DD283646A5 - PROCESS FOR PRODUCING TRANSGENIC PLANTS - Google Patents

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DD283646A5 DD89326091A DD32609189A DD283646A5 DD 283646 A5 DD283646 A5 DD 283646A5 DD 89326091 A DD89326091 A DD 89326091A DD 32609189 A DD32609189 A DD 32609189A DD 283646 A5 DD283646 A5 DD 283646A5
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Gunther Neuhaus
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Einschleusung genetischen Materials in pflanzliche Proembryonen bzw. Embryonen unter Verwendung der Mikroinjektionstechnologie. Das neuartige, reproduzierbare erfindungsgemaesze Verfahren wird zur Herstellung transgener Pflanzen verwendet.{Einschleusung; Material genetisch; Proembryonen pflanzlich; Embryonen; Mikroinjektionstechnologie; Pflanzen transgen}The invention relates to a method for introducing genetic material into plant proembryos or embryos using microinjection technology. The novel, reproducible method according to the invention is used for the production of transgenic plants. Material genetically; Proembryonic plants; embryos; Microinjection technology; Transgenic plants}

Description

Verfahren zur Einschleusung genetischen Materials in PflanzenMethod of introducing genetic material into plants

Anwendungsgebiet der Erfindung Scope of the invention

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein neuartiges 9 reproduzierbares Verfahren zur Einschleusung genetischen Materials in zygotische Embryonen von Pflanzen unter Verwendung der Mikroinjektionstechnologie? welches sich durch seine universelle Anwendbarkeit auszeichnet und zur Her=» stellung transgener Pflanzen verwendet wird*The present invention is a novel 9 reproducible method for introducing genetic material into zygotic embryos of plants using the microinjection technology? which is characterized by its universal applicability and is used for the production of transgenic plants *

Charakteristik des bekannten Standes der Technik Char akteristik the known prior art

PÜr die genetische Manipulation des pflanzlichen Erbgutes mit Hilfe der rekombinanten DBA Technologie stehen mittlerweile eine Vielzahl von Verfahren und Techniken zur Verfiigungj die in vielen Laboratorien bereits routinemäßig angewendet werden®The genetic manipulation of hereditary genetic material using recombinant DBA technology is now available in a variety of procedures and techniques that are already routinely used in many laboratories

Zu den am besten untersuchten und am häufigsten verwendeten Verfahren zählt zweifellos das A^robacterium-Transformationssystem®Undoubtedly the best studied and most widely used method is the A ^ robacterium transformation system®

A^robaoterium-Zellen besitzen auf ihrem Ti-Plasmid ein großes ША-Fragment 9 die sogenannte T-DUA«Regionf das bei der natürlichen Transformation pflanzlicher Zellen in das Pflanzengenom integriert wird*A ^ robaoterium cells have on their Ti plasmid a large ШA fragment 9, the so-called T-DUA region f, which is integrated into the plant genome during the natural transformation of plant cells *

Dieses natürliche Gen-Transfer-System kann nach Ausführung verschiedener Modifikationen als Gen-Vektor-System für die gezielte Transformation von Pflanzen verwendet werden (Chiltons MD9 1983)·This natural gene transfer system can be used after the implementation of various modifications as a gene-vector system for the targeted transformation of plants (Chilton s MD 9 1983) ·

Das Ag;robact er ium-Tr ans format ionasy st em hat aber den entscheidenden Hachteilj daß der Wirtsbereich der Agrobakterien auf bestimmte dikotyle Pflanzen sowie auf einige wenige Vertreter der Monokotyledonen (Hernal-The Ag; However, it has the decisive advantage that the host range of the Agrobacteria can be applied to certain dicotyledonous plants as well as to a few representatives of the monocotyledons (hernialis).

steens et al, 1984; Hookas-Van-Slagtoen et al., 1984), die aber aus agrarökonomischer Sicht unbedeutend sind, beschränkt ist. Das bedeutet, dass die wichtigsten Kulturpflanzen für einen effektiven Gentransfer nicht zugängig sind.steens et al, 1984; Hookas-Van-Slagtoen et al. , 1984), but they are insignificant from an agri-economic point of view. This means that the most important crops are not accessible for effective gene transfer.

Darüberhinaus handelt es sich bei den verwendeten Agrobakterien um Pathogene, die bei ihren Wirtspflanzen charakteristische Krankheitssymptome in Form von krebsartigen Gewebewucherungen auslösen und daher nur unter Wahrung strenger Sicherheitsauflagen im Labor gehandhabt werden dürfen.In addition, the Agrobacteria used are pathogens that induce characteristic disease symptoms in the form of cancerous tissue growths in their host plants and can therefore only be handled in strict compliance with strict safety requirements in the laboratory.

Alternative Transformationssysteme, die entwickelt wurden, um diese Nachteile des Agrobacterium Transformationssystems auszugleichen und die auf eine Einschleusung exogener DNA in pflanzliche Protoplasten abzielen, wie der direkte Gentransfer Vektor-freier DNA in Protoplasten (Paszkowski et al., 1984, Potrykus et al , 1986) sowie die Mikroinjektion Vektor-freier DNA in Protoplasten (Spangenberg et al., 1986; Steinbiss and Stabel, 1983; Morikawa and Yamada, 1985) oder Zellen (Nomura and Komamine, 1986), oder Kallus (Melnikow P.V. et al; GB 2,200,367) müssen insofern als problematisch angesehen werden, als die Regeneration ganzer Pflanzen aus pflanzlichen Protoplasten einer Vielzahl von Pflanzenspezies, insbesondere aus der Gruppe der Gramineen, immer noch einProblem darstellt.Alternative transformation systems designed to overcome these drawbacks of the Agrobacterium transformation system and aimed at introducing exogenous DNA into plant protoplasts, such as the direct gene transfer of vector-free DNA into protoplasts (Paszkowski et al. , 1984, Potrykus et al. , 1986). and microinjection of vector-free DNA into protoplasts (Spangenberg et al. , 1986, Steinbiss and Stabel, 1983, Morikawa and Yamada, 1985) or cells (Nomura and Komamine, 1986), or callus (Melnikov PV et al., GB 2,200,367). must be regarded as problematic insofar as the regeneration of whole plants from plant protoplasts of a variety of plant species, especially from the group of Gramineae, still represents a problem.

Untersuchungen von Yamada et al., 1986, und Toriyma et al., 1986, u.a. zur Regeneration von Reis-Protoplasten sowie von Harris et al., 1988 (Weizen) und Rhodes et al (Mais) haben hier erste Fortschritte erkennen lassen.Investigations by Yamada et al. , 1986, and Toriyma et al. , 1986, among others, for the regeneration of rice protoplasts and Harris et al. , 1988 (wheat) and Rhodes et al (corn) have made some progress here.

Ein weiterer Nachteil dieser alternativen Transformations-Systeme betrifft die nach wie vor relativ geringen Transformationsraten, die zur Zeit maximal bei Werten zwischen 1 % und 5 % liegen.Another disadvantage of these alternative transformation systems relates to the still relatively low transformation rates, which currently lie at a maximum at values between 1% and 5%.

Diese niedrigen Transformationsraten machen es weiterhin notwendig^ die einzuschleusende DNA mit Markern (ze B8 Anti» biotika-Resistenzgene) zu versehen^ die eine rasche Selektionierung der Transformanten aus der großen Zahl nicht» transformierter Zellen ermöglichen«,These low transformation rates make it still needed ^ the DNA to be inserted with markers (eg e B 8 anti "biotics resistance genes) to provide ^ that enable rapid selectioning the transformants from the large number not" transformed cells "

Dies bedeutet aber* daß zur Zeit kein wirklich befriedigendes Transformations-Verfahren zur Verfügung steht* das eine auch unter kommerziellen Gesichtspunkten effiziente und kostengünstige Produktion transgener Pflanzen mit neuen und nütz=» liehen Eigenschaften erlaubt, insbesondere was die Pflanzen aus der Gruppe der Monocotyledoneae angeht# But this does * that at the time no really satisfactory transformation process is available * which allows also a commercial point of efficient and cost-effective production of transgenic plants with new and Nütz = "lent properties, particularly in terms of the plants from the group of monocotyledoneae #

Es muß daher als eine vordringliche Aufgabe angesehen werden, Verfahren zu entwickeln^ die eine schnelle^ effiziente und reproduzierbare Transformation aller Pflanzen^ unabhängig von ihrer taxonomischen Stellung und den damit verbundenen Besonderheiten? erlauben und somit eine auch unter kommerziellen Gesichtspunkten effektive und wirtschaftliche Produktion transgener Pflanzen gewährleisten»It must, therefore, be regarded as an urgent task to develop procedures for a rapid, efficient and reproducible transformation of all plants, irrespective of their taxonomic position and the peculiarities associated with it . and thus ensure a commercially effective and economical production of transgenic plants »

In besonderem Maße trifft dies auf Pflanzen aus der Gruppe der Monocotyledoneae zu„ insbesondere auf solche aus der Familie Gramineae» in der die aus agrarökonomischer Sicht bedeutendsten Kulturpflanzen wie Weizen^ Gerstes Roggen^ Hafer, Mais 9 Reiss Hirse ueaem® enthalten sind und die daher von ganz besonderem wirtschaftlichem Interesse sind§ insbesondere da für die Herateilung trangener monokotyler Pflanzen bisher noch Keine befriedigenden Verfahren zur Verfügung stehen©This applies especially to plants of the group Monocotyledoneae "in particular to those of the family Gramineae " in which the agri-economic most important crops such as wheat ^ barley s rye oats, corn 9 rice s millet and e e m® and are therefore of very particular economic interest, especially since no satisfactory methods have yet been available for the production of transgenic monocotyledonous plants ©

Erste Ansätze in dieser Richtung liefern zwei erst In Jüngster Zeit entwickelte Transformations»Verfahrene Dabei handelt es sich zum einen um die Injektion exogener DUA inThe first attempts in this direction provide two only recently developed transformation "process e These are firstly, the injection of exogenous DUA in

die jungen Blutenstände von Roggenpflanzen (de la Pena et al, 1987)s zum anderen um eine Agrobacterium~vermittelte Virusinfektion von Mais-Pflanzen mit "Maize Streak Virus" (Grimsley et al„« 1987)« Doch auch diese neu entwickelten Verfahren sind mit Nachteilen verbunden} so hat sich beispielsweise das zuerst genannte Verfahren als nicht reproduzierbar erwiesen,,the young blooms of rye plants (de la Pena et al., 1987) and the Agrobacterium- mediated viral infection of maize stalks with maize streak virus (Grimsley et al. 1987) Disadvantages, for example, the first-mentioned method has proved to be non-reproducible,

Ziel der ErfindungObject of the invention

im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist es jetzt überraschenderweise gelungen, ein in hohem Maße effizientes Transformationssystem für Pflanzen, unabhängig von deren taxonomiecher Zugehörigkeit und den damit verbundenen Besonderheiten* au entwickeln, das frei ist von den zuvor genannten Beschränkungen der bisher bekannten Verfahren und das sich somit durch seine universelle Anwendbarkeit auszeichnet und eine effektive und wirtschaftliche Produktion transgener Pflanzen gewährleistet®In the context of the present invention, it has now surprisingly been possible to develop a highly efficient transformation system for plants, irrespective of their taxonomic affiliation and the peculiarities associated therewith, which is free from the abovementioned limitations of the previously known methods and thus thus characterized by its universal applicability and ensures effective and economical production of transgenic plants®

Darlegung des ffesens der ErfindungPresentation of the ffesens of the invention

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Verfahren zu entwickeln, die eine schnelle, effiziente und reprodizierbare Transformation aller Pflanzen, unabhängig von ihrer tökonomischen Stellung und den damit verbundenen Besonderheiten, erlauben*It is an object of the present invention to develop methods which permit a rapid, efficient and reproducible transformation of all plants, regardless of their economic position and the peculiarities associated therewith *

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Verfahren zur Einschleusung von genetischem Material in Pflanzen gelöst 9 das sich dadurch kennzeichnet s daß man eine ША-haltige Lösung in junge zygotische Embryonen von Pflanzen, die ein hohes Regenerierungspotential in Form einer natürlichen Embryogenese besitzen9 mikroinjiziertj die mikroinjizierten Embryonen in geeignete^ die Embryogenese fördernden Kulturmedien mikrokultiviert und diese anschließend zu ganzen,, vollständigen und lebensfähigen Pflanzen regeneriert®According to the invention the object is achieved by a method for introduction of genetic material into plant 9 which is characterized s that mikroinjiziertj a ША-containing solution in young zygotic embryos of plants that have a high regeneration potential in the form of a natural embryogenesis 9 indicates the microinjected embryos microcultivated into suitable culture media which promote embryogenesis and subsequently regenerate them into whole, complete and viable plants

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung betrifft die Herstellung transgener ganzer Pflanzen, die unter Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einem rekombinanten DHA Molekül transformiert worden sind9 welches in der transformierten Pflanze zu neuen und wünschenswerten Eigenschaften führt sowie die auf diese Weise erzeugten transgenen Pflanzen selbst und deren nachkommen®Another object of the present invention relates to the preparation of transgenic whole plants, which have been transformed using the method according to the invention with a recombinant DHA molecule 9 which leads to new and desirable properties in the transformed plant and the transgenic plants produced in this way and their nachkommen®

Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin Pflanzen, welche aus transformierten primären oder sekundären Embryonen, die besagtes rekombinantes DIA Molekül enthalten9 regeneriert werden sowie deren Samens darüber hinaus die Nachkommen von Pflanzen9 die aus besagtem transgenen Pflanzenmaterial regeneriert worden sind sowie Mutanten und Varianten davon©The present invention further relates to plants, which from transformed primary or secondary embryos that said recombinant DIA molecule 9 are regenerated and the semen s, moreover, the offspring of plants 9 which have been regenerated from said transgenic plant material, as well as mutants and variants thereof ©

Unter den Hachkommen transgener Pflanzen sind im Rahmen dieser Erfindung sowohl auf sexuellem als auch auf asexuellem Wege erzeugte Abkömmlinge der transformierten Mutterpflanze zu verstehen®In the context of this invention, the origin of transgenic plants means derivatives of the transformed mother plant produced both sexually and asexually

Die vorliegende Erfindung umfasst weiterhin hybride genetische Konstruktionen, die eine oder mehrere Gene oder DNA-Sequenzen enthalten, die in der transformierten Pflanze zu neuen und wünschenswerten Eigenschaften führen, weiterhin Klonierungsvehikel und Wirtsorganismen.The present invention further encompasses hybrid genetic constructions containing one or more genes or DNA sequences which result in novel and desirable properties in the transformed plant, cloning vehicles and host organisms.

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung betrifft die Verwendung des erfindungsgemässen Transformations-Verfahrens zur Herstellung transgener Pflanzen mit neuen und wünschenswerten Eigenschaften.Another object of the present invention relates to the use of the inventive transformation method for producing transgenic plants with new and desirable properties.

In der folgendenn Beschreibung werden eine Reihe von Ausdrücken verwendet, die in der rekombinanten DNA Technologie, sowie in der Pflanzengenetik gebräuchlich sind. Um ein klares und einheitliches Verständnis der Beschreibung und der Ansprüche sowie des Umfangs, der den besagten Ausdrücken zukommen soll, zu gewährleisten, werden die folgenden Definitionen aufgestellt.In the following description, a number of terms are used which are common in recombinant DNA technology as well as in plant genetics. In order to assure a clear and consistent understanding of the description and claims as well as the scope to which the expressions are deemed to set forth, the following definitions are set forth.

Embryo: Frühes Entwicklungsstadium einer Pflanze bestehend aus Spross- und Wurzelvegetationspunkt und Keimblättern. Embryo: Early stage of development of a plant consisting of shoot and root vegetation point and cotyledons.

Proembryo: 2 bis vielzelliges Stadium der Embryonalentwicklung, vor der Ausbildung von Spross- und Wurzelvegetationsmeristem sowie Keimblättern (siehe Abb. 1). Proembryo: 2 to multicellular stage of embryonic development, prior to the formation of shoot and root vegetation meristem and cotyledons (see Fig. 1).

Embryogenese: Entwicklung eines Embryos, ausgehend von einer Zelle, die die Potenz zur Embryobildung hat. Embryogenesis: development of an embryo, starting from a cell that has the potency for embryo formation.

Zygotische Embryonen: Embryonen, die aus einer befruchteten Eizelle gebildet werden. Zygotic embryos: Embryos that are formed from a fertilized egg.

Somatische Embryonen: Embryonen, die aus somatischen Zellen mit embryogener Potenz gebildet werden. Somatic embryos: Embryos formed from somatic cells with embryogenic potency.

Chimäre: Zelle, Gruppe von Zellen, Gewebe oder Pflanze, zusammengesetzt aus Zellen mit unterschiedlicher genetischer Information. Chimera: cell, group of cells, tissue or plant composed of cells with different genetic information.

Pflanzliches Material: In Kultur oder als solches lebensfähige pflanzliche Teile wie Protoplasten, Zellen, Kallus, Gewebe, Embryonen, Pflanzenorgane, Knospen, Samen, u.a. sowie ganze Pflanzen. Plant material: In culture or as such viable plant parts such as protoplasts, cells, callus, tissues, embryos, plant organs, buds, seeds, etc., and whole plants.

Pflanzenzelle: Strukturelle und physiologische Einheit der Pflanze, bestehend aus einem Protoplasten und einer Zellwand. Plant Cell : Structural and physiological unit of the plant consisting of a protoplast and a cell wall.

Protoplast: Aus Pflanzenzellen oder -geweben isolierte, zellwandlose "nackte" Pflanzenzelle mit der Potenz zu einem Zellklon oder einer ganzen Pflanze zu regenerieren. Protoplast: Regenerate plant cell or tissue isolated, cell wall-less "bare" plant cell with the potential to regenerate a cell clone or whole plant.

Zellklon: Aus einer Zelle durch fortlaufende Mitosen entstandene Population von genetisch gleichen Zellen.Cell clone: a population of genetically identical cells arising from a cell through ongoing mitoses.

Pflanzengewebe: Gruppe von Pflanzenzellen, die in Form einer strukturellen und funktioneilen Einheit organisiert sind. Plant tissue: group of plant cells organized in the form of a structural and functional unit.

Pflanzenorgan: Strukturelle und funktioneile Einheit aus mehreren Geweben, wie beispielsweise Wurzel, Stamm, Blatt oder Embryo. Plant organ: Structural and functional unit of several tissues, such as root, stem, leaf or embryo.

Transgene Chimäre: Pflanzen oder Gewebe, welche nicht in allen Zellen sondern nur in Gewebesektoren eine Fremd-DNA stabil ins Genom integriert enthalten. Transgenic chimera: plants or tissues that do not contain a foreign DNA stably integrated into the genome in all cells but only in tissue sectors.

Transgene Pflanze: Pflanze, welche in allen Zellen eine Fremd-DNA stabil ins Genom integriert enthält. Transgenic plant: Plant that contains a foreign DNA stably integrated into the genome in all cells.

Heterologe(s) Gen(s) oder DNA: Eine DNA Sequenz, die ein spezifisches Produkt oder Produkte kodiert oder eine biologische Funktion erfüllt und die von einer anderen Spezies stammt als derjenigen, in welche das besagte Gen eingeschleust wird; besagte DNA Sequenz wird auch als Fremdgen oder Fremd-DNA bezeichnet. Heterologous gene (s) or DNA: A DNA sequence encoding a specific product or products or performing a biological function derived from a species other than that into which said gene is introduced; said DNA sequence is also referred to as foreign gene or foreign DNA.

Homologe(s) Gen(e) oder DNA: Eine DNA Sequenz, die ein spezifisches Produkt oder Produkte kodiert oder eine biologische Funktion erfüllt und die aus der gleichen Spezies stammt, in welche das besagte Gen eingeschleust wird. Homologous gene (s) or DNA: A DNA sequence encoding a specific product or products or performing a biological function derived from the same species into which said gene is introduced.

Synthetische(s) Gen(e) oder DNA: Eine DNA-Sequenz, die ein spezifisches Produkt oder Produkte kodiert oder eine biologische Funktion erfüllt und die auf synthetischem Wege hergestellt sind. Synthetic gene (s) or DNA: A DNA sequence that encodes a specific product or products or that performs a biological function and that is synthetically produced.

Pflanzen-Promotor: Eine Kontrollsequenz der DNA Expression, die die Transkription jeder beliebigen homologen oder heterologen DNA Gensequenz in einer Pflanze gewährleistet, sofern besagte Gensequenz in operabler Weise mit einem solchen Promotor verknüpft ist. Plant promoter: A DNA expression control sequence that ensures the transcription of any homologous or heterologous DNA gene sequence in a plant, if said gene sequence is operably linked to such a promoter.

Terminations-Sequenz: DNA-Sequenz am Ende einer Transkriptions-Einheit, die das Ende des Transkriptionsvorganges signalisiert. Termination sequence: DNA sequence at the end of a transcription unit that signals the end of the transcription process.

Ueberproduzierender Pflanzen-Promotor (OPP): Pflanzen-Promotor, der in der Lage ist, in einer transgenen Pflanzenzelle die Expression einer jeden in operabler Weise verknüpften funktionalen Gensequenz(en) in einem Ausmass (gemessen in Form der RNA oder der Polypeptidmenge) zu bewirken, das deutlich höher liegt, als dies natürlicherweise in Wirtszellen, die nicht mit besagtem OPP transformiert sind, beobachtet wird. Overproducing Plant Promoter (OPP): A plant promoter capable of effecting , in a transgenic plant cell, the expression of any operably linked functional gene sequence (s) to an extent (as measured in terms of RNA or polypeptide amount) which is significantly higher than is naturally observed in host cells that are not transformed with said OPP.

3'/5' nicht-translatierte Region: Stromabwärts/stromaufwärts der kodierenden Region gelegene DNA-Abschnitte, die zwar in mRNA transkribiert, nicht aber in ein Polypeptid übersetzt werden. Diese Region enthält regulatorische Sequenzen, wie z.B. die Ribosomenbindungsstelle (5') oder das Polyadenylierungssignal (3'). 3 '/ 5' untranslated region: DNA segments located downstream / upstream of the coding region which, while transcribed into mRNA but not translated into a polypeptide. This region contains regulatory sequences, such as the ribosome binding site (5 ') or the polyadenylation signal (3').

DNA-Expressions-Vektor: Klonierungs-Vehikel, wie z.B. ein Plasmid oder ein Bakteriophage, das alle Signal-Sequenzen enthält, die für die Expression einer inserierten DNA in einer geeigneten Wirtszelle notwendig sind. DNA expression vector: A cloning vehicle, such as a plasmid or a bacteriophage, containing all the signal sequences necessary for the expression of an inserted DNA in a suitable host cell.

DNA-Transfer-Vektor: Transfer-Vehikel, wie z.B. ein Ti-Plasmid oder ein Virus, das die Einschleusung von genetischem Material in eine geeignete Wirtszelle ermöglicht. DNA transfer vector: Transfer vehicle, such as a Ti plasmid or a virus, which allows the introduction of genetic material into a suitable host cell.

Abbildung 1 (nach Randolph et al., 1936) zeigt die verschiedenen Phasen der Entwicklung eines Getreideembryos am Beispiel von Mais (Zea mays). Die Entwicklung der anderen Getreide wie Weizen (Triticum aestivum), Reis (Oryza sativa), Gerste (Hordeum vulgäre) und anderer Grammineen verläuft in analoger Weise: Figure 1 (after Randolph et al. , 1936) shows the different phases of the development of a cereal embryo using the example of maize ( Zea mays ). The development of other cereals such as wheat ( Triticum aestivum ), rice ( Oryza sativa ), barley ( