CZ285675B6 - Method od inducing necrotic action in specific plant cell - Google Patents

Method od inducing necrotic action in specific plant cell Download PDF

Info

Publication number
CZ285675B6
CZ285675B6 CZ941201A CZ120194A CZ285675B6 CZ 285675 B6 CZ285675 B6 CZ 285675B6 CZ 941201 A CZ941201 A CZ 941201A CZ 120194 A CZ120194 A CZ 120194A CZ 285675 B6 CZ285675 B6 CZ 285675B6
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
molecule
plant
action
necrotic
stimulus
Prior art date
Application number
CZ941201A
Other languages
Czech (cs)
Other versions
CZ120194A3 (en
Inventor
Keith Stuart Blundy
David O`Reilly
Original Assignee
Advenced Technologies (Cambridge) Limited
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Advenced Technologies (Cambridge) Limited filed Critical Advenced Technologies (Cambridge) Limited
Publication of CZ120194A3 publication Critical patent/CZ120194A3/en
Publication of CZ285675B6 publication Critical patent/CZ285675B6/en

Links

Abstract

The plant is transformed by two genes whose promoting agents act in tandem so that, depending on the stimulus acting on the plant and formed by, for example, pathogenic infestation, the necrotic action of a molecule coded by the first gene on a specific plant cell is not arrested by a molecule coded for the second gene, whereas in other cells the necrotic action of the first molecule is arrested by the second molecule. Such a transformed plant exhibits resistance against nematode infestation.

Description

Vynález se týká způsobu vyvolávání specifické nekrózy buněk pro například zvyšování odolnosti rostlin proti látkám, vyvolávajícím choroby rostlin.The invention relates to a method of inducing specific cell necrosis for, for example, increasing the resistance of plants to plant disease-causing agents.

Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

Ve WO 89/10396 byla navržena metoda transformace rostlin použitím produktu, obsahujícího pletivový specifický promotor a gen, který kóduje ribonukleovou kyselinu nebo polypeptid, které při svém vzniku v buňce, pro kterou je promotor určen, ruší výrazně metabolismus buňky.In WO 89/10396, a method of transforming plants has been proposed using a product comprising a tissue-specific promoter and a gene that encodes a ribonucleic acid or polypeptide that, when produced in a cell for which the promoter is intended, significantly disrupts the cell metabolism.

V EP-A-0 412 911 je popsán způsob, podle kterého se poruchám metabolismu čelí vytlačením druhé ribonukleové kyseliny nebo polypeptidu, a jak bylo popsáno ve WO 92/21757, poněkud podobná technologie byla navržena ve vztahu k potřebě zachování odolnosti rostlin proti hlísticím. EP-A-0 537 399 obsahuje popis mechanismu rozkladu a zpomalování rozkladu pletiva rostlin.EP-A-0 412 911 discloses a method according to which metabolic disorders are counteracted by displacement of a second ribonucleic acid or polypeptide, and as described in WO 92/21757, a somewhat similar technology has been proposed in relation to the need to maintain nematode resistance of plants. EP-A-0 537 399 discloses a mechanism for decomposing and retarding the decomposition of plant tissue.

Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION

Nedostatky dosud známého stavu ochrany rostlin jsou odstraněny způsobem vyvolávání nekrotického účinku ve specifické buňce rostliny podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že rostlina se transformuje dvěma chimérickými geny, kódovou sekvencí jednoho z těchto genů se kóduje první buňková nekrotická molekula a kódovou sekvencí druhého z těchto genů se kóduje druhá molekula, přičemž druhou molekulou se zpomaluje nekrotické působení první molekuly, promotory obou genů působí společně a v závislosti na působení specifického podnětu na rostlinu, přičemž nekrotické působení na buňku první molekuly se nebrzdí a první a druhé molekuly se vytlačují do jiných buněk a v těchto jiných buňkách se omezuje nekrotické působení první molekuly na tyto další buňky.The deficiencies of the known plant protection status are eliminated by a method of inducing a necrotic effect in a specific cell of the plant according to the invention, characterized in that the plant is transformed with two chimeric genes, the coding sequence of one of these genes encodes the first cell necrotic molecule these genes encode a second molecule, wherein the second molecule slows the necrotic action of the first molecule, the promoters of both genes act together and depending on the action of a specific stimulus on the plant, the necrotic action on the cell of the first molecule is not inhibited cells and in these other cells the necrotic action of the first molecule on these additional cells is limited.

U tohoto řešení podle vynálezu je výhodné, že buňková specifická nekróza může být dosažena i bez zajištění buňkového specifického promotoru. Tím se rozumí, že buňková specifická nekróza může být dosažena použitím dvou promotorů, z nichž žádný není sám o sobě schopen řídit specifické vytlačování buněk. Avšak překrývající se vytlačovací charakteristiky dvou promotorů a jejich příslušné reakce na vnější podněty jsou takové, že ovlivňují směr vytlačování efektorového genu a jeho inhibitoru tak, že se vytvoří letální nerovnováha těchto dvou molekul pouze ve specifické buňce nebo ve specifických buňkách.In this embodiment of the invention, it is preferred that cell-specific necrosis can be achieved without providing a cell-specific promoter. It is to be understood that cell-specific necrosis can be achieved using two promoters, none of which are capable of directing specific cell expulsion per se. However, the overlapping displacement characteristics of the two promoters and their respective responses to external stimuli are such that they affect the direction of displacement of the effector gene and its inhibitor so as to create a lethal imbalance of the two molecules only in a specific cell or specific cells.

Může být taková situace, že dokud na rostlinu nebo alespoň například na její specifickou buňku nepůsobí žádný podnět, neprojeví se v této specifické buňce žádný vliv první molekuly.It may be that, as long as no stimulus is applied to the plant or at least its specific cell, for example, there is no effect of the first molecule in that specific cell.

V takovém případě po aplikaci vnějšího podnětu zajišťuje společné působení promotorů, že ve specifické buňce budou relativní úrovně prvních a druhých molekul takové, že nekrotický účinek první molekuly nebude brzděn. Podobně může nastat stav, že před působením podnětu nebude docházet k vytlačování první molekuly do ostatních buněk. V takovém případě zajišťuje společné působení obou promotorů, že po aplikaci podnětu budou vzájemné úrovně prvních a druhých molekul v těchto dalších buňkách takové, že se nekrotický účinek první molekuly brzdí.In such a case, upon application of an external stimulus, the co-action of the promoters ensures that in a specific cell the relative levels of the first and second molecules are such that the necrotic effect of the first molecule is not inhibited. Similarly, it may happen that the first molecule will not be extruded into other cells prior to the stimulus. In such a case, the co-action of the two promoters ensures that upon application of the stimulus, the relative levels of the first and second molecules in these other cells will be such that the necrotic effect of the first molecule is inhibited.

Jestliže před aplikací podnětu dochází k vytlačování první molekuly do specifické buňky, zajišťuje společné působení dvou promotorů, že při výskytu podnětu se změní relativní úrovněIf the first molecule is displaced into a specific cell prior to the stimulus application, the two promoters work together to ensure that relative levels change when the stimulus occurs

- 1 CZ 285675 B6 prvních a druhých molekul ve specifické buňce tak, že dojde ke změně ze stavu, ve kterém je nekrotický účinek první molekuly brzděn, na stav, ve kterém již tento účinek brzděn není.The first and second molecules in a specific cell change from a state in which the necrotic effect of the first molecule is inhibited to a state in which the effect is no longer inhibited.

Dochází-li před aplikací podnětu k vytlačování první molekuly do jiných buněk, budou relativní úrovně prvních a druhých molekul v těchto dalších buňkách jak před aplikací, tak také po aplikaci podnětu takové, že nekrotické působení první molekuly na tyto další buňky bude brzděno.If the first molecule is displaced into other cells before application of the stimulus, the relative levels of the first and second molecules in these other cells, both before and after the stimulus application, will be such that the necrotic action of the first molecule on these other cells is inhibited.

Jak je odborníkům zřejmé, změny v relativních úrovních prvních a druhých molekul ve specifické buňce, vyvolané působením vnějšího podnětu, mohou být způsobeny zvýšenou úrovní aktivity promotoru chimérického genu, obsahujícího kódování genu pro první molekulu a/nebo sníženou úrovní aktivity promotoru druhého chimérického genu. Je také pochopitelně možné, aby úrovně prvních a druhých molekul se měnily jak co do jejich zvyšování nebo snižování tak dlouho, až relativní změny úrovní vyvolají nekrotické působení první molekuly, které již není brzděno druhou molekulou v druhé specifické buňce.As will be appreciated by those skilled in the art, changes in the relative levels of the first and second molecules in a specific cell induced by an external stimulus may be due to an increased level of chimeric gene promoter activity comprising a first molecule gene coding and / or decreased level of second chimeric gene promoter activity. Of course, it is also possible for the levels of the first and second molecules to vary in both increasing or decreasing until the relative changes in the levels induce the necrotic action of the first molecule, which is no longer inhibited by the second molecule in the second specific cell.

Grafy A, B, C, D, E, F na obr. 1, zobrazené na výkresu ve formě příkladů, zobrazují vytlačovací úrovně (osa y) první molekuly (šrafované sloupce) a druhé molekuly (nešrafované sloupce). Graf A znázorňuje relativní vytlačovací úrovně v cílové (specifické) buňce, transformované způsobem podle vynálezu, jak by mohly existovat před aplikací popsaného podnětu. Graf A by mohl představovat relativní úrovně v jiných buňkách než cílových jak před, tak také po aplikaci tohoto podnětu. Grafy B až F znázorňují rozdíly v relativních úrovních první molekuly a brzdicí druhé molekuly v cílové buňce po aplikaci popsaného podnětu. Šipky naznačují zvyšování nebo snižování příslušné úrovně z grafu A. Je třeba připomenout, že v každém z grafu B až F byla první molekula vytlačena s přebytkem inhibitoru. Tak se v každém případě nekróza objeví v cílové buňce nebo buňkách.The graphs A, B, C, D, E, F in Fig. 1, shown in the drawing by way of example, show the extrusion levels (y-axis) of the first molecule (shaded bars) and the second molecule (shaded bars). Figure A shows the relative displacement levels in the target (specific) cell transformed by the method of the invention as they could exist prior to the application of the described stimulus. Chart A could represent relative levels in cells other than target cells both before and after the application of this stimulus. Charts B to F show differences in relative levels of the first molecule and the retarding of the second molecule in the target cell after application of the described stimulus. The arrows indicate increasing or decreasing the appropriate level from Graph A. It should be noted that in each of Graphs B to F, the first molecule was displaced with an excess of inhibitor. Thus, in any case, necrosis occurs in the target cell or cells.

Při provádění způsobu podle vynálezu může být první molekulou ribonukleáza a druhou molekulou inhibitor ribonukleázy.In carrying out the method of the invention, the first molecule may be a ribonuclease and the second molecule may be a ribonuclease inhibitor.

Dalšími příklady první a druhé molekuly jsou: nepermisivní endonukleáza a příslušné modifikační enzymy kyseliny deoxyribonukleové DNK, proteinázy a příslušné inhibitory proteinázy a ribonukleové kyseliny pro klíčovou regulaci nebo strukturní geny.Other examples of the first and second molecules are: non-permissive endonuclease and the corresponding deoxyribonuclease acid modification enzymes DNA, proteinases and respective proteinase and ribonucleic acid inhibitors for key regulation or structural genes.

Podnětem, aplikovaným na rostliny v souvislosti s řešením podle vynálezu, může být patogenní napadení rostlin.The stimulus applied to plants in connection with the invention may be a pathogenic attack on the plants.

Jak bylo zjištěno odborníky v tomto oboru, řešení podle vynálezu poskytlo možnosti širokého uplatnění ochrany rostlin před napadením například houbami, hlístnicemi, bakteriemi a viry, a také pro j iné účely.As has been found by those skilled in the art, the present invention has provided broad scope for protecting plants against attack by, for example, fungi, nematodes, bacteria and viruses, as well as for other purposes.

Předmět vynálezu může být využit jako způsob selektivního ničení nebo zastavení dalšího vývoje určitých prvků rostlin, trnů, úžlabních výhonků, květenství nebo žahavých chloupků. V takových případech mohou být tyto podněty využívány jako výsledek přirozeného šlechtění rostlin nebo jako aplikace umělých stimulů, například chemických látek, nanášených na rostliny.The present invention can be used as a method of selectively destroying or stopping the further development of certain plant elements, thorns, gutter shoots, inflorescences or stinging hairs. In such cases, these stimuli may be utilized as a result of natural plant breeding or as application of artificial stimuli, for example chemicals applied to the plants.

V těchto souvislostech se rozumí, že pojem nekrotický efekt zahrnuje pojem podstatného snížení metabolismu v tom smyslu, že je využitím vynálezu dosaženo stanoveného cíle, například ochrany rostlin proti chorobám.In this context, it is understood that the term necrotic effect includes the notion of a substantial reduction in metabolism in the sense that the utilization of the invention achieves a defined objective, for example, to protect plants against diseases.

Odborníkům je také zřejmé, že základní myšlenky vynálezu mohou najít uplatnění také v jiných oblastech než je pěstování rostlin.It will also be appreciated by those skilled in the art that the basic ideas of the invention may also find application in fields other than plant cultivation.

-2CZ 285675 B6-2GB 285675 B6

V další části bude uveden výhodný způsob realizace předmětu vynálezu, při kterém se používá příkladu nematodické infekce na kořenových nádorech tabákových rostlin.In the following, a preferred embodiment of the present invention will be described, using an example of a non-mathodic infection on the root tumors of tobacco plants.

Příklady provedení vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Patologické výrůstky a infekce tabáku virginskéhoPathological growths and viral tobacco infections

Semena C319 tabáku se nechala vyklíčit v kompostu Fisons FI za podmínek, při kteiých se střídaly šestnáctihodinové periody světla s intenzitou 4500 až 5000 luxů s osmihodinovými periodami tmy a teplota se udržovala v rozmezí od 20 °C do 25 °C. Po asi třech týdnech se semena opatrně opláchla vodovodní vodou, aby se z nich odstranila hlína, a přemístila se do váčku (2 rostlinky na váček; Northrup-King), načež se pěstovala dále po dobu jednoho týdne v Convironu při teplotě 25 °C a při osvětlení světlem o intenzitě 5500 luxů v šestnáctihodinových periodách, střídajících se s osmihodinovými periodami tmy. Kořínky se zvedly ze zadní strany váčku a podepřely se na svých konečcích papírem Whatman GF/A, vyrobeným ze skleněných vláken. Tři dny staré hlístice (M. javanica) byly potom přivedeny ke koncům kořínků v dávkách po 10 μΐ (50 hlístic) a nakonec se uložil druhý díl GF/A papíru, aby se zcela obalily konce kořínků. Následujících 24 hodin po infekci se papír GF/A odstranil, aby se zajistila synchronní infekce. Následující tři dny po infikování se nádory na koříncích odřezávaly (zdravé pletivo kořínků a jejich konců se ponechaly) a ihned se zmrazily v tekutém dusíku. Z 80 očkovaných rostlin se získalo přibližně 0,5 až 1 g infikovaného kořenového pletiva.Tobacco C319 seeds were germinated in Fisons FI compost under conditions alternating sixteen-hour light periods of 4500-5000 lux with eight-hour dark periods and maintaining the temperature in the range of 20 ° C to 25 ° C. After about three weeks, the seeds were gently rinsed with tap water to remove the clay and transferred to a pouch (2 plants per pouch; Northrup-King), then grown for one week in Conviron at 25 ° C and when illuminated with 5500 lux light in 16-hour periods alternating with 8-hour periods of darkness. The roots were lifted from the back of the pouch and supported on their ends with Whatman GF / A paper made of fiberglass. The three-day-old nematode (M. javanica) was then brought to the root ends in 10 µΐ (50 nematode) doses and finally a second piece of GF / A paper was deposited to completely wrap the root ends. Subsequent 24 hours after infection, GF / A paper was removed to ensure synchronous infection. The following three days after infection, the tumors at the roots were excised (the healthy tissue of the roots and their ends were left) and immediately frozen in liquid nitrogen. Approximately 0.5 to 1 g of infected root tissue was obtained from 80 vaccinated plants.

Barvení pro zviditelnění hlístic v infikovaných kořenechStaining for visualization of nematodes in infected roots

Pro určení kvality infikování se musí zjistit počet hlístic (infikování) na jednu špičku kořenů. Kořeny se sklidí tři dny po infikování rostlin a ponoří se na dobu 90 sekund do laktofenolu, obsahujícího 0,1 % Cotton Blue při 95 °C. Následuje pětisekundové opláchnutí ve vodě, po kterém se kořeny opět ponoří do laktofenolu, tentokrát při pokojové teplotě na dobu 3 až 4 dnů, aby se vyčistily. Zbarvené hlístice se potom zviditelní pomocí světelné mikroskopie.To determine the quality of infection, the number of nematodes (infection) per root tip must be ascertained. The roots are harvested three days after infection of the plants and immersed in lactophenol containing 0.1% Cotton Blue at 95 ° C for 90 seconds. This is followed by a five-second rinse in water, after which the roots are again immersed in lactophenol, this time at room temperature for 3-4 days to clear. The colored nematodes are then visualized by light microscopy.

