CZ258799A3 - Potato plant exhibiting enhanced storage characteristics at low temperature and method of improving those characteristics - Google Patents
Potato plant exhibiting enhanced storage characteristics at low temperature and method of improving those characteristics Download PDFInfo
- Publication number
- CZ258799A3 CZ258799A3 CZ19992587A CZ258799A CZ258799A3 CZ 258799 A3 CZ258799 A3 CZ 258799A3 CZ 19992587 A CZ19992587 A CZ 19992587A CZ 258799 A CZ258799 A CZ 258799A CZ 258799 A3 CZ258799 A3 CZ 258799A3
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- plant
- tubers
- potato
- tuber
- glucan phosphorylase
- Prior art date
Links
Abstract
Rostliny brambor, které vykazují v bramborové hlíze sníženou aktivitu hlízové fosforylázy α-glukanu typu L/GLTP/ a hlízové fosforylázy α-glukanu typu H/GHTP/. V hlízách, které vykazují sníženou aktivitou enzymy GLTP a aGHIP,je také zeslabena přeměna škrobu na cukry, zvláště, když se skladují při teplotě nižší nežje teplota 7°C. Redukce sládnutí brambor vyvolané nízkou teplotou umožňuje skladovat bramboiypři nižších teplotách, čímž se prodlouží doba vegetačního klidu, sníží se možnost výskytu nemocí aprodlouží se doba skladování. Způsoby produkce takových rostlin brarribor, které produkují hlízy, vakazující sníženou aktivitu enzymů GLTP aGHIP potlačením exprese genu zapoužití homologní antimediátorovéRNA, za použití ko-suprese, regulačních tlumicích sekvencí, chemických a proteinových inhibitorů nebo použitímmístně řízené mutageneze nebo izolace alternativních alel.Potato plants that show reduced potato tubers α-glucan type L / GLTP / and tuberous phosphorylase activity α-glucan phosphorylase type H (GHTP). In the tubers they show decreased activity by GLTP and aGHIP, is also attenuated converting starch to sugars, especially when stored at temperature lower than 7 ° C. Potato sludge reduction induced low temperature allows to store lower potato beans temperatures, thereby prolonging dormancy, decreasing possibility of disease occurrence and storage time. Ways producing tuber-producing brarribor plants depleting the activity of GLTP and GHIP enzymes expression of the gene using homologous antisense RNA; the use of co-suppression, regulatory damping sequences, chemical a protein inhibitors or using site-directed mutagenesis or isolating alternative alleles.
Description
Oblast vynálezuField of the invention
Vynález se týká inhibice hromadění cukru v bramborách tím, že se v rostlinách brambor snižuje enzymatická aktivita hlízové fosforylázy α-glukanu typu L nebo hlízové fosforylázy aglukanu typu H.The invention relates to the inhibition of sugar accumulation in potatoes by reducing the enzymatic activity of α-glucan L-type phosphorylase or aglucan H-type tuber phosphorylase in potato plants.
Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION
Rostliny jsou vystaveny nežádoucímu působení řady faktorů, které zahrnují nemoci, prostředí a způsob skladování hlíz brambor (Solanum tuberosum), což reprezentuje hlavní determinanty kvality bramborových hlíz. Období vegetačního klidu mezi sklizní a klíčením je kritické pro udržení kvality bramborových hlíz. Brambory se většinou skladují při teplotě 7 °C až 12 °C. Skladování při teplotě 2 °C až 6 °C na rozdíl od skladování při teplotě 7 °C až 12 °C umožňuje dlouhé uchování, protože se omezí respirace, ztráta vlhkosti, mikrobiální infekce, náklady na vyhřívání a potřeba chemických inhibitotů klíčení (Burton, W.G. (1989) The Potato, Longman Scientific and Technical). Při nízkých teplotách brambory sládnou a výsledkem je vysoký obsah cukru, což přispívá k nepřijatelné hnědé nebo černé barvě produktu (Coffin et al. (1987) J. Food Sci. 52: 639-645; Weaver et al. (1978) Am. Pot. J. 55: 83-93). Cukry, které se v hlízách hromadí, jsou převážně glukóza, fruktóza a sacharóza. Když se brambory zahřívají během různých procesů vaření, jako je smažení, jsou to primárně glukóza a fruktóza (redukční cukry), které reagují prostřednictvím Maillardovy reakce s volnými aminoskupinami, což vede k vytvoření hnědých pigmentů (Burton, W.G. (1989) The Potato, Longman Scientific and Technical; Shallenberger et al., (1959) Agric. And Food Chem. 7: 274-277). Při karamelizaci sacharózaPlants are exposed to a number of factors, including disease, environment, and storage conditions of potato tubers (Solanum tuberosum), which represent the main determinants of potato tuber quality. The period of vegetation rest between harvesting and germination is critical for maintaining the quality of potato tubers. Potatoes are usually stored at 7 ° C to 12 ° C. Storage at 2 ° C to 6 ° C, as opposed to 7 ° C to 12 ° C, allows long-term storage by reducing respiration, moisture loss, microbial infections, heating costs and the need for chemical germinating inhibitors (Burton, WG) (1989) The Potato, Longman Scientific and Technical). At low temperatures, potatoes become sweet and result in a high sugar content, contributing to the unacceptable brown or black color of the product (Coffin et al. (1987) J. Food Sci. 52: 639-645; Weaver et al. (1978) Am. Pot. J. 55: 83-93). Sugars that accumulate in tubers are predominantly glucose, fructose and sucrose. When potatoes are heated during various cooking processes, such as frying, they are primarily glucose and fructose (reducing sugars), which react via Maillard reaction with free amino groups, resulting in the formation of brown pigments (Burton, WG (1989) The Potato, Longman Scientific and Technical (Shallenberger et al., (1959) Agric. And Food Chem. 7: 274-277). When caramelized sucrose
9 9 9 · 9 ·· • · 9 9 9 9 9 99 9 9 9 9 9 9 9 9
9 9 9 9 9 9 9 9 99999 99 99 99 99 dává vzniku černému zbarvení. Ideální obsah redukčního cukru je 0,1 % hmotnosti čerstvé hlízy, přičemž horní limit je 0,33%. Vyšší množství redukčních cukrů je dostatečné, aby se tvořily hnědé a černé pigmenty, které znehodnocují produkt (Davies and Viola (1992) Postharvest News and Information 3: 97-100) . Ačkoli při skladování při vyšší teplotě (7 °C až 12 °C) lze omezit hromadění redukčních cukrů, zvyšuje se možnost mikrobiální infekce a je nutné použít inhibitory klíčení. Vzhledem k negativnímu působení prostředí a k nebezpečí spojenému s použitím chemikálií, k vývoji patogenů, které jsou rezistentní vůči pesticidům, a ke skutečnosti, že použití současných inhibitorů klíčení může být brzy zakázáno, je nutné vytvořit odrůdu brambor, které vydrží stresové působení a dlouhodobé skladování v chladu, aniž se použijí chemikálie a aniž dojde k nahromadění redukčních cukrů, a které udrží škrob.9 9 9 9 9 9 9 9 99999 99 99 99 99 produces a black color. The ideal content of reducing sugar is 0.1% by weight of fresh tubers, with an upper limit of 0.33%. Higher amounts of reducing sugars are sufficient to form brown and black pigments that degrade the product (Davies and Viola (1992) Postharvest News and Information 3: 97-100). Although accumulation of reducing sugars can be reduced when stored at a higher temperature (7 ° C to 12 ° C), the possibility of microbial infection is increased and germination inhibitors need to be used. Given the negative environmental effects and the dangers associated with the use of chemicals, the development of pesticide-resistant pathogens, and the fact that the use of current germination inhibitors may soon be banned, it is necessary to create a potato variety that withstands stress and long-term storage. cold, without the use of chemicals and without the accumulation of reducing sugars, and which retains starch.
Metabolizmus cukrů je v rostlinné buňce komplexní proces. Jestliže se ovlivní řada různých enzymatických procesů může se potencionálně ovlivnit i hromadění redukčních cukrů během skladování. Inhibice rozkladu cukru bude omezovat tvorbu volného cukru. Ke zlepšení vlastností brambor během skladování mohou posloužit také jiné metody. Jsou to snížení obsahu cukru zahrnující opětnou syntézu škrobu za použití redukčních cukrů a odstranění cukrů prostřednictvím glykolýzy a respirace nebo přeměny cukru na jiné formy, které se nepodílí na Maillardově reakci. Řada enzymatických procesů je však vratná a úloha většiny enzymů, které se účastní metabolizmu cukrů, není zcela jasná. Je nutné stanovit enzymy, které umožní dosáhnout žádaných výsledků a jsou aktivní při nízké teplotě a umožňují zachování kvality brambor, jenž požadují výrobci, zpracovatelé a konzumenti.Sugar metabolism is a complex process in a plant cell. If a number of different enzymatic processes are affected, the accumulation of reducing sugars during storage may also be potentially affected. Inhibition of sugar degradation will limit the formation of free sugar. Other methods can also be used to improve potato storage properties. These are sugar reductions involving the re-synthesis of starch using reducing sugars and removal of sugars by glycolysis and respiration or conversion of sugar to other forms not involved in the Maillard reaction. However, many enzymatic processes are reversible and the role of most enzymes involved in carbohydrate metabolism is not entirely clear. Enzymes need to be established to achieve the desired results and are active at low temperature and to maintain the quality of the potatoes required by producers, processors and consumers.
Ukázalo se, že fosfofruktokináza (PFK) má důležitou úlohu při procesu sládnutí brambor vyvolané nízkou teplotou (Kruger, N. J. and Hammond, J. B. W. (1988) Plant Physiol. 86: 645-648; apPhosphofructokinase (PFK) has been shown to play an important role in the low temperature-induced potting process (Kruger, N.J. and Hammond, J.B. (1988) Plant Physiol. 86: 645-648; ap.
Rees et al., (1988) Symp. Soc. Exp. Biol. 42: 377-393; Dixon et al., (1981) Phytochemistry 20: 969-972; Claassen et al., (1991) Plant Physiol. 95: 1243-1249). V publikaci apRees et al., (1988) Symp. Soc. Exp. Biol. 42: 377-393 se uvádí, že chlazení má disproporční účinek na různé způsoby metabolizmu cukrů v tom, že glykolýza se vzhledem citlivosti PFK na teplotu silně redukuje. Při snížení aktivity PFK pak vzroste dostupnost hexóza-fosfátů při produkci sacharózy. V publikaci Evropský patent č. 0438904 (Burrel et al, 31. Července 1991) se popisuje, že zvýšení aktivity enzymu PFK snižuje během skladování hromadění cukrů tím, že se glykolýzou nebo jiným metabolickým způsobem odstraní hexózy. Enzym PFK, který pocházel z bakterie E. coli, se exprimuje v hlízách brambor. Vynález nárokuje ochranu na rostoucí aktivitu PFK a snížený obsah sacharózy v hlízách, který se stanovoval v období sklizně. Ukázalo se však, že poměr difosforečnan : fosfotranferáza fruktózy-6-fosfátu (PFP) zůstává při nízké teplotě aktivní (Claassen et al., (1991) Plant Physiol. 95: 1243-1249). Aktivita PFP může produkovat fruktózu-6-fosfát pro glykolýzu, stejně jako PFK může přímo katalyzovat stejnou reakci, protože je závislá na dvou enzymech. Z těchto důvodů účinnost uvedené strategie zlepšení kvality brambor během skladování při nízkých teplotách je pochybná. Vzhledem k tomu, že při odstranění cukrů glykolýzou a během dalších metabolizmů brambory ztrácí svou hodnotnou suchou hmotu respirací, tento způsob není výhodný.Rees et al., (1988) Symp. Soc. Exp. Biol. 42: 377-393; Dixon et al., (1981) Phytochemistry 20: 969-972; Claassen et al., (1991) Plant Physiol. 95: 1243-1249. ApRees et al., (1988) Symp. Soc. Exp. Biol. 42: 377-393, it is reported that cooling has a disproportionate effect on various modes of carbohydrate metabolism in that glycolysis strongly reduces the temperature sensitivity of PFK. By decreasing PFK activity, the availability of hexose phosphates in sucrose production increases. European Patent No. 0438904 (Burrel et al, July 31, 1991) discloses that enhancing PFK enzyme activity during storage reduces sugar accumulation by removing hexoses by glycolysis or other metabolic means. The PFK enzyme, which originated from E. coli, is expressed in potato tubers. The invention claims protection against increasing PFK activity and reduced sucrose content in tubers, which was determined during the harvest period. However, the diphosphate: phosphotranferase fructose-6-phosphate (PFP) ratio has been shown to remain active at low temperature (Claassen et al., (1991) Plant Physiol. 95: 1243-1249). PFP activity can produce fructose-6-phosphate for glycolysis, just as PFK can directly catalyze the same reaction because it is dependent on two enzymes. For these reasons, the effectiveness of this strategy of improving the quality of potatoes during storage at low temperatures is doubtful. Since potatoes lose their valuable dry matter by respiration when sugar is removed by glycolysis and during other metabolisms, this method is not preferred.
Dále se ukazuje, že enzym pyrofosforyláza ADP-glukózy (ADPGPP) má důležitou úlohu pří procesu sládnutí vyvolaném nízkou teplotou. V mezinárodní přihlášce WO 94/28149 (Barry et al, 18. Května 1994) se popisuje, že zvýšení aktivity ADPGPP snižuje hromadění cukrů během skladování tím, že dochází k opětné syntéze škrobu za použití redukčních cukrů. Enzym ADPGPP pocházející z bakterie E. coli se exprimoval v hlízách brambor. Jeho expresi řídil promotor indukovaný nízkou ·· ·· · · «· ·· • · · · · * · · · · ·· ·· teplotou a v přihlášce se nárokuje ochrana na skutečnost, že po uskladnění při nízké teplotě dochází ke zvýšení aktivity enzymu ADPGPP a ke snížení obsahu redukčního cukru v hlízách, což se testovalo při sklizni. Tato strategie však nevylučuje katabolizmus škrobu, ale místo toho zvyšuje rychlost opětné syntézy škrobu. Pak dochází ke katabolizmu cukrů prostřednictvím glykolýzy a respirace a opětné začlenění cukrů do škrobu je omezeno. Zvýšení aktivity ADPGPP není preferovaný způsob zlepšení vlastností skladovaných brambor, protože výsledkem je ztráta cenné suché hmoty brambor respirací. Opět se preferuje metoda redukce katabolizmu škrobu, přičemž zůstane zachována suchá hmota bramborových hlíz.Furthermore, the enzyme pyrophosphorylase ADP-glucose (ADPGPP) has been shown to play an important role in the low temperature-induced sweetening process. International Application WO 94/28149 (Barry et al, May 18, 1994) discloses that increasing ADPGPP activity reduces the accumulation of sugars during storage by re-synthesizing starch using reducing sugars. The ADPGPP enzyme derived from E. coli was expressed in potato tubers. Its expression was driven by a low temperature-induced promoter and the application claims protection against the fact that an increase in activity occurs after storage at low temperature. enzyme ADPGPP and to reduce the content of reducing sugar in tubers, which was tested at harvest. However, this strategy does not exclude starch catabolism, but instead increases the rate of starch re-synthesis. This leads to the catabolism of sugars through glycolysis and respiration, and the reintegration of sugars into starch is limited. Increasing ADPGPP activity is not the preferred way to improve the properties of stored potatoes, as the result is the loss of valuable dry potato by respiration. Again, the method of reducing starch catabolism is preferred, while maintaining the dry mass of potato tubers.
Věří se, že na rozkladu škrobu se podílí několik enzymů, mezi něž patří α-amyláza (endoamyláza), β-amyláza (exoamyláza), amyloglukozidáza a fosforyláza α-glukanu (fosforyláza škrobu). Zpomalení průběhu katabolizmu škrobu působí preventivně proti hromadění redukčních cukrů a minimalizuje se odstranění cukrů prostřednictvím glykolýzy a dalších metabolizmů.Several enzymes are believed to be involved in the degradation of starch, including α-amylase (endoamylase), β-amylase (exoamylase), amyloglucosidase, and α-glucan phosphorylase (starch phosphorylase). The slowing of the starch catabolism process prevents the accumulation of reducing sugars and minimizes the removal of sugars through glycolysis and other metabolisms.
Popisují se tři různé isozymy fosforylázy α-glukanu. Isozym hlízové fosforylázy α-l,4-glukanu typu L (EC 2.4.1.1) (GLTP) (Nakano, K. and Fukui, T. (1986) J. Biol. Chem. 266: 82308256) má nízkou afinitu k vysoce rozvětveným glukanům, jako je glykogen, a nachází se v amyoplastech. Monomer obsahuje 916 aminokyselin a při porovnání sekvence s fosforylázou ze svalů králíka a z bakterie E. colí vykazuje vysokou homologii 51 % respektive 40 % aminokyselin. Nukleotidová sekvence genu GLTP a aminokyselinová sekvence enzymu GLTP jsou uvedeny v sekvenci SEQ ID NO: 1 a SEQ ID NO: 2. Isozym H hlízové fosforylázy aglukanu typu H (EC 2.4.1.1) (GHTP) (Moři et al., (1991) J. Biol. Chem. 266: 18446-18453) má vysokou afinitu vůči glykogenu a nachází se v cytoplazmě. Gen kóduje 838 aminokyselin a vykazuje 63 % sekvenční homologii s fosforylázou typu L. Sekvence neobsahuje inzert obsahující 78 zbytků a N-terminální extenzi tvořenou 50 zbytky, která se ·· ·· ·· ·· ·· • · · · · · · · · • · · · · · · · · · nachází u polypeptidu typu L. Nukleotidová sekvence genu GHTP a aminokyselinová sekvence enzymu GHTP se uvádí v sekvenci SEQ ID NO: 3 a SEQ ID NO: 4. Uvádí se, že třetí isozym (Sonnewald et al., (1995) Plant Molecular Biology 27: 567-576) obsahuje 974 aminokyselin je vysoce homologní s hlízovou fosforylázou typu L. Celý polypeptid vykazuje 81 % homologii. Oblasti obsahující tranzitní peptid a sekvenci inzertu jsou však velice odlišné. Tento isozym se označil jako listová fosforyláza typu L, protože mRNA se hromadí ve stejném množství v listech a v hlízách, zatímco mRNA hlízové fosforylázy typu L se hromadí ve velké míře ve hlízách brambor a pouze ve velmi malém množství se objevuje také ve tkáni listů. Hlízová fosforyláza typu L je přítomná hlavně v hlízách a listová fosforyláza typu L se častěji vyskytuje v listech (Sonnewald et al., (1995) Plant Molecular Biology 27: 567576). Nukleotidová sekvence genu listové fosforylázy typu L a aminokyselinová sekvence enzymu listové fosforylázy typu L se uvádí v sekvenci SEQ ID NO: 5a SEQ ID NO: 6.Three different isozymes of α-glucan phosphorylase are described. The L-type α-1,4-glucan phosphorylase isozyme (EC 2.4.1.1) (GLTP) (Nakano, K. and Fukui, T. (1986) J. Biol. Chem. 266: 82308256) has a low affinity for highly branched glucans, such as glycogen, and is found in amyoplasts. The monomer contains 916 amino acids and shows a high homology of 51% and 40% amino acids, respectively, when compared to the phosphorylase from rabbit muscles and E. coli. The nucleotide sequence of the GLTP gene and the amino acid sequence of the GLTP enzyme are shown in SEQ ID NO: 1 and SEQ ID NO: 2. The H-type tuber phosphorylase isozyme H (EC 2.4.1.1) (GHTP) (Moři et al., (1991) J. Biol. Chem. 266: 18446-18453) has a high affinity for glycogen and is found in the cytoplasm. The gene encodes 838 amino acids and exhibits 63% sequence homology to type L phosphorylase. The sequence does not contain an insert containing 78 residues and an N-terminal extension of 50 residues, which is The nucleotide sequence of the GHTP gene and the amino acid sequence of the GHTP enzyme are shown in SEQ ID NO: 3 and SEQ ID NO: 4. It is reported that the third isozyme (Sonnewald) et al., (1995) Plant Molecular Biology 27: 567-576), which contains 974 amino acids, is highly homologous to tuber type L phosphorylase. The entire polypeptide exhibits 81% homology. However, the regions containing the transit peptide and the sequence of the insert are very different. This isozyme has been termed L-type leaf phosphorylase because mRNA accumulates in equal amounts in leaves and tubers, whereas L-type tuber phosphorylase mRNA accumulates largely in potato tubers and only appears in very small amounts in leaf tissue. L-type tuber phosphorylase is mainly present in tubers and L-type leaf phosphorylase is more common in leaves (Sonnewald et al., (1995) Plant Molecular Biology 27: 567576). The nucleotide sequence of the L-type leaf phosphorylase gene and the amino acid sequence of the L-type leaf phosphorylase enzyme are shown in SEQ ID NO: 5 and SEQ ID NO: 6.
Úloha různých enzymů rozkládajících škrob není jasná a objevují se konflitní výsledky. Například zeslabená exprese listové fosforylázy typu L (Sonnewald et al., (1995) Plant Molecular Biology 27: 567-576) nemá podstatný vliv na hromadění škrobu. V publikaci Sonnewald et al., (1995) Plant Molecular Biology 27: 567-576 se popisuje konstitutivní exprese antimediátorové RNA, která je specifická pro gen listové fosforylázy typu L, jejímž výsledkem je snížení aktivity fosforylázy α-glukanu typu L v listové tkáni, ale nemá žádný účinek ve tkáni hlíz brambor. Protože potlačení aktivity fosforylázy α-glukanu nemá podstatný vliv na hromadění škrobu v listech transgenních rostlin brambor, autor udělal závěr, že rozklad škrobu není katalyzován fosforylázou. Když se bere do úvahu vysoká homologie sekvencí mezi identifikovanými isozymy fosforylázy α-glukanu, očekává se • · · · ·· «· ·· • · ©··· ···· ·· · · ·· ···· ······ · · ·· ·· ·· «« ·· podobná negativní odpověď v případě isozymu typu H (GHTP) a hlízového isozymu typu L (GLTP).The role of various starch decomposing enzymes is unclear and conflicting results appear. For example, decreased expression of L-type leaf phosphorylase (Sonnewald et al., (1995) Plant Molecular Biology 27: 567-576) has no significant effect on starch accumulation. Sonnewald et al., (1995) Plant Molecular Biology 27: 567-576 describes constitutive expression of an antisense RNA that is specific for the L-type leaf phosphorylase gene, resulting in a decrease in α-glucan L-type phosphorylase activity in leaf tissue, but has no effect in the potato tuber tissue. Since inhibition of α-glucan phosphorylase activity does not have a significant effect on starch accumulation in leaves of transgenic potato plants, the author concludes that starch decomposition is not catalyzed by phosphorylase. Taking into account the high sequence homology between the identified α-glucan phosphorylase isozymes, it is expected that the sequence is identified as α-glucan phosphorylase isozymes. A similar negative response for type H isozyme (GHTP) and tuber L type isozyme (GLTP).
Je nutné vytvořit rostliny brambor, které produkují hlízy vykazující během růstu a skladování při teplotě okolí a nízkých teplotách, zvláště když teplota klesne pod 7 °C, sníženou přeměnu škrobů na cukry.It is necessary to create potato plants that produce tubers exhibiting reduced conversion of starches to sugars during growth and storage at ambient and low temperatures, especially when the temperature falls below 7 ° C.
Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION
Vynález uvádí, že zeslabení enzymatické aktivity hlízové fosforylázy α-glukanu typu L (GLTP) a hlízové fosforylázy aglukanu typu H (GHTP) v hlízách brambor vede během růstu a skladování k podstatnému snížení hromadění cukrů ve srovnání s bramborami divokého typu. Tyto výsledky jsou zvláště patrné při skladování při teplotě nižší než 10 °C a specificky při teplotě 4 °C. Je zřejmé, že metabolizmus cukrů v hlízách a snížení aktivity jediného enzymu se podílí na snížení hromadění cukru v hlíze. Ve světle výsledků uvedených v publikaci Sonnewald et al., (1995) Plant Molecular Biology 27: 567-576 se uvádí, že zeslabená exprese listové fosforylázy typu L nemá podstatný vliv na hromadění škrobu v listech rostlin brambor.The invention teaches that attenuation of the enzymatic activity of L-type glucan phosphorylase (GLTP) and H-type glucan phosphorylase (GHTP) in potato tubers leads to a substantial reduction in sugar accumulation during growth and storage compared to wild-type potatoes. These results are particularly evident when stored below 10 ° C and specifically at 4 ° C. Obviously, the metabolism of sugars in the tubers and the decrease in the activity of a single enzyme contribute to reducing the accumulation of sugar in the tuber. In light of the results reported by Sonnewald et al., (1995) Plant Molecular Biology 27: 567-576, it is reported that decreased expression of L-type leaf phosphorylase has no significant effect on starch accumulation in potato plant leaves.
Tento vynález poskytuje ohromné komerční výhody. Hlízy, kde se inhibuje nebo zeslabuje sládnutí vyvolané nízkou teplotou, se mohou skladovat, aniž v nich dojde k produkci velkého množství redukčních cukrů, což způsobuje nepřijatelné tmavnutí smažených bramborových produktů. Skladování hlíz při nízkých teplotách umožňuje dlouhodobé skladování, prodlužuje se období vegetačního klidu tím, že se omezí respirace a oddálí se klíčení a sníží se výskyt nemocní brambor.The present invention provides enormous commercial advantages. Tubers where the low temperature-induced sweetening is inhibited or weakened can be stored without producing large amounts of reducing sugars, causing unacceptable darkening of fried potato products. The storage of tubers at low temperatures allows long-term storage, extends the vegetation period by reducing respiration and delaying germination and reducing the incidence of sick potatoes.
Snížení aktivity GLTP a GHTP u rostlin brambor a hlíz může doprovázet libovolný počet známých metod, které bez omezení zahrnují antisense inhibici mRNA GLTP nebo GHTP, ko-supresi, místně řízenou mutagenezi genů GLTP nebo GHTP divokého typu, neupravenou rostlinou vynálezu se popisuje chemickou nebo proteinovou inhibici nebo programy šlechtění rostlin.Reduction of GLTP and GHTP activity in potato and tuber plants may be accompanied by any number of known methods, including, without limitation, antisense inhibition of GLTP or GHTP mRNA, co-suppression, site-directed mutagenesis of wild-type GLTP or GHTP genes. inhibition or plant breeding programs.
