán a kol., Plant Mol. Biol. 22 (1993), 491 až 506; Hiei a kol., Plant J. 6 (1994) 271 až 282; Deng a kol., Science in China 33 (1990), 28 až 34; Wilmink a kol., Plant Cell Reports 11 (1992), 76 až 80; May a kol., Bio/Technology 13 (1995), 486 až 492; Connor a Domisse, Int. J. Plant Sci. 153 (1992), 550 až 555; Ritchie a kol., Transgenic Res. 2 (1993), 252 až 265). Alternativní cestou transformace jednoděložných rostlin je transformace biolistickou metodou (Wan a Lemaux, Plant Physiol. 104 (1994), 37 až 48; Vasil a kol., Bio/Technology 11 (1993), 1553 až 1558; Ritala a kol., Plant Mol. Biol. 24 (1994), 317 až 325; Spencer a kol., Theor. Appl. Genet. 79 (1990), 625 až 631), transformace protoplastů, eiektroporace částečně permeabilizovaných buněk, vložení DNA pomocí skleněných vláken. Zvláště transformace kukuřice je v literatuře několikrát popsána (viz například WO 95/06128, EP 0513849, EO 0465875, EP 292435; Fromm a kol., Biotechnology 8 (1990), 833 až 844; Gordon-Kamm a kol., Plant Cell 2 (1990), 603 až 618; Koziel a kol., Biotechnology 11 (1993), 194 až 200; Moroc a kol., Theor. Appl. Genet. 80 (1990), 721 až 726).Transformation of monocotyledonous plants with Agrobacterium-based vectors has also been described (Chan et al., Plant Mol. Biol. 22 (1993), 491-506; Hiei et al., Plant J. 6 (1994) 271-282; Deng et al. Science in China 33 (1990), 28-34; Wilmink et al., Plant Cell Reports 11 (1992), 76-80; May et al., Bio / Technology 13 (1995), 486-492; Domisse, Int. J. Plant Sci. 153 (1992), 550-555; Ritchie et al., Transgenic Res. 2 (1993), 252-265. An alternative way of transforming monocotyledons is by biolistic transformation (Wan and Lemaux, Plant Physiol. 104 (1994), 37-48; Vasil et al., Bio / Technology 11 (1993), 1553-1558; Ritala et al., Plant Mol Biol. 24 (1994), 317-325; Spencer et al., Theor. Appl. Genet. 79 (1990), 625-631), transformation of protoplasts, ecotroporization of partially permeabilized cells, introduction of DNA by glass fibers. In particular, maize transformation has been described several times in the literature (see, for example, WO 95/06128, EP 0513849, EO 0465875, EP 292435; Fromm et al., Biotechnology 8 (1990), 833-844; Gordon-Kamm et al., Plant Cell 2). (1990), 603-618; Koziel et al., Biotechnology 11 (1993), 194-200; Moroc et al., Theor. Appl. Genet. 80 (1990), 721-726).

Byly popsány i úspěšné transformace jiných obilovin, např. ječmene (Wan a Lemaux, citováno výše, Ritala a kol., citováno výše, Krens a kol., Nátuře 296 (1982), 72 až 74) a další pro pšenici (Nehra a kol., Plant J. 5 (1994), 285 až 297).Successful transformations of other cereals have also been described, such as barley (Wan and Lemaux, cited above, Ritala et al., Cited above, Krens et al., Nature 296 (1982), 72-74) and others for wheat (Nehra et al. Plant J. 5 (1994), 285-297).

Pro expresi nukleových kyselin kódujících přenašeče ADP/ATP v antikódující nebo antimediátorové orientaci v rostlinných buňkách jsou zmíněné molekuly nukleových kyselin spojeny s regulačním prvky DNA, které zajišťují transkripci v rostlinných buňkách. Mezi zmíněné prvky patří zvláště promotory. Obecně je vhodný jakýkoli promotor aktivní v rostlinných buňkách.For the expression of nucleic acids encoding ADP / ATP transporters in anticoding or antisense orientation in plant cells, said nucleic acid molecules are linked to DNA regulatory elements which provide for transcription in plant cells. These elements include, in particular, promoters. In general, any promoter active in plant cells is suitable.

Promotor může být zvolen tak, aby probíhala exprese konstitutivné nebo jen v konkrétním pletivu, v konkrétním okamžiku rostlinného vývoje nebo ve chvíli určené ······ · · · · · * · • · ·· ···· ··· ♦ ··· ···· ·· ·Φ vnějšími faktory. Promotor může být jak vzhledem k rostlině, tak vzhledem k molekule nukleové kyseliny homologní nebo heterologní.The promoter can be selected to be constitutive or only in a particular tissue, at a particular point in time of plant development, or at a point in time. ··· ···· ·· · Φ external factors. The promoter may be homologous or heterologous to both the plant and the nucleic acid molecule.

Mezi vhodné promotory pro konstitutivní expresi patří například 35S RNA promotor z mozaikového viru květáku a ubichitinový promotor z kukuřice, pro specifickou expresi v hlízách v bramboru je to promotor B33 genu patatinu (Rocha-Sosa a kol., EMBO J. 8 (1989), 23 až 29) a promotor pro specifickou expresi pouze ve fotosynteticky aktivních pletivech, jako například ST-LS1-promotor (Stockhaus a kol., Proč. Nati. Acad. Sci. USA 84 (1987), 7943 až 7947; Stockhaus a kol., EMBO J. 8 (1989), 2445 až 2451) nebo pro specifickou expresi v endospermu to může být promotor HMG z pšenice, promotor USP, promotor faseolinu, promotory zeinových genů z kukuřice (Pedersen a kol., Cell 29 (1982), 1015 až 1026; Quatroccio a kol., Plant Mol. Biol. 15 (1990), 81 až 93), promotor glutelinu (Leisy a kol., Plant Mol. Biol. 14 (1990), 41 až 50; Zheng a kol., Plant J. 4 (1993), 357 až 366; Yoshihara a kol., FEBS Lett. 383 (1996), 213 až 218) nebo smrštěný-1 (shrunken-1) promotor (Werr a kol., EMBO J. 4 (1985), 1373 až 1380). Ale i romotory, které jsou aktivovány pouze v určitém okamžiku určeném vnějšími faktory, mohou být také použity (viz například WO 9307279). Zvláště pak mohou být z tohoto hlediska zajímavé promotory proteinů tepelného šoku, které jsou jednoduše indukovatelné. Dále mohou být použity promotory specifické pro semena, např. promotor USP z Vicia faba (vikev), který zajišťuj® expresi lokalizovanou do semen u Vicia faba a dalších rostlin (Fiedler a kol., Plant Mol. Biol. 22 (1993), 669 až 679; Báumlein a kol., Mol. Gen. Genet. 225 (1991), 459 až 467).Suitable promoters for constitutive expression include, for example, the cauliflower mosaic virus 35S RNA promoter and the maize ubiquitin promoter, the patatin gene B33 promoter for specific potato tuber expression (Rocha-Sosa et al., EMBO J. 8 (1989), 23-29) and a promoter for specific expression only in photosynthetically active tissues, such as the ST-LS1 promoter (Stockhaus et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 84 (1987), 7943-7947; Stockhaus et al. EMBO J. 8 (1989), 2445-2451) or for specific endosperm expression, it may be the wheat HMG promoter, the USP promoter, the phaseolin promoter, the maize zein gene promoters (Pedersen et al., Cell 29 (1982), Quatroccio et al., Plant Mol. Biol. 15 (1990), 81-93), a glutelin promoter (Leisy et al., Plant Mol. Biol. 14 (1990), 41-50; Zheng et al. Plant J. 4 (1993), 357-366; Yoshihara et al., FEBS Lett. 383 (1996), 213-218) or the shrunk-1 (shrunken-1) promoter ( Werr et al., EMBO J. 4 (1985), 1373-1380). However, even romotors that are activated only at a point in time determined by external factors can also be used (see, for example, WO 9307279). In particular, heat shock protein promoters which are easily inducible may be of interest in this regard. Furthermore, seed-specific promoters can be used, e.g., the USP promoter from Vicia faba (vetch), which provides seed-localized expression in Vicia faba and other plants (Fiedler et al., Plant Mol. Biol. 22 (1993), 669 Baumlein et al., Mol. Gen. Genet. 225 (1991), 459-467).

Výše zmíněná provedení tohoto vynálezu s endospecifickými („specifickými pro endosperm“) promotory jsou vhodné zvláště ke zvýšení obsahu škrobu v endospermu. Naproti tomu promotory specifické pro embryo jsou zajímavé zvláště z hlediska zvýšení obsahu oleje, protože je pravidlem, že olej je skladován hlavně v embryích.The above embodiments of the present invention with endospecific ("endosperm specific") promoters are particularly useful for increasing the starch content of the endosperm. On the other hand, embryo-specific promoters are of particular interest in terms of increasing the oil content, since the rule is that the oil is mainly stored in embryos.

S výhodou jsou tedy používány podle vynálezu promotory, které zajišťují expresi v embryu nebo v semenech. Ve výhodném provedení vynálezu je tedy promotorem promotor globulinu-1 (glb 1) z kukuřice (Styer a Cantliffe, Plant Physiol. 76 (1984), 196 až 200). V dalším provedení vynálezu promotor specifický pro embryo je z rostlin, hlavně z Cuphea lanceolata, Brassica rapa nebo Brassica napus. Zvláště výhodné jsou promotory pCIFatB3 a pCIFatB4 (WO 95/07357). Jsou to promotory genů CIFatB3 a CIFatB4, které byly již úspěšně použity u transgenické řepky k biosyntéze mastných kyselin se středně dlouhým řetězcem. Mají tedy vhodné expresní vlastnosti k řešení předkládaného problému.Accordingly, promoters that provide expression in the embryo or seeds are preferably used according to the invention. Thus, in a preferred embodiment of the invention, the promoter is the globulin-1 (glb 1) promoter from maize (Styer and Cantliffe, Plant Physiol. 76 (1984), 196-200). In another embodiment of the invention, the embryo-specific promoter is from plants, mainly from Cuphea lanceolata, Brassica rapa or Brassica napus. Especially preferred are pCIFatB3 and pCIFatB4 promoters (WO 95/07357). They are the promoters of the CIFatB3 and CIFatB4 genes, which have already been successfully used in transgenic rape for the biosynthesis of medium-chain fatty acids. Thus, they have suitable expression properties to solve the present problem.

• · · · • · · « · * « · • · · · · · • · «>····· • · ·· · · · · ··· · ··· ···· «· ··· * ««>>>>>>> ·> · · · · ·

V dalším výhodném provedení vynálezu jsou použity promotor pCIGPDH (WOIn another preferred embodiment of the invention, the pCIGPDH promoter (WO

95/06733, promotor napinu (popsaný např. v Kridl, Seed Sci. Res. 1 (1991), 209 až 219;95/06733, the napin promoter (described, eg, in Kridl, Seed Sci. Res. 1 (1991), 209-219;

Ellerstrom a kol., Plant Mol. Biol. 32 (1996), 1019 až 1027; Stalberg a kol.., Planta 199 (1996), 515 až 519), nebo promotor oleosinu (popsaný např. v Keddie, Plant Mol. Biol (1994), 327 až 340; Plant a kol., Plant Mol. Biol. 25 (1994), 193 až 205).Ellerstrom et al., Plant Mol. Biol. 32 (1996), 1019-1027; Stalberg et al., Planta 199 (1996), 515-519), or an oleosin promoter (described, for example, in Keddie, Plant Mol. Biol (1994), 327-340; Plant et al., Plant Mol. Biol. 25 (1994), 193-205).

Dále může být přítomna terminační sekvence, která slouží ke správnému ukončení transkripce a přidání poly-A konce k odpovídajícímu transkriptu, kde tento konec má funkci stabilizace transkriptů. Zmíněné prvky jsou popsány v literatuře (viz např. Gielen a kol., EMBO J. 8 (1989), 23 až 29) a jsou zaměnitelné podle potřeby.In addition, a termination sequence may be present that serves to properly terminate transcription and to add a poly-A tail to the corresponding transcript, which tail has the function of stabilizing the transcripts. Said elements are described in the literature (see, eg, Gielen et al., EMBO J. 8 (1989), 23-29) and are interchangeable as necessary.

Transgenické rostlinné buňky a rostliny tohoto vynálezu syntetizují, s výhodou v důsledku vzrůstu nebo poklesu aktivity přenašeče ADP/ATP v plastidech, škrob, jehož fyzikálně-chemické vlastnosti se liší od škrobu syntetizovaného rostlinami divokého typu. Zvláště se liší poměrem amylosy/amylopektin. Zmíněný škrob může být zejména modifikován oproti škrobu divokého typu ve smyslu viskozity a/nebo schopnosti tvořit gel u lepidel ze zmíněného škrobu.The transgenic plant cells and plants of the present invention synthesize, preferably due to an increase or decrease in ADP / ATP carrier activity in plastids, a starch whose physicochemical properties differ from starch synthesized by wild-type plants. In particular, they differ in the amylose / amylopectin ratio. In particular, said starch may be modified over wild-type starch in terms of viscosity and / or gel-forming ability of said starch adhesives.

Tento vynález se vztahuje tedy na způsoby výroby modifikovaného škrobu zahrnující krok extrakce škrobu z jedné z výše zmíněných rostlin a/nebo z částí zmíněné rostliny, které ukládají škrob. Zmíněná metoda s výhodou obsahuje také krok sklizení pěstovaných rostlin a/nebo částí zmíněných rostlin, které obsahují škrob, před vlastní extrakcí škrobu a dále zvláště výhodný krok kultivace rostliny z tohoto vynálezu před sklizením. Metody extrakce škrobu z rostlin nebo z částí rostlin obsahujících škrob jsou odborníkům známy. Navíc jsou popsány metody extrakce škrobu z různých dalších rostlin obsahujících škrob, např. v „Starch: Chemistry and Technology (vydavatelé: Whistler, BeMiller a Paschall (1994), 2. vydání, Academie Press lne. London Ltd; ISBN 0-12-746270-8; viz také např. kapitola XII, strana 412 až 468: maize and sorghum starch: production; napsal Watson; kapitola XIII, strana 469 až 479: starches from tapioca, arrowroot and ságo: production; napsali Corbishley a Miller; kapitola XIV, strana 491 až 506: starch from wheat: production, modification and uses; napsali Knight a Oson; a kapitola XVI, strana 507 až 528: starch from rice: production and uses; napsali Rohmer a Klem; starch from maize: Eckhoff a kol., Cereal Chem. 73 (1996) 54 až 57, extrakce škrobu z kukuřice podle průmyslových standardů je obvykle dosaženo tzv. „mokrým mletím“. Obvykle je v metodách extrakce škrobu z rostlinného materiálu použito zařízení jako jsou odstředivky, dekantéry, hydrocyklony, rozprašovací sušárny a sušárny s fluidním ložem.Accordingly, the present invention relates to processes for producing modified starch comprising the step of extracting starch from one of the aforementioned plants and / or starch-storing portions of said plant. Preferably, said method also comprises the step of harvesting the cultivated plants and / or starch-containing parts of said plants prior to starch extraction, and a particularly preferred step of cultivating the plant of the invention prior to harvesting. Methods for extracting starch from plants or from parts of plants containing starch are known to those skilled in the art. In addition, methods for extracting starch from various other starch-containing plants are described, for example, in "Starch: Chemistry and Technology (editors: Whistler, BeMiller and Paschall (1994), 2nd edition, Academic Press Inc. London Ltd; ISBN 0-12- See also, for example, Chapter XII, pages 412 to 468: maize and sorghum starch: production; written by Watson; chapter XIII, pages 469 to 479: starches from tapioca, arrowroot and sago: production; written by Corbishley and Miller; XIV, pages 491 to 506: starch from wheat: production, modification and uses; written by Knight and Oson; and Chapter XVI, pages 507 to 528: starch from rice: production and uses; written by Rohmer and Klem; starch from maize: Eckhoff; Col., Cereal Chem. 73 (1996) 54-57, extraction of starch from maize according to industry standards is usually accomplished by so-called "wet milling." Usually, devices such as centrifuges, decanters, hydro cyclones, spray driers and fluid bed driers.

• · • · · · · « 9 · · · φ • · · · · ····• 9 • 9 • • • · · ·

7Π · ···· · » ······7Π · ···· »» ······

Lv · · · · «··« ··· * ··· ···· ·· ··Lv · · · «· * · · · · · · ·

Dále je podstatou tohoto vynálezu škrob, který lze získat z transgenických rostlinných buněk, rostlin a propagačního materiálu tohoto vynálezu, a škrob, který lze získat výše popsaným způsobem.Further, the present invention provides a starch obtainable from the transgenic plant cells, plants and propagation material of the present invention and a starch obtainable as described above.

Škroby podle vynálezu mohou být modifikovány způsoby, které jsou odborníkům známy, a jsou vhodné pro různá použití v potravinářském nebo jiném průmyslu v modifikované nebo nemodifikované formě.The starches of the invention may be modified by methods known to those skilled in the art and are suitable for various uses in the food or other industries in modified or unmodified form.

V principu lze možnosti užití rozdělit do dvou velkých oblastí. Jedna oblast zahrnuje produkty hydrolýzy škrobu, hlavně pak glukosu a glukanové stavební kameny, získané enzymatickými nebo chemickými způsoby. Slouží jako výchozí materiál k dalším chemickým modifikacím a procesům jako například kvašení. Pro snížení nákladů je důležitá jednoduchý a finančně nenáročný způsob hydrolýzy. V současnosti se jedná v podstatě o enzymatickou metodu s využitím amyloglukosidasy. Bylo by možné uspořit na výdajích snížením spotřeby enzymů. Toho by mohlo být dosaženo změnou struktury škrobu, například zvětšením povrchu zrn, snazší stravitelností v důsledku sníženého stupně větvení nebo szměnou prostorové struktury omezující přístupnost pro použité enzymy.In principle, the possibilities of use can be divided into two large areas. One area includes the products of starch hydrolysis, mainly glucose and glucan building blocks, obtained by enzymatic or chemical methods. It serves as a starting material for other chemical modifications and processes such as fermentation. A simple and inexpensive method of hydrolysis is important to reduce costs. At present, it is essentially an enzymatic method using amyloglucosidase. It would be possible to save on costs by reducing the consumption of enzymes. This could be achieved by altering the structure of the starch, for example by increasing the grain surface, by making it easier to digest due to a reduced degree of branching, or by changing the spatial structure limiting the accessibility for the enzymes used.

Druhá oblast aplikací, v níž je škrob užíván jako tzv. nativní škrob díky své polymerní struktuře, může být dále rozdělena na dvě podskupiny:The second field of application, in which starch is used as a so-called native starch because of its polymeric structure, can be subdivided into two subgroups:

1. Použití v potravinách1. Use in food

Škrob je klasické aditivum různých potravin, v nichž v zásadě slouží k vázání vodných aditiv a/nebo zapříčiňuje zvýšenou viskozitu nebo zvýšenou tvorbu gelu. Důležitými charakteristickými vlastnostmi jsou vlastnosti tečení a sorpce, bobtnání a teplota pastifikace, viskozíta a zahušťovací funkce, rozpustnost škrobu, průhlednost a pastovitá struktura, odolnost vůči teplu, smyku a kyselému prostředí, tendence k retrogradaci, schopnost tvorby filmu, odolnost vůči mražení/rozmrazování, stravitelnost, stejně tak jako schopnost tvořit komplexy např. s anorganickými nebo organickými ionty.Starch is a classic additive of various foods in which it essentially serves to bind aqueous additives and / or causes increased viscosity or increased gel formation. Important characteristics are creep and sorption properties, swelling and pasteurisation temperature, viscosity and thickening functions, starch solubility, transparency and pasty structure, resistance to heat, shear and acidic environment, tendency to retrogradation, film forming ability, freeze / thaw resistance, digestibility, as well as the ability to form complexes with, for example, inorganic or organic ions.

2. Nepotravinářská použití2. Non-food uses

Druhou hlavní oblastí aplikací je použití škrobu jako pomocného prostředku v různých výrobních procesech nebo jako aditiva v technických výrobcích. Hlavní oblastí aplikací užití škrobu jako pomocného prostředku jsou hlavně papírenský a lepenkářský průmysl. V této oblasti je škrob využíván hlavně k zadržení pevných látek, klížící plnivo a malé částice, jako zpevňující látka a k dehydrataci. Navíc • · • · · · · jsou využívány výhodné vlastnosti škrobu vzhledem k tuhosti, tvrdosti, zvuku, omaku, lesku, hladkosti, síle v tahu a povrchu.The second main field of application is the use of starch as an auxiliary in various manufacturing processes or as additives in technical products. The main field of application for the use of starch as a processing aid is mainly the paper and board industry. In this field, starch is mainly used to retain solids, sizing filler and small particles as a firming agent and to dehydrate. In addition, the advantageous properties of starch with respect to stiffness, hardness, sound, feel, shine, smoothness, tensile strength and surface are utilized.

2.1. Průmysl papírenský a výroba kartónu2.1. Paper and cardboard industry

V rámci procesu výroby papíru mohou být rozlišeny čtyři hlavni aplikace. Jsou to povrch, nátěr, hmotnost a nástřik.Four main applications can be distinguished in the paper making process. They are surface, paint, weight and spray.

Požadavky na škrob pokud se týká zpracování povrchu jsou v zásadě vysoký stupeň jasu, odpovídající viskozita, vysoká stabilita viskozity, dobrá schopnost tvořit film a současně nízká schopnost tvořit prach. Při použití v nátěrech hrají důležitou roli obsah tuhé látky, odpovídající viskozita, vysoká schopnost vazby a vysoká afinita k pigmentům. Pro škrob jako aditívum do hmoty jsou důležité rychlá, jednotná, bezúbytková disperze, vysoká mechanická stabilita a úplná retence v papírovině. Při využití škrobu pro nástřik jsou významné odpovídající obsah pevných složek, vysoká viskozita a vysoká schopnost vazby.The requirements for starch in terms of surface treatment are essentially a high degree of brightness, a corresponding viscosity, a high viscosity stability, a good film-forming ability and a low dust-forming ability. When used in coatings, the solids content, the corresponding viscosity, the high binding ability and the high affinity for pigments play an important role. For starch as an additive to the mass, a fast, uniform, loss-free dispersion, high mechanical stability and complete retention in the pulp are important. When using starch for injection, the corresponding solids content, high viscosity and high binding ability are important.

2.2. Průmysl vyrábějící adheziva2.2. Adhesive industry

Jednou z hlavních oblastí aplikací je například průmysl vyrábějící adheziva. Tato oblast se dělí na čtyři podoblasti: použití čistého škrobového lepidla, použití škrobových lepidel připravených se speciálními chemikáliemi, použití škrobu jako aditiva do syntetických pryskyřic a polymerních disperzí a použití škrobu jako plniva do syntetických adheziv. 90 % všech adheziv na bázi škrobu je použito při výrobě vlnité lepenky, papírových sáčků a tašek, kompozitních materiálů pro papír a hliník, krabic a smáčecích lepidel na obálky, známky atd.One of the main areas of application is, for example, the adhesive industry. This area is divided into four sub-areas: the use of pure starch adhesive, the use of starch adhesives prepared with specialty chemicals, the use of starch as an additive in synthetic resins and polymer dispersions, and the use of starch as a filler in synthetic adhesives. 90% of all starch based adhesives are used in the manufacture of corrugated cardboard, paper bags and sacks, paper and aluminum composites, boxes and wetting adhesives for envelopes, stamps, etc.

2.3. Textilní produkty a produkty určené pro péči o textil2.3. Textile and textile care products

Další možností použití jako pomocných prostředků a aditiv je jejich použití při textilních produktech a produktech určených k péči o textil. V rámci textilního průmyslu je možné jednotlivé aplikace rozdělit do následujících čtyř skupin: použití škrobu jako klížidla, tj. jako pomocného prostředku k vyhlazení a zesílení tvorby otřepů k ochraně proti tažným silám aktivním při tkaní, pro zvýšení odolnosti při opotřebení během tkaní, jako látky sloužící ke zlepšení textilií hlavně po předběžných úpravách, které snižují kvalitu, jako např. bělení, barvení atd., jako zahušťovadla při výrobě barvicích past k zabránění difúze barev a jako aditívum do kroutících přípravků pro šicí příze.A further possibility of use as auxiliaries and additives is their use in textile and textile care products. Within the textile industry, the individual applications can be divided into the following four groups: the use of starch as a sizing agent, i.e. as an aid to smooth and strengthen the burr formation to protect against the tensile forces active during weaving, to increase the wear resistance during weaving, to improve textiles mainly after pretreatments that degrade quality, such as bleaching, dyeing, etc., as thickeners in the manufacture of dye pastes to prevent color diffusion and as an additive to the twisting compositions for sewing yarns.

• fefe fefefefe • · · fe • fe · · fe • · * fe • » fe ·Fefe fefefefe fe fe fe fe fe fe fe fe fe fe fe fe fe fe fe fe fe fe fe fe fe fe fe fe fe fe fe fe fe fe fe fe fe

2.4. Stavebnictví2.4. Construction

Škrob může být používán také jako přísada do stavebních materiálů. Jedním příkladem je výroba sádrokartonových desek. V tomto případě škrob vmíchaný do řídké sádry vytváří s vodou pastu, rozestře se na povrchu sádrokartonových desek a tím váže karton k desce. Dalšími možnostmi užití jsou přimíchávání do sádry a minerálních vláken. V už hotovém smíchaném betonu může být škrob použit ke zpomalení vytvrzovacího procesu.Starch can also be used as an additive to building materials. One example is the production of gypsum boards. In this case, the starch mixed in the thin gypsum forms a paste with water, spreads on the surface of the gypsum board and thereby binds the cardboard to the board. Other applications include mixing in gypsum and mineral fibers. In ready-mixed concrete, starch can be used to slow down the curing process.

2.5. Zpevnění půdy2.5. Soil consolidation

Dále je škrob výhodný pro výrobu prostředků ke zpevnění půdy. Ty se používají k dočasné ochraně půdních částic proti vodě při umělých přesunech půdy. Podle současných znalostí mohou mít směsi škrobu a polymerních emulzí stejný ochranný účinek proti erozi a inkrustaci jako mají v současné době používané prostředky. Směsi škrobu a polymerních emulzí jsou však nezanedbatelně levnější.Furthermore, starch is advantageous for the production of soil stabilizers. These are used to temporarily protect soil particles against water during artificial soil movements. According to the present knowledge, mixtures of starch and polymer emulsions can have the same erosion and incrustation protective effect as currently used compositions. However, mixtures of starch and polymer emulsions are considerably cheaper.

2.6. Použití v ochranných látkách a hnojivech pro rostliny2.6. Use in preservatives and fertilizers for plants

Další oblastí využití škrobu je v ochranných látkách pro rostliny za účelem změny specifických vlastností těchto přípravků. Například je škrob užíván ke zlepšení smáčení rostlinných ochranných látek a hnojiv, za účelem dávkovaného uvolňování aktivních složek, ke konverzi kapalných, těkavých a/nebo páchnoucích aktivních složek na mikrokrystalické, stabilní, deformovatelné látky, ke smísení nekompatibilních směsí a k prodloužení trvání jejich účinku v důsledku snížení rozkladu.Another field of application of starch is in plant protection products to change the specific properties of these preparations. For example, starch is used to improve the wetting of plant preservatives and fertilizers, to release the active ingredients in a dosed manner, to convert liquid, volatile and / or malodorous active ingredients into microcrystalline, stable, deformable substances, to mix incompatible mixtures and to prolong their effect due to Decomposition reduction.

2.7. Léky, medicína a kosmetický průmysl2.7. Medicine, medicine and beauty industry

Škrob může také užíván v průmyslu farmaceutickém, kosmetickém a medicíně. Ve farmaceutickém průmyslu může být škrob užíván jako pojidlo v tabletách, nebo k ředění pojidla v kapslích. Škrob je dále vhodný k rozbíjení tablet, protože po spolknutí absorbuje roztok, přičemž ho absorbuje za krátkou dobu tolik, že dojde u uvolnění aktivní složky. Z kvalitativních důvodů je další oblast užití v lékařských lubrikantech a v zásypech na zranění. Na poli kosmetiky si našel škrob například uplatnění jako nosič práškových přípravků, jako jsou voňavky a salicylová kyselina. Relativně vzdálenou aplikací využívající škrob jsou zubní pasty.Starch can also be used in the pharmaceutical, cosmetic and medical industries. In the pharmaceutical industry, starch may be used as a binder in tablets, or to dilute the binder in capsules. The starch is furthermore suitable for breaking tablets because, upon ingestion, it absorbs the solution, absorbing it in a short time so that it releases the active ingredient. For qualitative reasons, there is another area of use in medical lubricants and in backfills for injuries. In the field of cosmetics, starch has found use, for example, as a carrier for powder formulations such as perfumes and salicylic acid. A relatively remote starch application is toothpaste.

• · • · · · 9 • 9 9 9 99 9 9 9

9 9 9 9 99

9 9 9 99

999 99 99999 99 99

2.8. Škrob jako přídavek v uhlí a briketách2.8. Starch as an addition in coal and briquettes

Škrob může být také využit jako přídavek do uhlí a briket. Přídavek škrobu může způsobit velmi kvalitní a kvantitativní aglomeraci uhlí a/nebo briket, čímž je zabráněno předčasnému rozpadu briket. Grilovací uhlí obsahuje mezi 4 a 6 % přidaného škrobu, kalorované uhlí mezi 0,1 a 0,5 %. Navíc je možné využít škrobu jako pojidla, protože jeho přidání do uhlí a briket může výrazně snížit emisi toxických látek.Starch can also be used as an addition to coal and briquettes. The addition of starch can cause high-quality and quantitative agglomeration of coal and / or briquettes, thereby preventing premature disintegration of the briquettes. Barbecue charcoal contains between 4 and 6% added starch, calorific charcoal between 0.1 and 0.5%. In addition, it is possible to use starch as a binder, since its addition to coal and briquettes can significantly reduce the emission of toxic substances.

2.9. Zpracování rud a uhelného kalu2.9. Processing of ores and coal sludge

Dále může být škrob užit jako flokulační činidlo při zpracování rudy a uhelného kalu.Further, starch can be used as a flocculating agent in the processing of ore and coal sludge.

2.10. Přídavek do odlévacích materiálů2.10. Addition to casting materials

Další oblastí užití je použití jako přídavku při zpracování materiálů při odlévání. Při různých procesech odlévání je zapotřebí kanálů vytvořených z písků smíchaných s pojivou složkou. V současné době se všeobecně jako pojivé složky užívá bentonitu smíchaného s modifikovanými škroby, většinou bobtnajícími škroby. Důvodem přidávání škrobu je zvýšená odolnost proti toku a zvýšená pojivá schopnost. Navíc bobtnající škroby splňují i další podmínky výrobního procesu, jako dispergovatelnost ve studené vodě, schopnost opakované hydratace, dobrá mísitelnost s pískem a vysoká kapacita vazby vody.Another field of application is the use as an additive in the processing of casting materials. In various casting processes, channels formed from sands mixed with a binder component are required. At present, bentonite mixed with modified starches, usually swelling starches, is generally used as binder components. The reason for the addition of starch is increased flow resistance and increased binding ability. In addition, swelling starches meet other process conditions such as cold water dispersibility, repeated hydration ability, good sand miscibility and high water binding capacity.

2.11. Gumárenský průmysl2.11. Rubber industry

V průmyslu gumárenském může být škrob užíván pro zlepšení technické a optické kvality. Důvodem mohou být zlepšený povrchový lesk, omak a vzhled. Pro tento účel je škrob dispergován na lepkavý povrch pogumovaných povrchů gumových látek před studenou vulkanizací. To může být také využito ke zlepšení potisku gumy.In the rubber industry, starch can be used to improve technical and optical quality. This may be due to improved surface gloss, feel and appearance. For this purpose, the starch is dispersed on the sticky surface of the rubberized rubber surfaces prior to cold vulcanization. It can also be used to improve rubber printing.