Izolace ribonukleové kyseliny ze zdravých a infikovaných kořenových pletivIsolation of ribonucleic acid from healthy and infected root tissues

Kořenové pletivo, které bylo zmraženo tekutým dusíkem, se rozdrtí na jemný prášek ve zmrazeném stavu v hmoždíři s tloukem. Kolem 100 g alikvotních podílů tohoto materiálu se potom převede do podobně zmrazených Eppendorfových trubiček a přidá se 300 μΐ horkého fenolového extrakčního tlumicího roztoku (50 % fenolu, 50 % tlumicího roztoku pro tlumení extrakce: 0,1 M chloridu lithného, 0,1 M Tris-HCl pH 8,0 (RT), lOmM EDTA, 1 % SDS) a nechá se proběhnout inkubace při 80 °C po dobu 5 minut. Potom se přidá stejné množství chloroformu a směs se zpracovává po dobu 15 minut při 4 °C. Vodná fáze se potom odebírá se 600 μΐ fenolu/chloroformu a zpracovává se jako v předchozí operaci. Následuje opětné odstraňování vodné fáze a přes noc se nechá vysrážet ribonukleová kyselina RNK stejným množstvím chloridu lithného při teplotě 4 °C. Sraženiny se granulují mikrofugací po dobu 15 minut při pokojové teplotě a proplachují se v 70 % ethanolu. Granule se lyofilizují, resuspendují v DEPC upravené vodě a analyzují pomocí spektrometru. Kvalita ribonukleové kyseliny je zjišťována elektroforézou denaturačního gelu (přizpůsobeno podle Shirzadegana a kol. 1991).The root mesh, which has been frozen with liquid nitrogen, is ground to a fine powder in a frozen state in a mortar and pestle. About 100 g aliquots of this material are then transferred to similarly frozen Eppendorf tubes and 300 μΐ of hot phenol extraction buffer (50% phenol, 50% extraction buffer: 0.1 M lithium chloride, 0.1 M Tris) is added. -HCl pH 8.0 (RT), 10 mM EDTA, 1% SDS) and allowed to incubate at 80 ° C for 5 minutes. An equal amount of chloroform was then added and the mixture was worked for 15 minutes at 4 ° C. The aqueous phase is then collected with 600 μΐ of phenol / chloroform and treated as in the previous operation. The aqueous phase is removed again and the RNK ribonucleic acid is precipitated overnight with an equal amount of lithium chloride at 4 ° C. The precipitates are granulated by microfuging for 15 minutes at room temperature and rinsed in 70% ethanol. The granules are lyophilized, resuspended in DEPC treated water and analyzed by a spectrometer. The quality of the ribonucleic acid is determined by denaturing gel electrophoresis (adapted according to Shirzadegan et al. 1991).

Eliminační klonování infekčních specifických deoxyribonukleových kyselin cDNKElimination cloning of infectious specific deoxyribonucleic acids cDNK

Poly(A)+ RNK (mRNK) se izoluje z 200 pg vzorku kyseliny ribonukleové (RNK) ze zdravého a infikovaného C319 pletiva kořenů použitím magnetického oliga dT Dynabeads podle instrukcí výrobce. První větev syntézy deoxyribonukleové kyseliny cDNK se provádí na místě na Dynabead vázané póly (A)+ frakci ze zdravého pletiva. Touto deoxyribonukleovou kyselinou jePoly (A) + RNK (mRNK) is isolated from a 200 µg sample of ribonucleic acid (RNK) from healthy and infected C319 root tissue using the magnetic oligo dT Dynabeads according to the manufacturer's instructions. The first branch of deoxyribonucleic acid cDNK synthesis is performed in place on the Dynabead bound poles (A) + healthy tissue fraction. The deoxyribonucleic acid is

-3 CZ 285675 B6-3 CZ 285675 B6

Driver DNK. První a druhá dílčí syntéza se provádí na místě na póly (A)+ frakci vázané na Dynabead a získané z infikovaného pletiva. Zde se jedná o deoxyribonukleovou kyselinu Target DNK. Všechny reakce se provádějí pomocí syntézní soupravy pro syntézu cDNK od firmy Pharmacia a podle instrukcí výrobce. Tři oligonukleotidy, SUB21 (5'CTCTTGCTTGAATTCGGACTA3'), SUB25 (5'TAGTCCGAATTCAAGCAAGAGCA-CA3') (sekvence od Duguida & Dinauera, 1990) aLDT15 (5'GACAGAAGCGGATCCd-(T)i53') (O'Reilly a kol., 1991) se kinázují sT4 polynukleotidní kinází podle Maniatise a kol. (1982). SUB21 aSUB25 se potom žíhají pro vytvoření linkeru, který je potom ligatován na cílovou DNK s T4 DNK ligázou podle Kinga & Blakesleye (1986). V dalším postupu se zrnka, nesoucí cílovou DNK, proplachují extenzivně v TE a druhá část cDNK se vymývá při 95 °C v 5 x SSC.Driver DNK. The first and second partial syntheses are carried out in place at the poles (A) + fraction bound to Dynabead and recovered from the infected tissue. This is the deoxyribonucleic acid Target DNK. All reactions were performed using a cDNA synthesis kit from Pharmacia and following the manufacturer's instructions. Three oligonucleotides, SUB21 (5'CTCTTGCTTGAATTCGGACTA3 '), SUB25 (5'TAGTCCGAATTCAAGCAAGAGCA-CA3') (sequence from Duguida & Dinauer, 1990) and LDT15 (5'GACAGAAGCGGATCCd- (T) i 3 3 ') (O'Re 5 '). , 1991) are kinised with the T4 polynucleotide kinase of Maniatis et al. (1982). SUB21 and SUB25 are then annealed to form a linker, which is then ligated to the target DNA with a T4 DNA ligase according to King & Blakesley (1986). In a further procedure, the beads carrying the target DNA are flushed extensively in TE and the second portion of the cDNK is eluted at 95 ° C in 5 x SSC.

Ribonukleová kyselina RNK, vázaná na hnací DBK v Dynabead, je odstraňována působením tepla a vymývaná cílová DNK se hybridizuje na hnací DNK při teplotě 55 °C v 5 x SSC po dobu 5 hodin. Nehybridizovaná cílová DNK se oddělí od hnací DNK, vázané na zrnkách, při pokojové teplotě podle instrukcí výrobce, načež se hybridizovaná cílová DNK podobně separuje od vázané hnací DNK při teplotě 95 °C. Tento proces se opakuje, dokud množství cílové DNK, hybridizující na hnací DNK, nepřekročí množství, které nehybridizuje. Koncentrace deoxyribonukleové kyseliny DNK jsou určeny pomocí zařízení, označeného Invitrogen's DNK Dipstick, podle instrukcí výrobce.The RNK ribonucleic acid bound to the Dynabead drive DBK is removed by heat treatment and the eluted target DNA is hybridized to the drive DNA at 55 ° C in 5 x SSC for 5 hours. The unhybridized target DNA is separated from the seed-bound propellant at room temperature according to the manufacturer's instructions, whereupon the hybridized target DNA is similarly separated from the bound propellant at 95 ° C. This process is repeated until the amount of target DNA hybridizing to the driving DNA exceeds the amount that it hybridizes. The deoxyribonucleic acid DNA concentrations are determined using a device termed Invitrogen's DNK Dipstick according to the manufacturer's instructions.

Alikvotní množství finální vymývané frakce, zpracované při pokojové teplotě, jsou používána při PCR znásobování (Eckert a kol., 1990) pro vytvoření dvouvětvové cDNK pro klonování do plazmidového vektoru. Znásobení hnací DNK je dosaženo použitím primerů SUB21 aLDT15 aHybaid Thermal Cycleru za podmínek, popsaných Frohmanem a kol. v roce 1988. PCR produkty jsou potom ligatovány na Smál digerovaný bBluescript vektor podle Kinga & Blakesleyho.Aliquots of the final eluted fraction, processed at room temperature, are used in PCR amplification (Eckert et al., 1990) to generate double-stranded cDNKs for cloning into a plasmid vector. Multiplication of the drive DNA is achieved using the primers SUB21 and LDT15 and Hybaid Thermal Cycler under the conditions described by Frohman et al. PCR products are then ligated to the SmaI digested bBluescript vector of King & Blakesley.

Třídění subtraktivní řady analýzou Reverse NorthemSorting of the subtractive series by Reverse North analysis

Rekombinanty se identifikují kolonií PCR (Gussow & Clackson, 1989). Zesílenými vložkami jsou Southem materiály, nanesené v trojité vrstvě na membrány Pall Biodyne postupem, uvedeným v návodu, vydaném výrobcem. Předběžná hydridizace a hydridizace je prováděna při stejné teplotě a ve stejném tlumicím roztoku, to znamená při 42 °C a v 5 x SSPE, 0,05 % BLOTTO, 50 % formamidu. Tyto složky jsou hybridizovány samostatně na vzorky cDNK, které budou popsány v další části, ze zdravého a infikovaného pletiva a na vzorky, obsahující znásobenou cílovou DNK z finálního odčítání. Pro další analýzu jsou vybrány klony, které vysílají jen hybridizační signál infikovanému vzorku cDNK nebo které vysílají hybridizační signál na odečítaný vzorek, ale nikoliv na vzorky cDNK.Recombinants are identified by PCR colony (Gussow & Clackson, 1989). The reinforced liners are Southem materials applied in triple layer to Pall Biodyne membranes according to the manufacturer's instructions. The pre-hydridation and hydridization is carried out at the same temperature and in the same buffer, i.e. at 42 ° C and in 5 x SSPE, 0.05% BLOTTO, 50% formamide. These components are hybridized separately to cDNA samples, which will be described later, from healthy and infected tissue, and to samples containing multiple target DNAs from the final subtraction. For further analysis, clones are selected which transmit only the hybridization signal to the infected cDNK sample or which transmit the hybridization signal to the subtracted sample but not to the cDNK samples.

Vytváření vzorků cDNKCreating cDNK samples

Pro získání vzorků s vysokou specifickou aktivitou k diferenciálnímu sledování je syntéza cDNK prováděna za studená na celém množství ribonukleové kyseliny RNK a produkty syntézy jsou potom označovány pomocí oligoznačení. Vzorky, připravené v množství 10 pg z celého objemu ribonukleové kyseliny RNK ze zdravého nebo infikovaného pletiva, se nejprve upraví 2,5 jednotkami deoxyribonukleázy 1 při teplotě 37 °C po dobu 15 minut. Deoxyribonukleáza se potom denaturuje při teplotě 95 °C po dobu 10 minut před syntézou cDNK (podle standardního protokolu firmy Pharmacia). Ribonukleová kyselina se potom odstraňuje za přítomnosti 0,4 M hydroxidu sodného po dobu 10 minut při pokojové teplotě a DNK se potom čistí průchodem kolonou Sephacryl 400HR. Výtěžek cDNK a její koncentrace je určována pomocí DNK Dipstick (Invitrogen). Produkty cDNK jsou potom označovány podle standardního oligoznačkovacího protokolu firmy Pharmacia (asi 35 ng najeden vzorek).To obtain samples with high specific activity for differential tracking, cDNK synthesis is performed cold over the entire amount of RNK ribonucleic acid and the synthesis products are then labeled with oligotagging. Samples, prepared in an amount of 10 µg of the entire volume of RNK ribonucleic acid from healthy or infected tissue, were first treated with 2.5 units of deoxyribonuclease 1 at 37 ° C for 15 minutes. The deoxyribonuclease is then denatured at 95 ° C for 10 minutes prior to cDNK synthesis (according to Pharmacia standard protocol). The ribonucleic acid is then removed in the presence of 0.4 M sodium hydroxide for 10 minutes at room temperature, and the DNA is then purified by passing through a Sephacryl 400HR column. The yield of cDNK and its concentration is determined by the DNK Dipstick (Invitrogen). The cDNK products are then labeled according to Pharmacia's standard oligotagging protocol (about 35 ng per sample).

-4CZ 285675 B6-4GB 285675 B6

Blotování podle Northema (Northem blotting)Northem blotting

Pro určení vytlačovacího profilu cDNK, vybraného z Reverse Northems v různých pletivech rostlin, jsou používány klony jako vzorky v Northem analýze buď v celém rozsahu nebo ve formě póly (A)+ RNK ze zdravých a infikovaných kořenů, stvolů, listů a květů. Celkové množství blotů RNK obsahuje 25 pg RNK najeden pruh, zatímco póly (A)+ bloty obsahují 0,5 až 1,0 pg RNK najeden pruh. Ribonukleová kyselina je nanášena elektroforézou na formaldehydové gely a na membránu Pall Biodyne B, jak bylo popsáno Foumeyem a kol. (1988). Vzorky se označují a hybridizují, jak bylo popsáno v předchozí části.To determine the extrusion profile of cDNAs selected from Reverse Northems in various plant tissues, clones are used as samples in North analysis either in their entirety or in the form of (A) + RNKs from healthy and infected roots, stalks, leaves and flowers. The total amount of RNK blots contains 25 µg RNK per lane, while the poles (A) + blots contain 0.5 to 1.0 µg RNK per lane. The ribonucleic acid is applied by electrophoresis on formaldehyde gels and on a Pall Biodyne B membrane as described by Foumey et al. (1988). Samples are labeled and hybridized as described in the previous section.

Southem blotování (Southem blotting)Southem blotting

Pro určení, zda cDNK jsou rostlinného nebo nematodického původu, se připraví C319 aM. javanica DNK postupem, popsaným Gawelem & Jarretem (1991). Potom se připraví bloty, obsahující 10 pg EcoRI aHindlD, vyluhované DNK na jeden pruh. Bloty se hybridizují na oligoznačkované vzorky, jak bylo uvedeno v předchozí části popisu.To determine whether the cDNKs are of plant or non-maternal origin, C319 and M are prepared. javanica DNA as described by Gawel & Jarret (1991). Blots were then prepared containing 10 µg of EcoRI and HindIII digested DNA per lane. The blots were hybridized to the oligotagged samples as described above.

Hybridizace na místěOn-site hybridization

Pro určení lokality výskytu sledovaných cDNK v místě přívodu živin se provádí hybridizace přímo na místě. Rostlinné pletivo z infikovaných a ze zdravých kořenů se uloží do vosku, rozřeže se a hybridizuje se na vzorky postupem, který popsal Jackson (1991).On-site hybridization is performed to determine the location of the observed cDNKs at the site of the nutrient supply. Plant tissue from infected and healthy roots is waxed, cut and hybridized to samples as described by Jackson (1991).

Izolace 5' konců ribonukleových kyselin mRNKIsolation of 5 'ends of mRNK ribonucleic acids

Sledované 5' konce ribonukleových kyselin RNK se určují ještě před izolací sekvencí jejich promotorů. Toho je dosaženo použitím 5' RACE, jak to popsal Frohman a kol., (1988).The monitored 5 'ends of the RNK ribonucleic acids are determined prior to isolation of their promoter sequences. This is achieved using the 5 'RACE as described by Frohman et al., (1988).

Izolace promočních oblastíIsolation of promotional areas

Oblasti promotorů u sledovaných genů jsou izolovány způsobem, nazvaným Vector-Ligated PCR. 100 ng vzorků restrikční endonukleázy, vyluhované C319 genomickou DNK, je ligováno po dobu 4 hodin při pokojové teplotě (King & Blakesley, 1986) se 100 ng vzorků pBluescriptu (vyluhovaných restrikčními enzymy, produkujícími srovnatelné meze). Vhodnými používanými enzymy jsou EcoRI, BamHI, HindlII, BG1II, Xhol, Clal, Sáli, KpnI, Pstl aSstl. Potom se provádí PCR na ligacích při použití vektorového primeru, jako je -40 Sequencing primer a primer, komplementární ke konci 5'mRNK. Produkty PCR jsou potom klonovány a sekvenovány. Je-li to nutné, může se proces opakovat s novým primerem, komplementárním ke konci 5' promotorového fragmentu, aby se zajistilo, že řídicí sekvence promotorů budou izolovány.The promoter regions of the genes of interest are isolated by a method termed Vector-Ligated PCR. 100 ng of restriction endonuclease samples digested with C319 genomic DNA are ligated for 4 hours at room temperature (King & Blakesley, 1986) with 100 ng of pBluescript samples (digested with restriction enzymes producing comparable limits). Suitable enzymes used are EcoRI, BamHI, HindIII, BGII, XhoI, ClaI, SalI, KpnI, PstI and StI. Ligation PCR is then performed using a vector primer, such as a -40 Sequencing primer and a primer complementary to the 5'mRNK end. The PCR products are then cloned and sequenced. If necessary, the process can be repeated with a new primer complementary to the 5 'end of the promoter fragment to ensure that the promoter control sequences are isolated.

Konstrukce binárního růstového transformačního vektoru, pStamázyConstruction of binary growth transformation vector, pStamases

Oblast binárního růstového transformačního vektoru u T-DNK, pStamázy, je schematicky zobrazena na obr. 2. Tato oblast obsahuje geny ΝΡΤΠ pro umožnění selekce transgenových rostlin pomocí kanamycinu, barstar RF pod kontrolou promotoru CaMV 35S a bamázu ORF s proximálním Notl restrikčním místem pro vpravování promotoru, reagujícího na podněty. Tento vektor byl uložen podle Budapešťské úmluvy o mezinárodním uznávání uložených mikroorganismů pro účely řízení o přihláškách vynálezů v Národní sbírce průmyslových a mořských bakterií v Aberdeenu ve Velké Británii 5. května 1994 pod číslem NCIMB 40634.The binary growth transformation vector region of T-DNA, pStamase, is schematically shown in Figure 2. This region contains ΝΡΤΠ genes to allow selection of transgenic plants with kanamycin, barstar RF under the control of the CaMV 35S promoter, and ORF Bamase with Proximal NotI restriction site a stimulus-responsive promoter. This vector was deposited under the Budapest Convention on the International Recognition of Deposited Microorganisms for the Purpose of Patent Application Applications at the National Collection of Industrial and Marine Bacteria in Aberdeen, UK on May 5, 1994 under NCIMB 40634.

-5CZ 285675 B6-5GB 285675 B6

Legenda k obr. 2Legend to Fig. 2

A - pravý okrajA - right margin

Β -ΝΡΤΠΒ -ΝΡΤΠ

C - Nos terminátorC - Nose terminator

D - bamáza ORFD - bamboo ORF

E - promotor CaMV 35SCaMV 35S E promoter

F - barstar ORFF-barstar ORF

G - Nos terminátorG - Nose terminator

H - levý okrajH - left edge

I -NotlI -Notl

Produkce transgenových rostlinProduction of transgenic plants

Transgenové rostliny, například tabák, mohou být produkovány standardním způsobem, využívajícím Agrobacterium zprostředkovaně na listový disk a popsaným Horschem a kol. (1985), takže se získávají rostliny, odolné proti kořenové nádorové nematodě. Semena a jiné části rostlin, získaných při využití řešení podle vynálezu, mohou být uchovávány pro budoucí použití.Transgenic plants, such as tobacco, can be produced in a standard manner using Agrobacterium mediated to a leaf disc and described by Horsch et al. (1985), so that plants resistant to root tumor nematode are obtained. Seeds and other plant parts obtained using the present invention may be retained for future use.