Vynález popisuje změněné rostliny brambor, které vykazují v hlízách sníženou aktivitu hlízové fosforylázy α-glukanu typu L (GLTP) nebo hlízové fosforylázy α-glukanu typu H (GHTP) produkovaných rostlinou ve srovnání s hlízami produkovanými brambor. V preferovaném provedení rostlina brambor transformovaná expresívní kazetou, která má sekvenci rostlinného promotoru operabilně spojenou se sekvencí DNA, která, v případě, že se v rostlinách přepisuje, inhibuje expresi endogenního genu GLTP nebo genu GHTP. Jak se uvádí dále v textu sekvence DNA se může začlenit do expresívní kazety v sense nebo antisense orientaci. Rostliny brambor podle vynálezu mohou mít sníženou aktivitu jednoho enzymu GLTP nebo GHTP nezávisle na sobě nebo mohou vykazovat sníženou aktivitu obou enzymů.The invention discloses altered potato plants that exhibit reduced tuber α-glucan phosphorylase type L (GLTP) activity or tuber α-glucan phosphorylase type H (GHTP) produced by the plant as compared to potato-produced tubers. In a preferred embodiment, a potato plant transformed with an expression cassette having a plant promoter sequence operably linked to a DNA sequence that, when transcribed in plants, inhibits the expression of an endogenous GLTP gene or a GHTP gene. As discussed below, the DNA sequence may be inserted into an expression cassette in sense or antisense orientation. Potato plants of the invention may have reduced activity of one GLTP or GHTP independently of each other or may exhibit reduced activity of both enzymes.
Jak se uvádí shora v textu, zjistilo se, že snížení aktivity enzymů GLTP nebo GHTP v rostlinách brambor vede u hlíz brambor ke snížení hromadění cukrů zvláště během dlouhodobého skladování při teplotě pod 10 °C. Vynález dále popisuje způsoby snížení produkce cukru v hlízách, které produkuje rostlina brambor obsahující sníženou aktivitu enzymu GLTP nebo GHTP. V preferovaném provedení vynálezu takové metody zahrnují zavedení do rostliny brambor expresívní kazety, která má rostlinný promotor operabilně spojený se sekvencí DNA, jenž v případě, že se v rostlině přepisuje, inhibuje expresi endogenního genu GLTP nebo genu GHTP. Jak se uvádí shora v textu sekvence DNA se může začlenit do expresívní kazety buď v sense nebo antisense orientaci.As mentioned above, it has been found that a decrease in GLTP or GHTP enzyme activity in potato plants results in a reduction in sugar accumulation in potato tubers especially during long-term storage below 10 ° C. The invention further provides methods for reducing sugar production in tubers produced by a potato plant containing reduced GLTP or GHTP activity. In a preferred embodiment of the invention, such methods comprise introducing into the potato plant an expression cassette having a plant promoter operably linked to a DNA sequence which, when transcribed in the plant, inhibits expression of an endogenous GLTP gene or a GHTP gene. As mentioned above, the DNA sequence may be inserted into the expression cassette in either sense or antisense orientation.
Jak se popisuje v detailech dále v příkladech zlepšení charakteristik skladování při nízké teplotě se pozorovalo u odrůdy brambor Desiree, která se transformovala způsoby podle vynálezu. Přímé měření zdokonalených charakteristik skladování při nízkých teplotách se zprostředkovává snížením aktivity *· ·* ·· ·· ·· • · · · · · a · · a ·· a a · · · a a a ······· · a • a a a · a a a· a a ©· enzymu GLTP nebo GHTP detekované v bramborách při sklizni a během skladování při nízké teplotě. Vyvinuly se transformované odrůdy, kde celková aktivita fosforylázy α-glukanu vyjádřená jako mikromoly NADPH produkované miligramem proteinu za jednu hodinu v hlízách rostlin skladovaných při teplotě 4 °C po dobu 189 dní je o 70 % nižší než celková aktivita fosforylázy aglukanu v hlízách netransformovaných rostlin skladovaných za stejných podmínek.As described in the details below in the examples, an improvement in the low temperature storage characteristics was observed in the Desiree potato variety that was transformed by the methods of the invention. Direct measurement of improved low temperature storage characteristics is mediated by a reduction in activity * a · a · aa · aaa ······· · aaaa aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa The GLTP or GHTP enzyme detected in potatoes at harvest and during low temperature storage. Transformed varieties have been developed where the total α-glucan phosphorylase activity expressed as micromoles of NADPH produced per milligram of protein per hour in tubers of plants stored at 4 ° C for 189 days is 70% lower than the total aglucan phosphorylase activity of tubers of untransformed plants stored under the same conditions.
Jiné relativně přímé měření zlepšení charakteristik chlazení při nízké teplotě je snížení sladkosti brambor, které se pozoruje po období uskladnění při nízké teplotě. Vyvinuly se transformované odrůdy brambor, kde součet koncentrací glukózy a fruktózy v hlízách skladovaných při teplotě 4 °C po dobu 91 dní je o 39 % nižší než je součet koncentrací glukózy a fruktózy v hlízách netransformovaných rostlin skladovaných za stejných podmínek.Another relatively direct measurement of improving the low temperature cooling characteristics is the reduction in potato sweetness that is observed after the low temperature storage period. Transformed potato varieties have been developed where the sum of glucose and fructose concentrations in tubers stored at 4 ° C for 91 days is 39% lower than the sum of glucose and fructose concentrations in tubers of untransformed plants stored under the same conditions.
Další měření zlepšení charakteristik chlazení při nízké teplotě demonstruje praktické výhody vynálezu. Jde o omezení tmavnutí bramborových lupínků během zpracování (vaření). Jak se popisuje shora v textu hromadění cukrů v bramborách během skladování při nízkých teplotách způsobuje nepřijatelné tmavnutí smaženého produktu. Omezené tmavnutí barvy při smažení se může kvantifikovat jako měření reflektance nebo skóre smažených bramborových lupínků. Způsoby měření skóre lupínků se uvádějí dále v textu. Vyvinuly se transformované odrůdy brambor, kde skóre lupínků hlíz rostlin skladovaných při teplotě 4 °C po dobu 124 dní je o 89 % vyšší než skóre lupínků hlíz netransformovaných rostlin skladovaných za stejných podmínek.Further measurements of improving the low temperature cooling characteristics demonstrate the practical advantages of the invention. This is to reduce the darkening of potato chips during processing (cooking). As described above, the accumulation of sugars in potatoes during storage at low temperatures causes unacceptable darkening of the fried product. The limited frying darkness can be quantified as a measure of reflectance or fried potato chips score. Methods for measuring flakes score are given below. Transformed potato varieties have been developed where the flare score of the tubers of plants stored at 4 ° C for 124 days is 89% higher than the flare score of the tubers of untransformed plants stored under the same conditions.
Snížením aktivity enzymu GLTP a/nebo GHTP v hlízách rostlin brambor, čímž se inhibuje hromadění cukrů během doby uskladnění při nízké teplotě, vynález umožňuje skladovat hlízy při nižší teplotě, než by bylo možné u brambor divokého typu stejného kultivaru. Jak se diskutuje shora v textu skladování * ·· ·· ·· • · · · 9 9 9 9 • ·· · · ··By reducing the activity of the GLTP and / or GHTP enzyme in potato tubers, thereby inhibiting the accumulation of sugars during the low temperature storage period, the invention allows the tubers to be stored at a lower temperature than would be possible with wild-type potatoes of the same cultivar. As discussed above in the text of storage * 9 9 9 9 • ·· · · ··
9 9 9 9 9 9 99 9 9 9 9 9
9 9 9 9 9 99 9 9 9 9
999 99 99 99 ·· • 9 9 · • · · · • · ·· 99 brambor při nižší teplotě, než je tradičně užívána, může vést k prodloužení skladování, k prodloužení doby vegetačního klidu prostřednictvím snížení respirace a klíčení a ke snížení výskytu nemocí rostlin brambor. Je zřejmé, že odborník může zlepšit charakteristiky skladování při nízkých teplotách a může je měřit a kvantifikovat různými známými způsoby.999 99 99 99 Potatoes at a lower temperature than traditionally used can lead to prolonged storage, prolonged vegetative rest periods by reducing respiration and germination and reducing the incidence of diseases potato plant. It is understood that one skilled in the art can improve the storage characteristics at low temperatures and can measure and quantify them in a variety of known ways.
Vytvořily se rostliny brambor vykazující sníženou aktivitu hlízové fosforylázy α-glukanu typu L (GLTP) a hlízové fosforylázy α-glukanu typu H (GHTP) v hlízách, což se porovnává s aktivitou hlízové fosforylázy α-glukanu typu L (GLTP) a hlízové fosforylázy α-glukanu typu H (GHTP) v hlízách, které produkují netransformované rostliny brambor. Redukce aktivity fosforylázy α-glukanu je doprovázena transformací rostliny brambor expresivní kazetou, kde sekvence rostlinného promotoru je operabilně spojena se sekvencí DNA, jenž, v případě, že se v rostlinách přepisuje, inhibuje expresi endogenního genu GLTP nebo genu GHTP. Ačkoli sekvence DNA je začleněna do expresivní kazety v antisense orientaci, snížení aktivity fosforylázy α-glukanu fosforylázy a-glukanu lze dosáhnout začleněním sekvence DNA do expresivní kazety buď v antisense nebo sense orientaci.Potato plants have been shown to have reduced activity of α-glucan L-type phosphorylase (GLTP) and α-glucan H-type phosphorylase (GHTP) in tubers, which is compared to the activity of α-glucan L-type phosphorylase (GLTP) and α-glucan phosphorylase. -glucan type H (GHTP) in tubers producing untransformed potato plants. Reduction of α-glucan phosphorylase activity is accompanied by transformation of the potato plant by an expression cassette, where the plant promoter sequence is operably linked to a DNA sequence which, when transcribed in plants, inhibits expression of the endogenous GLTP gene or GHTP gene. Although the DNA sequence is incorporated into the expression cassette in an antisense orientation, a decrease in α-glucan phosphorylase α-glucan phosphorylase activity can be achieved by incorporating the DNA sequence into the expression cassette in either an antisense or sense orientation.
Potlačení exprese v závislosti na homologiiSuppression of expression depending on homology
Řízení exprese genu za použití fragmentů v sense nebo antisense orientaci je standardní laboratorní praxe a popis lze také najít v literatuře. Antisense- a sense-suprese je způsob závislý na homologii sekvencí.Control of gene expression using fragments in sense or antisense orientation is standard laboratory practice and the description can also be found in the literature. Antisense- and sense-suppression is a sequence-dependent method.
Vědecké články publikované během roku 1996 ukazují, že v případě transgenních rostlin existují stovky popisů nevyjadřování genů v závislosti na homologii. Mechanismus, který probíhá při nevyjadřování genů v závislosti na homologii není zcela znám, ale charakteristické znaky tohoto jevu se • 4 ·· ·· «· • 9 0 · ·· « «9 • 9Scientific articles published during 1996 show that, in the case of transgenic plants, there are hundreds of descriptions of non-expression of genes depending on homology. The mechanism of non-expression of genes depending on homology is not fully understood, but the characteristics of this phenomenon are:
90 studovaly u mnoha rostlinných genů a dosažené výsledky se zveřejňovaly ( Meyer and Saedler (1996) Annu. Rev. Plant. Physiol. 47: 23-48; Matzke and Matzke (1995) Plant Physiol.90 have been studied in many plant genes and the results have been reported (Meyer and Saedler (1996) Annu. Rev. Plant. Physiol. 47: 23-48; Matzke and Matzke (1995) Plant Physiol.
107: 679; Jorgensen, R.A. (1995) Scienec 268: 686-691,107: 679; Jorgensen, R.A. (1995) Sci. 268: 686-691.
Weintraub (1990) Scientific American 1: 34-40; Van der Krol et al., (1988) Gene 72: 45-50). Nevyjádření genu v závislosti na homologii je obecný jev, kterého je možno využít při řízení aktivity mnoha endogenních genů. Příklady genů vykazující zeslabenou expresi po zavedení homologní sekvence zahrnují reduktázu dihydroflavanolu (Van der Krol, (1990) Plant Cell 2: 291-299), polygalakturonidázu (Smith et al., (1990) Mol.Gen. Genet. 244: 447-481), syntázu fytoenu (Fray and Grierson (1993) Plant Mol. Biol. 22: 589-602), pektinsterázu (Seymour et al., (1993) Plant Mol. Biol. 23: 1-9), fenylalaninovou lyázu amoniaku (De Carvalho et al., (1992) EMBO J. 11: 25952602), β-l,3-glukanázu (Hart et al., (1992) Mol. Gen. Genetic. 235: 179-188), chitinázu (Dorlhac et al., (1994) Mol.GenWeintraub (1990) Scientific American 1: 34-40; Van der Krol et al. (1988) Gene 72: 45-50). Non-expression of a gene depending on homology is a general phenomenon that can be used to control the activity of many endogenous genes. Examples of genes showing attenuated expression upon introduction of the homologous sequence include dihydroflavanol reductase (Van der Krol, (1990) Plant Cell 2: 291-299), polygalacturonidase (Smith et al., (1990) Mol.Gen. Genet. 244: 447-481) ), phytoene synthase (Fray and Grierson (1993) Plant Mol. Biol. 22: 589-602), pectinsterase (Seymour et al., (1993) Plant Mol. Biol. 23: 1-9), phenylalanine ammonia lyase (De) Carvalho et al., (1992) EMBO J. 11: 25952602), β-1,3-glucanase (Hart et al., (1992) Mol. Gen. Genetic. 235: 179-188), chitinase (Dorlhac et al. (1994) Mol. Gen
Genetic. 243: 613-621) nitrátovou reduktázu (Napoli et al. (1990) Plant Cell 2: 279-289) a syntázu chalkonu (Muller et al., (1990) Mol. Gen. Genet. 224: 136-146). Popisuje se, že transformace rostlin brambor Russet Burbank buď sense nebo antisense konstrukcemi genu obalového proteinu viru, který způsobuje rolování listů brambor, udílí rostlině rezistenci vůči infekci viru způsobujícího uvedené rolování listů (Kawchuk et al. (1991) Mol. Plant Microbe-Inter. 4: 247-253).Genetic. 243: 613-621) nitrate reductase (Napoli et al. (1990) Plant Cell 2: 279-289) and chalcone synthase (Muller et al., (1990) Mol. Gen. Genet. 224: 136-146). It has been reported that transforming Russet Burbank potato plants with either sense or antisense constructs of the virus coat protein gene that causes potato leaf scrolling confers resistance to the infection of the virus causing said leaf scrolling (Kawchuk et al. (1991) Mol. Plant Microbe-Inter. 4: 247-253.
Při transferu homologické sense nebo antisense sekvence obvykla vznikají transformanti se zeslabenou expresí endogenního genu. Jak se v detailech popisuje v příkladech Transformované rostlin brambor vykazují fenotyp, který indikuje zeslabenou expresi enzymu GLTP nebo GHTP.The transfer of a homologous sense or antisense sequence usually results in transformants with attenuated endogenous gene expression. As described in the examples in the Examples, transformed potato plants exhibit a phenotype that indicates diminished GLTP or GHTP expression.
Při antisense-supresi se sestaví genová konstrukce nebo expresívní kazeta, která v případě, že je začleněna do buňky rostliny, vede k expresi RNA, jenž je komplementární sekvencí k mRNA produkované cílovým genem. Teoreticky je možné, že • 99 · · 9 • ·· • · «9 • · 9In antisense-suppression, a gene construct or expression cassette is constructed which, when incorporated into a plant cell, results in the expression of RNA, which is a complementary sequence to the mRNA produced by the target gene. Theoretically, it is possible that • 9 • 9
999 99 •9 ·9998 99 • 9 · 9
9 9 99 9 9
9 ·* • · « 99
9 9 · «99 9
9999
9 9 99 9 9
9 9 9 »99 9 9 99 9 9 »
9 •9 99 komplementární sekvence RNA tvoří duplex, čímž se inhibuje translace proteinu. Teorie podporující sense a antisense inhibici se popisuje v literatuře zahrnující publikaci Antisense Research and Applications (CRC Press, 1993), pp. 125-148. Komplementární sekvence může být svou celou délkou ekvivalentem celé sekvence cílového genu, ale při práci je vhodnější a snadnější používat fragment. Například v publikaci Cannon et al. (1990) Plant Molecular Biology 15: 39-47 autor popisuje kódující sekvenci jako krátký fragment obsahující 41 párů baží, která je dostatečná pro dosažení inhibice genu. Patent USA č. 5,585,545 (Bennett et al., 17. Prosince 1996) popisuje inhibici genu kódující sekvencí, která obsahuje pouze 20 párů baží. V patentových dokumentech je možné najít řadu patentů, které popisují a nárokují ochranu pro způsob potlačení exprese genu tím, že se do organizmu zavede kódující sekvence. Mezi uvedené patenty spadá například Patent USA č. 5,545, 815 (Fisher et al., 13. Srpna 1996) a Patent USA č.The complementary RNA sequence forms a duplex, thereby inhibiting protein translation. The theory of promoting sense and antisense inhibition is described in the literature including Antisense Research and Applications (CRC Press, 1993), pp. 6-1. 125-148. The complementary sequence may be equivalent in its entire length to the entire sequence of the target gene, but it is preferable and easier to use the fragment in the work. For example, in Cannon et al. (1990) Plant Molecular Biology 15: 39-47 the author describes the coding sequence as a short fragment containing 41 bp that is sufficient to achieve gene inhibition. U.S. Patent No. 5,585,545 (Bennett et al., Dec. 17, 1996) discloses the inhibition of a gene coding sequence that contains only 20 base pairs. Many patents can be found in patent documents that describe and claim protection for a method of suppressing gene expression by introducing a coding sequence into an organism. Such patents include, for example, U.S. Patent No. 5,545,815 (Fisher et al., Aug. 13, 1996) and U.S. Patent No. 5,930,198.
5,387,757 (Bridges et al., 7. Února 1995).No. 5,387,757 (Bridges et al., Feb. 7, 1995).
Potlačení exprese genu závislé na homologii antikódující sekvence se provádí podobným způsobem jako antisense-suprese, s tou výjimkou, že nukleotidová sekvence se začlení do expresivní kazety v normální sense orientaci. Řada patentů zahrnující USA patenty č. 5,034,323, 5,231,020 a 5,238,184 popisují zavedení antikódující sekvence, což vede k potlačení exprese genu.Suppression of gene expression dependent on the homology of the anticoding sequence is performed in a manner similar to antisense-suppression, except that the nucleotide sequence is incorporated into the expression cassette in the normal sense orientation. A number of patents including US Patent Nos. 5,034,323, 5,231,020 and 5,238,184 disclose the introduction of an anti-coding sequence, resulting in suppression of gene expression.
Obě formy potlačení exprese genu závislé na homologii, ať už při sense- nebo antisense-supresi, je možné použít při zeslabení exprese enzymů GLTP nebo GHTP podle vynálezu. Například oba patenty US patent č. 5,585,545 (Bennet et al., 17. Prosince 1996) a US patent č. 5,451,514 (Boudet et al.Both forms of homology-dependent gene expression suppression, whether in sense- or antisense-suppression, can be used to down-regulate the expression of the GLTP or GHTP enzymes of the invention. For example, both U.S. Patent No. 5,585,545 (Bennet et al., Dec. 17, 1996) and U.S. Patent No. 5,451,514 to Boudet et al.
15. Září 1995) nárokují ochranu pro způsoby inhibice exprese genů nebo rekombinace sekvencí DNA, které je možné použít při potlačení exprese genů.September 15, 1995) claim protection for methods of inhibiting gene expression or recombination of DNA sequences that can be used to suppress gene expression.
·· ♦· ·♦ ·· 99 ’ · ···· ···» ·· · · ·4 9 9 9 9 1 ··· · · · · ««· «··♦ ·· ·· · ♦ 99 '··· ···· · »· ·· · 4 9 9 9 9 1 ··· · · · ·« «·« ··
2. Alternativní způsoby snížení aktivity enzymu GHTP a/nebo GLTP v hlízách2. Alternative methods for reducing the activity of the GHTP and / or GLTP enzyme in tubers
Ačkoli potlačení exprese v závislosti na homologii sekvencí je preferovanou metodou zeslabení aktivity enzymu GLTP nebo GHTP u rostlin brambor podle vynálezu, existuje řada běžně užívaných dostupných alternativních strategií, které umožňují zeslabit aktivitu produktu specifického genu. Když se do rostliny zavede příbuzný gen nebo promotor, může se vyvolat rychlá přeměna homologických endogenních transkriptů. Tento proces se nazývá ko-suprese a je zřejmé, že vykazuje podobnost s mechanizmem odpovědným za inhibici antimediátorové RNA (Jorgensen, R.A, (1995) Scienec 268: 686-691; Brusslan and Tobin (1995) Plant Molecular Biology 27: 809-813). Mohou se změnit různé regulační sekvence DNA (promotory, polyadenylační signály, místa post-transkripční úpravy) a nebo se mohou tyto sekvence použít při změně síly exprese (zesilovač, tlumič) specifické mRNA. Jiná strategie zeslabení exprese genu a jeho kódovaného proteinu je použití ribozymů, které jsou určeny ke specifickému štěpení cílové mRNA , což znemožňuje produkci plně funkčního proteinu (Hasselhoff, J. and W.L. Gerlach (1988) Nátuře 334: 585-591). Identifikace přirozeně se vyskytujících alel nebo vývoj alel enzymu metodami genetického inženýrství, o kterých se zjistilo, že jsou důležité při stanovení určité vlastnosti, může pozměnit sílu aktivity a může se jich dosáhnout i klasickými metodami šlechtění ( Ortiz and Huaman, Z. (1994) In : Potato Genetics. Bradshaw, J. E. and Mackay G.R. (eds.). Místně řízená mutageneze se často používá při změně aktivity určitého produktu genu. K mutagenezi strukturní kódující sekvence enzymu fosforylázy může docházet v bakterii E. coli nebo v jiných vhodných hostitelech a může se testovat redukovaná fosforolýza škrobu. V jiném případě se mohou identifikovat přirozeně se vyskytující alely fosforylázy s redukovanou afinitou a/nebo se specifickou aktivitou. Navíc aktivita určitého enzymu se můžeAlthough sequence-dependent expression suppression is the preferred method of attenuating GLTP or GHTP enzyme activity in potato plants of the invention, there are a number of commonly used alternative strategies available that attenuate the activity of a specific gene product. When a related gene or promoter is introduced into a plant, rapid conversion of homologous endogenous transcripts can be induced. This process is called co-suppression and is evident to be similar to the mechanism responsible for inhibiting antisense RNA (Jorgensen, RA, (1995) Scienec 268: 686-691; Brusslan and Tobin (1995) Plant Molecular Biology 27: 809-813 ). Various regulatory DNA sequences (promoters, polyadenylation signals, post-transcriptional processing sites) may be altered, or may be used to alter the expression level (enhancer, silencer) of a specific mRNA. Another strategy for attenuating the expression of a gene and its encoded protein is to use ribozymes that are designed to specifically cleave the target mRNA, making it impossible to produce a fully functional protein (Hasselhoff, J. and W.L. Gerlach (1988) Nature 334: 585-591). The identification of naturally occurring alleles or the development of enzyme alleles by genetic engineering methods, which have been found to be important in determining a particular property, may alter the potency of activity and may also be achieved by classical breeding methods (Ortiz and Huaman, Z. (1994) In Bradshaw, JE and Mackay GR (eds.) Site-directed mutagenesis is often used to alter the activity of a particular gene product, mutagenesis of the structural coding sequence of the phosphorylase enzyme may occur in E. coli or other suitable hosts and may occur. Alternatively, naturally occurring phosphorylase alleles with reduced affinity and / or specific activity may be identified.
* φ φ φφ φφ φφ φφ φ φ φ φ φ φ φ φ změnit za použití různých inhibitorů. Tyto postupy se běžně používají a popisují se v různých protokolech, jako je Sambrook et al. (1989) Molecular Cloning, A Laboratory Manual, 2nd Ed. Cold Spring Harbor Laboratory Press, N.Y. .* φ φ φ φ φ změnit změnit změnit změnit změnit změnit za za za za za za za za za za za za za za za za za za za za za za za za za za za za za za za za za změnit za These procedures are commonly used and described in various protocols such as Sambrook et al. (1989) Molecular Cloning, A Laboratory Manual, 2 nd Ed. Cold Spring Harbor Laboratory Press, NY.
3. Varianty enzymů GLTP a GHTP a sekvence, které se používají při potlačení exprese závislé na homologii sekvencí3. Variants of GLTP and GHTP enzymes and sequences used to suppress expression dependent on sequence homology
Jak se popisuje v kapitole Dosavadní stav techniky a v publikacích (Nakano, K. and Fukui, T. (1986) J. Biol. Chem. 266: 8230-8256; Moři et al., (1991) J. Biol. Chem. 266: 1844618453; Sonnewald et al., (1995) Plant Molecular Biology 27: 567-576) u brambor existují tří známé isozymy fosforylázy aglukanu. Vynález popisuje zeslabení aktivity izozymů GLTP a/nebo GHTP. Zatímco se zdá, že geny GLTP a GHTP všech známých komerčních odrůd brambor jsou v podstatě identické, očekává se, že principy a metody podle vynálezu jsou účinné u rostlin brambor, které mají odlišné polynukleotidové sekvence v plné délce nebo subsekvence, které kódují polypeptidy, jenž vykazují enzymatickou aktivitu popsaných enzymů GLTP a GHTP katabolizující škrob. Termín „GLTP a „GHTP zahrnuje varianty popsané shora v textu. Tyto varianty mohou zahrnovat varianty nukleotidové sekvence GLTP nebo GHTP, které se liší od uvedených sekvencí, ale stále kódují stejný polypeptid, což je způsobeno degenerací kodonu, stejně jako varianty, které kódují proteiny rozeznávané protilátkami proti aminokyselinovým sekvencím GLTP a GHTP uvedeným v SEQ ID NO: a a 4.As described in the Background of the Invention and in publications (Nakano, K. and Fukui, T. (1986) J. Biol. Chem. 266: 8230-8256; Sea et al., (1991) J. Biol. Chem. 266: 1844618453; Sonnewald et al., (1995) Plant Molecular Biology 27: 567-576) there are three known isozymes of aglucan phosphorylase in potatoes. The invention discloses attenuating the activity of GLTP and / or GHTP isozymes. While the GLTP and GHTP genes of all known commercial potato varieties appear to be substantially identical, the principles and methods of the invention are expected to be effective in potato plants having different full length polynucleotide sequences or subsequences that encode polypeptides that encode polypeptides that exhibit the enzymatic activity of the disclosed GLTP and GHTP starch catabolizing enzymes. The terms "GLTP and" GHTP include the variants described above. These variants may include GLTP or GHTP nucleotide sequence variants that differ from said sequences but still encode the same polypeptide due to codon degeneration, as well as variants that encode proteins recognized by antibodies against the GLTP and GHTP amino acid sequences set forth in SEQ ID NO. : aa 4.
Podobně pro odborníka je zřejmé, že potlačení exprese genu závislé na homologii sekvencí může být doprovázeno jinými kódujícími nebo antikódujícími sekvencemi než jsou ty uvedené jako příklad. Za prvé platí, že oblast GHTP nebo GLTP sekvence cDNA, ze které je odvozena kódující sekvence, není podstatná. Za druhé, jak se uvádí shora v textu délka použité kódující sekvence se může podstatně lišit. Dále není nutné, aby ··Similarly, one of ordinary skill in the art will recognize that suppression of gene expression dependent on sequence homology may be accompanied by coding or anticoding sequences other than those exemplified. First, the region of the GHTP or GLTP sequence of the cDNA from which the coding sequence is derived is not essential. Secondly, as mentioned above, the length of the coding sequence used may vary substantially. Furthermore, it is not necessary that
9999
9 9 99 9 9
9 99 • · · t·· 99 • 9 9 9 ·9 • · 9 99 99 9 9 9 9 9 9 9
9 9 99 9 9
9 9 99 9 9
99
99 antikódující nebo kódující sekvence byly shodné se sekvencemi cílového genu enzymů GLTP nebo GHTP, jehož exprese má být potlačena. Jak se popisuje v příkladech, pozorovalo se, že transformace rostlin brambor se sekvencemi kódující DNA odvozené z genu GHTP nezpůsobuje pouze podstatné potlačení aktivity genu GHTP, ale také se podílí na potlačení aktivity genu GLTP. Kódující sekvence genů GHTP a GLTP jsou z 56,8 % identické. Shodnost sekvencí mezi kódující sekvencí GLTP a odpovídající sekvencí listové fosforylázy α-glukanu popsané v publikaci Sonnewald et al., (1995) Plant Molecular Biology 27: 567-576 je 71,3 %. Zjistilo se, že do dnešní doby se nepozoroval jev kříženého zeslabení v případě, že se rostliny brambor transformovaly sekvencemi kódující DNA odvozené z genu GLTP. Tyto výsledky jasně ukazují, že absolutní shoda sekvencí mezi cílovým endogenním genem fosforylázy α-glukanu a rekombinantní DNA není podstatná. Což naznačuje skutečnost, že aktivita enzymu GLTP je potlačena kódující sekvencí, která vykazuje přibližně 57 % shodu s cílovou sekvencí enzymu GLTP. Odborníkovi je zřejmé, že antikódující nebo kódující sekvence jiné než jsou zde uvedeny a ty, které vykazují absolutní shodu se sekvencí cílového endogenního genu GLTP nebo GHTP, jsou účinné při potlačení endogenního genu GLTP nebo GHTP, když se začlení do buněk rostliny brambor. Použitelné antikódující nebo kódující sekvence se mohou lišit od příkladů kódujících sekvencí nebo od jiných sekvencí odvozených od sekvence endogenního genu GHTP nebo GLTP substitucemi konzervativních aminokyselin nebo rozdíly v procentech spárovaných nukleotidů nebo rozdíly aminokyselin v oblastech sekvencí, které jsou seřazeny z důvodů možnosti porovnání.The 99 anticoding or coding sequences were identical to those of the GLTP or GHTP target gene whose expression is to be suppressed. As described in the examples, it has been observed that transformation of potato plants with DNA encoding sequences derived from the GHTP gene not only causes substantial suppression of GHTP gene activity, but also contributes to suppression of GLTP gene activity. The coding sequences of the GHTP and GLTP genes are 56.8% identical. The sequence identity between the GLTP coding sequence and the corresponding α-glucan leaf phosphorylase sequence described in Sonnewald et al., (1995) Plant Molecular Biology 27: 567-576 is 71.3%. It has been found that to date no cross-fading phenomenon has been observed when potato plants have been transformed with DNA encoding sequences derived from the GLTP gene. These results clearly show that the absolute sequence identity between the target endogenous α-glucan phosphorylase gene and recombinant DNA is not essential. This suggests that GLTP enzyme activity is suppressed by a coding sequence that shows approximately 57% identity to the GLTP target sequence. One skilled in the art will appreciate that anti-coding or coding sequences other than those disclosed herein and those that exhibit absolute identity to the target endogenous GLTP or GHTP gene sequence are effective in suppressing the endogenous GLTP or GHTP gene when incorporated into potato plant cells. Useful anticoding or coding sequences may differ from the examples of coding sequences or other sequences derived from the endogenous GHTP or GLTP gene sequence by conservative amino acid substitutions or differences in percent of paired nucleotides or amino acid differences in sequence regions that are aligned for comparison purposes.
Patent USA č. 5,585,545 (Bennett et al., 17. Prosince 1996) diskutuje způsoby porovnání shody sekvencí polynukleotidů a polypeptidů, substitucí konzervativních aminokyselin a podmínky hybridizace, což ukazuje stupeň shody sekvencí. Relevantní části této diskuze jsou shrnuty zde v textu.U.S. Patent No. 5,585,545 (Bennett et al., December 17, 1996) discusses methods for comparing polynucleotide and polypeptide sequence identity, conserved amino acid substitutions, and hybridization conditions, indicating the degree of sequence identity. Relevant parts of this discussion are summarized here.
• 4 ·* ·· ·· ·· • · ···· « 9 · · ·· 9 9 99 9 9 9 9 • • 9 9 9 9 9 9 9 ··· ·· ·· ·· ·· ··• 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 ·
Procento shody sekvencí polynukleotidů a polypeptidů se může stanovit porovnáním dvou optimálně seřazených sekvencí ve srovnávacím okně, kde část polynukleotidové a polypeptidové sekvence může zahrnovat adice a delece. Aby se dosáhlo optimálního uspořádání dvou sekvencí, provádí se porovnání s referenční sekvencí. Shoda sekvencí vyjádřená v procentech se vypočítá a) stanovením počtu pozic, kde se u obou sekvencí objevují stejné báze nukleových kyselin nebo stejné aminokyselinové zbytky, tak se získá počet spárovaných pozic;The percent sequence identity of polynucleotides and polypeptides can be determined by comparing two optimally aligned sequences in the comparison window, where part of the polynucleotide and polypeptide sequences can include additions and deletions. In order to achieve optimal alignment of the two sequences, a comparison is made with the reference sequence. The percent sequence identity is calculated by a) determining the number of positions where the same nucleic acid bases or the same amino acid residues appear in both sequences to obtain the number of matched positions;
b) počet spárovaných pozic se vydělí celkovým počtem pozic ve srovnávacím okně; c) výsledek vynásobíme 100 a získáme hodnotu shody sekvencí. Optimální uspořádání sekvencí za účelem srovnání se může provést na počítači známým algoritmem (například GAP, BESTFIT, FASTA a TFASTA za použití Wisconsin Genteics Software Package, Gentics Computer Group (GCG), 575 Science Dr., Madison, WI nebo BlastN a BlastF, který může poskytnout National Center for Biotechnology Information ) nebo postupným prohlédáváním.(b) the number of matched positions shall be divided by the total number of positions in the comparison window; c) multiply the result by 100 to obtain a sequence match value. Optimal alignment of sequences for comparison can be performed on a computer by a known algorithm (e.g., GAP, BESTFIT, FASTA, and TFASTA) using the Wisconsin Genteics Software Package, Gentics Computer Group (GCG), 575 Science Dr., Madison, WI or BlastN and BlastF may provide the National Center for Biotechnology Information) or sequential scans.
Polypeptidy, které jsou v podstatě podobné, sdílí sekvence, jak se popisuje shora v textu. Pozice zbytků, které nejsou stejné, se mohou lišit změnami konzervativních aminokyselin. Konzervativní substituce aminokyselin se vztahují k vnitřní zaměnitelnosti zbytků, které mají podobné postranní řetězce. Skupina aminokyselin, které mají alifatické postranní řetězce, zahrnuje glycin, alanin, valin, leucin a isoleucin. Skupina aminokyselin, které mají alifatické hydroxylové postranní řetězce, zahrnuje serin a treonin. Skupina aminokyselin vykazující postranní řetězce obsahující amid zahrnuje asparagin a glutamin. Skupina aminokyselin, které mají aromatické postraní řetězce, zahrnuje fenylalanin, tyrozin a tryptofan. Skupina aminokyselin obsahující bazické postranní řetězce zahrnuje lyzin, arginin a histidin. Skupina aminokyselin, které mají v postranních řetězcích síru, zahrnují cystein a methionin.Polypeptides that are substantially similar share sequences as described above. The positions of residues that are not the same can vary by conservative amino acid changes. Conservative amino acid substitutions refer to the internal interchangeability of residues having similar side chains. The group of amino acids having aliphatic side chains includes glycine, alanine, valine, leucine and isoleucine. A group of amino acids having aliphatic hydroxyl side chains include serine and threonine. A group of amino acids having amide-containing side chains include asparagine and glutamine. The group of amino acids having aromatic side chains includes phenylalanine, tyrosine and tryptophan. The group of amino acids containing basic side chains includes lysine, arginine and histidine. A group of amino acids having sulfur in the side chains include cysteine and methionine.
*· ·* ·· • · ♦ · · · ·· · · ·· • · · · · · · • · · · · · • »· ·· ·· • · * * • ♦ · · ··· ··· • ♦ ·· ··* · · ♦ ♦ · * * * * * * * * * * * ·· • ♦ ·· ··
Další známka podstatné identity nukleotídových sekvencí je v případě, že dvě podstatně shodné molekuly spolu vzájemně specificky hybridizují za přísných podmínek. Přísné podmínky závisí na sekvenci a budou se lišit podle okolností. V obecném případě se přísné podmínky znamenají teplotu přibližně o 10 °C nižší než je teplota bodu tání (Tm) specifické sekvence při definované iontové síle roztoku a definovaném pH. Tm je teplota (při definované iontové síle roztoku a pH) při které 50 % cílové sekvence hybridizuje se zcela spárovanou sondou. Tm hybridu, která je funkcí délky a základního složení sondy, se může vypočítat způsobem, který se popisuje v publikaci Sambrook et al. (1989) Molecular Cloning, A Laboratory Manual, 2nd Ed. Cold Spring Harbor Laboratory Press, N.Y.. V typickém případě přísné podmínky v protokolu Southernova přenosu zahrnují promývání při teplotě 65 °C 0,2 x SSC. Preferované podmínky promývání pro oligonukleotidové sondy jsou přibližně teplota 42 °C a roztok 6 x SSC.Another sign of substantial identity of nucleotide sequences is when two substantially identical molecules specifically hybridize to each other under stringent conditions. Stringent conditions depend on the sequence and will vary according to circumstances. Generally, stringent conditions are about 10 ° C below the melting point (T m ) of a specific sequence at a defined ionic strength of the solution and a defined pH. T m is the temperature (at a defined ionic strength of the solution and pH) at which 50% of the target sequence hybridizes to the fully matched probe. T m of the hybrid, which is a function of the length and base composition of the probe, can be calculated in a manner which is described in Sambrook et al. (1989) Molecular Cloning, A Laboratory Manual, 2 nd Ed. Cold Spring Harbor Laboratory Press, NY. Typically, stringent conditions in the Southern blot protocol include washing at 65 ° C 0.2 x SSC. Preferred wash conditions for oligonucleotide probes are approximately 42 ° C and 6 x SSC solution.
4. Obecné způsoby4. General methods
Při zavádění a expresi sekvence cizorodé DNA do buněk rostlin se používají různé metody. Uvedené způsoby zahrnují přípravu kódující cDNA enzymu fosforylázy α-glukanu a jejich zavedení do rostlinné buňky. 1) Z rostlin brambor se izoluje mRNA a z ní se připraví cDNA; 2) v cDNA se testuje přítomnost požadované sekvence; 3) aby došlo k expresi genů fosforylázy k požadované cDNA se připojí promotor v opačné orientaci; 4) buňky hostitelské rostliny se tranformují konstrukcí; 5) proběhne selekce a regenerace buněk, které přepisují obrácené sekvence.Various methods are used to introduce and express the foreign DNA sequence into plant cells. Said methods comprise preparing the cDNA encoding the α-glucan phosphorylase enzyme and introducing it into the plant cell. 1) mRNA is isolated from potato plants and cDNA is prepared therefrom; 2) testing the presence of the desired sequence in the cDNA; 3) to express the phosphorylase genes to the desired cDNA, the promoter is joined in the opposite orientation; 4) the host plant cells are transformed with the construct; 5) selecting and regenerating cells that transcribe reverse sequences.
DNA získaná z genů GLTP a GHTP z brambor se používá při vytvoření expresívních kazet, které vykazují rostlinný promotor operabilně spojený s kódující sekvencí DNA, která v případě, že se v rostlině přepisuje, inhibuje expresi endogenního genu GLTP nebo genu GHTP. Jako nástroj pro přenosDNA derived from GLTP and GHTP genes from potatoes is used to create expression cassettes that exhibit a plant promoter operably linked to a coding DNA sequence that, when transcribed in a plant, inhibits expression of an endogenous GLTP gene or a GHTP gene. As a transfer tool
-2 ·· ·· »· ·♦ ♦ · ♦ · · · ·»© • ·· · © Φ · 9 9 9 • · · ♦ · 99 99 999 ΦΦΦ Φ Φ 9 · φ •ΦΦ 99 99 99 99-2 · · · ♦ © © © © 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 99 99 999
DNA do stonkových explantátů výhonků rostlin brambor se používá mikororagnizmus Agrobacterium tumefaciens. Rostlina, která vznikla z transformovaného explantátů, přepisuje kódující DNA, jenž inhibuje aktivitu enzymu.DNA for stalk explants of potato plant shoots is used by Agrobacterium tumefaciens microorrhagism. The plant resulting from the transformed explants transcribes the coding DNA which inhibits the activity of the enzyme.
Zde popsané metody genového inženýrství jsou v oboru dobře známy a popisují se ve standardních publikacích, jako je Sambrook et al. (1989) Molecular Cloning, A Laboratory Manual, 2nd Ed. Cold Spring Harbor Laboratory Press, N.Y.. V obecném případě enzymatické reakce, které zahrnují DNA ligázu, DNA polymerázu, restrikční endonukleázy a podobně, se provádějí podle specifikací výrobce.The genetic engineering methods described herein are well known in the art and are described in standard publications such as Sambrook et al. (1989) Molecular Cloning, A Laboratory Manual, 2 nd Ed. Cold Spring Harbor Laboratory Press, NY. Generally, enzymatic reactions that include DNA ligase, DNA polymerase, restriction endonucleases and the like are performed according to the manufacturer's specifications.
5. Příprava cDNA GLTP a GHTP cDNA se připravuje z izolované mRNA z bramborových hlíz reverzní transkripcí. Primer se naváže na mRNA a volný 3'konec se pak může použít pro prodlužování sekvence pomocí enzymu reverzní transkriptázy. Enzym se podílí na obvyklém prodlužování ve směru 5'—>3', což je řízeno komplementárním párováním baží s templátovou mRNA za vzniku hybridní molekuly. Tato molekula obsahuje templátový řetězec baží RNA spárovaný s komplementárním řetězcem cDNA. Po degradaci původní mRNA se použila k syntéze řetězce komplementární DNA DNA polymeráza, čímž se jednořetězcová cDNA přemění a duplexovou DNA.5. Preparation of GLTP and GHTP cDNAs are prepared from isolated mRNA from potato tubers by reverse transcription. The primer binds to the mRNA and the free 3 'end can then be used to extend the sequence with the reverse transcriptase enzyme. The enzyme participates in the usual 5 '-> 3' elongation, which is controlled by complementary pairing of bases with the template mRNA to form a hybrid molecule. This molecule contains a template strand basically RNA paired with a complementary strand of cDNA. After degradation of the original mRNA, DNA polymerase was used to synthesize the complementary DNA strand, thereby converting single stranded cDNA and duplex DNA.
Po amplifikací DNA se za účelem zvýšení množství uvedené DNA v bakterii E. coli se dvouřetězcová cDNA začlení do vektoru. V typickém případě se provede identifikace klonů, které nesou požadovanou cDNA, buď hybridizaci nukleové kyseliny nebo imunologickou detekcí kódovaného proteinu, když se použije expresívní vektor. Tento způsob se může zjednodušit, jestliže jsou známy sekvence DNA genů GLTP a GHTP stejně jako jsou známy sekvence vhodných primerů (Brisson et al. (1989) The Plant Cell 1: 559-566; Fukui et al., 1991). Používané primery hybridizují s geny GLTP a GHTP. Očekává se, že amplifikací připravené cDNA reprezentují části genů GLTP a GHTP, aniž je • 9 99 99 • · 9 9 9 9 *· 9 · 99 • ··· 9 9 9 9 • · 9 9 9 9 • ·· »9 99After amplification of the DNA, double stranded cDNA is inserted into the vector to increase the amount of said DNA in E. coli. Typically, clones that carry the desired cDNA are identified by either nucleic acid hybridization or immunological detection of the encoded protein when using an expression vector. This method can be simplified if the DNA sequences of the GLTP and GHTP genes are known, as are the sequences of suitable primers (Brisson et al. (1989) The Plant Cell 1: 559-566; Fukui et al., 1991). The primers used hybridize to the GLTP and GHTP genes. The amplified cDNAs are expected to represent portions of the GLTP and GHTP genes without being 9 9 99 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 99
9* 999 * 99
9 9 9 • 9 9 99 9 9
9 9 9 9 9 • 99 9 9 9 • 9
99 nutná další analýza. Bakterie E. colí transformované plazmidy pUC19, které nesou inzert DNA fosforylázy, se detekovaly selekcí podle barvy. Správné bakterie E. colí transformované plazmidy, které nenesou inzerty, rostou jako modré kolonie. Kmeny transformované plazmidy pBluescript nesoucí inzerty rostou jako kolonie bílé barvy. Aby se potvrdila přítomnost inzertů fosforylázy, sekvenovaly se plazmidy izolované z transformovaných bakterií E. colí.99 further analysis. E. coli transformed pUC19 plasmids carrying a DNA phosphorylase insert were detected by color selection. The correct E. coli transformed plasmids that do not carry inserts grow like blue colonies. Strains transformed with pBluescript plasmids carrying inserts grow as white colonies. To confirm the presence of phosphorylase inserts, plasmids isolated from transformed E. coli bacteria were sequenced.
6. Konstrukce vektoru6. Construction of vector
Připravená cDNA se začlenila v orientaci po směru transkripce nebo proti směru transkripce do expresívní kazety v expresívních vektorech, které jsou určeny pro transformaci rostlin brambor za účelem inhibice exprese genů GLTP a/nebo GHTP v hlízách brambor.The prepared cDNA was inserted upstream or downstream into an expression cassette in expression vectors intended for transformation of potato plants to inhibit GLTP and / or GHTP gene expression in potato tubers.
V případě antisense-suprese požadovaný rekombinantní vektor obsahuje expresívní kazetu určenou pro iniciaci transkripce kódující cDNA v rostlinách. Zahrnou se další sekvence, které umožňují, aby se vektor klonoval v bakteriálním nebo fágovém hostiteli.In the case of antisense-suppression, the recombinant vector of interest comprises an expression cassette designed to initiate transcription encoding cDNAs in plants. Additional sequences are included that allow the vector to be cloned in a bacterial or phage host.
Vektor bude s výhodou obsahovat prokaryontní počátek replikace, který má široké rozmezí hostitelů. Může se také použít selekční markér, což umožňuje selekci bakteriálních buněk, které nesou požadovanou konstrukci. Vhodné prokaryontní selekční markéry zahrnují rezistenci na antibiotika, jako je penicilín.Preferably, the vector will contain a prokaryotic origin of replication having a wide host range. A selectable marker may also be used, allowing the selection of bacterial cells that carry the desired construct. Suitable prokaryotic selection markers include resistance to antibiotics such as penicillin.
Jak je známo v oboru ve vektoru se mohou nacházet také jiné sekvence DNA kódující další funkce. Například v případě transformací mikroorganizmu Agrobacterium jsou za účelem následujícího transferu do rostlinných chromozomů zahrnuty sekvence T-DNA.As is known in the art, other DNA sequences encoding additional functions may also be present in the vector. For example, in the case of Agrobacterium transformations, T-DNA sequences are included for subsequent transfer to plant chromosomes.
Za účelem exprese v rostlinách rekombinantí expresívní kazeta bude obsahovat mimo požadovaných sekvencí oblast rostlinného promotoru, místo iniciace transkripce (jestliže sekvence, •*•••<9 9 9 999 9» 99 99 99 99 která se má přepisovat jej neobsahuje) a sekvenci ukončení transkripce. Na 5'a 3'konci kazety se nacházejí jediná místa rozeznávaná restrikčními enzymy, jenž umožňují jednoduchou inzerci do existujícího vektoru. Sekvence, které řídí expresi eukaryontního genu jsou dobře známy v oboru.For expression in plants by recombination, the expression cassette will contain, in addition to the desired sequences, a plant promoter region, a transcription initiation site (if the sequence to be overwritten does not contain it), and an end sequence transcription. At the 5 ' and 3 ' ends of the cassette there are only restriction enzyme sites that allow for easy insertion into an existing vector. Sequences that direct the expression of a eukaryotic gene are well known in the art.
Transkripce DNA na mRNA se reguluje oblastí DNA, která se nazývá pormotor. Promotorové oblast obsahuje sekvence bází, které signalizují RNA polymeráze, aby se připojila na DNA a tak inicijují přepis mRNA , přičemž jeden z řetězců DNA se použije jako templát. Vzniká odpovídající řetězec RNA. Elementy promotorové sekvence zahrnují TATA box (sekvence TATAAT), který se obvykle nachází 20 až 30 párů baží (bp) proti směru exprese (podle úmluvy -30 až -20 bp ve vztahu s místem počátku přepisu) od místa počátku přepisu. Ve většině případů je pro správnou iniciaci přepisu nutná přítomnost TATA boxu. TATA box je pouze element promotoru ve směru proti směru přepisu, jehož pozice je vzhledem k počátečnímu bodu relativně stabilní.The transcription of DNA into mRNA is regulated by a region of DNA called the pormotor. The promoter region contains base sequences that signal RNA polymerase to attach to DNA and thereby initiate mRNA transcription, one of the DNA strands being used as a template. A corresponding RNA strand is formed. The promoter sequence elements include a TATA box (TATAAT sequence), which is typically located 20 to 30 bp (bp) upstream (according to the convention of -30 to -20 bp relative to the transcription start site) from the transcript start site. In most cases, the presence of a TATA box is required to properly initiate the transcript. A TATA box is only the promoter element upstream, whose position is relatively stable relative to the start point.
Sekvence CAAT boxu se nachází v pozici -75, ale může fungovat v různých vzdálenostech od počátečního bodu a v libovolné orientaci.The CAAT box sequence is located at -75, but can operate at different distances from the start point and in any orientation.
Další běžné promotorové elementy jsou GC box v pozici -90, který obsahuje sekvenci GGGCGG. Může se vyskytovat v několika kopiích a v libovolné orientaci.Other common promoter elements are the GC box at position -90, which contains the sequence GGGCGG. It can appear in multiple copies and in any orientation.
Jiné sekvence umožňující tkáňovou specifitu odpovídají na signály prostředí nebo v promotorové oblasti je možné také najít maximální účinnost transkripce. Takové sekvence se často nachází 400 bp od místa počátku transkripce, ale mohou být vzdáleny až 2 000 bp a více. V heterogenních kombinacích promotor/strukturní gen se promotor s výhodou nachází v přibližně ve stejné vzdálenosti od heterogenního místa počátku přepisu, jako je od místa počátku přepisu v jeho přirozeném uspořádání. Mohou existovat některé odchylky v této vzdálenosti, aniž dojde ke ztrátě funkce promotoru.Other tissue specificity sequences respond to environmental signals, or maximal transcription efficiency can also be found in the promoter region. Such sequences are often 400 bp from the transcriptional start site, but may be up to 2000 bp or more. In heterogeneous promoter / structural gene combinations, the promoter is preferably located at approximately the same distance from the heterogeneous transcriptional start site as it is from the natural transcriptional start site. There may be some variation at this distance without loss of promoter function.
·· ·· 44 ·4· · · · 44 · 4
4 · 4 · · · · · 4· 4 4·· · 4 · 4 4 ·· «·· ··« • 44444 4 · • Λ· ·· 44 ·4 ·· promotory promotor tkání (Bevan et al., 4638)4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 44444, 44444 promoters, tissue promoter (Bevan et al., 4638)
Určitý promotor, který se používá v expresívní kazetě není v případě vynálezu kritický. Je vhodný libovolný počet promotorů, které řídí přepis v rostlinných buňkách. Promotor může být buď konstitutivní nebo indukovatelný.The particular promoter used in the expression cassette is not critical to the invention. Any number of promoters that control transcription in plant cells are suitable. The promoter may be either constitutive or inducible.
V literatuře se popisuje řada promotorů, které jsou aktivní v rostlinných buňkách. Mezi ně patří promotory syntázy nopalinu (NOS) a syntázy oktopinu (OCS) (které se nachází na plazmidech mikroorganizmu Agrobacterium tumefaciens vyvolávající tvorbu nádorů), promotory caulimovirů, jako jsou promotory mozaikového viru květáku (CaMV) 19S a 35S a 35Smozaikového viru krtičníku, světlem indukovaný z malé podjednotky ribulóza-1,5-bis-fosfátové karboxylázy (ssRUBISCO, často se vyskytující rostlinný polypeptid), promotor genu proteinu vázajícího chlorofyl a/b, atd. Všechny tyto promotory se používají při přípravě různých typů konstrukcí, které se exprimují v rostlinách, což se popisuje například v publikaci PCT WO8402913.A number of promoters that are active in plant cells are described in the literature. These include the promoters of nopaline synthase (NOS) and octopine synthase (OCS) (found on Agrobacterium tumefaciens tumor-causing plasmids), caulimovirus promoters such as the Cauliflower mosaic virus (CaMV) 19S and 35S promoters and the 35S mosaic moth virus, induced from the small subunit ribulose-1,5-bis-phosphate carboxylase (ssRUBISCO, a frequently occurring plant polypeptide), the promoter of the chlorophyll a / b binding protein gene, etc. All these promoters are used in the preparation of various types of constructs that are expressed in plants, as described, for example, in PCT publication WO8402913.
Ukázalo se, že promotor CaMV 35S používaný zde v příkladech, je vysoce aktivní a konstitutivně se exprimuje ve většině ;i986) Nucleic Acid Res. 14 (11):4625Je známa řada jiných genů, které jsou specifické pro hlízy brambor nebo posilují expresi. Patří sem geny ADPGPP nacházející se v hlízách brambor, velké a malé podjednotky (Muller et al., (1990) Mol. Gen. Genet. 224: 136-146). Jiné promotory, které lze použít podle vynálezu, zahrnují ty, které vykazují zesílenou nebo specifickou expresi v hlízách brambor a které jsou v normálním případě spojeny s expresí genů modifikovaných enzymů nebo enzymů biosyntézy škrobu nebo vykazují různé paterny exprese nebo se například exprimují v odlišném čase během vývoje hlíz. Příklady těchto promotorů zahrnují promotory genů na granale vázaných syntáz škrobu nebo jejich jiných forem, promotory genů větvících enzymů (Blennow, et al., (1991) Phytochemistry 30: 437-444; WO 9214827; WOThe CaMV 35S promoter used herein in the Examples has been shown to be highly active and constitutively expressed in most of the Nucleic Acid Res. 14 (11): 4625 A number of other genes that are potato tuber specific or enhance expression are known. These include ADPGPP genes found in potato tubers, large and small subunits (Muller et al., (1990) Mol. Gen. Genet. 224: 136-146). Other promoters that can be used according to the invention include those that exhibit enhanced or specific expression in potato tubers and which are normally associated with the expression of modified or starch biosynthesis enzyme genes, or that exhibit different expression patterns, or are expressed at different times over time tuber development. Examples of such promoters include granule-bound starch synthase or other forms thereof, promoters of branching enzyme genes (Blennow, et al., (1991) Phytochemistry 30: 437-444; WO 9214827; WO
9211375), genů disproporčních enzymů (Takaha et al., (1993) J.9211375), disproportionate enzyme genes (Takaha et al., (1993) J.
Biol. Chem. 26 8: 1391-1396), genů enzymů odstraňujících větvení, genu amylázy, genu fosforylázy škrobu (Nakano et al., (1989) J. Biochem. 106: 691-695; Moři et al., (1991) J. Biol. Chem. 266: 18446-18453), genu esterázy pektinu (Ebbelaar et al., (1993) Int. Symp. On Gen. Manip. Of Plant Metabolism and Growth, 29-31 March, Norwich UK Abstract #9), genu glykoproteinu o molekulové hmotnosti 40 000; genu ubiquitinu, genu inhibitoru aspartové proteinázy (Stukerlj et al., (1990) Nucl. Acids Res. 18: 46050), genu inhibitoru karboxypeptidázy, genu hlízové polyfenolové oxidázy (Shahar et al., (1992) Plant Cell 4: 135-147; GenBank číslo uložení M95196 a M95197), genu putativního inhibitoru trypsinu nebo jiné hlízové cDNA (Stiekema et al (1988) Plant Mol. Biol. 11: 255-269) a genů amyláz a sporaminů (Yoshida et al., (1992) Geneg 10: 255-259; Ohta et al., (1991) Mol. Gen. Genet. 225: 369-378).Biol. Chem. 26 8: 1391-1396), branching-removing enzyme genes, amylase gene, starch phosphorylase gene (Nakano et al., (1989) J. Biochem. 106: 691-695; Moi et al., (1991) J. Biol. Chem. 266: 18446-18453), the pectin esterase gene (Ebbelaar et al., (1993) Int. Symp. On Gen. Manip. Of Plant Metabolism and Growth, 29-31 March, Norwich UK Abstract # 9), the glycoprotein gene. having a molecular weight of 40,000; the ubiquitin gene, the aspart proteinase inhibitor gene (Stukerlj et al., (1990) Nucl. Acids Res. 18: 46050), the carboxypeptidase inhibitor gene, the tuber polyphenol oxidase gene (Shahar et al., (1992) Plant Cell 4: 135-147 GenBank deposit numbers M95196 and M95197), a putative trypsin inhibitor gene or other tuber cDNA (Stiekema et al (1988) Plant Mol. Biol. 11: 255-269) and amylase and sporamine genes (Yoshida et al., (1992) Genegank); 10: 255-259; Ohta et al., (1991) Mol. Gen. Genet. 225: 369-378).
Mimo promotorové sekvence může expresívní kazeta také zahrnovat oblast ukončení přepisu, která se nachází od strukturního genu ve směru přepisu, aby došlo k jeho účinnému ukončení. Oblast ukončení přepisu je možné získat ze stejného genu jako promotorovou sekvenci nebo se může získat z odlišných genů. V příkladech se používá 3'terminační sekvence syntázy nopalinu NOS (Bevan et al., (1983) Nátuře (London) 304: 184-187).In addition to the promoter sequence, the expression cassette may also include a transcriptional termination region that is located downstream of the structural gene to effect its efficient termination. The transcriptional termination region may be obtained from the same gene as the promoter sequence or may be derived from different genes. In the examples, the 3 'terminal sequence of nopaline synthase NOS is used (Bevan et al., (1983) Nature (London) 304: 184-187).
Polyadenylační sekvence se také běžně přidávají do vektorových konstrukcí, jestliže mRNA kódovaná strukturním genem se má účině překládat (Alber and Kawasaki, (1982) Mol. And Appl. Genet. 1: 419-434). Věří se, že polyadenylace má účinek na stabilizaci mRNA. Polyadenylační sekvence zahrnují, ale nejsou omezeny na signál syntázy oktopinu mikroorganizmu Agrobacterium (Gielen et al., (1984) EMBO J. 3: 835-846) nebo signál syntázy oktopinu (Depicker et al., (1982) Mol. And Appl. Genet. 1: 561-573).Polyadenylation sequences are also commonly added to vector constructs if the mRNA encoded by the structural gene is to be translated effectively (Alber and Kawasaki, (1982) Mol. And Appl. Genet. 1: 419-434). Polyadenylation is believed to have an effect on mRNA stabilization. Polyadenylation sequences include, but are not limited to, the octopine synthase signal of Agrobacterium (Gielen et al., (1984) EMBO J. 3: 835-846) or the octopine synthase signal (Depicker et al., (1982) Mol. And Appl. Genet 1: 561-573).
Vektor v typickém případě také obsahuje gen selekčního markéru, na základě kterého je možné v kultuře určitThe vector typically also contains a selectable marker gene on the basis of which it can be determined in culture
transformované rostlinné buňky. V typickém případě gen markéru kóduje rezistenci na antibiotika. Tyto markéry zahrnují rezistenci na G418, hygromycin, bleomycin, kanamycin a gentamycin. V příkladech se používá gen markéru, který udílí rezistenci na kanamycin. Po transformaci rostlinných buněk se tyto buňky obsahující vektor budou identifikovat na základě jejich schopnosti růst v kultivačním médiu, které obsahuje určitá antibiotika.transformed plant cells. Typically, the marker gene encodes antibiotic resistance. These markers include resistance to G418, hygromycin, bleomycin, kanamycin, and gentamycin. In the examples, a marker gene that confers resistance to kanamycin is used. After transformation of plant cells, these vector-containing cells will be identified by their ability to grow in a culture medium containing certain antibiotics.
7. Transformace rostlinných buněk7. Transformation of plant cells
Ačkoli v příkladech se stonkové explantáty výhonků rostlin brambor transformovaly inokulací mikroorganizmem Agrobacterium tumefaciens, které nesou kódující sekvenci spojenou s binárním vektorem, mohou se také pro transfer rekombinantní DNA použít způsoby přímé transformace, které jsou známy v oboru. Vektor se může zavést mikroinjekcí přímo do rostlinných buněk. V jiném případě se nukleové kyseliny mohou zavést do rostlinné buňky vysokorychlostní balistickou penetrací ve formě malých partikul!, které mají nukleovou kyselinu zakotvenou v matrici částice nebo na jejím povrchu. Může se použít fúze protoplastů s částicí, která má na svém povrchu lipid, jako jsou minibuňky, buňky nebo lysozomy nesoucí DNA. DNA se také může zavést do rostlinných buněk elektroporací, kde se na protoplasty rostlin působí elektroporací v přítomnosti plazmidů, které nesou expresívní kazetu.Although in the examples the stem explants of potato plant shoots were transformed by inoculation with Agrobacterium tumefaciens carrying a coding sequence associated with a binary vector, direct transformation methods known in the art can also be used to transfer recombinant DNA. The vector can be introduced by microinjection directly into plant cells. Alternatively, the nucleic acids may be introduced into the plant cell by high-speed ballistic penetration in the form of small particles having a nucleic acid embedded in the particle matrix or on its surface. A fusion of protoplasts with a particle having a lipid on its surface, such as minicells, cells or lysosomes carrying DNA, may be used. DNA can also be introduced into plant cells by electroporation, where the protoplasts of the plants are treated by electroporation in the presence of plasmids carrying an expression cassette.
Na rozdíl od způsobů přímé transformace se v příkladech uvádí transformace pomocí vektorů za použití mikroorganizmů Agrobacterium tumefaciens. Mikroorganizmus Agrobacterium tumefaciens je gram-negativní půdní bakterie, která způsobuje neoplastické onemocnění, které je známé u dvouděložních rostlin jako hálka koruny. Vyvolání nádoru je způsobeno plazmidy, které jsou známy jako Ti plazmidy. Ti plazmidy řídí v infikovaných rostlinách syntézu opinů. Agrobakterie využívají opiny jako zdroj uhlíku.In contrast to direct transformation methods, the examples show vector transformation using Agrobacterium tumefaciens microorganisms. The microorganism Agrobacterium tumefaciens is a gram-negative soil bacterium that causes a neoplastic disease, known in dicotyledonous plants as a crowhead. Tumor induction is caused by plasmids known as Ti plasmids. These plasmids direct opine synthesis in infected plants. Agrobacteria use opines as a carbon source.
Bakterie nevstupují do rostliny, ale tranformují pouze část Ti plazmidu, která se nazývá T-DNA, jenž se stabilně začlení do rostlinného genomu, kde se exprimují funkce potřebné pro syntézu opinů a transformaci rostlinné buňky. Geny vir (virulence) na Ti plazmidech, které se nacházejí vně oblasti T-DNA, jsou nezbytné pro přenos T-DNA. Oblast vir se však nepřenáší. Ve skutečnosti oblast vir, ačkoli je nutná při přenosu T-DNA, nemusí být fyzicky spojena s T-DNA a může se nacházet na odděleném plazmidu.Bacteria do not enter the plant, but only transform a portion of the Ti plasmid, called T-DNA, that stably integrates into the plant genome where the functions required for opine synthesis and plant cell transformation are expressed. Virus genes (virulence) on Ti plasmids that are outside the T-DNA region are essential for T-DNA transfer. However, the virus area is not transmitted. In fact, the viral region, although necessary for T-DNA transfer, may not be physically associated with T-DNA and may reside on a separate plasmid.
Části T-DNA indukující nádor se mohou porušit nebo deletovat, aniž dojde ke ztrátě funkcí, které zabezpečují přenos a integraci. Proto mohou vznikat normální a zdravé transformované rostlinné buňky, které ztratily všechny vlastnosti nádorových buněk, ale stále nesou a exprimují určité oblasti T-DNA, zvláště hraniční oblasti T-DNA. Proto modifikované Ti plazmidy, ze kterých se deletovaly geny způsobující onemocnění, se mohou použít v rostlinách brambor jako vektory pro transfer antikódujících a kódujících genových konstrukcí podle vynálezu (Winnacker, Ernst L. (1987) From Genes to Clones. VHC Verlagsgesellshaft mbH, Federal Republic of Germany).Tumor-inducing T-DNA portions can be disrupted or deleted without losing the functions that ensure transmission and integration. Therefore, normal and healthy transformed plant cells may arise which have lost all the properties of the tumor cells but still carry and express certain regions of T-DNA, especially the T-DNA border regions. Therefore, modified Ti plasmids from which disease-causing genes have been deleted can be used in potato plants as vectors for the transfer of the anticoding and coding gene constructs of the invention (Winnacker, Ernst L. (1987) From Genes to Clones. VHC Verlagsgesellshaft mbH, Federal Republic) of Germany).
Transformace rostlinných buněk mikrooragnizrnem Agrobacterium a vytvoření celých rostlin v typickém případě zahrnuje buď společnou kultivaci mikrooragnizmu Agrobacterium s kultivovanými izolovanými protoplasty nebo transformaci nepoškozených buněk nebo tkání mikrooragnizrnem Agrobacterium.Transformation of plant cells with Agrobacterium microorrhizal and the formation of whole plants typically involves either co-cultivation of Agrobacterium microoragism with cultured isolated protoplasts or transformation of undamaged cells or tissues with Agrobacterium microorrhizal.
V příkladech se stonkové explantáty z kultur výhonků brambor transformují mikrooragnizrnem Agrobacterium.In the examples, stem explants from potato sprout cultures are transformed with Agrobacterium microorganism.
V jiném případě mozaikový virus květáku (CaMV) se může použít jako vektor při zavedení antikódující nebo kódující DNA do rostlin rodiny Solanaceae. US patent č. 4,407,956 (Howell, 4. Října 1983) popisuje například použití DNA mozaikového viru květáku jako rostlinného nástroje.Alternatively, cauliflower mosaic virus (CaMV) can be used as a vector to introduce anticoding or coding DNA into plants of the Solanaceae family. US Patent No. 4,407,956 (Howell, Oct. 4, 1983) describes, for example, the use of cauliflower mosaic DNA as a plant tool.
• · · · • · · · • · ··• · · · · · · · · · ···
8. Selekce a regenerace transformovaných rostlinných buněk8. Selection and regeneration of transformed plant cells
Po tranformaci se musí vybrat transformované rostlinné buňky nebo buňky nesoucí kódující nebo antikódující DNA. V typickém případě se používá selekční markér, jako je rezistence na antibiotika. V příkladech se transformované buňky vybraly na základě růstu na kultivačním médiu, které obsahuje kanamycin. Odborník ví, že může použít i jiné selekční markéry.After transformation, transformed plant cells or cells carrying coding or anticoding DNA must be selected. Typically, a selection marker such as antibiotic resistance is used. In the examples, transformed cells were selected based on growth on kanamycin-containing culture medium. One skilled in the art will appreciate that other selection markers may be used.
V případě, že rostliny se transformují mikroorganizmem Agrobacterium, může se při určení trans formantů, použít opiny. Exprese cizorodé DNA se může potvrdit detekcí RNA kódované začleněnou DNA za použití dobře známých metod, jako je hybridizací northernova přenosu. Samotnou začleněnou sekvenci DNA je možné určit hybridizací Southernova přenosu nebo polymerázovou řetězovou reakcí (Sambrook et al. (1989) Molecular Cloning, A Laboratory Manual, 2nd Ed. Cold Spring Harbor Laboratory Press, N.Y.).Where plants are transformed with Agrobacterium, opines may be used to determine transformants. The expression of the foreign DNA can be confirmed by detecting RNA encoded by the included DNA using well known methods such as northern blot hybridization. The DNA sequence itself can be determined by Southern blot hybridization or polymerase chain reaction (Sambrook et al. (1989) Molecular Cloning, A Laboratory Manual, 2 nd Ed. Cold Spring Harbor Laboratory Press, NY).
V obecném případě po zjištění, že transformované rostliny nesou rekombinantí DNA, se regenerují celé rostliny.Generally, upon finding that the transformed plants carry recombinant DNA, whole plants are regenerated.
V příkladech se stonkové a listové explantáty kultur výhonků brambor inokulovaly kulturou mikroorganizmu Agrobacterium tumefaciens, který nese požadovanou kódující DNA a kanamycinový markerový gen. Transformanti se vybraly na základě růstu na kultivačním médiu obsahujícím kanamycin. Po transferu na kultivační médium vhodné pro indukci výhonků se výhonky přenesly na růstové médium, které je vhodné pro zakořenění. Rostliny se pak přenesly do půdy a otužovaly se. Rostliny regenerované v kultuře se transplantovaly a nechaly se dozrát v podmínkách skleníku.In the examples, stem and leaf explants of potato shoot cultures were inoculated with a culture of Agrobacterium tumefaciens which carries the desired coding DNA and kanamycin marker gene. Transformants were selected based on growth on kanamycin-containing culture medium. After transfer to a culture medium suitable for shoot induction, the shoots were transferred to a growth medium suitable for rooting. The plants were then transferred to the soil and hardened. Plants regenerated in culture were transplanted and matured under greenhouse conditions.
9. Analýza aktivity enzymů GHTP a GLTP u transformovaných hlíz Po regeneraci rostlin brambor transformovaných sekvencemi kódující DNA odvozené od genů GHTP a GLTP se zkoumala biochemie transformované tkáně hlíz několika způsoby. Metodou podle Steupa (Steup, M. (1990) Starch Degrading Enzymes in9. Analysis of GHTP and GLTP enzyme activity in transformed tubers After regeneration of potato plants transformed with DNA coding sequences derived from the GHTP and GLTP genes, the biochemistry of transformed tuber tissue was examined in several ways. By the method of Steup (Steup, M. (1990) Starch Degrading Enzymes in
„Methods in Plant Biochemistry Vol 3. P.M. Dey and Harborne, eds. Academie Press, London) (Tabulka č. 1) se zkoumala in vitro fosforolytická aktivita fosforylázy α-glukanu. Po elektroforetické separaci isoforem enzymu na polyakrylamidovém gelu obsahujícím glykogen (obrázek č. 7) se porovnala syntetická aktivita enzymu a množství enzymového proteinu. Syntéza škrobu pomocí isoforem typu L a H se stanovila po inkubaci glukosa-l-fosfátu se škrobovým primerem barvením gelu jódem (Steup, M. (1990) Starch Degrading Enzymes in „Methods in Plant Biochemistry Vol 3. P.M. Dey and Harborne, eds. Academie Press, London). Westernová analýza se provedla přenosem proteinu ze stejného neinkubovaného nativního gelu a kontaktem s polyklonálními protilátkami, které jsou specifické pro isoformy hlízové fosforylázy α-glukanu typu a H. Množství redukčních cukrů (glukóza a fruktóza) ve tkáni hlíz se kvantifikovalo HPLC ( tabulka č. 2, 3 a 4). Rozsah Maillardovi reakce, která přímo úměrná koncentraci redukčních cukrů v hlízách, se stanovil určením skóre lupínků po jejich smažení (tabulka č. 5 a obrázek č. 9)."Methods in Plant Biochemistry Vol 3, P.M. Dey and Harborne (eds. Academic Press, London) (Table 1) examined the in vitro phospholytic activity of α-glucan phosphorylase. After electrophoretic separation of enzyme isoforms on a glycogen-containing polyacrylamide gel (Figure 7), the synthetic activity of the enzyme and the amount of enzyme protein were compared. Starch synthesis using L and H isoforms was determined after incubation of glucose-1-phosphate with a starch primer by iodine staining (Steup, M. (1990) Starch Degrading Enzymes in "Methods in Plant Biochemistry Vol. 3 PM Dey and Harborne, eds."). Academic Press, London). Western analysis was performed by transferring protein from the same non-incubated native gel and contacting polyclonal antibodies that are specific for isoforms of H-type and H-type tuber phosphorylase. The amount of reducing sugars (glucose and fructose) in tuber tissue was quantified by HPLC (Table 2). , 3 and 4). The extent of the Maillard reaction, which is proportional to the concentration of reducing sugars in the tubers, was determined by determining the score of the chips after frying (Table 5 and Figure 9).
10. Definice10. Definitions
Termín „přibližně tři měsíce, „přibližně čtyři měsíce a „přibližně šest měsíců znamená období tří měsíců plus nebo mínus dva týdny, období čtyř měsíců plus nebo mínus dva týdny a období šesti měsíců plus nebo mínus dva týdny.The term "about three months," about four months, and "about six months" means a period of three months plus or minus two weeks, a period of four months plus or minus two weeks and a period of six months plus or minus two weeks.
Termín „antisense orientace znamená orientaci sekvence nukleové kyseliny ze strukturního genu, která se začlení do expresívní kazety opačným způsobem s ohledem na její přirozenou orientaci . V případě, že sekvence je dvouřetězcová, řetězec, který je při přirozeně se vyskytující orientaci templátovým řetězcem, se stává kódujícím řetězcem a opačně.The term "antisense orientation" refers to the orientation of a nucleic acid sequence from a structural gene that is incorporated into an expression cassette in the opposite manner with respect to its natural orientation. When the sequence is double-stranded, the strand, which is a naturally occurring template strand, becomes the coding strand and vice versa.
Termín „skóre lupínků hlíz znamená měření odrazu ve středu nakrájených lupínků brambor smažených při teplotě 96,1 °C naThe term 'tuber flakes score' means measuring the reflection in the center of sliced potato chips fried at 96,1 ° C to
sojovém oleji po dobu přibližně 3 minut do okamžiku, kdy se přestanou tvořit bubliny. Hodnoty se zaznamenávají na přístroji „Direct Reading Abridged Spectrophotometr model E15-FP od firmy Agtron (Agtron Inc. 1095 Spíce Island Drive #100, Sparks Nevada 89431) .soybean oil for about 3 minutes until no more bubbles are formed. The values are recorded on a Direct Reading Abridged Spectrophotometer model E15-FP from Agtron (Agtron Inc. 1095 Sleep Island Drive # 100, Sparks Nevada 89431).
Termín „skladování při nízké teplotě nebo varianty uvedeného termínu znamená uchovávání hlíz při teplotě nižší než 10 °C, které lze dosáhnout chlazením nebo okolní teplotou.The term "low temperature storage or variations of said term" means the storage of tubers at a temperature below 10 ° C which can be achieved by cooling or ambient temperature.
Termín „endogenní ve spojení s geny fosforylázy a-glukanu rostliny brambor znamená přirozeně se vyskytující gen, který je přítomen v genomu rostliny brambor před zavedením expresivní kazety, která nese sekvenci DNA odvozenou z genu fosforylázy a-glukanu.The term "endogenous in association with the potato plant phosphorylase genes" refers to a naturally occurring gene that is present in the potato plant genome prior to the introduction of an expression cassette that carries the DNA sequence derived from the α-glucan phosphorylase gene.
Termín „exprese znamená přepis a překlad strukturního genu tak, že dochází k syntéze proteinu.The term "expression" means transcription and translation of a structural gene such that protein synthesis occurs.
Termín „heterogenní sekvence nebo „heterogenní expresivní kazeta je sekvence nebo kazeta pocházející z cizího druhu nebo v případě, že pochází ze stejného druhu, tak se podstatně liší od původní formy.The term " heterogeneous sequence or " heterogeneous expression cassette is a sequence or cassette originating from a foreign species or, when it originates from the same species, differs substantially from the original form.
Termín „zlepšení charakteristik skladování při nízké teplotě zahrnuje bez omezení zlepšení v hodnotě skóre lupínků a ve snížení hromadění cukrů v hlízách, což se měří při sklizni nebo po období uskladnění při teplotě nižší než teplota 10 °C a dále zahrnuje zlepšení a výhody, které mohou vzniknout při skladování brambor při nižších teplotách, než jsou ty, které se užívají při tradičních způsobech uskladnění. Mezi tyto výhody patří prodloužení doby skladování brambor, prodloužení období vegetačního klidu pomocí snížené respirace a potlačení klíčení brambor a snížený výskyt nemocí. Jestliže se neprovádí zhodnocení specifickým měřením nebo testem, zlepšení charakteristiky skladování při nízké teplotě je rozdíl popsaných charakteristik vzhledem k charakteristice kontrolní, nezměněné rostlině brambor nebo rostlině brambor divokého typu.The term "improvement in low temperature storage characteristics includes, without limitation, improvements in chip score and reduction in accumulation of sugars in tubers, as measured at harvest or after storage at temperatures below 10 ° C, and further includes improvements and benefits that may may arise when potatoes are stored at temperatures lower than those used in traditional storage methods. These benefits include prolonged potato shelf life, prolonged vegetative rest periods through reduced respiration and potato germination suppression, and reduced disease incidence. If the evaluation is not performed by specific measurement or test, the improvement of the low temperature storage characteristic is the difference of the characteristics described with respect to the control, unaltered potato or wild-type potato plant.
Termín „změněný nebo varianta uvedeného termínu se používá, jestliže rostliny brambor nebo jejich hlízy se používají pro odlišení rostliny brambor nebo hlízy, která se změnila, a liší se tedy od přirozeně se vyskytující hlízy nebo rostliny tím, že se do ní zavedla nukleotidové sekvence ze stejného nebo odlišného druhu buď v sense nebo antisense orientaci, buď metodou genového inženýrství nebo metodami tradičního křížení rostlin, které zahrnují zavedení změněné strukturní nebo regulační sekvence; změnou přirozené nukleotidové sekvence místně řízenou mutagenezí nebo jiným způsobem; nebo ošetřením rostliny brambor chemickým nebo proteinovým inhibitorem. Termín „nezměněná rostlina brambor znamená kontrolní, přirozeně se vyskytující rostlinu nebo rostlinu divokého typu nebo hlízu, která nebyla změněna shora popsaným způsobem.The term "altered or variant of that term is used when potato or tuber plants are used to distinguish a potato or tuber plant that has changed and therefore differs from a naturally occurring tuber or plant by introducing into it a nucleotide sequence from of the same or different species, either in sense or antisense orientation, either by genetic engineering or by traditional plant breeding methods which involve the introduction of an altered structural or regulatory sequence; altering the natural nucleotide sequence by site-directed mutagenesis or otherwise; or treating the potato plant with a chemical or protein inhibitor. The term "unchanged potato plant" means a control, naturally occurring or wild-type or tuber plant that has not been altered as described above.
Termín „sekvence nukleové kyseliny nebo „segment nukleové kyseliny je jednořetězcový nebo dvouřetězcový polymer deoxyribonukleotidových nebo ribonukleotidových bází čtený od 5'do 3'konce. Zahrnuje samostatně se replikující plazmidy, infekční polymery DNA nebo RNA a nefunkční DNA nebo RNA.The term "nucleic acid sequence or nucleic acid segment" is a single-stranded or double-stranded polymer of deoxyribonucleotide or ribonucleotide bases read from the 5 'to the 3' end. Includes self-replicating plasmids, infectious DNA or RNA polymers and non-functional DNA or RNA.
Termín „operabilně spojený znamená funkční spojení mezi promotorem a druhou sekvencí, kde promotorové sekvence iniciuje transkripci RNA odpovídající druhé sekvence.The term "operably linked" refers to a functional link between a promoter and a second sequence, wherein the promoter sequence initiates transcription of the RNA of the corresponding second sequence.
Termín „rostlina zahrnuje celou rostlinu, orgány rostliny (to znamená listy, stonky, kořeny atd.) semena a rostlinné buňky. Termín „promotor znamená oblast DNA od strukturního genu proti směru přepisu a podílí se na rozeznávání a navázání RNA polymerázy a jiných proteinů, což inicijuje transkripci. Termín „rostlinný promotor znamená promotor schopný iniciovat přepis v rostlinných buňkách.The term "plant" includes the whole plant, plant organs (i.e. leaves, stems, roots, etc.) seeds and plant cells. The term "promoter" refers to a region of DNA from a structural gene upstream and is involved in the recognition and binding of RNA polymerase and other proteins, which initiates transcription. The term "plant promoter" means a promoter capable of initiating transcription in plant cells.