2.12. Výroba náhražek kůže2.12. Manufacture of leather substitutes

Další oblastí užití modifikovaného škrobu je výroba náhražek kůže.Another field of application of modified starch is the manufacture of leather substitutes.

2.13. Škrob v syntetických polymerech2.13. Starch in synthetic polymers

V průmyslu plastů se objevují následující odvětví: integrace produktů odvozených od škrobu do výrobního procesu (škrob je pouze plnivo a netvoří se syntetickým polymerem žádnou vazbu) nebo integrace produktů odvozených ze škrobu do výroby polymerů (škrob a polymer tvoří stabilní vazbu).The following industries are emerging in the plastics industry: the integration of starch-derived products into the production process (starch is a filler only and does not form a bond with the synthetic polymer) or the integration of starch-derived products into polymer production (starch and polymer form a stable bond).

• ·• ·

ΦΦΦΦ » ♦ · · φ φ · • φ · φ φ φ « φ φ φ φ • φφφφ φφφφ φφ φφΦΦΦΦ ♦ ♦ · • · · · φ φ • φ • • •

Použití škrobu jako pouhého plniva nemůže konkurovat jiným látkám jako je mastek. Odlišná je situace, kdy jsou specifické vlastnosti škrobu účinné a profil vlastností výsledných produktů je tím jasně změněn. Jedním z příkladů je použití škrobových produktů při zpracování termoplastů jako je polyethylen. V tomto případě je škrob smíchán se syntetickým polymerem v poměru 1:1 koexpresí za vzniku „základní dávky“, ze které jsou vyráběny běžnými způsoby s použitím granulovaného polyethylenu různé produkty. Integrace škrobu do polyethylenových filmů může zvýšit permeabilitu látek v dutých prostorech, zvýšit propustnost pro vodní páru, zlepšit antistatické chování a zlepšit potisk vodou ředitelnými barvivý.The use of starch as a sole filler cannot compete with other substances such as talc. The difference is that the specific properties of starch are effective and the properties profile of the resulting products is thereby clearly changed. One example is the use of starch products in the processing of thermoplastics such as polyethylene. In this case, the starch is mixed with the synthetic polymer in a 1: 1 ratio by co-expression to form a "base batch" from which various products are produced by conventional methods using granulated polyethylene. The integration of starch into polyethylene films can increase the permeability of substances in hollow spaces, increase water vapor permeability, improve antistatic behavior, and improve printing with water-dilutable dyes.

Další možností je použití škrobu v polyuretanových pěnách. Díky přizpůsobení derivátů škrobu a díky optimalizaci zpracovatelských technik je možné specificky kontrolovat reakci mezi syntetickými polymery a hydroxyskupinami škrobu. Výsledkem jsou polyuretanové filmy, které mají v důsledku použití škrobu následující vlastnosti: snížený koeficient tepelné roztažnosti, sníženou schopnost smršťování, zlepšené tlakové/napěťové chování, zvýšenou permeabilitu pro vodní páru beze změny akceptance vody, sníženou hořlavost a hustotu popraskání, žádné snížení množství spalitelných částí, žádné . Nevýhodami, které doposud nebyly překonány, jsou snížená pevnost při tlaku a nárazu.Another possibility is the use of starch in polyurethane foams. By adapting the starch derivatives and optimizing the processing techniques, it is possible to specifically control the reaction between the synthetic polymers and the hydroxy groups of the starch. The result is polyurethane films having the following characteristics due to the use of starch: reduced thermal expansion coefficient, reduced shrinkage ability, improved compression / stress behavior, increased water vapor permeability without changing water acceptance, reduced flammability and cracking density, no reduction in the amount of combustible parts , none. The disadvantages that have not been overcome so far are the reduced compressive and impact strength.

Vývoj produktů ve formě filmů není jedinou možností. Také výrobky z pevného plastu, jako hrnce, talíře a mísy, mohou být vyráběny s obsahem škrobu vyšším než 50 %. Navíc směsi škrobu a plastu nabízí tu ýhodu, že jsou mnohem snáze biodegradovatelné.Developing products in the form of films is not the only option. Also solid plastic products such as pots, plates and bowls can be produced with a starch content of more than 50%. In addition, starch-plastic mixtures offer the advantage of being much more easily biodegradable.

Vzhledem k extrémní schopnosti vázat vodu nabývají polymery roubované škrobem na významu. Tyto produkty mají hlavní řetězec tvořený škrobem a na něj jsou naroubovány boční řetězce ze syntetického monomeru na principu radikálového řetězového mechanismu. V současné době dostupné polymery roubované škrobem jsou charakteristické zlepšenou schopností vázat a zadržovat vodu až do 1000 g vody na g škrobu při vysoké viskozitě. Tyto vynikající absorbéry jsou používány hlavně v oboru hygieny, např. ve výrobcích jako jsou pleny a prostěradla, podobně v zemědělském sektoru, např. v obalování semen.Due to the extreme water-binding capacity, starch grafted polymers are gaining in importance. These products have a starch backbone and grafted side chains of synthetic monomer based on a radical chain mechanism. The currently available starch grafted polymers are characterized by improved ability to bind and retain water up to 1000 g water per g starch at high viscosity. These excellent absorbers are mainly used in the hygiene field, eg in products such as diapers and bed sheets, similarly in the agricultural sector, eg in seed coating.

Rozhodující pro používání nových škrobů modifikovaných technikami rekombinantní DNA jsou na jedné straně struktura, obsah vody, obsah proteinů, obsah lipidů, obsah vlákniny, obsah popele/fosfátů, poměr amylosa/amylopektin, distribuce relativní molekulové hmotnosti, stupeň větvení, velikost zrn a jejich tvar, stejné jako krystalizace, tt tt··· • tttt · • tttt · • tt tttt · • tttt · tttt tttt a na druhé straně jsou to vlastnosti, které se promítají do následujících vlastností: takové a sorpční vlastnosti, teplota pastifikace, viskozita, schopnost houstnutí, rozpustnost, struktura pasty, průhlednost, odolnost vůči teplu, smyku a kyselinám, tendence k retrogradaci, schopnost tvořit gel, odolnost vůči zmrazování/ rozmrazování, schopnost tvorby komplexů, vázání jódu, tvorba filmu, adhezní síla, stabilita vůči enzymům, stravitelnost a reaktivita.Structure, water content, protein content, lipid content, fiber content, ash / phosphate content, amylose / amylopectin ratio, relative molecular weight distribution, degree of branching, grain size and shape are critical to the use of new starches modified by recombinant DNA techniques. as well as crystallization, and on the other hand, these are properties which translate into the following properties: such and sorption properties, pasteurization temperature, viscosity, thickening ability, solubility, paste structure, transparency, resistance to heat, shear and acids, tendency to retrogradation, gel formation, freeze / thaw resistance, complexing ability, iodine binding, film formation, adhesion strength, enzyme stability, digestibility and reactivity.

Výroba škrobu modifikovaného genetickou manipulací transgenických rostlin může změnit vlastnosti škrobu získaného z rostliny tak, že další modifikace chemickými a fyzikálními metodami mohou být nadbytečné. Na druhou stranu mohou být škroby modifikované pomocí technik rekombinantní DNA podrobeny dalším chemickým modifikacím, které budou mít za výsledek další zlepšení kvality pro určité z výše popsaných oblastí aplikace. Takové chemické modifikace jsou známy. Zvláště jsou to modifikace za pomociThe production of starch modified by genetic manipulation of transgenic plants may alter the properties of starch derived from the plant so that further modifications by chemical and physical methods may be superfluous. On the other hand, the starches modified by recombinant DNA techniques can be subjected to further chemical modifications which will result in further quality improvements for certain of the fields of application described above. Such chemical modifications are known. Especially they are modifications with the help of

- tepelné zpracování- heat treatment

- zpracování kyselinami- acid treatment

- oxidace aoxidation, and

- esterifikace, které vedou k tvorbě fosorečnanů, dusičnanů, síranů, xantogenátů, octanů a citrátů škrobů. K esterifikaci mohou být použity také další organické kyseliny:- esterifications which lead to the formation of phosphates, nitrates, sulphates, xanthates, acetate and starch citrates. Other organic acids can also be used for esterification:

- výroba etherů škrob-alkylether, O-allylether, hydroxyalkylether, O-karboxymetylether, ethery škrobu obsahující dusík, ethery škrobu obsahující fosfor a ethery škrobu obsahující síru.- manufacture of starch-alkyl ether, O-allyl ether, hydroxyalkyl ether, O-carboxymethyl ether, nitrogen-containing starch ethers, phosphorus-containing starch ethers and sulfur-containing starch ethers.

- výroba větvených škrobů- manufacture of branched starches

- výroba polymerů roubovaných škrobem.- production of starch grafted polymers.

Přehled obrázků na výkresechBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Obr. 1 schematicky znázorňuje plazmid pJT31 (AATP1 (Arabidopsis thaliana) antikódující).Giant. 1 schematically shows plasmid pJT31 (AATP1 (Arabidopsis thaliana) anticoding).

Obr. 2 schematicky znázorňuje plazmid pJT31 (AATP1 (Solanum tuberosum) antimediátorovou).Giant. 2 schematically shows plasmid pJT31 (AATP1 (Solanum tuberosum) antisense).

44 • · · 4 • · 4 4 • · · ·44 • · 4 · 4 · 4 ·

4 4 44 4 4

4 4 44 4 4

Obr. 3 ukazuje porovnání aminokyselinové sekvence AATP2 zArabidopsis thaliana sAATPI (A. thaliana) s homologním proteinem zRickettsia prowazekii (Williamson a kol., Gene 80 (1989), 269 až 278).Giant. 3 shows a comparison of the amino acid sequence of AATP2 from Arabidopsis thaliana with AATPI (A. thaliana) with the homologous protein of Rickettsia prowazekii (Williamson et al., Gene 80 (1989), 269-278).

Obr. 4 představuje analýzu hydroterapie AATP2 (A. thaliana), AATP1 (A. thaliana) a přenašeče ADP/ATP z Rickettsia provedené způsobem podle Heijne a kol. (Eur. J. Biochem. 180 (1989), 535 až 545).Giant. 4 is an analysis of AATP2 (A. thaliana), AATP1 (A. thaliana) and Rickettsia ADP / ATP transmitters according to the method of Heijne et al. (Eur. J. Biochem. 180 (1989), 535-545).

Obr. 5 ukazuje analýzu exprese AATP1 (Solanum tuberosum) s použitímGiant. 5 shows an analysis of AATP1 (Solanum tuberosum) expression using

Northern blotu v listech a hlízách rostlin s antimediátorovým přenašečem ADP/ATP .Northern blot in leaves and tubers of plants with ADP / ATP antisense carrier.

Obr. 6 ukazuje analýzu exprese AATP1 (Arabidopsis thaliana) s použitímGiant. 6 shows an analysis of AATP1 (Arabidopsis thaliana) expression using

Northern blotu v listech a hlízách rostlin s nadměrnou expresí přenašeče ADP/ATP.Northern blot in leaves and tubers of plants overexpressing the ADP / ATP transporter.

Obr. 7 představuje schematický plán kazety pTE200 sloužící ke specifické expresi v embryu. EcoRI, Smál, BamHI, Xhol, Notl, Xbal, Sací, KpnI, Apal, Sall a Sfil značí poznávací místa pro restrikční endonukleázy. Z praktických důvodů se Sfil (A) a Sfil (B) liší variabilními sekvencemi nukleotidů v rámci rozpoznávací sekvence. Zkratky znamenají následující: PCIFatB4 = promotor CIFatB4, tCIFatB4 = terminátor CIFatB4, amp = bakteriální rezistence vůči ampicilinu, ColE1 ori = „počátek replikace“ z plazmidu ColE1, f1 (-) ori = „počátek replikace“ z fága f1.Giant. 7 is a schematic diagram of a pTE200 cassette for specific embryo expression. EcoRI, SmaI, BamHI, XhoI, NotI, XbaI, SacI, KpnI, ApaI, SalI and Sfil indicate restriction endonuclease recognition sites. For practical reasons, Sfil (A) and Sfil (B) differ in the variable nucleotide sequences within the recognition sequence. Abbreviations are as follows: PCIFatB4 = CIFatB4 promoter, tCIFatB4 = CIFatB4 terminator, amp = bacterial ampicillin resistance, ColE1 ori = "origin of replication" from ColE1, f1 (-) ori = "origin of replication" from phage f1.

Obr. 8 představuje schematický plán expresní kazety přenašeče ADP/ATP pTE208: Tento derivát vektoru pTE200 (Obrázek 7) nese cDNA kódující přenašeč ADP/ATP z Solanum tuberosum v antimediátorové orientaci;Giant. 8 is a schematic plan of the ADP / ATP vector expression cassette of pTE208: This pTE200 derivative (Figure 7) carries a cDNA encoding an ADP / ATP vector from Solanum tuberosum in an antisense orientation;

Obr. 9Schématická mapa binárního vektoru pMH000-0. Sfil, Sall, Clal, Hindlll, EcoRI, Nsil, Smál, BamHI, Spěl, Notl, KpnI, BglII, Apal, Xhol, Xbal a BstEII označují rozpoznávací sekvence restrikčních endonukleáz. Sfil (A) a Sfil (B) se navzájem liší jak bylo popsáno. To je důvodem zabraňujícím zpětné cirkularizaci výchozího vektoru při štěpení Sfil a je možná přímá inzerce expresní kazety z derivátu pTE200. Zkratky označují následující: RB, LB = pravá a levá hraniční oblast, t35S - terminační oblast z 35S rna genu z CaMV, pat = gen kódující fosfinotricinacetyltransferasu, p35S = promotor 35S rna genu z CaMV, p35S (min) = minimální promotor z 35S rna genu z CaMV, tp-sul = gen s tranzitním peptidem kódující odolnost vůči sulfonamidům, tnos = terminační signál genu kódujícího nopalinsyntasu, Sm/Sp = bakteriální rezistence vůči streptomycinu a spektinomycinu, parA, parB a parR = multiplikační funkce plazmidu z plazmidu pVS1 se širokou oblastí hostitelských kmenů tj. Agrobacterium tumefaciens a Escherichia coli.Giant. 9 Schematic map of the binary vector pMH000-0. Sfil, SalI, ClaI, HindIII, EcoRI, NsiI, SmaI, BamHI, SpeI, NotI, KpnI, BglII, ApaI, XhoI, XbaI and BstEII refer to restriction endonuclease recognition sequences. Sfil (A) and Sfil (B) differ from each other as described. This is a reason to prevent back-circularization of the parent vector upon cleavage of Sfil and direct insertion of the expression cassette from the pTE200 derivative is possible. Abbreviations indicate the following: RB, LB = right and left border regions, t35S - CaSV 35S rna termination region, pat = phosphinothricin acetyltransferase gene coding, p35S = CaMV 35S rna promoter, p35S (min) = minimal 35S rna promoter CaMV gene, tp-sul = Sulfonamide resistance transient peptide gene, tnos = nopaline synthase gene termination signal, Sm / Sp = bacterial resistance to streptomycin and spectinomycin, parA, parB and parR = multiplier function of plasmid from plasmid pVS1 with wide the host strain regions of Agrobacterium tumefaciens and Escherichia coli.

* · · · ···· • ·♦·· ···· * · » · · · · · ···· · · ······ • · · · · · · • ······· · · ··* · · ······································································· ·· · · ··

Příklady provedení vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Následující příklady ilustrují vynález.The following examples illustrate the invention.

Příklad 1Example 1

Konstrukce bakteriálního expresního vektoru pJT118 a transformace E.coliConstruction of pJT118 bacterial expression vector and E.coli transformation

K N-konci proteinu AATP2 (genová knihovna X94626) z Arabidopsis thaliana byl napojen „histidinový ocásek“ obsahující 10 aminokyselinových zbytků.A "histidine tail" containing 10 amino acid residues was attached to the N-terminus of the AATP2 protein (X94626 gene library) from Arabidopsis thaliana.

Proto byla cDNA kódující celý protein AATP2 z Arabidopsis thaliana izolována pomocí PCR. Jako antikódující primer sloužil následující oligonukleotid obsahující navíc rozpoznávací místo pro restrikční endonukleázu Xhol:Therefore, cDNA encoding the entire AATP2 protein from Arabidopsis thaliana was isolated by PCR. The following oligonucleotide containing an additional restriction endonuclease recognition site XhoI served as the anticoding primer:

cgtgagagatagagagctcgagggtctgattcaaacc (identifikační číslo sekvence 1); obsahující páry baží 66 až 102.cgtgagagatagagagctcgagggtctgattcaaacc (sequence number 1); containing pairs ranging from 66 to 102.

Jako antimediátorový primer sloužil oligonukleotid obsahující navíc místo pro restrikční endonukleázu BamHi: gatacaacaggaatcctggatgaagc (identifikační číslo sekvence 2), obsahující páry baží 1863 až 1835. Získaný PCR produkt byl přečištěn na agarosovém gelu, štěpen restrikčními enzymy Xhol/BamHI a byl vložen „v rámci“ do plazmidu pET16b (Novagene, Heidelberg, Německo). To vedlo k exhibici histidinového ocásku z 10 aminokyselin na N-konci cDNA kódující celý AATP2 protein z Arabidopsis thaliana (His-AATP2). Vektor byl nazván pJT118. Sekvence PCR produktu byla určena sekvenční analýzou obou nukleotidových řetězců (Eurogentec). Transformace E. coli C43 (Miroux a Walker, J. Mol. Biol. 260 (1996), 289 až 298) byla provedena standardními metodami.An oligonucleotide containing an additional BamHi restriction endonuclease site: gatacaacaggaatcctggatgaagc (SEQ ID NO: 2) containing base pairs 1863 to 1835 served as antisense primer. The obtained PCR product was purified on an agarose gel, digested with XhoI / BamHI and inserted " into plasmid pET16b (Novagene, Heidelberg, Germany). This resulted in a histidine tail exhibition of 10 amino acids at the N-terminus of the cDNA encoding the entire AATP2 protein from Arabidopsis thaliana (His-AATP2). The vector was named pJT118. The PCR product sequence was determined by sequence analysis of both nucleotide sequences (Eurogentec). Transformation of E. coli C43 (Miroux and Walker, J. Mol. Biol. 260 (1996), 289-298) was performed by standard methods.

Kmen C43 E. coli umožňuje heterologní expresi živočišných (Miroux a Walker, citováno výše) a rostlinných (Tjaden a kol., J. Biol. Chem. (1998) (v tisku) membránových proteinů.The E. coli C43 strain allows heterologous expression of animal (Miroux and Walker, cited above) and vegetable (Tjaden et al., J. Biol. Chem. (1998) (in print) membrane proteins).

Po transformaci zmíněného kmenu vektorem pJT118 byly provedeny studie s radioaktivně značeným ADP a ATP. Těmito studiemi je možné demonstrovat, že HÍS-AATP2 může být funkčně exprimován v E. coli C43 v cytoplazmatické membráně E. coli. To ukázalo, že AATP2 kóduje ve skutečnosti přenašeč ADP/ATP. Přítomnost Nkoncového histidinového ocásku vede ke zvýšení (dva- až třikrát) transportní aktivity AATP2 z A. thaliana do E. coli v porovnání s AATP2 bez N-koncového histidinového ocásku.After transformation of said strain with the vector pJT118, studies with radiolabeled ADP and ATP were performed. These studies demonstrate that HIS-AATP2 can be functionally expressed in E. coli C43 in the cytoplasmic membrane of E. coli. This showed that AATP2 actually encodes an ADP / ATP carrier. The presence of the N-terminal histidine tail results in an increase (two to three times) of the AATP2 transport activity from A. thaliana to E. coli compared to AATP2 without the N-terminal histidine tail.

·· ···· ··

Příklad 2Example 2

Konstrukce plazmidu pJT31 a vložení tohoto plazmidu do genomu rostlin bramborConstruction of plasmid pJT31 and insertion of this plasmid into the genome of potato plants

Konstrukce vektoru k transformaci rostlin spočívala v ligaci fragmentu EcoRV/BamHI z AATP1-cDNAz A thaliana, o délce 2230 pb (Kampfenkel a kol., FEBS Letters 374 (1995), 351 až 355) do vektoru pBinAR štěpeného restriktázami Smal/EcoRV a BamHI (Hófgen a Willmitzer, Plant Sci. 66 (1990), 221 až 230). Vložením fragmentu cDNA byla vytvořena expresní kazeta (pJT31), která je tvořena následujícími fragmenty A, B a C (viz obr. 1):Construction of the vector for plant transformation consisted in ligating the 2230 bp EcoRV / BamHI fragment from AATP1-cDNAz A thaliana (Kampfenkel et al., FEBS Letters 374 (1995), 351-355) to the pBinAR vector digested with SmaI / EcoRV and BamHI (Hofgen and Willmitzer, Plant Sci. 66 (1990), 221-230). By inserting the cDNA fragment, an expression cassette (pJT31) was created, consisting of the following fragments A, B and C (see Fig. 1):

Fragment A (540 pb) obsahuje 35S promotor mozaikového viru květáku.Fragment A (540 bp) contains the cauliflower mosaic virus 35S promoter.

Fragment B obsahuje kromě bočních oblastí i protein kódující oblast přenašeče ADP/ATP z A. thaliana (AATP1). Izolace zmíněné oblasti byla popsána výše. Dále byla oblast spojena v antikódující orientaci s 35S promotorem ve vektoru pBinAR.Fragment B contains, in addition to the side regions, a protein encoding the A. thaliana ADP / ATP transporter region (AATP1). The isolation of said region has been described above. Further, the region was linked in anti-coding orientation to the 35S promoter in the pBinAR vector.

Fragment C (215 pb) obsahuje polyadenylační signál z genu kódujícího oktopinsyntasu z Agrobacterium tumefaciens.Fragment C (215 bp) contains a polyadenylation signal from a gene encoding octopine synthase from Agrobacterium tumefaciens.

Velikost plazmidu pJT31 činí přibližně 14,2 kb (kilopárů baží).The size of the plasmid pJT31 is approximately 14.2 kb (kilopaires).

Plazmid byl přenesen do rostlin brambor s použitím Agrobacteria podle RochaSosa a kol. (EMBO J. 8 (1989), 23 až 29). Výsledek transformace rostlin brambor byla zvýšená hladina mRNA přenašeče ADP/ATP z plastidů. Toto bylo detekováno pomocí Northern blotu (viz obr. 6). RNA byla izolována z pletiva listů a hlíz rostlin bramboru standardními metodami. 50 pg RNA bylo separováno na agarosovém gelu (1,5% agarosa, 1x pufr MEN, 16,6% formaldehyd). Po elektroforéze byla RNA přenesena s 20x SSC kapilárním blotem na nylonovou membránu Hybond N (Amersham, UK). RNA byla fixována na membráně pomocí UV záření. Membrána byla 2 hodiny prehybridizována ve fosfátovém hybridizačním pufru (Sambrook a kol., citováno výše) a následně hybridizována 10 hodin přidáním radioaktivně značené sondy.The plasmid was transferred to potato plants using Agrobacteria according to RochaSos et al. (EMBO J. 8 (1989), 23-29). The result of transformation of potato plants was an increased level of plastid ADP / ATP transporter mRNA. This was detected by Northern blot (see Fig. 6). RNA was isolated from the tissue of leaves and tubers of potato plants by standard methods. 50 µg of RNA was separated on an agarose gel (1.5% agarose, 1X MEN buffer, 16.6% formaldehyde). After electrophoresis, RNA was transferred with 20x SSC capillary blot onto Hybond N nylon membrane (Amersham, UK). RNA was fixed to the membrane by UV radiation. The membrane was prehybridized in phosphate hybridization buffer (Sambrook et al., Cited above) for 2 hours and subsequently hybridized for 10 hours by the addition of a radiolabeled probe.

Příklad 3Example 3

Konstrukce plazmidu pJT32 a vložení tohoto plazmidu do genomu rostlin bramborConstruction of plasmid pJT32 and insertion of this plasmid into the genome of potato plants

Konstrukce vektoru určeného k transformaci rostlin spočívala v ligaci fragmentu BamHl/Ndel z kódující oblasti AATP1-cDNA z S. tuberosum (Genová banka Y10821) o • · délce 1265 pb do vektoru pBinAR (Hófgen a Willmitzer, Plant Sci. 66 (1990), 221 ažThe construction of the vector to transform the plants consisted in ligation of the BamH1 / NdeI fragment from the S. tuberosum AATP1-cDNA coding region (Genbank Y10821) of 1265 bp to the pBinAR vector (Hofgen and Willmitzer, Plant Sci. 66 (1990), 221 až

230) štěpeného restriktázami Smal/Ndel a BamHI.230) digested with SmaI / NdeI and BamHI.

Vložením fragmentu cDNA byla vytvořena expresní kazeta, která je tvořena následujícími fragmenty A, B a C (viz obr. 2):By inserting the cDNA fragment, an expression cassette was created consisting of the following fragments A, B and C (see Figure 2):

Fragment A (540 pb) obsahuje 35S promotor mozaikového viru květáku.Fragment A (540 bp) contains the cauliflower mosaic virus 35S promoter.

Fragment B obsahuje oblast kódující přenašeč ADP/ATP z S. tuberosum (AATP1 S.t.) o délce 1265 pb. Zmíněná oblast byla dále spojena v antimediátorové orientaci s 35S promotorem ve vektoru pBinAR.Fragment B contains the 1265 bp ADP / ATP carrier coding region of S. tuberosum (AATP1 S.t.). Said region was further linked in antisense orientation to the 35S promoter in the pBinAR vector.

Fragment C (215 pb) obsahuje polyadenylační signál z genu kódujícího oktopinsyntasu z Agrobacteríum tumefaciens.Fragment C (215 bp) contains a polyadenylation signal from a gene encoding octopine synthase from Agrobacterium tumefaciens.

Velikost plazmidů pJT31 činí přibližně 13,3 kb.The size of the plasmids pJT31 is approximately 13.3 kb.

Plazmid byl přenesen do rostlin brambor s použitím Agrobacteria podle RochaSosa a kol. (EMBO J. 8 (1989), 23 až 29).The plasmid was transferred to potato plants using Agrobacteria according to RochaSos et al. (EMBO J. 8 (1989), 23-29).

Výsledkem transformace rostlin brambor byla snížená hladina mRNA přenašeče ADP/ATP z plastidu. Toto bylo detekováno pomocí Northern blotu (viz obr. 5). RNA byla izolována z pletiva listů a hlíz rostlin bramboru standardními metodami. 50 μς RNA bylo separováno na agarosovém gelu (1,5% agarosa, 1x pufr MEN, 16,6% formaldehyd). Po elektroforéze byla RNA přenesena s 20x SSC kapilárním blotem na nylonovou membránu Hybond N (Amersham, UK). RNA byla fixována na membráně pomocí UV záření. Membrána byla 2 hodiny prehybridizována ve fosfátovém hybridizačním pufru (Sambrook a kol., citováno výše) a následně hybridizována 10 hodin přidáním radioaktivně značené sondy.Transformation of potato plants resulted in a reduced level of plastid ADP / ATP transporter. This was detected by Northern blot (see Fig. 5). RNA was isolated from the tissue of leaves and tubers of potato plants by standard methods. 50 μς RNA was separated on an agarose gel (1.5% agarose, 1x MEN buffer, 16.6% formaldehyde). After electrophoresis, RNA was transferred with 20x SSC capillary blot onto Hybond N nylon membrane (Amersham, UK). RNA was fixed to the membrane by UV radiation. The membrane was prehybridized in phosphate hybridization buffer (Sambrook et al., Cited above) for 2 hours and subsequently hybridized for 10 hours by the addition of a radiolabeled probe.

Příklad 4Example 4

Analýza obsahu škrobu, amylosy a cukru v transgenických rostlinách bramboruAnalysis of starch, amylose and sugar content in transgenic potato plants

Stanovení obsahu rozpustných cukrů bylo provedeno podle popisu Lowry a Passonneau v „A Flexible System of Enzymatic Analysis“, Academie press, New York, USA (1972). Stanovení obsahu škrobu bylo provedeno podle popisu Batz a kol. (Plant Physiol. 100 (1992), 184 až 190).The determination of soluble sugars was performed as described by Lowry and Passonneau in "A Flexible System of Enzymatic Analysis", Academic Press, New York, USA (1972). The starch content was determined as described by Batz et al. (Plant Physiol. 100 (1992), 184-190).

• * · · ·· • · · · · · • · · · · • · · · · · • · · · ·• * · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·

Tabulka 1:Table 1:

linie / genotyp line / genotype obsah škrobu v (pmol jednotek C6/ g čerstvé váhy) Starch content in (pmol units C6 / g fresh weight) obsah rozpustných cukrů v (pmol/g čerstvé váhy) soluble sugar content (pmol / g fresh weight) Desiree / Divoký typ Desiree / Wild type 1094,0 1094.0 26,49 26.49 654/antimediátorový-AATP1 (S. tuberosum) 654 / antisense-AATP1 S. tuberosum 574,2 574.2 42,52 42.52 594/antimediátorový-AATP 1 (S. tuberosum) 594 / antisense-AATP 1 S. tuberosum 630,2 630.2 48,76 48.76 595/antimediátorový-AATP 1 (S. tuberosum) 595 / antisense-AATP 1 S. tuberosum 531,4 531.4 45,92 45.92 676/antimediátorový-AATP 1 (S. tuberosum) 676 / antisense-AATP 1 (S. tuberosum) 883,0 883.0 40,60 40.60 62/anti kóduj ící-AATP 1 (A. thaliana) 62 / anti-coding-AATP 1 (A. thaliana) 1485,0 1485.0 30,65 30.65 98/antikódující-AATP1 (A. thaliana) 98 / anti-coding-AATP1 (A. thaliana) 1269,0 1269.0 18,28 18.28 78/antikódující-AATP1 (A. thaliana) 78 / anti-coding-AATP1 (A. thaliana) 995,0 995.0 20,50 20.50

Stanovení obsahu amylosy bylo provedeno podle Hovenkamp-Hermelink a kol (Potato Res. 31 (1988), 241 až 246):The amylose content was determined according to Hovenkamp-Hermelink et al (Potato Res. 31 (1988), 241-246):

Tabulka 2:Table 2:

linie/genotyp line / genotype % amylosy % amylose Desiree / Divoký typ Desiree / Wild type 18,8 18.8 654/antimediátorový-AATP 1 (S. tuberosum) 654 / antisense-AATP 1 (S. tuberosum) 15,5 15.5 594/antimediátorový-AATP 1 (S. tuberosum) 594 / antisense-AATP 1 (S. tuberosum) 14,3 14.3 595/antimediátorový-AATP1 (S. tuberosum) 595 / antisense-AATP1 (S. tuberosum) 18,0 18.0 676/antimediátorový-AATP1 (S. tuberosum) 676 / antisense-AATP1 (S. tuberosum) 11,5 11.5 62/antikódující-AATP 1 (A. thaliana) 62 / anti-coding-AATP 1 (A. thaliana) 27,0 27.0 98/antikódující-AATP1 (A. thaliana) 98 / anti-coding-AATP1 (A. thaliana) 22,7 22.7 78/antikódující-AATP1 (A. thaliana) 78 / anti-coding-AATP1 (A. thaliana) 24,5 24.5

Příklad 5Example 5

Výroba expresní kazety a transformace rostlin řepkyProduction of expression cassette and transformation of rapeseed plants

Expresní kazeta pTE200 v derivátu pBluescriptu (Short a kol., Nucl. Acid Res. 16, (1988), 7583 až 7600) nese sekvenci promotoru a terminátoru genu kódujícího thioesterázu CIFatB4 (přístupové číslo v genové bance AJ131741) z Cuphea lanceolata a vhodné sekvence polylinkeru sloužích k vložení různých užitečných genů. Krajní rozpoznávací sekvence Sfil s nekompatibilními nukleotidy ve variabilních rozpoznávacích úsecích umožňují řízený přenos celé expresní kazety, včetně užitečného genu, do odpovídajících resrikčních míst binárního plazmidového vektoru pMHOOO-O a další vývoj vektoru pLH9000 (Hausmann a Tópfer, (1999); 9. kapitola; Entwicklung von PlasmidVektoren v Bioengineering fůr Rapssorten nach MaB, D. Brauer, G. Róbbelen and R. Tópfer (vydavatelé), Vortráge fůr Planzenzůchtung, svazek 45, 155 až 172) a zabraňují zpětné cirkularizaci DNA v přijímajícím vektoru.The expression cassette pTE200 in the pBluescript derivative (Short et al., Nucl. Acid Res. 16, (1988), 7583-7600) carries the promoter and terminator sequence of the thioesterase CIFatB4 gene (AJ131741 gene bank accession number) from Cuphea lanceolata and the appropriate sequence polylinker used to insert various useful genes. Extreme recognition sequences of Sfi with incompatible nucleotides in the variable recognition regions allow for the controlled transfer of the entire expression cassette, including the useful gene, to the corresponding restriction sites of the pMHOOO-O binary plasmid vector and further development of the pLH9000 vector (Hausmann and Tópfer, (1999); Entwicklung von PlasmidVektoren in Bioengineering Forums Rapssorten nach MaB, D. Brauer, G. Robbelen, and R. Tópfer (editors), Vortráge Forums Planzenzüchtung, Vol. 45, 155-172), and prevent reverse circulation of DNA in the receiving vector.

K výrobě expresní kazety pTE200 byl nejdříve fragment Sall-Bbvl nesoucí promotor o přibližné délce 3,3 kb izolován zgenomového klonu CITEg16 (WO95/07357), který nesl kompletní sekvenci genu CIFatB4 z C. lanceolata. Aby mohlo být tohoto dosaženo, bylo nejdříve otevřeno restrikční místo Bpvl na 3’-konci promotoru a bylo modifikováno tak, aby fragment mohl být vložen do pBluescriptu (stratagen) štěpeného pomocí Sall a Smál. Vnitřní rozpoznávací místo pro EcoR fragmentu umístěného na 1211 nukleotidech na 5’-konci bylo vymazáno tak, že bylo otevřeno a změněno T4- polymerasou a následně opět uzavřeno.To produce the expression cassette pTE200, a SalI-Bbv1 fragment carrying an approximately 3.3 kb promoter was first isolated from the genome clone CITEg16 (WO95 / 07357), which carried the complete sequence of the C. lanceolata CIFatB4 gene. To achieve this, the Bpvl restriction site at the 3'-end of the promoter was first opened and modified so that the fragment could be inserted into pBluescript (stratagen) digested with SalI and SmaI. The internal recognition site for the EcoR fragment located at 1211 nucleotides at the 5'-end was deleted by being opened and altered by T4 polymerase and then resealed.

Sekvence terminátoru byla zvětšena polymerasovou řetězovou reakcí s použitím specifických oligonukleotidových primerů na matrici CITEg16 (WO95/07357) a byla opatřena různými polylinkerovými restrikčními místy (MCS) prostřednictvím příměrů. Sekvence použitých primerů jsou;The terminator sequence was increased by a polymerase chain reaction using specific oligonucleotide primers on the CITEg16 matrix (WO95 / 07357) and was provided with various polylinker restriction sites (MCS) via primers. The sequences of the primers used are;

5'GAATTCCTGCAGCCCGGGGGATCCACTAGTCTCGAGAAGTGGCTGGGGGCCTTT CC3' (identifikační číslo sekvence: 3)= 5'-primer: (MCS: EcoRI, Pstl, Smál, BamHI, Spěl Xhol; CIFatB4 terminátor: od pozice 35 po 56) a5'GAATTCCTGCAGCCCGGGGGATCCACTAGTCTCGAGAAGTGGCTGGGGGCCTTT CC3 '(SEQ ID NO: 3) = 5'-primer: (MCS: EcoRI, PstI, SmaI, BamHI, Spel XhoI; CIFatB4 terminator: from position 35 to 56) and

5'TCTAGAGGCCAAGGCGGCCGCTTCAACGGACTGCAGTGC3' (identifikační číslo sekvence: 4) = 3'-primer: CIFatB4 terminátor: od pozice 22 po 39, MCS: Notl, Styl, Sfil,5'TCTAGAGGCCAAGGCGGCCGCTTCAACGGACTGCAGTGC3 '(sequence identification number: 4) = 3'-primer: CIFatB4 terminator: from position 22 to 39, MCS: Notl, Style, Sfil,

Xbal. Zvětšený produkt byl štěpen enzymy EcoRV a Notl a vložen do odpovídajících restrikčních míst vektoru pBlueSfi BA (Hausmann and Tópfer, viz výše). Fragment nesoucí promotor byl otevřen BamHI, modifikován a následně štěpen Sall, aby jej bylo • · 00 · ·· ·0 0· • · 0 0 0 0 • 0 0 0 0 • 0 0 0 0 0 • 0 0 0 0 •000 00 00 možné vložit do vektoru pBlueSfi BA prostřednictvím restrikčního místa Sall a modifikovaného Hindlll před terminátorem. Výsledkem je expresní kazeta pTE200 (viz obr.7).Xbal. The enlarged product was digested with EcoRV and NotI and inserted into the corresponding restriction sites of the pBlueSfi BA vector (Hausmann and Topfer, supra). The promoter-bearing fragment was opened with BamHI, modified and then digested with SalI to be 0 · 0 · 0 · 0 · 0 · 0 · · 0 0 0 0 · 0 0 0 0 • 0 0 0 0 0 • 0 0 0 0 • 000 00 00 can be inserted into the pBlueSfi BA vector via a SalI restriction site and a modified HindIII site upstream of the terminator. The result is a pTE200 expression cassette (see Figure 7).

Konstrukce vektoru určeného k transformaci rostlin spočívala v ligaci fragmentu EcoRI z AATP1 cDNA z Solárium tuberosum (pTM1, Tjaden a kol., The Plant Journal 16 (1998) 531 až 540) o délce 2270 pb do vektoru pTE200, který byl otevřen EcoRI. Orientace byla kontrolována restrikčním trávením. Výsledkem byl plazmid pTE208 (obr. 8). V následujícím kroku byl Sfil fragment z pTE208 vložen do restrikčních míst polylinkeru binárního vektoru pMHOOO-O (obr. 9) řízeným způsobem. Výsledkem byl vektor pMH 0208.The construction of the vector to transform the plants consisted in ligation of the EcoRI fragment of the AATP1 cDNA from Solarium tuberosum (pTM1, Tjaden et al., The Plant Journal 16 (1998) 531-540) of 2270 bp in length to the pTE200 vector that had been opened with EcoRI. Orientation was controlled by restriction digestion. This resulted in plasmid pTE208 (FIG. 8). In the next step, the SfiI fragment from pTE208 was inserted into the polylinker restriction sites of the binary vector pMHOOO-O (Fig. 9) in a controlled manner. The result was pMH 0208.

Binární plazmidový vektor pMHOOO-O byl vyvinut dále z pLH9000 (Hausmann and Tópfer, viz výše) s různými selekčními značkovači pro transformace rostlin. Sulfonamidový gen (sul) byl izolován spolu se signální peptidovou sekvencí (tp) pro plastidiální import do malé podjednotky ribulosabisfosfátkarboxylasy z prekurzorového plazmidu pS001 (Reiss a kol., Proč. Nati. Acad. Sci. USA 93, (1996), 3094 až 3098) po modifikaci Asp718 na Xhol restrikční místo. Xhol - Sall fragment byl vložen do Xhol- a BamHI- restrikčních míst derivátu vektoru pBluescriptu před terminátorem genu kódujícího nopalinsyntasu (pAnos) po úpravě Sall a Bam Hl. Následnou třífragmentovou ligaci byly výsledný fragment tpsul-pAnos (Xhol - Xbal), spolu s Xhol - Hindlll fragment zpRT103pat (Tópfer a kol., Methods in Enzymol. 217, (1993), 66 až 78) spojeny s plazmidem pK18 (Pridmore, Gene 56, (1987), 309 až 312) otevřeným enzymy Hindlll a Xbal. Následkem toho byl gen kódující fosfinotricinacetyltransferasu s terminátorem genu CaMV35S RNA z pRT103pat umístěn v opačné orientaci k jednotce tpsul-Anos. Duální promotor ma genu CaMV35S jako Xhol fragment z potomka pROA93 (Ott a kol., Mol. Gen. Genet. 221, (1990), 121 až 124) byl vložen do Xhol restrikčního místa mezi sekvence genů zprostředkovávajících rezistenci, aby byla dokončena zmíněná dvojná selekční jednotka (s rezistencí proti herbicidu Basta a sulfonamidu sulfadiazinu). Po odpovídajících změnách v přiléhajícím polylinkeru byla výsledná duální selekční kazeta pomocí enzymů Xbal a Hindlll zaměněna za kanamycinovou kazetu v prekurzorovém l plazmidu pLH9000 (Hausmann and Tópfer, viz výše). Výsledkem byl binární plazmidový vektor pMHOOO-O.The binary plasmid vector pMHOOO-O was developed further from pLH9000 (Hausmann and Topfer, supra) with various selection markers for plant transformation. The sulfonamide gene (sul) was isolated together with the signal peptide sequence (tp) for plastidial import into the small subunit of ribulosabisphosphate carboxylase from the precursor plasmid pS001 (Reiss et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 93, (1996), 3094-3098). ) after modification of Asp718 to XhoI restriction site. The XhoI - SalI fragment was inserted into the XhoI and BamHI-restriction sites of the pBluescript vector derivative upstream of the gene terminator encoding nopaline synthase (pAnos) after treatment with SalI and Bam HI. Subsequent three-fragment ligation, the resulting tpsul-pAnos fragment (XhoI-XbaI), together with the XhoI-HindIII fragment from pRT103pat (Tópfer et al., Methods in Enzymol. 217, (1993), 66-78) were linked to plasmid pK18 (Pridmore, Gene). 56, (1987), 309-312) with open enzymes HindIII and XbaI. As a result, the gene encoding phosphinothricin acetyltransferase with the CaMV35S RNA gene terminator from pRT103pat was placed in the opposite orientation to the tpsul-Anos unit. The dual promoter of the CaMV35S gene as an XhoI fragment from the progeny of pROA93 (Ott et al., Mol. Gen. Genet. 221, (1990), 121-124) was inserted into the XhoI restriction site between sequences of resistance mediating genes to complete said double selection unit (with resistance to herbicide Basta and sulfonamide sulfadiazine). After corresponding changes in the adjacent polylinker, the resulting dual selection cassette was exchanged with the XbaI and HindIII enzymes for the kanamycin cassette in the precursor 1 of plasmid pLH9000 (Hausmann and Topfer, supra). This resulted in the binary plasmid vector pMHOOO-O.

Transformace hypokotylových explantátů řepky odrůdy Drakkar byla prováděna podle popisu De Blocka (Plant Physioi. 91 (1989), 694 až 701) s použitím Agrobacteria (kmenThe transformation of the hypocotyl explants of the Drakkar rape variety was carried out as described by De Block (Plant Physioi. 91 (1989), 694-701) using Agrobacteria (strain

GV 3101 C58C1 Rifr) nesoucí binární vektor pMH0208 (přenašeč ADP/ATP antikódující). Výhonky byly regenerovány na selektivním živném médiu (sulfonamid) a kultivoΦ φ φφφφ φ vány ve skleníku do vyzrání semen. Pomocí PCR a listového testu (tolerance vůči glufosinátamoniu (Basta®)) bylo stanoveno, které rostliny nesou transgen. Vyzrávající embrya byla v různých vývojových stádiích odebrána ze zmíněných rostlin a uskladněna v kapalném dusíku.GV 3101 (C58C1 Rifr) carrying the binary vector pMH0208 (ADP / ATP anticoding carrier). The shoots were regenerated on a selective nutrient medium (sulfonamide) and cultured in a greenhouse until the seeds were matured. The plants and the transgene were determined by PCR and leaf test (glufosinate ammonium tolerance (Basta®)). The maturing embryos were removed from the plants at various stages of development and stored in liquid nitrogen.

Stanovení obsahu oleje ve zralých semenech linií transgenické řepky a kontrolních linií bylo prováděno neinvazivní infračervenou spektroskopií v blízké oblasti (popsané například v Schulz a kol., J. Near Infrared Spectrosc. 6, (1998), A125 až A130; Starr a kol., J. Agric. Sci. 104(2), (1985), 317 až 323).Determination of the oil content of mature seeds of transgenic rapeseed and control lines was performed by non-invasive near-field infrared spectroscopy (described, for example, in Schulz et al., J. Near Infrared Spectrosc. 6, (1998), A125-A130; Starr et al. J. Agric Sci 104 (2), (1985), 317-323).

Claims (16)

PATENTOVÉ NÁROKYPATENT CLAIMS 1. Transgenická rostlinná buňka, která je geneticky modifikovaná, vyznačující se t í m , že genetickou modifikací je zavedení cizí molekuly nukleové kyseliny, jejíž přítomnost nebo exprese vede ke zvýšení aktivity plastidového přenašeče ADP/ATP ve srovnání s odpovídajícími geneticky nemodifikovanými rostlinnými buňkami z rostlin divokého typu.1. A transgenic plant cell that is genetically modified, characterized in that the genetic modification is the introduction of a foreign nucleic acid molecule whose presence or expression results in an increase in the activity of the plastid ADP / ATP transporter compared to corresponding non-genetically modified plant cell cells from plants wild type. 2. Transgenická rostlinná buňka podle nároku 1,vyznačuj ÍCÍ se tím, Že cizí molekula nukleové kyseliny kóduje plastidový přenašeč ADP/ATP.2. The transgenic plant cell of claim 1, wherein the foreign nucleic acid molecule encodes a plastid ADP / ATP transporter. 3. Transgenická rostlinná buňka podle nároku 2, vyznačující se tím, že zmíněná cizí molekula nukleové kyseliny kóduje plastidový přenašeč ADP/ATP z Arabidopsis thaliana.3. The transgenic plant cell of claim 2, wherein said foreign nucleic acid molecule encodes an Arabidopsis thaliana plastid ADP / ATP transporter. 4. Transgenická rostlinná buňka podle kteréhokoli z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, Že vykazuje zvýšený výtěžek ve srovnání s odpovídajícími geneticky nemodifikovanými rostlinnými buňkami.Transgenic plant cell according to any one of claims 1 to 3, characterized in that it has an increased yield compared to the corresponding non-genetically modified plant cells. 5. Transgenická rostlinná buňka podle kteréhokoli z nároků 1 až 4, vyznačující se t í m , že vykazuje zvýšený obsah oleje a/nebo škrobu ve srovnání s odpovídající geneticky nemodifikovanými rostlinnými buňkami.Transgenic plant cell according to any one of claims 1 to 4, characterized in that it has an increased content of oil and / or starch compared to corresponding non-genetically modified plant cells. 6. Transgenická rostlinná buňka podle kteréhokoli z nároků 1 až 5, vyznačující se tím, Že syntetizuje škrob, který vykazuje zvýšený podíl amylosy ve srovnání se škrobem odpovídajících geneticky nemodifikovaných rostlinných buňek.Transgenic plant cell according to any one of claims 1 to 5, characterized in that it synthesizes a starch having an increased proportion of amylose compared to the starch of the corresponding genetically unmodified plant cells. 7. Transgenická rostlina obsahující transgenické rostlinné buňky podle kteréhokoli z nároků 1 až 6.A transgenic plant comprising the transgenic plant cells according to any one of claims 1 to 6. 8. Transgenická rostlina podle nároku 7, vyznačující se tím, Že ukládá škrob a/nebo olej.Transgenic plant according to claim 7, characterized in that it stores starch and / or oil. 9. Transgenická rostlina podle nároku 8, kterou je kukuřice, řepka, pšenice nebo brambor.The transgenic plant of claim 8, which is corn, rape, wheat or potato. 10. Způsob výroby transgenické rostliny, která vykazuje zvýšený výtěžek ve srovnání s rostlinami divokého typu, kde (a) rostlinná buňka je geneticky modifikována vložením cizí molekuly nukleové kyseliny, jejíž přítomnost nebo exprese vede ke zvýšení aktivity plastidového přenašeče ADP/ATP v buňce;A method of producing a transgenic plant that exhibits increased yield compared to wild-type plants, wherein (a) the plant cell is genetically modified by introducing a foreign nucleic acid molecule whose presence or expression results in increased activity of the plastid ADP / ATP transporter in the cell; • · • φ · · · t ·· ·· ·· φφφ φ · φ φ φ φ φ φ · φ · • ···*·· • · φφ φφφφ φφφ φ φφφ φφφφ ·« ·· (b) rostlina je regenerována z buňky vyrobené podle kroku (a); a (c) další rostliny jsou případně vyrobeny z rostliny vyrobené podle kroku (b).• · · φ · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · regenerated from the cell produced according to step (a); and (c) optionally, the other plants are made from a plant produced according to step (b). 11. Způsob podle nároku 10, vyznačující se tím, že transgenické rostlina má zvýšený obsah oleje a/nebo škrobu ve srovnání s rostlinami divokého typu a/nebo jejíž škrob obsahuje zvýšený obsah amylosy ve srovnání se škrobem z rostlin divokého typu.The method of claim 10, wherein the transgenic plant has an increased oil and / or starch content compared to wild-type plants and / or whose starch contains an increased amylose content compared to starch from wild-type plants. 12. Transgenické rostlina, kterou je možno získat způsobem podle nároků 10 nebo 11.A transgenic plant obtainable by the method of claims 10 or 11. 13. Propagační materiál rostlin podle kteréhokoli z nároků 7 až 9 nebo 12, vyznačující se tím, že zmíněný propagační materiál obsahuje transgenické buňky podle kteréhokoli z nároků 1 až 6.Plant propagation material according to any one of claims 7 to 9 or 12, characterized in that said propagation material comprises transgenic cells according to any one of claims 1 to 6. 14. Použití molekul nukleové kyseliny kódujících plastidový přenašeč ADP/ATP k produkci transgenických rostlin vykazujících zvýšený výtěžek ve srovnání s rostlinami divokého typu.Use of nucleic acid molecules encoding a plastid carrier ADP / ATP for producing transgenic plants showing increased yield compared to wild-type plants. 15. Použití podle nároku 14, vyznačující se tím, Že transgenické rostlina má zvýšený obsah oleje a/nebo škrobu a/nebo syntetizuje škrob se zvýšeným obsahem amylosy ve srovnání se škrobem z rostlin divokého typu.Use according to claim 14, characterized in that the transgenic plant has an increased oil and / or starch content and / or synthesizes a starch with an increased amylose content compared to starch from wild-type plants. 16. Způsob výroby modifikovaného škrobu zahrnující extrakci škrobu z rostliny podle kteréhokoli z nároků 7 až 9 nebo podle nároku 12.A method for producing a modified starch comprising extracting starch from a plant according to any one of claims 7 to 9 or according to claim 12.
CZ20004088A 1999-05-12 1999-05-12 Transgenic plants with modified activity of plastidial ADP/ATP translocator CZ20004088A3 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ20004088A CZ20004088A3 (en) 1999-05-12 1999-05-12 Transgenic plants with modified activity of plastidial ADP/ATP translocator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ20004088A CZ20004088A3 (en) 1999-05-12 1999-05-12 Transgenic plants with modified activity of plastidial ADP/ATP translocator

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CZ20004088A3 true CZ20004088A3 (en) 2001-04-11

Family

ID=5472427

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ20004088A CZ20004088A3 (en) 1999-05-12 1999-05-12 Transgenic plants with modified activity of plastidial ADP/ATP translocator

Country Status (1)

Country Link
CZ (1) CZ20004088A3 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6891088B1 (en) Transgenic plants with a modified activity of a plastidial ADP/ATP translocator
CA2378173C (en) Nucleic acid molecules from plants encoding enzymes which participate in starch synthesis
JP4148964B2 (en) DNA molecules encoding enzymes involved in starch synthesis, and vectors, bacteria, transgenic plant cells and transgenic plants containing the DNA molecules
EP1131452B1 (en) Nucleic acid molecules from rice and their use for the production of modified starch
AU730569B2 (en) Nucleic acid molecules encoding starch phosphorylase from maize
CA2338002A1 (en) Plants synthesizing a modified starch, process for the generation of the plants, their use, and the modified starch
AU2004217810A1 (en) Enhanced amylose production in plants
SK15772000A3 (en) Nucleic acid molecules which code for enzymes derived from wheat and which are involved in the synthesis of starch
CA2338187A1 (en) Nucleic acid molecule coding for beta-amylase, plants synthesizing a modified starch, method of production and applications
KR20000011160A (en) Nucleic acid molecules coding soluble maize starch synthases
AU2003208140B2 (en) Transgenic plants with a modified activity of a plastidial ADP/ATP translocator
CZ20004088A3 (en) Transgenic plants with modified activity of plastidial ADP/ATP translocator
MXPA00011138A (en) Transgenic plants with a modified activity of a plastidial adp/atp translocator
CZ2001379A3 (en) Plants synthesizing modified starch, processes for obtaining such plants, their use and modified starch
CZ20004154A3 (en) Molecules of nucleic acids encoding enzymes from wheat and which take part in starch synthesis