Jak bude zřejmé odborníkům v tomto oboru, u některých druhů rostlin může být vhodné nebo dokonce nutné transformovat rostlinu jiným způsobem než popsaným postupem, u kterého se uplatní zprostředkovaně Agrobacterium.As will be appreciated by those skilled in the art, for some plant species, it may be appropriate or even necessary to transform the plant in a manner other than that described by Agrobacterium.

Příklad provedení vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

KNT1: Příklad genu, produkovaného hlísticemi, parazitujícími na rostlinách, a využití jeho promotoru podle vynálezu pro pěstování rostlin, odolných proti parazitním hlísticím.KNT1: An example of a gene produced by nematodes parasitic on plants and the use of its promoter according to the invention for the cultivation of plants resistant to parasitic nematodes.

Pomocí způsobů, popsaných v předchozích částech popisu byl identifikován a izolován gen KNTI z tabákových rostlin, který se ve zdravých rostlinách vyskytuje v malých množstvích, zatímco jeho množství značně narůstá po infikování kořenovými hlísticemi, M. javanica. Fragment promotoru KNTI s přibližně 0,8 Kbp délky, pocházející z místa zahájení transkripce, byl izolován postupem, popsaným v předchozí části a vložen do GUS reportérového vektoru, pBHOl (Jefferson a kol., 1987). Výsledkem je konstrukt nazývaný pG21.08, který je užíván k transformaci tabáku. To ukazuje, že v podmínkách pro zdravý růst rostlin se tento výraz pro GUS gen řízený promotorovou sekvencí vyskytuje jen ve vrcholovém a bočním meristematickém pletivu. Po infikování, které způsobil M. javanica, se neprojevuje změna výrazu vyjadřujícího GUS v tomto pletivu. Výrazná změna ve vyjádření formy GUS se však objevuje v místech, kde hlístice přijímají potravu. Stejná promotorová sekvence byla potom vložena do Notl místa pStamázy, takže je tak možno kontrolovat vytlačování bamázy ORF. Ta produkuje konstrukt pS21.08. Rostliny, transformované tímto konstruktem, se ukázaly být odolné proti infekci, vyvolané kořenovými hlísticemi.Using the methods described in the previous sections, the KNTI gene from tobacco plants has been identified and isolated, which is found in small amounts in healthy plants while increasing significantly after infection with root nematodes, M. javanica. A KNTI promoter fragment of approximately 0.8 Kbp in length, originating from the transcription start site, was isolated as described above and inserted into a GUS reporter vector, pBHO1 (Jefferson et al., 1987). The result is a construct called pG21.08, which is used to transform tobacco. This suggests that, under conditions for healthy plant growth, this expression for the GUS gene under the control of the promoter sequence occurs only in the vertex and lateral meristematic tissues. After infection by M. javanica, there is no change in the expression of GUS in this tissue. However, a marked change in the expression of the GUS form occurs in the places where nematodes eat food. The same promoter sequence was then inserted into the NotI site of pStamase to control the extrusion of the ORF bamase. This produces the construct pS21.08. Plants transformed with this construct have been shown to be resistant to infection by root nematodes.

Ukazuje se, že gen KNTI má homology i v jiných druzích rostlin, než je tabák. Těmito homology jsou Solanum tuberosum, Lycopersicon esculentum a Beta vulgaris, přičemž jejich výskyt není omezen jen na uvedené příklady. Ukazuje se také, že gen KNTI byl produkován jak kořenovými nádorovými, tak také cystovými druhy hlístic. Konstrukt pS21.08 byl uložen podle Budapešťské úmluvy o mezinárodním uznávání uložených mikroorganismů pro účely věcného průzkum přihlášek vynálezů v Národní sbírce průmyslových a mořských bakterií v Aberdeenu ve Velké Británii 5.května 1994 pod číslem NCIMB 40635.It turns out that the KNTI gene also has homologues in other plant species than tobacco. These homologues are Solanum tuberosum, Lycopersicon esculentum and Beta vulgaris, and are not limited to the examples. It also appears that the KNTI gene was produced by both root tumor and cyst nematode species. The construct pS21.08 was deposited under the Budapest Convention on the International Recognition of Stored Microorganisms for the purpose of substantive examination of patent applications at the National Collection of Industrial and Marine Bacteria in Aberdeen, UK, May 5, 1994 under NCIMB 40635.

Claims (9)

1. Způsob vyvolávání nekrotického působení ve specifické buňce rostliny, vyznačující se tím, že rostlina se transformuje dvěma chimérickými geny, kódovou sekvencí jednoho z těchto genů se kóduje první buňková nekrotická molekula a kódovou sekvencí druhého z těchto genů se kóduje druhá molekula, přičemž druhou molekulou se zpomaluje nekrotické působení první molekuly, promotory obou genů působí společně a v závislosti na působení specifického podnětu na rostlinu, přičemž nekrotické působení na buňku první molekuly se nebrzdí a první a druhé molekuly se vytlačují do jiných buněk a v těchto jiných buňkách se omezuje nekrotické působení první molekuly na tyto další buňky.A method of inducing necrotic action in a specific cell of a plant, characterized in that the plant is transformed with two chimeric genes, the coding sequence of one of these genes encodes the first cell necrotic molecule and the coding sequence of the other one encodes the second molecule, the necrotic action of the first molecule is slowed down, the promoters of both genes act together and depending on the action of the specific stimulus on the plant, the necrotic action on the cell of the first molecule is not inhibited and the first and second molecules are pushed into other cells and the necrotic action is the first molecules on these other cells. 2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že první molekulou je ribonukleáza RNasa a druhou molekulou je inhibitor ribonukleázy RNasy.The method of claim 1, wherein the first molecule is RNase ribonuclease and the second molecule is RNase ribonuclease inhibitor. 3. Způsob podle nároku 2, vyznačující se tím, že první molekulou je bamáza a druhou molekulou je barstar.The method of claim 2, wherein the first molecule is a bamase and the second molecule is a barstar. 4. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že první molekulou je omezovači endonukleáza a druhou molekulou je modifikační enzym pro modifikaci odpovídající deoxyribonukleové kyseliny DNK.The method of claim 1, wherein the first molecule is a restriction endonuclease and the second molecule is a modification enzyme to modify the corresponding deoxyribonucleic acid DNA. 5. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že první molekulou je proteáza a druhou molekulou je odpovídající inhibitor proteázy.The method of claim 1, wherein the first molecule is a protease and the second molecule is a corresponding protease inhibitor. 6. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že druhou molekulou je ribonukleová kyselina mRNK pro regulační nebo strukturní geny a první molekulou je odpovídající ribonukleová kyselina RNK s opačným smyslem.The method of claim 1, wherein the second molecule is a mRNK ribonucleic acid for regulatory or structural genes and the first molecule is a corresponding RNK ribonucleic acid of opposite sense. 7. Způsob podle nároků laž6, vyznačující se tím, že specifickým stimulem je patogenní napadení rostliny.The method of claims 1-6, wherein the specific stimulus is a pathogenic attack on the plant. 8. Způsob podle nároku 7, vyznačující se tím, že patogenním napadením je působení látky ze skupiny, obsahující houby, hlístice, bakterie a viry.8. The method of claim 7, wherein the pathogenic attack is the action of a substance selected from the group consisting of fungi, nematodes, bacteria and viruses. 9. Způsob podle nároků 1 až 6, vyznačující se tím, že stimulem je výsledek přirozeného vývoje rostliny nebo výsledek působení umělého podnětu, aplikovaného na rostlinu.The method according to claims 1 to 6, characterized in that the stimulus is the result of the natural development of the plant or the result of the effect of an artificial stimulus applied to the plant.
CZ941201A 1993-05-18 1994-05-17 Method od inducing necrotic action in specific plant cell CZ285675B6 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB939310177A GB9310177D0 (en) 1993-05-18 1993-05-18 Cell specific necrosis

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CZ120194A3 CZ120194A3 (en) 1995-04-12
CZ285675B6 true CZ285675B6 (en) 1999-10-13

Family

ID=10735649

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ941201A CZ285675B6 (en) 1993-05-18 1994-05-17 Method od inducing necrotic action in specific plant cell

Country Status (6)

Country Link
CN (1) CN1286979C (en)
CZ (1) CZ285675B6 (en)
GB (1) GB9310177D0 (en)
MY (1) MY134474A (en)
NZ (1) NZ260511A (en)
ZW (1) ZW6094A1 (en)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2277817A1 (en) * 1997-01-24 1998-07-30 Dna Plant Technology Corporation Two component plant cell lethality methods and compositions
GB0025217D0 (en) 2000-10-14 2000-11-29 Cambridge Advanced Tech Plant cell death system
GB0421598D0 (en) 2004-09-29 2004-10-27 Cambridge Advanced Tech Modification of plant development and morphology
AU2006237317B8 (en) 2005-04-19 2011-05-12 Basf Plant Science Gmbh Improved methods controlling gene expression
CN104838002A (en) * 2013-05-23 2015-08-12 深圳市作物分子设计育种研究院 Plant pollen specificity-inactivating carrier and use thereof
WO2018089099A1 (en) 2016-10-11 2018-05-17 Dow Agrosciences Llc Modulation of transgene expression in plants

Also Published As

Publication number Publication date
ZW6094A1 (en) 1994-07-20
MY134474A (en) 2007-12-31
CN1286979C (en) 2006-11-29
CZ120194A3 (en) 1995-04-12
CN1098436A (en) 1995-02-08
GB9310177D0 (en) 1993-06-30
NZ260511A (en) 1995-07-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102606956B1 (en) Plants with shortened time to flowering
JPH02283275A (en) Wound inducible transcriptional control and constitutive transcriptional control for agrobacterium, proteinase inhibiter 2-promotor, vektor pm14 and vegetable genom, which have dna-arrangement of manifest cassette ; and genetic wound inducible manifestation
JP5054677B2 (en) Self-activated resistance protein
EP2922959A1 (en) Tal-mediated transfer dna insertion
WO2014144094A1 (en) Tal-mediated transfer dna insertion
EP0917583B1 (en) Maize promoter sequence for leaf- and stalk-preferred gene expression
WO1998022593A9 (en) P gene promoter constructs for floral-tissue preferred gene expression
CZ210394A3 (en) Resistance to roundworms of root tumors
CN110551736B (en) ThHAM1 gene related to development of taxus chinensis root and application thereof
EP0513054B1 (en) Virus/herbicide resistance genes process for producing same and their use
KR20060013380A (en) Tissue specific promoters
CZ285675B6 (en) Method od inducing necrotic action in specific plant cell
CN103352038B (en) Corn disease-resistance related gene MR4, and application of the same in corn disease-resistance improvement
CN106191059B (en) Capsella bursa-pastoris peroxidase gene promoter and application thereof in improving cold resistance of plants
CN111217899B (en) Transcription factor PpbHLH1 involved in synthesis and regulation of linalool from peach trees and application thereof
JPH03228684A (en) Improvement relating to organic compound
EP0789773A1 (en) Processes for modifying plant flowering behaviour
EP3567111A1 (en) Gene for resistance to a pathogen of the genus heterodera
CN114606260B (en) Method for improving temperature-sensitive resistance of tomato root-knot nematode
CN110042109A (en) Gene relevant to tomato leaf aging and its application
US20230225331A1 (en) Plant Endophytic Bacteria And Methods To Control Plant Pathogens And Pests
WO2001009357A2 (en) Ethanol inducible expression system
CN110295192B (en) Bivalent RNAi expression vector for constructing TYLCV and ToCV by Gateway technology and application thereof
US20220389443A1 (en) Gene for resistance to a pathogen of the genus heterodera
Mosalam CRISPR/Cas9 By Transient Expression

Legal Events

Date Code Title Description
IF00 In force as of 2000-06-30 in czech republic
MK4A Patent expired

Effective date: 20140517