Termín „snížená aktivita nebo jeho varianty znamenají enzymatickou aktivitu GLTP nebo GHTP v hlíze brambor, která zahrnuje snížení aktivity enzymu GLTP nebo GHTP vyplývající ze zeslabené exprese produktu genu GLTP nebo GHTP, sníženou • · · · ··· · φ •·· *· ·· ·· φ φ |· substrátovou afinitu enzymu GLTP nebo GHTP a sníženou katalytickou aktivitu enzymu GLTP nebo GHTP.The term "reduced activity or variants thereof" means GLTP or GHTP enzymatic activity in potato tuber, which includes a decrease in GLTP or GHTP activity resulting from attenuated expression of a GLTP or GHTP gene product, reduced by the expression of a GLTP or GHTP gene product. Substrate affinity of GLTP or GHTP and decreased catalytic activity of GLTP or GHTP.
Termín „snížený nebo jeho varianty se může použít bez omezení v souvislosti s úrovní aktivity enzymu GLTP nebo GHTP v hlízách brambor a s tmavnutím lupínků brambor při smažení.The term "reduced or variants thereof" may be used without limitation in connection with the level of GLTP or GHTP enzyme activity in potato tubers and the darkening of potato chips during frying.
Není-li dále kvalifikováno specifickým měřením nebo testem, snížené množství nebo snížená aktivita znamená demonstrovatelný statisticky podstatný rozdíl popsané charakteristiky vztažené ke charakteristice kontrolní, nemodifikované rostlině brambor nebo rostlině divokého typu.Unless further qualified by a specific measurement or assay, reduced amount or decreased activity means a demonstrable statistically significant difference in the described characteristic relative to that of a control, unmodified potato or wild-type plant.
Termín „stres nebo jeho varianty se používají ve spojení se stresovým působením na rostliny brambor a hlíz, které zahrnují účinky prostředí, plodnost, vlhkost, teplotu, zpracování, nemoce, atmosférické podmínky a stárnutí, což se odráží na kvalitě rostlin a hlíz. Tyto podmínky mohou na rostliny působit ve všech stádiích cyklu života rostliny a na hlízy ve všech stádiích růstu a vývoje a během následné sklizně, přepravy, skladování a zpracování.The term "stress, or variants thereof," is used in conjunction with a stress effect on potato and tuber plants that include environmental effects, fertility, moisture, temperature, processing, disease, atmospheric conditions and aging, which is reflected in plant and tuber quality. These conditions may affect plants at all stages of the plant life cycle and tubers at all stages of growth and development and during subsequent harvesting, transport, storage and processing.
Termín „rezistence vůči stresu nebo jeho varianty znamená snížení účinku teploty, stárnutí, nemoci, fyzikálního zpracování, vlhkosti, chemických zbytků, prostředí, pesticidů a jiných stresů.The term "stress resistance or variants thereof" means reducing the effect of temperature, aging, disease, physical processing, moisture, chemical residues, the environment, pesticides and other stresses.
Termín „vhodný hostitel znamená mikroorganizmus nebo buňku, která je kompatibilní s rekombinantním plazmidem, se sekvencí DNA nebo s rekombinantní expresivní kazetou a umožní replikaci plazmidu, aby došlo k začlenění do jeho genomu nebo k jeho expresi.The term "suitable host" means a microorganism or cell that is compatible with a recombinant plasmid, a DNA sequence, or a recombinant expression cassette and allows the plasmid to replicate to be incorporated into its genome or to express it.
Termín „nepřerušený znamená sekvenci DNA (například cDNA) obsahující otevřený čtecí rámec, který postrádá vnitřní nepřekládané sekvence.The term "uninterrupted" means a DNA sequence (e.g., cDNA) containing an open reading frame that lacks internal untranslated sequences.
Přehled obrázků na výkreseOverview of the drawings
44 44 4444 44 44
4 4 4 4 4 44 4 4 4 4 5
4 44 4 4 44 4 4 4 4
4. ·······» ··· 4· 44 44 ·· ··4. ········ · ··· 4 · 44 44 ·· ··
Na obrázku č. 1 je schématické znázornění kódující sekvence hlízové fosforylázy α-glukanu typu L začleněné do transformačního vektoru pBI121.Figure 1 is a schematic representation of the coding sequence of the L-type glucan phosphorylase incorporated into the transformation vector pBI121.
Na obrázku č. 2 je schématické znázornění kódující sekvence hlízové fosforylázy α-glukanu typu H začleněné do transformačního vektoru pBI121.Figure 2 is a schematic representation of the coding sequence of the H-type glucan phosphorylase incorporated into the transformation vector pBI121.
Na obrázku č. 3 je znázorněna základní struktura tří izolovaných isoforem fosforylázy glukanu. Tranzitní peptid (TS) a sekvence inzertu je charakteristická pro fosforylázu typu L a nenachází se u fosforylázy typu H. Procenta ukazují homologii sekvencí nukleových kyselin mezi jednotlivými isoformami.Figure 3 shows the basic structure of the three isolated isoforms of glucan phosphorylase. The transit peptide (TS) and insert sequence is characteristic of L-type phosphorylase and is not found in H-type phosphorylase. Percentages show nucleic acid sequence homology between isoforms.
Na obrázku č. 4 je schématické znázornění vnitřní přeměny cukrů v bramborách.Figure 4 is a schematic representation of the internal conversion of sugars in potatoes.
Na obrázku č. 5 je znázorněno porovnání aminokyselinových sekvencí tří isoforem fosforylázy nalezených v bramborách za účelem zjištění oblastí, do kterých je možné směrovat antisense konstrukci GLTP používanou v příkladech dále v textu. Tučným písmem jsou vyznačeny shodné aminokyseliny. Aminokyselinová sekvence listové fosforylázy α-glukanu typu L (GLTP) je znázorněna nahoře (aminokyseliny 21 až 238 v sekvenci SEQ ID NO: 6), aminokyselinová sekvence hlízové fosforylázy α-glukanu typu L (GLTP) je znázorněna ve středu (aminokyseliny 49 až 266 sekvence SEQ ID NO: 2) a aminokyselinová sekvence hlízové fosforylázy α-glukanu typu H (GHTP) je dole (aminokyseliny 46 až 264 sekvence SEQ ID NO:Figure 5 shows a comparison of the amino acid sequences of the three phosphorylase isoforms found in potatoes to identify regions to which the antisense GLTP construct used in the examples can be directed. Identical amino acids are shown in bold. The amino acid sequence of α-glucan L-type phosphorylase (GLTP) is shown above (amino acids 21 to 238 of SEQ ID NO: 6), the amino acid sequence of α-glucan L-type phosphorylase (GLTP) is shown in the center (amino acids 49 to 266) SEQ ID NO: 2) and the amino acid sequence of H-type tuber phosphorylase H (GHTP) is at the bottom (amino acids 46 to 264 of SEQ ID NO:
4) .4).
Obrázky č. 6A a 6B znázorňují srovnání nukleotidových sekvencí tří isoforem fosforylázy zjištěných u brambor za účelem zjištění oblastí, do kterých je možné směrovat antisense konstrukci GLTP používanou v příkladech dále v textu. Tučným písmem jsou vyznačeny shodné nukleotidy. Nukleotidová sekvence listové fosforylázy α-glukanu typu L (GLTP) je znázorněna ·« » <Figures 6A and 6B show the nucleotide sequence alignment of the three phosphorylase isoforms found in potatoes to identify regions to which the antisense GLTP construct used in the examples can be directed. Corresponding nucleotides are indicated in bold. The nucleotide sequence of α-glucan L-type leaf phosphorylase (GLTP) is shown
• · ·* ·· * « · ι · 9999
9 9 9 · 9 99 9 9
9·9 ··· • · ·♦ ·· nahoře (nukleotidy 389 až 1045 v sekvenci SEQ ID NO: 5) , nukleotidová sekvence hlízové fosforylázy α-glukanu typu L (GLTP) je znázorněna ve středu (nukleotidy 338 až 993 sekvence SEQ ID NO: 1) a nukleotidová sekvence hlízové fosforylázy aglukanu typu H (GHTP) je dole (nukleotidy 147 až 805 sekvence SEQ ID NO: 3) .9 (9) at the top (nucleotides 389 to 1045 of SEQ ID NO: 5), the nucleotide sequence of α-glucan L-type phosphorylase (GLTP) is shown in the center (nucleotides 338 to 993 of SEQ ID NO: 5). ID NO: 1) and the nucleotide sequence of the tuber phosphorylase of aglucan type H (GHTP) is at the bottom (nucleotides 147 to 805 of SEQ ID NO: 3).
Na obrázku č. 7 je northernův přenos polyadenylované RNA izolované z hlíz brambor divokého typu a linií 3,4,5 a 9 transformované hlízovou fosforylázou α-glukanu typu L (GLTP). Blot se hybridizoval s radioaktivně značenou sondou, která je specifická pro hlízovou fosforylázu α-glukanu typu L (GLTP).Figure 7 is a Northern blot of polyadenylated RNA isolated from wild-type potato tubers and lines 3,4,5 and 9 transformed with tuber α-glucan phosphorylase type L (GLTP). The blot hybridized to a radiolabeled probe that is specific for tuber α-glucan phosphorylase type L (GLTP).
Na obrázku č. 8 je northernův přenos celkové RNA izolované z hlíz brambor divokého typu a linií 1 a 2 transformované typu H. Blot se hybridizoval sondou, která je specifická pro fosforylázu α-glukanu typu H (GHTP).Figure 8 shows northern transfer of total RNA isolated from wild-type potato tubers and H-transformed lines 1 and 2. The blot was hybridized with a probe that is specific for H-type α-glucan phosphorylase (GHTP).
Na obrázku č. 9 je smažený produkt získaný z (A) z brambor divokého typu a z transformantů hlízovou fosforylázou aglukanu typu L, (B) ATL1, (C) ATL3, (D) ATL4, (E) ATL5, (F) ATL9 na poli rostoucích hlíz po 86 dnech skladování při teplotě 4 °C (ATL znamená antisense hlízový transformant Ltypu).Figure 9 is a fried product obtained from (A) wild-type potatoes and transformants by tuber L-type aglucan phosphorylase, (B) ATL1, (C) ATL3, (D) ATL4, (E) ATL5, (F) ATL9 to field growing tubers after 86 days storage at 4 ° C (ATL stands for antisense tuber transformant of Ltype).
Na obrázku č. 10 je znázorněna aktivita gelu a westernův blot isozymů typu L a H fosforylázy a-1,4-glukanu extrahované z hlíz divokého typu a z hlíz transformovaných antisense konstrukcí izoformy typu L.Figure 10 shows the gel activity and western blot of the L-type and H-type 1,4-glucan isosymes extracted from wild-type tubers and tubers transformed with the antisense type L isoform construct.
Na obrázku č. 11 je znázorněna aktivita gelu a westernův blot a H fosforylázy a-1,4-glukanu extrahované typu a z hlíz transformovaných antisense fosforylázou a-glukanu s radioaktivně značenou isozymů typu L z hlíz divokého konstrukcí izoformy typu H.Figure 11 shows the gel activity and western blot and H-α-1,4-glucan phosphorylase of the extracted type and from tubers transformed with α-glucan phosphorylase with radiolabeled L-isozymes from wild-type H isoform constructions.
Příklady provedení vynálezu • ·♦ ·· ·« ©· * · ♦ · · © •Μ © © ·© • · · © · · ·· ·· ♦ · ·DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Embodiments of the invention
·· ···· ··
Příklad 1Example 1
Tento příklad popisuje snížení aktivity enzymu GHTP a/nebo GLTP v hlízách rostlin brambor tím, že se transformují expresívními kazetami, které obsahují sekvence DNA odvozené od sekvencí genů GLTP a GHTP spojené s promotorem v antisense orientaci.This example describes reducing the activity of the GHTP and / or GLTP enzyme in potato tubers by transforming it with expression cassettes containing DNA sequences derived from the GLTP and GHTP gene sequences linked to the promoter in an antisense orientation.
A. Izolace mRNA bramborových hlízA. Isolation of potato tuber mRNA
Celková RNA brambor se izoluje při teplotě 4 °C za použití autoklávovaných činidel. Pochází z 1 g tkáně hlíz rozmělněné na jemný prášek v kapalném dusíku v misce s tloučkem. Prášek se přenesl do zkumavky corex o objemu 30 ml a přidal se 100 mM Tris-Cl, pH8,0, 100 mM NaCl a 10 mM EDTA (lOx TNE) obsahující 0,2 % (hmotnost/objem) SDS a 0,5 % (objem/objem) 2merkaptoetanolu. Ke směsi se přidal stejný objem fenolchloroform (1:1) a vzorek se jemně míchal na vortexu a pak se centrifugoval při teplotě 4°C na rotoru SS34 při 8 000 ot./min. po dobu 5 minut. Organická fáze se znovu extrahovala 0,5 objemem 10 x TNE, který obsahuje 0,2 % (hmotnost/objem) SDS a 0,5 % (objem/objem) 2-merkaptoetanolu a kombinované vodné fáze se extrahovaly chloroformem. Nukleové kyseliny se srážely z vodné fáze octanem sodným a absolutním etanolem. Centrifugací se vytvořil pelet, který se resuspendoval ve 3 ml lx TNE. Přidal se stejný objem 5 M LiCl a vzorky se skladovaly při teplotě -20 °C po dobu 4 hodin a pak se provedla centrifugace při 8 000 ot./min. na rotoru SS34 při teplotě 4 °C po dobu 10 minut. Pelet RNA se promyl 70 % etanolem, sušil se a resuspendoval se ve vodě upravené DEPC.Total potato RNA was isolated at 4 ° C using autoclaved reagents. It comes from 1 g of tuber tissue pulverized to a fine powder in liquid nitrogen in a pestle with a pestle. The powder was transferred to a 30 ml corex tube and 100 mM Tris-Cl, pH8.0, 100 mM NaCl and 10 mM EDTA (10x TNE) containing 0.2% (w / v) SDS and 0.5% were added. (v / v) 2-mercaptoethanol. An equal volume of phenol chloroform (1: 1) was added to the mixture, and the sample was gently vortexed and then centrifuged at 4 ° C on an SS34 rotor at 8,000 rpm. for 5 minutes. The organic phase was extracted again with 0.5 volumes of 10 x TNE containing 0.2% (w / v) SDS and 0.5% (v / v) 2-mercaptoethanol and the combined aqueous phases were extracted with chloroform. Nucleic acids precipitated from the aqueous phase with sodium acetate and absolute ethanol. A pellet was formed by centrifugation and resuspended in 3 ml 1x TNE. An equal volume of 5 M LiCl was added and the samples were stored at -20 ° C for 4 hours and then centrifuged at 8,000 rpm. on an SS34 rotor at 4 ° C for 10 minutes. The RNA pellet was washed with 70% ethanol, dried and resuspended in DEPC-treated water.
Póly(A+) RNA se izolovala za použití oligo(dT) celulózové (Boehringer Mannheim) kolonové chromatografie. Póly(A+) RNA se izolovala z celkové RNA resuspendované ve vodě, kde není přítomen enzym RNáza. Kolony se připravily za použití autoklávované kolony Bio-Rad Poly-Prep o objemu 10 ml, do které se přidalo 50 mg oligo(dT)celulózy v 1 ml pufru B, který • 9The (A + ) RNA poles were isolated using oligo (dT) cellulose (Boehringer Mannheim) column chromatography. The (A + ) RNA poles were isolated from total RNA resuspended in water without the RNase enzyme present. Columns were prepared using a 10 ml autoclaved Bio-Rad Poly-Prep column to which 50 mg of cellulose oligo (dT) in 1 ml of Buffer B was added.
I 4 » <I 4 »<
• 9 » 9 99 » 9 9 » 9 9 4 ·· 99 • * 9 9• 9 »9 99» 9 9 »9 9 4 ·· 99
999 999999 999
99
99 obsahuje 20 mM Tris-Cl, pH7,4, O,1M NaCl, lmM EDTA a 0,1 % (hmotnost/objemem) SDS. Kolona se promyla 3 objemy 0,1 M NaOH s 5mM EDTA a pak vodou upravenou DEPC tak, aby hodnota pH výtoku z kolony byla menší než 8. Hodnota pH se stanovila papírkem. Kolona se pak promyla 5 objemy pufru A, který obsahuje 40 mM Tris-Cl, pH 7,4, 1 M NaCl, 1 mM EDTA a 0,1 % (hmotnost/objem) SDS.99 contains 20 mM Tris-Cl, pH7.4, 0.1M NaCl, 1mM EDTA and 0.1% (w / v) SDS. The column was washed with 3 volumes of 0.1 M NaOH with 5 mM EDTA and then with DEPC-treated water so that the pH of the effluent from the column was less than 8. The pH was determined by paper. The column was then washed with 5 volumes of Buffer A containing 40 mM Tris-Cl, pH 7.4, 1 M NaCl, 1 mM EDTA and 0.1% (w / v) SDS.
Vzorky RNA se zahřívaly při teplotě 65 °C po dobu 5 minut. V této době se přidalo 400 yul pufru A, který byl předehřátý na teplotu 65 °C. vzorek se promíchal a nechal se zchladit na teplotu místnosti po dobu 2 minut a pak se aplikoval na další kolonu. Shromáždil se eluát a zahřál se na teplotu 65 °C po dobu 5 minut, chladil se na teplotu místnosti po dobu 2 minut a znovu se nanesl na kolonu. Pak se kolona promyla 5 objemy pufru A a pak následovalo promytí pufrem B. Póly(A+) RNA se eluovala se 3 objemy 10 mM Tris-Cl, pH7,4, 1 mM EDTA a 0,05 % (hmotnost/objem) SDS. Frakce se sebraly a za použití testu s ethidiumbromidem se určily ty frakce, které obsahují RNA. Tento test se provedl na Petriho miskách s 1% agarózou připravenou v pufru TAE, který obsahuje EtBr. Srážela se RNA, resuspendovala se v 10 /Ul a množství RNA v 1 ^ul se stanovilo spektrofotometrem.RNA samples were heated at 65 ° C for 5 minutes. At this time, 400 µl of Buffer A, which had been preheated to 65 ° C, was added. the sample was mixed and allowed to cool to room temperature for 2 minutes and then applied to another column. The eluate was collected and heated to 65 ° C for 5 minutes, cooled to room temperature for 2 minutes, and loaded onto the column again. Then the column was washed with 5 volumes of Buffer A followed by a wash with Buffer B. Poles of (A + ) RNA were eluted with 3 volumes of 10 mM Tris-Cl, pH7.4, 1 mM EDTA and 0.05% (w / v) SDS. . Fractions were collected and those containing RNA were determined using an ethidium bromide assay. This assay was performed on 1% agarose petri dishes prepared in TAE buffer containing EtBr. RNA was precipitated, resuspended in 10 µl and the amount of RNA in 1 µl was determined by spectrophotometer.
B. Izolace sekvencí DNA enzymu GLTP a GHTPB. Isolation of GLTP and GHTP DNA Sequences
Nukleotidové sekvence využívané při vývoji antisense konstrukce se náhodně vybraly z 5'sekvence enzymu GLTP (SEQ ID NO: 1) a GHTP (SEQ ID NO: 3). Sekvence DNA, které se používají při vývoji antisense sekvencí se získaly polymerázovou řetězovou reakcí s reverzním přepisem. Vytvořily se specifické primery pro GLTP (SPL1 a SPL2) a GHTP (SPH1 a SPH2), které se navrhly podle publikovaných sekvencí (Brisson et al., (1989) The Plant Cell 1: 559-566; Fukui et al., 1991) pouze s malými změnami, aby mohlo dojít ke štěpení pomocí restrikčních enzymů:The nucleotide sequences used in the development of the antisense construct were randomly selected from the 5 'sequence of the GLTP enzyme (SEQ ID NO: 1) and GHTP (SEQ ID NO: 3). The DNA sequences used in the development of antisense sequences were obtained by reverse transcriptional polymerase chain reaction. Specific primers for GLTP (SPL1 and SPL2) and GHTP (SPH1 and SPH2) were designed and designed according to published sequences (Brisson et al., (1989) The Plant Cell 1: 559-566; Fukui et al., 1991) with only minor changes to allow restriction enzyme cleavage:
• 9 0• 9 0
9 0 9 •099 0 9 • 09
99
9999
Primer SPL 1: 5 'ATTCGAAAAGCTCGAGATTTGCATAGA3' (SEQ ID NO: 7) (navíc GC tvoří místo rozeznávané restrikčním enzymem Xhol).Primer SPL 1: 5 'ATTCGAAAAGCTCGAGATTTGCATAGA3' (SEQ ID NO: 7) (in addition, GC forms a site recognized by the restriction enzyme XhoI).
Primer SPL 2: 5'GTGTGCTCTCGAGCATTGAAAGC3' (SEQ ID NO: 8) (když se C zaměnilo za G vznikne místo rozeznávané restrikčním enzymem Xhol).Primer SPL 2: 5'GTGTGCTCTCGAGCATTGAAAGC3 '(SEQ ID NO: 8) (when C was exchanged for G, a Xhol site recognized by the restriction enzyme) was formed.
Primer SPH1:· 5' GTTTATTTTCCATCGATGGAAGGTGGTG3' (SEQ ID NO: 9) (přidala se sekvence CGAT a vzniklo místo rozeznávané restrikčním enzymem Clal).Primer SPH1: • 5 'GTTTATTTTCCATCGATGGAAGGTGGTG3' (SEQ ID NO: 9) (CGAT sequence added and a restriction enzyme recognition site Cla1 was created).
Primer SPH2: 5 'ATAATATCCTGAATCGATGCACTGC3' (SEQ ID NO: 10) (G se zaměnilo za T a vzniklo místo rozeznávané restrikčním enzymem Clal).Primer SPH2: 5 'ATAATATCCTGAATCGATGCACTGC3' (SEQ ID NO: 10) (G was exchanged for T to create a site recognized by the restriction enzyme Cla1).
Reverzní přepis se provedl v celkovém objemu reakce 15 ul, kde se nachází lx PCR pufr (10 mM Tris-Cl pH8,2, 50mM KC1, 0,001 % želatina, 1,5 mM MgClž), 670 ^uM každého dNTP, 6 ug celkové RNA bramborové hlízy Russet Burbank, každý primer o koncentraci 1 mM SPH1 a SPL2 nebo SPH1 a SPH2) a 200 jednotek reverzní transkriptázy viru Maloney myší leukemie (BRL). Reakce proběhla při teplotě 37 °C po dobu 30 minut, zastavila se zahříváním na teplotu 94 °C po dobu 5 minut a směs se nechala ochladit na ledu. Do 35 (Ul lx koncentrovaného pufru PCR reverzní transkripční reakce se přidalo 2,5 jednotek Taq DNA polymerázy (BRL). Na přístroji Perkin Elmer 480 proběhla amplifikace DNA v 30 cyklech s krokem denaturece při teplotě 94 °C po dobu 1 minuty, dále proběhl krok navázání primerů při teplotě 56 °C po dobu 1 minuty (SPL1 a SPL2) nebo při teplotě 58 °C (SPH1 a SPH2) a pak krok prodlužování při teplotě 72 °C po dobu 2 minut. PCR se zakončila konečným prodloužením při teplotě 72 °C po dobu 10 minut.Reverse transcription was performed in a total reaction volume of 15 µl containing 1x PCR buffer (10 mM Tris-Cl pH 8.2, 50 mM KCl, 0.001% gelatin, 1.5 mM MgCl 2), 670 µM each dNTP, 6 µg total Russet Burbank potato tuber RNA, 1 mM each of SPH1 and SPL2 or SPH1 and SPH2) and 200 units of Maloney murine leukemia virus (BRL) reverse transcriptase. The reaction was carried out at 37 ° C for 30 minutes, quenched by heating to 94 ° C for 5 minutes, and allowed to cool on ice. 2.5 units of Taq DNA polymerase (BRL) were added to 35 (UL 1x concentrated reverse transcription PCR buffer). DNA was amplified on a Perkin Elmer 480 for 30 cycles with a denaturation step at 94 ° C for 1 minute, followed by a primer binding step at 56 ° C for 1 minute (SPL1 and SPL2) or at 58 ° C (SPH1 and SPH2) and then an extension step at 72 ° C for 2 minutes The PCR was terminated with a final extension at 72 ° C ° C for 10 minutes.
C. Konstrukce SP vektorů za účelem inhibice fosforylázy Tiby v rostlinných buňkách došlo k expresi kódujících konstrukcí, je nezbytné fúzovat geny do správných rostlinných regulačních oblastí. To doprovází klonování kódující DNA do plazmidového vektoru, který obsahuje potřebné sekvence.C. Construction of SP vectors to inhibit Tiby phosphorylase in plant cells has been expressed by coding constructs, it is necessary to fuse genes to the correct plant regulatory regions. This accompanies the cloning of the coding DNA into a plasmid vector containing the necessary sequences.
Amplifikovaná DNA s tupými konci se klonovala do vektoru pUC19 za použití místa, které rozeznává restrikční enzym Smál. Rekombinantí plazmid se transformoval do buněk DH5a bakterie E. coli (BRL). Transformované buňky se nanesly na plotny na kultivační půdu LB (15 g/1 baktotyptonu, 5 g/1 kvasinkového extraktu, 10 g/1 NaCl, pH7,3 a přidal se 1,5 % agar) obsahující ampicilin v koncentraci 100 ug/ml. Selekce bakterií obsahující plazmidy se začleněnou sekvencí rostlinné fosforylázy se uskutečnila na základě rozdílu barvy. Polylinker a promotorové sekvence T3 a T7 RNA polymerázy se nacházejí v N-terminální oblasti fragmentu geny lacZ. Plazmidy pUC19, které neobsahují inzerty v polylinkeru rostou ve vhodných bakteriálních kmenech, jako jsou kolonie DH5a bakterie E. coli ve formě modrých kolonií. Selekce na základě barevné formy kolonií se provedla rozetřením 100 ul 2 % X-gal (připravené ve dimethylformamidu) na plotny LB obsahující 50 ug/ml ampicilinu 30 minut před nanesením transformantů. Kolonie obsahující plazmidy, které nenesou inzert, se po 12 až 18 hodinách inkubace při teplotě 37 °C zbarví do modra a kolonie, jejichž plazmid obsahuje inzerty zůstanou bílé. Izolovaný plazmid se sekvenoval, aby se potvrdila přítomnost inzertů fosforylázy. Sekvence se určily za použití sady „ABI Prism Dye Terminátor Cycle Sequencing Core Kit (Applied Biosystems, Foster City, CA) , M13 univerzálních a reverzních primerů a automatizovaného sekvenátoru DNA firmy ABI. Upravené plazmidy se izolovaly z 5 ml kultury kultivované přes noc rychlou alkalickou extrakcí (Birnboim et al. (1979) Nucleic Acids Res. 7: 1513-1523). Orientace fragmenů SPL a SPH v pUC19 se stanovila štěpením restrikčními enzymy. Štěpily se rekombinantní vektory pUCl9 a binární vektor pBI121 (Clontech), proběhla elektroforéza na agarózovém gelu a fragmenty se čistily gelovou separací, jak se popisuje v publikaci Thuring et al. (1975) Analytical Biochemistry 66: 213-220).Blunt-ended amplified DNA was cloned into the pUC19 vector using a SmaI recognition site. The recombinant plasmid was transformed into DH5a E. coli (BRL) cells. The transformed cells were plated on LB culture broth (15 g / l bacterium, 5 g / l yeast extract, 10 g / l NaCl, pH 7.3 and added 1.5% agar) containing ampicillin at 100 µg / ml . Selection of the plasmid-containing bacteria with the incorporated plant phosphorylase sequence was performed based on the color difference. The polylinker and T3 and T7 RNA polymerase promoter sequences are located in the N-terminal region of the lacZ gene fragment. PUC19 plasmids that do not contain inserts in the polylinker grow in suitable bacterial strains, such as E. coli DH5a colonies in the form of blue colonies. Color colony selection was performed by spreading 100 µl of 2% X-gal (prepared in dimethylformamide) on LB plates containing 50 µg / ml ampicillin 30 minutes before the transformants were loaded. Colonies containing plasmids that do not carry the insert will turn blue after 12-18 hours of incubation at 37 ° C and colonies whose plasmid containing inserts will remain white. The isolated plasmid was sequenced to confirm the presence of phosphorylase inserts. Sequences were determined using the ABI Prism Dye Terminator Cycle Sequencing Core Kit (Applied Biosystems, Foster City, CA), M13 universal and reverse primers, and ABI's automated DNA sequencer. The modified plasmids were isolated from 5 ml culture cultured overnight by rapid alkaline extraction (Birnboim et al. (1979) Nucleic Acids Res. 7: 1513-1523). The orientation of SPL and SPH fragments in pUC19 was determined by restriction enzyme digestion. Recombinant pUC19 and binary pBI121 vectors (Clontech) were digested, agarose gel electrophoresed, and fragments purified by gel separation as described by Thuring et al. (1975) Analytical Biochemistry 66: 213-220.
• ·· ·· ·* *· · · · · · · • ·· · · ·· • · · · · ·· · • · · · · · · ··· ·· ·· ·· • · ·« «·· * * * * * * * * * * * * * * • «·
Ligací se fúzovala kódující sekvence s binárním vektorem pBI121. Ligace obsahovala vektor pBI121, který se štěpil restrikčními enzymy BamHI a Sací a produkt SPL nebo SPH fosforylázové DNA, který vznikl štěpením subklónu pUC19 restrikčním enzymem BamHI a Sací. Ligovaná DNA se transformovala do buněk SCE E. coli DH5a a transformované buňky se nanesly na plotny s LB kultivační půdou obsahující ampicilin. Nukleotidové sekvence kódující DNA SPL a SPH jsou nukleotidy 338 až 993 sekvence SEQ ID NO: 1 a nukleotidy 147 až 799 sekvence SEQ ID NO: 3. Selekce pBI121, který obsahuje inzerty fosforylázy, se provedla pomocí primerů specifických pro CAMV a NOS.The coding sequence was fused to the binary vector pBI121 by ligation. The ligation contained the vector pBI121, which had been digested with the restriction enzymes BamHI and SacI, and the SPL or SPH phosphorylase DNA product, produced by digesting the subclone pUC19 with the restriction enzyme BamHI and SacI. The ligated DNA was transformed into E. coli DH5α SCE cells and the transformed cells were plated on LB plates containing ampicillin. The nucleotide sequences encoding SPL and SPH DNA are nucleotides 338-993 of SEQ ID NO: 1 and nucleotides 147-799 of SEQ ID NO: 3. Selection of pBI121, which contains phosphorylase inserts, was performed using CAMV and NOS specific primers.
Vzorky 1 a 2 reprezentují fragmenty DNA fosforylázy typu L a H se izolovaly z plotny po kultivaci přes noc. Tyto vzorky se inokulovaly do 5 ml kultivačního média LB a nechaly se růst přes noc při teplotě 37 °C. Plazmidy se extrahovaly rychlou alkalickou extrakcí a DNA se zavedla elektroporací do mikroorganizmu Agrobacterium tumefaciens.Samples 1 and 2 represent DNA fragments of L and H phosphorylase were isolated from the plate after overnight culture. These samples were inoculated into 5 ml of LB culture medium and grown overnight at 37 ° C. Plasmids were extracted by rapid alkaline extraction and DNA was introduced by electroporation into Agrobacterium tumefaciens.
Konstrukce se začlenily do vektoru pBI121, který obsahuje promotor CaMV 35S (Kay et al. (1987) Science 236: 1299-1302) a 3'terminátorovou sekvenci NOS (Bevan et al., (1983) Nátuře (London) 304: 184-187). Plazmid pBI121 obsahuje následující dobře charakterizované segmenty DNA. Fragment o velikosti 0,93 kb izolovaný z transpozonu Tn7, který kóduje rezistenci bakterií na spektinomycin/streptomycin a umožňuje selekci bakterií E. coli a Agrobacterium tumefaciens (Fling et al., (1985) Nucleic Acids Research 13 no. 19, 7095-7106). Tento fragment je spojen s chimérickým genem rezistence na kanamycin, který se je exprimován v rostlinách a umožňuje selekci transformované tkáně. Chimérický gen obsahuje 35S promotor (P-35S) mozaikového viru květáku o velikosti 0,35 kb (Oděli et al., (1985) Nátuře 313, 810-812), dále obsahuje gen fosfotransferázy neomycinu typu II (NPTII) o velikosti 0,83 kb a 3'nepřekládanou oblast genu syntetázy nopalinu (NOS 3') o velikosti 0,26 kb (Fraley et al., (1983) Porc. Nati. Acad. Sci. USA 80, 4803-4807). Další segment je 0,75 kb velký počátek replikace z plazmidu RK2 (ori-V) (Stalker et al., (1981) Mol. Gen. Genet. 181, 8-12). Je spojen se segmentem Sall a Pvul o velikosti 3,1 kb plazmidu pBR322, který obsahuje počátek replikace vhodný pro bakterii E.coli (ori-322) a místo pro konjugační přenos do buněk bakterie Agrobacterium tumefaciens. Dalším fragmentem je 0,36 kb Pvul fragment z plazmidu pTiT37, který obsahuje pravou hraniční oblast T-DNA nopalinu (Fraley et al., (1985) Bio/Technology 3, 629-635). Kódující sekvence se upravila za účelem exprese v hlízách tím, že gen je řízen konstitutivním tkáňově nespecifickým promotorem.The constructs were incorporated into the pBI121 vector containing the CaMV 35S promoter (Kay et al. (1987) Science 236: 1299-1302) and the 3'terminator sequence of NOS (Bevan et al., (1983) Nature 304: 184-). 187). Plasmid pBI121 contains the following well characterized DNA segments. A 0.93 kb fragment isolated from transposon Tn7, which encodes bacterial resistance to spectinomycin / streptomycin and allows selection of E. coli and Agrobacterium tumefaciens (Fling et al., (1985) Nucleic Acids Research 13 no. 19, 7095-7106) ). This fragment is linked to a chimeric kanamycin resistance gene that is expressed in plants and allows selection of transformed tissue. The chimeric gene contains a 0.35 kb cauliflower mosaic virus 35S promoter (P-35S) (Odessa et al., (1985) Nature 313, 810-812), and a neomycin type II phosphotransferase gene (NPTII) of 0, 83 kb and the 3 'untranslated region of the 0.26 kb nopaline synthetase (NOS 3') gene (Fraley et al., (1983) Porc. Natl. Acad. Sci. USA 80, 4803-4807). Another segment is the 0.75 kb large origin of replication from plasmid RK2 (ori-V) (Stalker et al., (1981) Mol. Gen. Genet. 181, 8-12). It is linked to the SalI and Pvul segment of 3.1 kb of plasmid pBR322, which contains an origin of replication suitable for E. coli (ori-322) and a site for conjugation transfer to Agrobacterium tumefaciens cells. Another fragment is the 0.36 kb Pvul fragment from plasmid pTiT37, which contains the right T-DNA border region of nopaline (Fraley et al., (1985) Bio / Technology 3, 629-635). The coding sequence was modified for expression in tubers by the gene being under the control of a constitutive tissue non-specific promoter.
D. Transformace/regenerece rostlinD. Plant transformation / regeneration
Vektory SPL a SPH se transformovaly do kultivarů brambor Desiree postupem, který se popisuje v publikaci De Block , M. (1988) Theoretical and Applied Genetics 76: 767-774. Aby došlo k transformaci brambor „Desiree, sterilní výhonky kultur „Desiree se udržovaly v testovacích zkumavkách, které obsahují 8 ml kultivačního média Sl (podle Murashige a Skooga (MS) kultivační médium je doplněno 2 % sacharózou a 0,5 g/1 MES pH 5,7 a 6 g/1 phytagarem). Když rostlinky dosáhly výšky 5 cm, odřízly se jedním řezem kolem báze kousky listů a inokulovaly se kulturou mikroorganizmu Agrobacterium tumefaciens kultivovanou přes noc v ředění 1:1. Stonkové explantáty se kultivovaly společně po dobu 2 dní při teplotě 20 °C v kultivačním médiu Sl (De Block, M. (1988) Theoretical and Applied Genetics 76: 767-774). Pak se explantáty přenesly do kultivačního média S4 (kultivační médium MS, které neobsahuje sacharózu, doplněný 0,5 g/1 MES pH 5, 7, 200 mg/1, 0,5 g/1 PVP, 20 g/1 manitolu, 20 g/1 glukózy, 40 mg/1 adeninu, 1 mg/1 trans zeatinu, 0,1 mg/1 ΝΑΆ, lg/1 karbenicilinu, 50 mg/1 kanamycinu, 6 g/1 phytagaru) a kultivovaly se po dobu 1 » * · 4 ·· ♦· týdne a dále po dobu dvou týdnů, aby se indukovala tvorba kalusu.The SPL and SPH vectors were transformed into Desiree potato cultivars as described in De Block, M. (1988) Theoretical and Applied Genetics 76: 767-774. To transform Desiree potatoes, sterile shoots of Desiree cultures were maintained in test tubes containing 8 ml of Sl culture medium (Murashige and Skoog (MS) culture medium supplemented with 2% sucrose and 0.5 g / 1 MES pH 5.7 and 6 g / l phytagar). When the plants reached a height of 5 cm, pieces of leaves were cut with one cut around the base and inoculated with a culture of Agrobacterium tumefaciens grown overnight at a 1: 1 dilution. Stem explants were cultured together for 2 days at 20 ° C in S1 culture medium (De Block, M. (1988) Theoretical and Applied Genetics 76: 767-774). The explants were then transferred to S4 culture medium (sucrose-free MS culture medium supplemented with 0.5 g / l MES pH 5, 7, 200 mg / l, 0.5 g / l PVP, 20 g / l mannitol, 20). g / l glucose, 40 mg / l adenine, 1 mg / l trans zeatin, 0.1 mg / l ΝΑΆ, 1 g / l carbenicillin, 50 mg / l kanamycin, 6 g / l phytagar) and cultured for 1 » * · 4 ·· ♦ · week and beyond for two weeks to induce callus formation.
Po třech týdnech se explantáty přenesly do kultivačního média S6 (kultivační médium S4, které neobsahuje NAA a obsahuje poloviční koncentraci (500 mg/1) karbenicilinu) Po dalších dvou týdnech kultivace se explentáty přenesly do S8 kultivačního média (kultivační médium S6, který obsahuje karbenicilin v koncentraci 250 mg/1 a 0,01 mg/1 kyseliny giberelové, GA3), aby se podpořila tvorba klíčků. Klíčky se začaly tvořit přibližně po dvou týdnech od přenosu do kultivačního média S8, které vyvolává tvorbu klíčků. Tyto klíčky se odstřihly a přenesly se do zkumavek s kultivačním médiem Sl, které je vhodné pro zakořenění. Po přibližně 6 týdnech znásobení kořenů v kořenícím kultivačním médiu se rostliny přenesly do půdy a postupně se otužovaly.After three weeks, explants were transferred to S6 culture medium (S4 culture medium that does not contain NAA and contains half the concentration (500 mg / l) of carbenicillin). After another two weeks of culture, the explorants were transferred to S8 culture medium (S6 culture medium containing carbenicillin). at a concentration of 250 mg / L and 0.01 mg / L of gibberellic acid (GA3) to promote germination. Sprouts began to form approximately two weeks after transfer to the S8 culture medium, which induces sprout formation. These sprouts were cut and transferred to tubes with culture medium S1 suitable for rooting. After approximately 6 weeks of root multiplication in the seasoning culture medium, the plants were transferred to the soil and gradually hardened.
Rostliny Desiree regenerované v kultuře se přenesly do květníků o objemu 3,78 1 a nechaly se dozrát v podmínkách skleníku. Sklidily se hlízy a nechaly se zkorkovatět při teplotě místnosti po dobu dvou dní. Shromáždily se všechny hlízy, jejichž délka je větší než 2 cm, a skladovaly se při teplotě 4 °C při vysoké vlhkosti.Desiree plants regenerated in culture were transferred to 3.78 L pots and matured under greenhouse conditions. The tubers were harvested and allowed to be corked at room temperature for two days. All tubers greater than 2 cm in length were collected and stored at 4 ° C at high humidity.
E. Experimenty na poliE. Field experiments
Netransformované kontroly, rostliny exprimující konstrukci SPL a rostliny exprimující konstrukci SPH se pomnožily na poli v jediném replikačním náhodném režimu. Všechny rostliny se nechaly růst vedle sebe na poli a vystavily se působení stejného pesticidu, hnojivá a režimu zavlažování. Sklidily se hlízy a skladovaly se při teplotě 10 °C po dobu 2 týdnů, pak se z každé linie náhodně vybraly frakce hlíz a skladovaly se při teplotě 4 °C.Non-transformed controls, plants expressing the SPL construct and plants expressing the SPH construct were propagated in the field in a single replication random mode. All plants were grown side by side in the field and exposed to the same pesticide, fertilizer and irrigation regime. The tubers were harvested and stored at 10 ° C for 2 weeks, then tuber fractions were randomly selected from each line and stored at 4 ° C.
F. Analýza cukru φφφ · · φ · • φφ · φ φφ • φ · · · « · φ · · · · · · ·· · ·· φφ Φ·F. Analysis of sugar φφ · · · ·φ · · · «·« · «·« ·
Φ· Φ· • · · · φ φ · φ ··φ · · · φ φ ·· ··Φ · Φ · · · · · · ·
Hlízy se skladovaly při teplotě 4 °C a bezprostředně po té, aniž se uchovávaly při teplotě místnosti, se provedla analýza cukrů. Ze střední části každé hlízy se po délce uřízly nepoškozené plátky (1 cm silné, šířka byla různá, odpovídala vnějšímu rozměru hlízy), tak jsou zastoupeny všechny tkáně hlízy. Při každé sklizni se plátky ze středu hlízy ze čtyř hlíz pro každý klon (3 replikáty) nakrájely na 1 cm kostičky a za účelem analýzy se vybralo náhodně 15 gramů tkáně. Fosforyláza glukanu (uvedeno dále v textu) a cukry se extrahovaly 15 ml pufru Tris (50 mM, pH 7,0), který obsahuje 2 mM bisiřičitan sodný, 2 mM EDTA, 0,5 mM PMSF a 10 % (hmotnost/hmotnost) glycerolu, v polytronovém homogenizátoru při teplotě 4 °C. Extrakty se centrifugovaly při teplotě 4 °C (30 OOOg po dobu 30 minut) a obsah redukčních cukrů (glukóza a fruktóza) se měřil v 10 krát ředěném supernatantu za použití vysokovýkonné kapalinové chromatografie spojené s detektorem indexu odrazu. Tato separace se uskutečnila při teplotě 80 °C na koloně Aminex HPX 87C (Borad) o rozměrech 30 x 0,78 cm, kdy se jako mobilní fáze použila voda s průtokovou rychlostí 0,6 ml/min. Kalibrace přístroje se provedla autentickými standardy d-glukózy a d-fruktózy.The tubers were stored at 4 ° C, and immediately after being stored at room temperature, sugars were analyzed. From the central part of each tuber, undamaged slices were cut along the length (1 cm thick, the width was different, corresponding to the outer dimension of the tuber), so that all the tuber tissues are represented. At each harvest, slices from the center of the tuber from four tubers for each clone (3 replicates) were cut into 1 cm cubes and 15 grams of tissue were randomly selected for analysis. Glucane phosphorylase (below) and sugars were extracted with 15 ml Tris buffer (50 mM, pH 7.0) containing 2 mM sodium bisulfite, 2 mM EDTA, 0.5 mM PMSF, and 10% (w / w) glycerol, in a polytron homogenizer at 4 ° C. The extracts were centrifuged at 4 ° C (30,000g for 30 minutes) and the reducing sugars content (glucose and fructose) was measured in 10-fold diluted supernatant using high performance liquid chromatography coupled to a reflection index detector. This separation was performed at 80 ° C on an Aminex HPX 87C column (Borad) of 30 x 0.78 cm, using water at a flow rate of 0.6 mL / min as the mobile phase. Instrument calibration was performed with authentic d-glucose and d-fructose standards.
G. Analýza aktivity fosofrylázy a-glukanuG. Analysis of α-glucan phosphophrylase activity
Hlízy skladované při teplotě 4 °C se podrobily analýze aktivity fosforylázy α-glukanu a isozymů, aniž došlo před extrakcí a analýzou k jejich ohřátí na teplotu místnosti. Metodou popsanou v publikaci (Steup, M. (1990) Starch Degrading Enzymes in „Methods in Plant Biochemistry Vol 3. P.M. Dey and Harborne, eds. Academie Press, London) se testovala in vitro fosforolytická aktivita fosforylázy glukanu. Vzorky extraktů získané za účelem analýzy cukrů (uvedeno shora v textu) se přidaly do reakčního média, které spojuje fosforolýzy škrobu s redukcí NADP pomocí sekvenčního působení fosfoglukomutázy a dehydrogenázy glukóza-6-fosfátu.The tubers stored at 4 ° C were subjected to α-glucan phosphorylase and isozyme activity analysis without warming to room temperature prior to extraction and analysis. The method described in Steup, M. (1990) Starch Degrading Enzymes in "Methods in Plant Biochemistry Vol 3, P. M. Dey and Harborne, eds. Academic Press, London" was used to test in vitro phospholytic activity of glucan phosphorylase. Extract samples obtained for the analysis of sugars (above) were added to the reaction medium, which combines starch phospholysis with NADP reduction by sequential treatment of phosphoglucomutase and glucose-6-phosphate dehydrogenase.
·* ·· ·» ·· ·* • · ···· ···· «· · · #· · · · · • ··· ·· · · ··>· ··· »··»·» · φ ·· ·· ·· ·· ·· stechiometrická ze škrobového dvojpaprskovým délce 340 nm.* # »# # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # Stoichiometric from starch double beam length of 340 nm.
Rychlost redukce NADP během reakce je s rychlostí produkce glukóza-l-fosfátu substrátu. Redukce NADP se sledovala spektrofotometrem Varian Cary při vlnovéThe rate of NADP reduction during the reaction is with the rate of glucose-1-phosphate substrate production. NADP reduction was monitored with a Varian Cary spectrophotometer at wavelength
Množství proteinu v extraktu se stanovilo metodou popsanou v publikaci Bradford, Μ. M. (1976) A rapid and sensitive method for quantification of microgram quantities of protein utilízing the principle of protein dye binding. Anal. Biochem. 72: 243-254.The amount of protein in the extract was determined by the method described in Bradford, Μ. M. (1976) A rapid and sensitive method for quantifying microgram quantities of protein utilizing the principle of protein dye binding. Anal. Biochem. 72: 243-254.
Gely aktivity fosforylázy glukanu se připravily v podstatě podle publikace (Steup, M. (1990) Starch Degrading Enzymes in „Methods in Plant Biochemistry Vol 3. P.M. Dey and Harborne, eds. Academie Press, London). Proteiny se separovaly na přirozených polyakrylových gelech (8,5 %) obsahující 1,5 % glykogen. Pak proběhla elektroforéza při napětí 80 V po dobu 15 hodin při teplotě 4 °C). Gely se inkubovaly po dobu 1 až 2 hodin při teplotě 37 °C v pufru 0,1 M citrátu s NaOH (pH 6,0) obsahující 20 mM glukóza-l-fosfát a 0,05 % (hmotnost/objem) hydrolyzovaného bramborového škrobu. Gely se promyly a Za účelem analýzy westernovým elektroforéza proteinů na polyakrylamidových gelech, které obsahují glykogen, jak se popisuje shora v textu. Proteiny se elektroblotováním přenesly na nitrocelulózu a bloty se testovaly použitím polyklonálních protilátek proti GJTP a GLTP. Imunobloty se vyvijely antikráličími sekundárními protilátkami spojenými s alkalickou fosfatázou (Sigma).Gels of glucan phosphorylase activity were prepared essentially as described (Steup, M. (1990) Starch Degrading Enzymes in " Methods in Plant Biochemistry Vol. 3, P.M. Dey and Harborne, eds. Academic Press, London). Proteins were separated on natural polyacrylic gels (8.5%) containing 1.5% glycogen. Electrophoresis was then carried out at 80 V for 15 hours at 4 ° C). The gels were incubated for 1-2 hours at 37 ° C in 0.1 M citrate buffer with NaOH (pH 6.0) containing 20 mM glucose-1-phosphate and 0.05% (w / v) hydrolysed potato starch . The gels were washed and analyzed for western electrophoresis of proteins on polyacrylamide gels containing glycogen as described above. Proteins were electroblotted for nitrocellulose and blots were tested using polyclonal antibodies against GJTP and GLTP. Immunoblots developed with anti-rabbit secondary antibodies associated with alkaline phosphatase (Sigma).
obarvily se roztokem jódu. přenosem se provedlastained with iodine solution. transfer was performed
H. Stanovení barvy lupínkůH. Determination of color of chips
Pět transgenních linií brambor exprimující kódující sekvenci GLTP, dvě transgenní linie brambor exprimující kódující sekvenci GHTP, kontrolní linie Desiree a dvě kontrolní linie transformované T-DNA vektoru pBI121 se nechaly růst na poli v Albertě v Kanadě. Hlízy se sklidily a skladovaly se při • 4 • Φ ·· • · • ΦΦ 4Φ ·· ·· • · · · • · ··Five potato transgenic lines expressing the GLTP coding sequence, two potato transgenic lines expressing the GHTP coding sequence, a Desiree control line, and two transformed T-DNA control lines of the pBI121 vector were grown in a field in Alberta, Canada. The tubers were harvested and stored at 4 Φ · · ΦΦ ΦΦ ΦΦ ΦΦ ΦΦ ΦΦ ΦΦ ΦΦ ΦΦ ΦΦ ΦΦ ΦΦ ΦΦ
ΦΦΦ · φ · · • · · · φΦΦΦ · φ · · · · · φ
ΦΦ ·· • · · · • · · ·· ·· · · · · · · · · ·
ΦΦΦ ΦΦ· • · teplotě 10 °C a 4 °C. U všech linií brambor se určila barva lupínků tak, že se z reprezentativních vzorků z každé linie vyřízly středy a smažily se na sojovém oleji při teplotě 99,1 °C po dobu 3 minut, až se přestaly tvořit bubliny.The temperature is 10 ° C and 4 ° C. For all potato lines, the color of the chips was determined by cutting the centers from representative samples from each line and frying in soybean oil at 99.1 ° C for 3 minutes until they no longer formed.
1. Výsledky1. Results
Z rostlin stejného kultivaru (Desiree), stejného stáří rostoucí vedle sebe za stejných podmínek růstu se sklidily všechny hlízy. Northernova analýza hlíz vykazuje podstatnou redukci transkriptu GLTP v transgenních rostlinách, které exprimují homologický kódující transkript (obrázek č. 5). Testy fosforylázy glukanu ukazují, že se při sklizni snížila aktivita (umol NADPH na mg proteinu za hodinu) (tabulka č. 1), což přetrvává u transgenních rostlin exprimujících GLTP kódující DNA alespoň 6 měsíců po sklizni. Výsledky uvedené v tabulce č. 1 ukazují, že aktivita fosforylázy a-glukanu v hlízách skladovaných při teplotě 4 °C po dobu 189 dní se snížila vzhledem ke kontrolnímu kmeni divokého typu přibližně o 16 až 70 % v závislosti na transformovaných druzích brambor, . Gely aktivity a analýza westernovým blotem ukazuje specifickou redukci exprese u homologických enzymů a menší zeslabení exprese v případě heterologních enzymů (obrázek č. 8) . Specifita vůči homologickým produktům může vyplývat z rozdílů mezi fosforylázami (obrázek č. 3 a 4).All tubers were harvested from plants of the same cultivar (Desiree), of the same age growing side by side under the same growth conditions. Northern analysis of tubers shows a substantial reduction in the GLTP transcript in transgenic plants that express a homologous coding transcript (Figure 5). Glucan phosphorylase assays show that activity decreased (µmol NADPH per mg protein per hour) (Table 1), which persists in transgenic plants expressing GLTP encoding DNA for at least 6 months after harvest. The results shown in Table 1 show that α-glucan phosphorylase activity in tubers stored at 4 ° C for 189 days decreased by approximately 16 to 70% relative to the wild-type control strain, depending on the transformed potato species. Activity gels and western blot analysis show specific reduction in expression for homologous enzymes and less decrease in expression for heterologous enzymes (Figure 8). Specificity to homologous products may result from differences between phosphorylases (Figure 3 and 4).
Analýza hlíz při sklizni (den 0) ukazuje, že hlízy exprimující antisense transkript GLTP vykazují až 5 krát menší množství redukčních cukrů než kontrolní hlízy (tabulka č. 2) . Dále po 91 dnech skladování při teplotě 4 °C transformované hlízy obsahují o 28 až 39 % nižší koncentrace redukčních cukrů ve srovnání s kontrolním kmenem divokého typu. Koncentrace glukózy a fruktózy se podstatně snížily u hlíz, které exprimují kódující transkript GLTP (tabulka č. 6A a 6B) . Tyto výsledky naznačují, že snížená aktivita GLTP zpomaluje v hlízách katabolickou přeměnu škrobu na redukční cukry,Harvest tuber analysis (day 0) shows that tubers expressing the antisense GLTP transcript exhibit up to 5 times less reducing sugars than control tubers (Table 2). Further, after 91 days of storage at 4 ° C, transformed tubers contain 28 to 39% lower concentrations of reducing sugars compared to the wild-type control strain. Glucose and fructose concentrations decreased significantly in tubers that express the GLTP coding transcript (Tables 6A and 6B). These results suggest that reduced GLTP activity slows the tubabolic conversion of starch into reducing sugars in tubers,
zatímco u kontrolních hlíz pokračuje hromadění cukrů. Vztah mezi celkovou aktivitou fosforylázy a koncentrací redukčních cukrů není přímý, což naznačuje , že jisté isozymy fosforylázy mohou mít důležitější úlohu při katabolizmu škrobu a že specifické zeslabení exprese určitého isozymu fosforylázy může být výhodnější než v případě jiného isozymu a/nebo že se na snížení množství redukčních cukrů podílejí zatím neurčené interakce.while the control tubers continue to accumulate sugars. The relationship between total phosphorylase activity and reducing sugar concentration is not straightforward, suggesting that certain isozyme phosphorylase may play a more important role in starch catabolism and that specific downregulation of a particular phosphorylase isozyme may be preferable to that of another isozyme and / or reducing sugars involved yet unspecified interactions.
Transgenní rostliny brambor exprimující kódující transkripty GLTP nebo GHTP rostly na poli a jejich hlízy se skladovaly při teplotě 4 °C. Zbarvení lupínků, které je ve vztahu s obsahem cukru, se stanovilo před uskladněním při nízké teplotě a po 86 a 124 dnech skladování při nízké teplotě. Došlo k podstatnému zlepšení (zesvětlení) zbarvení lupínků hlíz ze všech transgenních rostlin, které exprimují antisense transkript GLTP vzhledem ke kontrolním hlízám (tmavší zbarvení), které se skladují při stejných podmínkách (tabulka č. 5 a obrázek č. 9). Také se zlepšilo skóre lupínků alespoň o 4,3 body respektive o 8,9 bodů, jenž pocházejí z hlíz rostlin brambor „Desiree, které exprimují transkript GLTP. Tato skutečnost se stanovila měřením na Direct Reading Abridged Spectrofotometr model E-15-FP od fimry Agtron ( Agtron lne. 1095 Špice Island Drive #100, Sparks Nevada 89431), které následuje po skladování při teplotě 10 °C a 4 °C podobu 86 dní. Skóre lupínků transformantů GLTP měřené po 124 dnech skladování při teplotě 4 °C se zlepšilo o 44 % až 89 % vzhledem k rostlinám divokému typu (tabulka č. 5).Transgenic potato plants expressing GLTP or GHTP encoding transcripts were grown in the field and their tubers were stored at 4 ° C. The color of the chips related to the sugar content was determined before low temperature storage and after 86 and 124 days of low temperature storage. There was a significant improvement (lightening) in the color of tuber flakes from all transgenic plants that express the GLTP antisense transcript relative to the control tubers (darker color) stored under the same conditions (Table 5 and Figure 9). Also, the score of chips was improved by at least 4.3 points and 8.9 points, respectively, from desiree potato tubers that express the GLTP transcript. This was determined by measuring on a Direct Reading Abridged Spectrophotometer model E-15-FP from Agtron (Agtron Inc. 1095 Spike Island Drive # 100, Sparks Nevada 89431) following storage at 10 ° C and 4 ° C Form 86 days. GLTP transformer chip scores measured after 124 days of storage at 4 ° C improved by 44% to 89% relative to wild-type plants (Table 5).
Kultivar brambor Desiree není požadován pro výrobu lupínků, protože obsahuje velké množství cukrů a během skladování při nízké teplotě rychle sládne. Nicméně u transformovaných brambor Desiree došlo k podstatnému zlepšení zbarvení smažených lupínků. Očekává se, že největšího zesvětlení se dosáhne, jestliže se způsob podle vynálezu aplikuje na odrůdy brambor, které se používají pro komerční zpracování.Desiree potato cultivar is not required for the production of crisps because it contains a large amount of sugars and rapidly sweetens during storage at low temperature. However, the transformed Desiree potatoes significantly improved the color of fried chips. The greatest lightening is expected to be achieved when the method of the invention is applied to potato varieties used for commercial processing.
Analýza hlíz skladovaných při teplotě 10 °C a 4 °C ukazuje, že tyto hlízy exprimující antisense transkript GHTP poskytují lupínky, které jsou po smažení světlejší než lupínky z kontrolních hlíz, což ukazuje, že tvorba redukčních cukrů je nižší (tabulka č. 5) . Výsledky ukazující heterologní a homologickou redukci fosforylázové aktivity (obrázky č. 10 a 11) indikují, že zlepšení může být výsledkem redukce jedné nebo dvou hlízových fosforyláz. Tyto výsledky však naznačují, že fosforyláza typu L má důležitější úlohu při katabolizmu přeměny škrobu na redukční cukry.Analysis of tubers stored at 10 ° C and 4 ° C shows that these tubers expressing the antisense GHTP transcript give flakes that are lighter after frying than flakes from control tubers, indicating that the production of reducing sugars is lower (Table 5) . Results showing heterologous and homologous reduction of phosphorylase activity (Figures 10 and 11) indicate that the improvement may result from the reduction of one or two tuber phosphorylases. However, these results suggest that L-type phosphorylase plays a more important role in the catabolism of the conversion of starch to reducing sugars.
Dále výsledky ukazují, že rozdíly v množství redukčních cukrů (tabulka č. 2) a skóre lupínků (tabulka č. 5) u hlíz rostlin divokého typu a rostlin exprimujících antimediátorovou RNA fosforylázy přetrvávají během dlouhodobého skladování. Jak ukazuje tabulka č. 5 skóre lupínků je přibližně stejné 86 den a 124 den. Po 49 dnech a 91 dnech skladování při teplotě 4 °C (tabulka č. 2) není patrný další vzrůst koncentrací redukčních cukrů. Tato rovnováha v koncentraci cukrů pravděpodobně souvisí s kinetikou hlízových fosforyláz. Schopnost udržovat nižší množství cukrů umožní prodloužit dobu skladování alespoň o několik měsíců. V současné době se brambory určené pro zpracování obvykle skladují maximálně tři až šest měsíců při teplotě 10 °C až 12 °C, pak hromadění cukrů dosáhne hodnoty, která negativně ovlivní jejich kvalitu. Čerstvý produkt se pak musí dovážet dokud není dostupné brambory z další sklizně. Prodloužení doby skladování umožní snížení nákladů na dovoz. Tabulka č. 6 znázorňuje zlepšení různých charakteristik skladování hlíz brambor při nízké teplotě, které se tranformovaly kódující DNA vzhledem ke kontrolním rostlinám, jenž nejsou tranformovány. Toto zlepšení se vyjadřuje v procentech. Uvedená kódující DNA se odvodila ze sekvence genu GLTP (ATL3-ATL9) a ze sekvence genu GHTP (ATH1 a ATH2) . Z výsledků uvedených v tabulce č. 6 je zřejmé, že podstatné zlepšení charakteristik chlazení hlíz při nízké teplotě jeFurthermore, the results show that differences in the amount of reducing sugars (Table 2) and flakes score (Table 5) in wild-type and antisense RNA phosphorylase-expressing tubers persist during long-term storage. As shown in Table 5, the chip score is approximately the same 86 days and 124 days. After 49 days and 91 days of storage at 4 ° C (Table 2), no further increase in the concentration of reducing sugars is apparent. This sugar concentration equilibrium is probably related to the kinetics of tuber phosphorylases. The ability to maintain lower amounts of sugars will allow the storage period to be extended by at least several months. Currently, potatoes intended for processing are usually stored for a maximum of three to six months at a temperature of 10 ° C to 12 ° C, then the accumulation of sugars reaches a value that adversely affects their quality. The fresh product must then be imported until potatoes are available from the next harvest. The extension of the storage period will make it possible to reduce import costs. Table 6 shows the improvement of the different low temperature storage characteristics of potato tubers that have been transformed with coding DNA relative to control plants that are not transformed. This improvement is expressed as a percentage. Said coding DNA was derived from the GLTP gene sequence (ATL3-ATL9) and the GHTP gene sequence (ATH1 and ATH2). From the results shown in Table 6, it is clear that a significant improvement in the low temperature tuber cooling characteristics is
možné dosáhnout způsobem podle vynálezu. Zvláště pozoruhodné jsou procenta zlepšení skóre lupínků ve srovnání s rostlinami divokého typu, kterého se dosáhlo při skladování při teplotě 4 °C po dobu přibližně čtyř měsíců (124 dní) . Zjistilo se 89 % zlepšení v hodnotě skóre lupínků ve srovnání s rostlinami divokého typu. Zlepšené hodnoty skóre lupínků ukazuje na komerční využití vynálezu. To znamená, že snížení sladkosti hlíz vyvolané nízkou teplotou umožňuje skladování při nižší teplotě, aniž dojde k nepřijatelnému tmavnutí bramborových produktů po úpravě smažením.can be achieved by the method according to the invention. Particularly noteworthy are the percent improvement in chip score compared to wild-type plants achieved by storage at 4 ° C for approximately four months (124 days). There was an 89% improvement in the score of the chips compared to the wild type plants. Improved chip score values indicate a commercial use of the invention. That is, reducing the sweetness of the tubers caused by the low temperature allows storage at a lower temperature without causing unacceptable darkening of the potato products after frying.
Snížení akumulace cukru transformovaných linií brambor vzhledem k rostlinám divokého typu jak u hlíz právě sklizených tak u hlíz skladovaných po dobu 91 dní také ukazuje podstatné výhody vynálezu. Snížené hromadění cukru se vztahuje k pozorovanému zlepšení skóre lupínků a také odráží zlepšení specifické hmotnosti hlíz, což je další míra kvality hlíz. Dokonce už při sklizni se u transformovaných rostlin vzhledem k rostlinám divokého typu vykazuje zlepšení skóre lupínků a snížení hromadění cukrů. Pak výhody vynálezu se neomezují na zlepšení, ke kterým dojde po prodlouženém období skladování při nízké teplotě, ale které je prokazatelné i během období sklizně. V tomto smyslu se vynález neomezuje pouze na zlepšení charakteristik skladování při nízké teplotě, ale také se zdůrazňuje zlepšeni charakteristik kvality hlíz, jako je skóre lupínků nebo hromadění cukrů, ke kterému dochází v době sklizně, což vede k včasnějšímu zrání.Reducing sugar accumulation of transformed potato lines relative to wild-type plants in both tubers just harvested and tubers stored for 91 days also demonstrates the substantial advantages of the invention. Reduced sugar accumulation is related to the observed improvement in crispy scores and also reflects an improvement in tuber specific gravity, another measure of tuber quality. Even at harvest, the transformed plants show an improvement in the crispy score and a decrease in the accumulation of sugars relative to the wild-type plants. Thus, the advantages of the invention are not limited to the improvements that occur after prolonged periods of low temperature storage, but are also evident during the harvest period. In this sense, the invention is not limited to improving the low temperature storage characteristics, but also emphasizes the improvement of tuber quality characteristics such as flakes score or sugar accumulation occurring at the time of harvest, leading to earlier maturation.
S ohledem na specifická zlepšení uvedená v tabulce č. 6, je možné vidět, že transformanty typu GLTP (ATL3-ATL9) vykazují až 66 %, 70 % a 69 % snížení aktivity fosforylázy a-glukanu vzhledem k divokému typu při sklizni a při skladování po dobu 91 a 189 dní. Většina také při sklizni a při skladování po dobu 91 a 189 dní vykazuje zlepšení o 10 a 30 % vzhledem k divokému typu. Při skladování po dobu 91 a 189 dní transformanty typu GHTP (ATH1 a ATH2) vykazují vzhledem ·· · · ·· • · k divokému typu až 28 % a 39 % zlepšení a v obecném případě toto zlepšení je alespoň 10 %.In view of the specific improvements shown in Table 6, it can be seen that GLTP type transformants (ATL3-ATL9) show up to 66%, 70% and 69% reduction in α-glucan phosphorylase activity relative to the wild type at harvest and storage for 91 and 189 days. Most also show an improvement of 10 and 30% relative to the wild type when harvested and stored for 91 and 189 days. On storage for 91 and 189 days, GHTP type transformants (ATH1 and ATH2) show up to 28% and 39% improvement in wild-type, and generally at least 10%, improvement over wild type.
Transformanty typu GLTP vykazují při sklizni a při skladování po dobu 91 dní vzhledem k divokému typu až 80 % a 39 % snížení hromadění cukru. Při sklizni všechny transformanty typu GLTP vykazují alespoň 10 % a alespoň 30 % zlepšení. 91 den všechny transformanty vykazují alespoň 10 % zlepšení a většina vykazuje alespoň 30 % zlepšení.GLTP transformants exhibit up to 80% and 39% reduction in sugar accumulation relative to the wild type at harvest and storage for 91 days. At harvest, all GLTP transformants show at least 10% and at least 30% improvement. At day 91, all transformants showed at least 10% improvement and most showed at least 30% improvement.
Transformanty typu GLTP vykazují vzhledem k divokému typu při sklizni až 46 % zlepšení hodnot skóre lupínků a při skladování po dobu 86 dní se hodnota zlepší o 89 % a při skladování po dobu 124 dní se hodnota zlepší také o 89 %. Skoro všechny transformanty vykazují při sklizni alespoň 10 % a 30 % zlepšení při skladování po dobu 86 a 124 dní. Alespoň jeden z transformantů typu GHTP vykazuje vzhledem k divokému typu při sklizni alespoň 5 % zlepšení a 10 % zlepšení při skladování po dobu 86 a 124 dní. Při skladování po dobu 124 dní alespoň jeden z transformantů typu GHTP vykazuje až 25 % zlepšení hodnoty skóre lupínků.GLTP-type transformants show up to a 46% improvement in flakes score values at harvest, and the value improves by 89% when stored for 86 days and the value also improves by 89% when stored for 124 days. Almost all transformants show at least 10% and 30% improvement in storage for 86 and 124 days at harvest. At least one of the GHTP-type transformants shows at least 5% improvement over wild type at harvest and 10% improvement on storage for 86 and 124 days. When stored for 124 days, at least one of the GHTP-type transformants exhibits an up to 25% improvement in flakes score.
Výsledky jasně ukazují, že je možné snadno dosáhnout podstatná zlepšení charakteristik skladování při nízké teplotě způsobem podle vynálezu. Výsledky budou kolísat mimo jiné podle pozice rekombinantní kódující a nekódující DNA začleněné v rostlinném genomu a podle počtu začlenění. Je důležité poznamenat, že navzdory kolísání výsledků mezi různými transformovanými liniemi, výsledky mezi vzorky jedné transformované linie brambor kolísají velmi málo (uvedeno v tabulkách č. 1 až 5). Výsledky získané pro všechny transformované linie rostlin brambor, které se úspěšně transformovaly kódující DNA GHTP nebo GLTP se uvádějí v tabulce č. 6. Všechny transformanty vykazují alespoň částečné zlepšení jedné nebo více charakteristik skladování při nízké teplotě, jako je zlepšení hodnot skóre lupínků (světlejší barva při zpracování vařením) a snížení hromadění cukru, a většina z nich vykazuje podstatné • ·The results clearly show that substantial improvements in low temperature storage characteristics can easily be achieved by the process of the invention. Results will vary, inter alia, by the position of the recombinant coding and non-coding DNA incorporated in the plant genome and by the number of insertions. It is important to note that, in spite of the variation in the results between the different transformed lines, the results between the samples of one transformed potato line vary very little (shown in Tables 1 to 5). The results obtained for all transformed potato plant lines that were successfully transformed with the GHTP or GLTP coding DNA are shown in Table 6. All transformants show at least a partial improvement of one or more low temperature storage characteristics, such as improved flake score values (lighter color). when processed by cooking) and reducing the accumulation of sugar, and most of them show substantial • ·
I •» ·· · · 4 4 • · 4 4 4 4 · • 4 · 4 4 4 4 zlepšení. Na základě skutečnosti, že ve vzorcích se nachází velké množství pozitivních transformantů, se očekává, že rostliny brambor transformované způsobem podle vynálezu se mohou snadno testovat, aby se určily transformované linie, které vykazují podstatné zlepšení charakteristik skladování při nízké teplotě. Za použití způsobu podle vynálezu je možné snadno vytvořit a vybrat transformanty, které mají podstatně zlepšené charakteristiky skladování při nízké teplotě. Tyto transformanty vykazují nejvyšší relativní zlepšení vzhledem ke kontrolám divokého typu a proto se mohou použít pro vývoj nových komerčních odrůd brambor.I • 4 · 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 Due to the fact that there are a large number of positive transformants in the samples, it is expected that potato plants transformed with the method of the invention can be easily tested to identify transformed lines that show a significant improvement in low temperature storage characteristics. Using the method of the invention, it is possible to easily create and select transformants having substantially improved low temperature storage characteristics. These transformants show the highest relative improvement over wild-type controls and can therefore be used for the development of new commercial potato varieties.
Tabulka č. 1Table 1
Účinky antisense transkriptů na aktivitu fosforylázy glukanu měřené v enzymatických extraktech z hlíz „Desiree pěstovaných na poli.Effects of antisense transcripts on glucan phosphorylase activity measured in enzymatic extracts from "Desiree" tubers grown in the field.
Tabulka č. 2Table 2
Účinky antisense transkriptu GLTP na sládnutí na poli pěstovaných hlíz „Desiree vyvolané nízkou teplotou.Effects of GLTP antisense transcript on malting in the cultivated field of low temperature Desiree tubers.
Klon' ·« 99 • · · 4 » 9 · 4Clone '99' · 4 »9 · 4
0, 01d 0, 01 d
Dny 0,01Days 0,01
Klon x dny NS aWT, netrans formované hlízy divokého typu. bortogonální porovnání v případě ANOVA při každém období skladování. c zdroje odchylek faktoriálové analýzy. d hladina významnosti v případě indikovaných zdrojů variací.Clone x days NS and WT, netrans-formed wild-type tubers. b orthogonal comparison for ANOVA at each storage period. c sources of deviations of factorial analysis. d significance level for indicated sources of variation.
Tabulka č. 3Table 3
Účinky antisense transkriptu GLTP na hromadění fruktózy na poli pěstovaných hlíz „Desiree vyvolané nízkou teplotou.Effects of GLTP antisense transcript on fructose accumulation in the field of low temperature Desiree grown tubers.
aWT,netransformované hlízy divokého typu. bortogonální porovnání v případě ANOVA při každém období skladování. c zdroje odchylek faktoriálové analýzy. d hladina významnosti v případě indikovaných zdrojů variací. and WT, untransformed wild-type tubers. b orthogonal comparison for ANOVA at each storage period. c sources of deviations of factorial analysis. d significance level for indicated sources of variation.
Tabulka č. 4 • * β ·Table 4 • * β ·
Účinky antisense transkriptu GLTP na hromadění glukózy na poli pěstovaných hlíz „Desiree vyvolané nízkou teplotou.Effects of GLTP antisense transcript on glucose accumulation in the cultivated field of low temperature Desiree tubers.
aWT, netrans formované hlízy divokého typu. bortogonální porovnání v případě ANOVA při každém období skladování. c zdroje odchylek faktoriálové analýzy. d hladina významnosti v případě indikovaných zdrojů variací. and WT, netrans-formed wild-type tubers. b orthogonal comparison for ANOVA at each storage period. c sources of deviations of factorial analysis. d significance level for indicated sources of variation.
Tabulka č. 5Table 5
Průměrná barva lupínků na poli pěstovaných hlíz „Desiree. Rozsah barvy lupínků se stanovil za použití Agtronmetru, kterýAverage color of crisps in the 'Desiree. The color range of the chips was determined using an Agtronmeter which
• · · ♦ ·· 9999
9 9 9 9 9 9 9 9 • ··· · 9 9 99 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9
9 9 9 9 9 9 9 · ·*· ♦· ·♦ »· ·· ··9 9 9 9 9 9 9 · * · ♦ ♦ ♦ ·
bWT, negativní kontrola, netransformované hlízy divokého typu. b WT, negative control, untransformed wild-type tubers.
CATL, hlízy transformované hlízovou fosforylázou α-glukanu typu C ATL, tubers transformed by tuber α-glucan phosphorylase
L.L.
CATH, hlízy transformované hlízovou fosforylázou α-glukanu typu C ATH, tubers transformed with tuber α-glucan phosphorylase
H.H.
eGMP, negativní kontrola, hlízy transformované pBI121 T-DNA. e GMP, negative control, tubers transformed with pBI121 T-DNA.
Tabulka č. 6 Souhrn výsledkůTable 6 Summary of results
► ·« • · ι I ·«► «· I I
-ř-r
LiteraturaLiterature
Ecker and Davis (1986) Proč. Nati. Acad. Sci. 83: 5373-5376 Kawchuk et al. (1990) Molecular Plant-Microbe Interactions 3: 301-307Ecker and Davis (1986) Proc. Nati. Acad. Sci. 83: 5373-5376. Kawchuk et al. (1990) Molecular Plant-Microbe Interactions 3: 301-307
Laemmli, U.K. (1970) Nátuře (London) 227: 680-685Laemmli, U.K. (1970) Nature 227: 680-685
Lin et al. (1988) Plant Physiol. 86: 1131-1135Lin et al. (1988) Plant Physiol. 86: 1131-1135
Loiselle et al. (1990) American Potato Journal 67: 633-646Loiselle et al. (1990) American Potato Journal 67: 633-646
Lynch et al. (1992) Can. J. Plant Sci. 72: 535-543 Smith et al. (1988) Nátuře 334: 724-726Lynch et al. (1992) Can. J. Plant Sci. 72: 535-543. Smith et al. (1988) Nature 334: 724-726
Sowokinos, J. (1990) In: The molecular and Cellular Biology of the Potato. M.A. Mayo nad W.D. Parks (eds.) • ·* *· 99 ·* · · 9 9 9 9 • ·♦ 9 4 99Sowokinos, J. (1990) In: Molecular and Cellular Biology of the Potato. M.A. Mayo nad W.D. Parks (eds.) 9 9 9 9 9 4 99
9« 9 4 9 99 «9 4
999 94 94 9«989 94 94 9 «
9999
4 9 94 9 9
9 4 99 4 9
9 • 9 999 • 9 99
Sekvenční protokol (1) Obecné informace:Sequence protocol (1) General information:
(A) Adresa: McKay-Carey and Company (B) Ulice: 2125 Commerce Plače, 10155-102nd Street (C) Město: Edmonton (D) Stát: Alberta (E) Země: Kanada (F) Kód: T5J 4G8 (v) Forma zápisu počítačem:(A) Address: McKay-Carey and Company (B) Street: 2125 Commerce Crying, 10155-102 nd Street (C) City: Edmonton (D) Country: Alberta (E) Country: Canada (F) Code: T5J 4G8 ( (v) Form of registration by computer:
(vi) Informace o přihlašovateli:(vi) Applicant Information:
(viii) Informace o patentovém zástupci:(viii) Patent Attorney Information:
(A) Jméno: McKay-Carey, Mary Jane (B) Číslo registrace: 3790 (C) Reference: 24002WO0 • 99(A) Name: McKay-Carey, Mary Jane (B) Registration Number: 3790 (C) Reference: 24002WO0 • 99
9 9 • 999 • 99
9 9 • 9 99 9 • 9 9
9 9 9 99
99 • 9 9 9 • * 9999 • 9 9 9 • * 99
9 9 99 9 9
9 9 99 9 9
9999
999 ···999 ···
99
99 (ix) Telekomunikační informace:99 (ix) Telecommunication Information:
(A) Telefon: (403) 424 0222 (B) FAX: (403) 421 0834 (2) Informace o SEQ ID NO: 1:(A) Telephone: (403) 424 0222 (B) FAX: (403) 421 0834 (2) Information about SEQ ID NO: 1:
(i) Popis sekvence:(i) Sequence description:
(A) Délka: 3101 párů baží (B) Typ: nukleová kyselina (C) Druh řetězce: dvouřetězcová (D) Topologie: lineární (ii) Typ molekuly: DNA (genomová) (iii) Hypotetická: ne (iv) Pozitivní: ne (vi) Původní zdroj:(A) Length: 3101 pairs (b) Type: nucleic acid (C) Chain type: double stranded (D) Topology: linear (ii) Molecule type: DNA (genomic) (iii) Hypothetical: no (iv) Positive: no (vi) Original source:
(A) Organizmus: Solanum tuberosum (ix)Znaky:(A) Organism: Solanum tuberosum (ix)
(ix)Znaky:(ix) Characters:
(A) Název/klíč: mat_peptid (B) Pozice: 194 .. 2941 (ix)Znaky:(A) Name / Key: mat_peptid (B) Position: 194 .. 2941 (ix) Characters:
(A) Název/klíč: sig_peptid (B) Pozice: 44 .. 193 (xi) Popis sekvence: SEQ ID NO: 1:(A) Name / Key: sig_peptid (B) Position: 44 .. 193 (xi) Sequence Description: SEQ ID NO: 1:
ATCACTCTCA TTCGAAAAGC TAGATTTGCA TAGAGAGCAC AAA ATG GCG ACT GCA 55ATCACTCTCA TTCGAAAAGC TAGATTTGCA TAGAGAGCAC AAA
Met Ala Thr Ala -50Met Ala Thr Ala -50
10-15 ·♦ 99 • 9 9 9 « 9 9910-15 · ♦ 99 • 9 9 9
9 99 9
9 9 • 9 99 • 9 9 9 • 9 9 99 9 9 9 9 9 9 9 9
999 999999 999
• ·« ·· · * • »· • * · · • · ·· · · * · · · · · ·
9 9 9 ·· · · · « • ·*9 9 9 ·· ·
99
9 ♦ 99 ♦ 9
9999
9 9 99 9 9
9 9 99 9 9
999 999 ·999 999 ·
9999
56&56 &
• Φ ·· * · ΦΦ • · · φ φ φφφ φ φ φ φ φ φ φ φ φ• Φ ·· * · ΦΦ · · · φ φ φφφφφφφφφφφφφφ
ΦΦ ΦΦ ·· ·· • φ φ • φ φ φ φφφ φφφ φ φΦΦ · · · · · · · · · ·
ΦΦ ΦΦΦΦ ΦΦ
99 99 9999 99 99
9 9 9 9 9 9 9 • 9 99 99999 9 9 9 9 9 • 9 99 9999
999 99 99 99 99 99999 99 99 99 99 99
Ile Ala *Ile Ala *
915915
AGTTTCTCTT TTTATCATGT GATGAAGGTA TATAATGTAT GTGTAAGAGG ATGATGTTAT 3044 TACCACATAA TAAGAGATGA AGAGTCTCAT TTTGCTTCAA AAAAAAAAAA AAAAAAA 3101 *9 • 9 · • 9 99 99 99AGTTTCTCTT TTTATCATGT GATGAAGGTA TATAATGTAT GTGTAAGAGG ATGATGTTAT 3044 TACCACATAA TAAGAGATGA AGAGTCTCAT TTTGCTTCAA AAAAAAAAAA AAAAAAA 3101 * 9 • 9
9 9 9 9 9 · • 99 · 9 9 99 9 9 9 9
99 999 99999,999,999
9 9 9 99
99 99 99 (2) Informace o SEQ ID NO: 2:99 99 99 (2) Information about SEQ ID NO: 2:
(i) Popis sekvence:(i) Sequence description:
(A) Délka: 967 aminokyselin (B) Typ: aminokyselina (D) Topologie: lineární (ii) Typ molekuly: protein (xi) Popis sekvence: SEQ ID NO: 2(A) Length: 967 amino acids (B) Type: amino acid (D) Topology: linear (ii) Molecule type: protein (xi) Description of sequence: SEQ ID NO: 2
130 135 140130
Ser Cys Phe Leu Asp Ser Leu Ala Thr Leu Asn Tyr Pro Ala Trp Gly 145 150 155Ser Cys Phe Leu Asp Ser Leu As Th Tyr Pro Ala Trp Gly 145 150 155
4 0 9 9 9 9 · 9 9 ·· 0 9 9 9 0 9*9 « 9«9 «« 9 · ··· 9904 0 9 9 9 9 · 9 9 ·· 0 9 9 9 0 9 * 9 9 9 9 9 «9 · 990
999900 · · ·· · · ·· ·· · *999900 · · ··· ·
·· ·« ·· ·· 99·· · · · 99 · 99
9 9 9 9 9 9 9 9 99 9 9 9 9
9 9 99 9 9 9 99 9 99
9 9 9 9 9 9 9 999 9999 9 9 9 9 9 9 999 999
9 9 Λ 9 9 9 99 9 9 9 9 9
99 99 99 99 9999 99 99 99 99
44 44 44 • 4 4 4 444444 44 44 • 4 44 4444
4 44 4 4 4 44 43 4 4 4 4
4 4 4 4 44 4 4944 4 4 4 44 4 495
4 4 4 4 44 4 4 4 4
44 44 44 • ·· ·· · φ • ·· • · 4 444 44 44 4 4
4 44 4
444 44444 44
915 (2) Informace ο SEQ ID NO: 3:915 (2) Information ο SEQ ID NO: 3:
(i) Popis sekvence:(i) Sequence description:
(A) Délka: 2655 párů baží (B) Typ: nukleová kyselina (C) Druh řetězce: dvouřetězcová (D) Topologie: lineární (ii) Typ molekuly: DNA (genomová) (iii) Hypotetická: ne (iv) Pozitivní: ne (vi) Původní zdroj:(A) Length: 2655 pairs (B) Type: nucleic acid (C) Chain type: double stranded (D) Topology: linear (ii) Molecule type: DNA (genomic) (iii) Hypothetical: no (iv) Positive: no (vi) Original source:
(A) Organizmus: Solanum tuberosum (ix) Znaky:(A) Organism: Solanum tuberosum (ix)
(A) Název/klíč: CDS (B) Pozice: 12 ..2528 • · (C) Jiné informace: produktem je bramborová hlízové fosforylázy α-glukanu typu H (ix) Znaky:(A) Name / Key: CDS (B) Position: 12 ..2528 • · (C) Other information: The product is potato tuber α-glucan phosphorylase type H (ix) Characteristics:
(A) Název/klíč: mat_peptid (B) Pozice: 12 ..2525 (xi) Popis sekvence: SEQ ID NO: 3:(A) Name / Key: mat_peptid (B) Position: 12 ..2525 (xi) Sequence Description: SEQ ID NO: 3:
GTTTATTTTC C ATG GAA GGT GGT GCA AAA TCG AAT GAT GTA· TCA GCA GCA 50GTTTATTTTC C ATG GAA GGT GGT GCA AAA TCG
Met Glu Gly Gly Ala Lys Ser Asn Asp Val Ser Ala AlaMet Glu Gly Ala Lys Ser Asn Asp Val Ser Ala Ala
1010
• · • *• · • *
• φ • · tt t · · · « φφ · · ·· φ · · · · · 1 φ · φ · · <T t t φ t t 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
φ ΦΦ ·♦ ··φ ΦΦ · ♦ ··
• 9 • · · · • · · · · ·· · · • · 9 · · · • · · · · • 9 · ·• 9 • 9 • 9 • 9 • 9 • 9
830 835830 835
TCTAATAAGG ATCTAATGTT CATTGTTTAC TAGCATATGA ATAATGTAAG TTCAAGCACA acatgctttc ttatttccta ctgctctcaa gaagcagtta tttgttgTCTAATAAGG ATCTAATGTT CATTGTTTAC TAGCATATGA ATAATGTAAG TTCAAGCACA acatgctttc ttatttccta
19221922
19701970
20182018
20662066
21142114
21622162
22102210
22582258
23062306
23542354
24022402
24502450
24982498
25482548
26082608
2655 • · · · ·· ·· ·· • · ···· ···· • · · ··· · · · · (2) Informace o SEQ ID NO: 4:2655 • (2) SEQ ID NO: 4:
(i) Popis sekvence:(i) Sequence description:
(A) Délka: 839 aminokyselin (B) Typ: aminokyselina (D) Topologie: lineární (ii) Typ molekuly: protein (xi) Popis sekvence: SEQ ID NO: 4(A) Length: 839 amino acids (B) Type: amino acid (D) Topology: linear (ii) Molecule type: protein (xi) Sequence description: SEQ ID NO: 4
180 185 190180 185 190
Arg His Asp *Val Val Phe Pro Ile Arg Phe Phe Gly His Val Glu Val 195 200 205 • ·Arg His Asp * Val Val Phe Pro Ile
515 520 525 • 4515 520 525 4
99 49 • · · · · 9 9 9 9 « · 9 4 9 4 9···99 49 • · · · · 9 9 9 9
99« · · · · · · · * · * • 9 9 « · 9 999 «9 9« 9 9
Ala Glu Cys Arg Val Pro 835 • · · 9 9 9 9 9Ala Glu Cys Arg Val Pro 835 • · 9 9 9 9 9
9 9 99 99 9 9 99 9 9 (2) Informace o SEQ ID NO: 5:9 9 99 99 9 9 99 9 9 (2) Information about SEQ ID NO: 5:
(i) Popis sekvence:(i) Sequence description:
(A) Délka: 3171 párů baží (B) Typ: nukleová kyselina (C) Druh řetězce: dvouřetězcová (D) Topologie: lineární (ii) Typ molekuly: DNA (genomová) (iii) Hypotetická: ne (iv) Pozitivní: ne (ví) Původní zdroj:(A) Length: 3171 bp (B) Type: nucleic acid (C) Chain type: double stranded (D) Topology: linear (ii) Molecule type: DNA (genomic) (iii) Hypothetical: no (iv) Positive: no (knows) Original source:
(A) Organizmus: Solanum tuberosum (ix) Znaky:(A) Organism: Solanum tuberosum (ix)
(A) Název/klíč: CDS (B) Pozice: 87 ..3011 (C) Jiné informace: produktem je bramborová listová fosforylázy α-glukanu typu L (ix) Znaky:(A) Name / Key: CDS (B) Position: 87 ..3011 (C) Other information: Product is L-type i-glucan potato leaf phosphorylase (ix) Characteristics:
(A) Název/klíč: mat_peptid (B) Pozice: 330 ..3008 (ix) Znaky:(A) Name / Key: mat_peptid (B) Position: 330 ..3008 (ix) Characters:
(A) Název/klíč: sig_peptid (C) Pozice: 87..329 (xi) Popis sekvence: SEQ ID NO: 5:(A) Name / Key: sig_peptid (C) Position: 87..329 (xi) Sequence Description: SEQ ID NO: 5:
TTTTTTTTTT CAACATGGAC AACAATTATT TTGATTAAAT TTTGTATCTA AAAATTTAGCTTTTTTTTTT CAACATGGAC AACAATTATT TTGATTAAAT TTTGTATCTA AAAATTTAGC
ATTTTGAAAT TCAGTTCAGA GACATC ATG GCA ACT TTT GCT GTC TCT GGA TTG Met Ala Thr Phe Ala Val Ser Gly Leu -81 -80 -75ATTTTGAAAT TCAGTTCAGA GACATC ATG GCA ACT TTT GCT GTC TCT GGA TTG
AAC TCA ATT'TCA AGT ATT TCT AGT TTT AAT AAC AAT TTC AGA AGC AAA Asn Ser Ile Ser Ser Ile Ser Ser Phe Asn Asn Asn Phe Arg Ser Lys “7 0 -65 _ a i\AAC ACA ACA ACA ACA ACA ACA ACA ACA ACA ACA ACA ACA ACA ACA ACA ACA ACA ACA ACA ACA ACA ACA ACA ACA ACA ACA ACA ACA ACA ACA ACA
161161
• · ·• · ·
• ·• ·
Ί4 ·· 44·4 ·· 44
4 44 4
4 4 • 4 4 44 4 4
4 · • 4 444 · 4 44
44 • 4 4 4• 4 4 4
4 4 44 4 4
444 444 • 4• 44
4444
890 .890.
TTTTTCCCCC TGAGGTTCTC CCATACTGTT TATTAGTACA TATATTGTCA ATTGTTGCTA 3101TTTTTCCCCC TGAGGTTCTC CCATACTGTT TATTAGTACA TATATTGTCA ATTGTTGCTA 3101
CTGAAATGAT AGAAGTTTTG AATATTTACT GTCAATAAAA TACAGTTGAT TCCATTTGAA 3161CTGAAATGAT AGAAGTTTTG AATATTTACT GTCAATAAAA TACAGTTGAT TCCATTTGAA 3161
AAAAAAAAAAAAAAAAAAAA
31713171
• · · φ · · • · 14• · · φ · · · · 14
1 Φ • 41 Φ • 4
11 1 4 4 ·11 1 4 4 ·
4 4 44 4 4
444 ··· • Φ444 ··· • Φ
Φ· ΦΦ (2) Informace ο SEQ ID ΝΟ: 6:(2) Information ο SEQ ID ΝΟ: 6:
(i) Popis sekvence:(i) Sequence description:
(A) Délka: 975 aminokyselin (B) Typ: aminokyselina (D) Topologie: lineární (ii) Typ molekuly: protein (xi) Popis sekvence: SEQ ID NO: 6(A) Length: 975 amino acids (B) Type: amino acid (D) Topology: linear (ii) Molecule type: protein (xi) Sequence description: SEQ ID NO: 6
Ser Pro Glu Lys Phe Glu Leu Pro Lys Ala Tyr Tyr Ala Thr Ala Glu 20 25 30 ·· • · • · • · · • · • ·· ·· ·· • ♦ · · · · 4 • 9 9 · · • · · »Ser Pro Glu Lys Phe Glu Leu Pro Lys Ala Tyr Tyr Ala Thr Ala Glu 20 25 30 4 5 9 9 9 · · »
99 »* · ··· ···99 »* · ··· ···
295295
300300
290290
Val Ala Val Gin Mec Asn Asp Thr His Pro Thr Leu Cys Ile Pro Glu 305 . 310 315Val Ala Val Gin Mn Asn Asp Thr His Pro Thr Leu Cys 310 315
•« ·4 • 4 4 9 • 9 9 4• «· 4 • 4 4 9
4 94 44 94 4
4 • 4 994 • 4 99
Leu Leu Arg Ile Leu Met Asp Val 320 325Leu Leu Arg
Trp Glu Ile Thr Gin Arg Thr Val 340Trp Glu I Thr Gin Arg Thr Val 340
Pro Glu Ala Leu Glu Lys Trp Ser 355For Glu Ala Leu Glu Lys Trp Ser 355
Pro Arg His Val Glu Ile Ile Ala 370 375Pro Arg His Val Glu Ile Ile Ala 370 375
Thr Ile Leu Ala Glu Tyr Gly Thr 385 390Thr Ile Leu Ala Glu Thr 385 390
Lys Leu Asn Gin Met Arg Ile Leu 400 405Lys Leu Asn Gin Met Arg
Val Leu Glu Leu Leu Ile Lys Ala 420Val Leu Glu Leu Ile Lys Ala 420
Lys Ala Ala Asp Glu Glu Gin Glu 435Lys Ala Ala Glu Glu Glu 435
Asp Glu Glu Thr Glu Ala Val Lys 450 455Asp Glu Glu Thr Glu Ala Val Lys 450,455
Glu Thr Glu Val Lys Lys Val Glu 465 470Glu Thr Glu Val Lys Val Glu 465 470
Lys Arg Ile Phe Gly Pro His Pro 480 485Lys Arg Ile Phe Gly For His Pro 480 485
Ala Asn Leu Cys Val Val Ser Gly 500Ala Asn Leu Cys Val Val Ser Gly 500
Ile His Ser Glu Ile Val Lys Asp 515Ile His Ser Glu
Leu Trp Pro Glu Lys Phe Gin Asn 530 535Leu Trp Pro Glu Lys Phe Gin Asn 530,535
Arg Trp Leu Ser Phe Cys Asn Pro 545 550Arg Trp Leu Ser Phe Cys Asn Pro 545,550
Trp Thr Gly Ser Asp Asp Trp Leu 560 - 565Trp Thr Gly Ser Asp Asp Trp Leu 560-556
Leu Arg Lys Phe Ala Asp Asn Glu 580Leu Arg Lys
Ala Lys Gly Asn Asn Lys Met Lys ’ 595Ala Lys Gly Asn Asn Lys Met Lys' 595
Lys Gly Leu Ser Trp Lys Gin Ala 330 335Lys Gly Leu Ser Trp
Ala Tyr Thr Asn His Thr Val Leu 345 350Ala Thr Thr Asn His Thr Val Leu 345 350
Phe Thr Leu Leu Gly Glu Leu Leu 360 365Phe Thr Leu Glu Glu Leu Leu 360 365
Met Ile Asp Glu Glu Leu Leu His 380Met Ile Asp Glu Leu Leu His 380
Glu Asp Leu Asp Leu Leu Gin Glu 395Glu Asp Leu Glu Glu 395
Asp Asn' Val Glu Ile Pro Ser Ser 410 415Asp Asn 'Val Glu Pro Ser Ser 410 415
Glu Glu Ser Ala Ala Asp Val Glu 425 430Glu Glu Ser Ala Ala Val Val Glu 425 430
Glu Glu Gly Lys Asp Asp Ser Lys 440 445Glu Glu Lys Asp Asp Ser Lys 440 445
Ala Glu Thr Thr Asn Glu Glu Glu 460Ala Glu Thr Thr Asn Glu Glu Glu 460
Val Glu Asp Ser Gin Ala Lys Ile 475Val Glu Asp Ser Gin Ala Lys Ile
Asn Lys Pro Gin Val Val His Met 490 495Asn Lys Gin Val Val His Met 490 495
His Ala Val Asn Gly Val Ala Glu 505 510His Ala Val Asn Gly Val Ala Glu 505 510
Glu Val Phe Asn Glu Phe Tyr Lys 520 525Glu Val Phe Asn Glu Phe Tyr Lys 520
Lys Thr Asn Gly Val Thr Pro Arg 540Lys Thr Asn Gly Val Thr For Arg 540
Glu Leu Ser Glu Ile Ile Thr Lys 555Glu Leu Ser Glu Ile Thr Lys 555
Val Asn Thr Glu Lys Leu Ala Glu 570 575Val Asn Thr Glu Lys Leu Ala Glu 570 575
Glu Leu Gin Ser Glu Trp Arg Lys 585 590Glu Leu Gin Ser Glu Trp Arg Lys 585,590
Ile Val Ser Leu Ile Lys Glu Lys 600 605 • · · · • · · · ··· ··· • · ·· ··Ile Val Ser Leu Ile Lys Glu Lys 600 605 · · · · · · ··· ··· · ···
ProFor
ArgArg
630630
LysLys
CysCys
IleIle
GluGlu
SerSer
710710
SerSer
MetMet
IleIle
AlaAla
ValWall
790790
ValWall
AsnAsn
ProFor
GinGin
LysLys
870870
ArgArg
Asp Ala Met Phe Asp 615Asp Ala Met Phe Asp 615
Gin Leu Leu Asn Ile 635Gin Leu Leu Asn Ile 644
Glu Met Ser Pro Glu 650Glu Met Ser Pro Glu 650
Ile Phe Gly Gly Lys 665Ile Phe Gly Gly Lys 666
Val Lys Phe Ile Thr 680Val Lys Phe Ile Thr 680
Ile Gly Asp'Leu Leu 695Ile Gly Asp'Leu Leu 696
Val Ala Glu Val Leu 715Val Ala Glu Val Leu 716
Thr Ala Gly Met Glu 730Thr Ala Gly Met Glu 730
Asn Gly Cys Leu Leu 745Asn Gly Cys Leu Leu 744
Arg Glu Glu Val Gly 760Arg Glu Glu Val Gly 769
His Glu Ile Ala Gly 775His Glu Ile Ala Gly 776
Pro Asp Pro Arg Phe 795For Asp Pro Arg Phe 795
Phe Gly Thr Tyr Asn 810Phe Gly Thr Tyr Asn 810
Glu Gly Tyr Gly Arg 825Glu Gly Tyr Gly Arg 825
Asp Tyr Ile Glu Cys 840Asp Tyr Ile Glu Cys 840
Lys Lys Trp Thr Lys 855Lys Lys Trp Thr Lys 854
Phe Ser Ser Asp Arg 875Phe Ser Ser Asp Arg 875
Ile Glu Pro Val Glu 890 • ·* ·· ·» »· · » · ♦ » • ·. » » ·· • · · · · « · • · · · · · ·*· ·· »· ·· ·*Ile Glu Pro Val Glu 890. »·» »» »» »» »» »» * *
Val Gin Ile Lys 620Val Gin Ile Lys 620
Phe Gly Ile ValPhe Gly Val
Glu Arg Lys Glu 655Glu Arg Lys Glu 655
Ala Phe Ala Thr 670Ala Phe Ala Thr 670
Asp Val Gly Glu 685Asp Val Gly Glu
Lys Val Val Phe 700Lys Val Val Phe 700
Ile Pro Gly SerIle Pro Gly Ser
Ala Ser Gly Thr 735Ala Ser Gly Thr 736
Ile Gly Thr Leu 750Ile Gly Thr Leu 750
Glu Asp Asn Phe 765Glu Asp Asn Phe 764
Leu Arg Lys Glu 780Leu Arg Lys Glu 780
Glu Glu Val LysGlu Glu Val Lys
Tyr Glu Glu Leu 815Tyr Glu Glu Leu 815
Ala Asp Tyr Phe 830Ala Asp Tyr Phe 831
Gin Asp Lys Val 845Gin Asp Lys Val 844
Met Ser Ile Leu 860Met Ser Ile Leu 861
Thr Ile His GinThr Ile His Gin
Leu Pro * ·· · · ·· ·« • * * * · ···· ·· · · ·· · · « · ······ φ © ·· ·* ·· ·· «9 (2) Informace o SEQ ID NO: 7:Leu Pro 9 * ((((((© ) Information about SEQ ID NO: 7:
(A) Název/klíč: CDS (B) Pozice: 1 ..27 (C) Jiné informace: Funkce= primer/označení= SPL1 (xi) Popis sekvence: SEQ ID NO: 7:(A) Name / Key: CDS (B) Position: 1 ..27 (C) Other Information: Function = primer / label = SPL1 (xi) Sequence Description: SEQ ID NO: 7:
ATTCGAAAAG CTCGAGATTT GCATAGA 27 (2) Informace o SEQ ID NO: 8:ATTCGAAAAG CTCGAGATTT GCATAGA 27 (2) Information about SEQ ID NO: 8:
(i) Popis sekvence:(i) Sequence description:
(A) Délka: 27 párů baží (B) Typ: nukleová kyselina (C) Druh řetězce: dvouřetězcová (D) Topologie: lineární(A) Length: 27 pairs (b) Type: nucleic acid (C) Chain type: double stranded (D) Topology: linear
• · * · · · · · · *♦« »· 99 99 99 99 (C) Jiné informace: funkce= primer/označení= SPL2 (xi) Popis sekvence: SEQ ID NO: 8:99 99 99 99 (C) Other information: function = primer / label = SPL2 (xi) Description of sequence: SEQ ID NO: 8:
GTTTATTTTC CATCGATGGA AGGTGGT 27 (2) Informace o SEQ ID NO: 9:GTTTATTTTC CATCGATGGA AGGTGGT 27 (2) Information about SEQ ID NO: 9:
(i) Popis sekvence:(i) Sequence description:
(A) Délka: 23 párů baží (B) Typ: nukleová kyselina (C) Druh řetězce: dvouřetězcová (D) Topologie: lineární (ii) Typ molekuly: DNA (genomová) (iii) Hypotetická: ne (iv) Pozitivní: ne (v) Typ fragmentu: vnitřní (vi) Původní zdroj:(A) Length: 23 pairs (B) Type: nucleic acid (C) Chain type: double stranded (D) Topology: linear (ii) Molecule type: DNA (genomic) (iii) Hypothetical: no (iv) Positive: no (v) Fragment type: internal (vi) Original source:
(A) Organizmus: Solanum tuberosum (ix) Znaky:(A) Organism: Solanum tuberosum (ix)
(A) Název/klíč: misc_rys (B) Pozice: 1 ..23 (C) Jiné informace: funkce^ primer/označení= SPH1 (xi) Popis sekvence: SEQ ID NO: 9:(A) Name / Key: misc_rys (B) Position: 1 ..23 (C) Other Information: ^ primer / label = SPH1 (xi) Sequence Description: SEQ ID NO: 9:
GTGTGCTCTC GAGCATTGAA AGC 23 (2) Informace o SEQ ID NO: 10:GTGTGCTCTC GAGCATTGAA AGC 23 (2) Information about SEQ ID NO: 10:
(i) Popis sekvence:(i) Sequence description:
(A) Délka: 25 párů baží (B) Typ: nukleová kyselina (C) Druh řetězce: dvouřetězcová (D) Topologie: lineární (ii) Typ molekuly: DNA (genomová) (iii) Hypotetická: ne (iv) Pozitivní: ne (v) Typ fragmentu: vnitřní (vi) Původní zdroj:(A) Length: 25 pairs (B) Type: nucleic acid (C) Chain type: double stranded (D) Topology: linear (ii) Molecule type: DNA (genomic) (iii) Hypothetical: no (iv) Positive: no (v) Fragment type: internal (vi) Original source:
• ·· ·© ·· ···· · » 9 9 9 9 9 9 « 99 9 9 99 9 9 9 9• ·· · © ·· ···· »» 9 9 9 9 9 9 9 99 9 9 99 9 9 9 9
9 9 9 9 9 9 9 9 999 9999 9 9 9 9 9 9 9 999 999
9 9 9 9 9 9 9 99 9 9 9 9
999 99 99 99 99 99 (A) Organizmus: Solanum tuberosum (ix) Znaky:999 99 99 99 99 99 (A) Organism: Solanum tuberosum (ix)
(A) Název/klíč: misc_rys (B) Pozice: 1 .. 25 (C) Jiné informace: funkce= primer/označení= SPH2 (xi) Popis sekvence: SEQ ID NO: 10:(A) Name / Key: misc_rys (B) Position: 1 .. 25 (C) Other Information: function = primer / label = SPH2 (xi) Sequence Description: SEQ ID NO: 10:
ATAATATCCT GAATCGATGC ACTGAATAATATCCT GAATCGATGC ACTGA
Claims (52)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CZ19992587A CZ258799A3 (en) | 1998-02-05 | 1998-02-05 | Potato plant exhibiting enhanced storage characteristics at low temperature and method of improving those characteristics |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CZ19992587A CZ258799A3 (en) | 1998-02-05 | 1998-02-05 | Potato plant exhibiting enhanced storage characteristics at low temperature and method of improving those characteristics |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CZ258799A3 true CZ258799A3 (en) | 2000-01-12 |
Family
ID=5465232
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CZ19992587A CZ258799A3 (en) | 1998-02-05 | 1998-02-05 | Potato plant exhibiting enhanced storage characteristics at low temperature and method of improving those characteristics |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CZ (1) | CZ258799A3 (en) |
-
1998
- 1998-02-05 CZ CZ19992587A patent/CZ258799A3/en unknown
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
AU724942B2 (en) | Transgenic potatoes having reduced levels of alpha glucan L- or H-type tuber phosphorylase activity with reduced cold-sweetening | |
USRE39114E1 (en) | Expression of sucrose phosphorylase in plants | |
Kanayama et al. | Divergent fructokinase genes are differentially expressed in tomato | |
US5498831A (en) | Pea ADP-glucose pyrophosphorylase subunit genes and their uses | |
US8269065B2 (en) | Nucleic acids and proteins associated with sucrose degradation in coffee | |
US6211432B1 (en) | DNA sequences coding for a cinnamoyl COA reductase, and applications thereof in the control of lignin contents in plants | |
WO1999012950A9 (en) | Improvements in or relating to stability of plant starches | |
JP2001520522A (en) | Expression of fructose 1,6-bisphosphate aldolase in transgenic plants | |
HUT75075A (en) | Transgenic fructan accumulating crops and methods for their production | |
US7906705B2 (en) | Polynucleotides and polypeptides encoded therefrom and methods of using same for increasing biomass in plants and plants generated thereby | |
US5648249A (en) | Method of improving the quality of stored potatoes | |
HU220253B (en) | Dna sequences and plasmids for the preparation of plants with changed sucrose concentration | |
Hamedan et al. | Genetic engineering of lignin biosynthesis pathway improved stem bending disorder in cut gerbera (Gerbera jamesonii) flowers | |
US5998701A (en) | Potatoes having improved quality characteristics and methods for their production | |
US5824862A (en) | DNA encoding ATP-dependent fructose 6-phosphate 1-phosphotransferase originating from plant, recombinant vector containing the same and method for changing sugar content in plant cells under low temperature | |
JP3645260B2 (en) | Production of trehalose in plants | |
BRPI0617411A2 (en) | Nucleic acid molecule isolated from coffea spp and vector | |
Ohta et al. | Molecular evidence of sorbitol dehydrogenase in tomato, a non-Rosaceae plant | |
JPH09509841A (en) | Methods for inhibiting and inducing flower bud formation in plants | |
US5569831A (en) | Transgenic tomato plants with altered polygalacturonase isoforms | |
JP4070354B2 (en) | 4-coumaric acid: CoA ligase cDNA, gene prepared using the cDNA, and transformed plant into which the gene has been introduced | |
Oliver et al. | Inhibition of tobacco NADH-hydroxypyruvate reductase by expression of a heterologous antisense RNA derived from a cucumber cDNA: implications for the mechanism of action of antisense RNAs | |
CZ258799A3 (en) | Potato plant exhibiting enhanced storage characteristics at low temperature and method of improving those characteristics | |
JP4410318B2 (en) | Raffinose synthase gene, method for producing raffinose and transformed plant | |
EP2292777B1 (en) | Transgenic sweet sorghum with altered lignin composition and process of preparation thereof |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PD00 | Pending as of 2000-06-30 in czech republic |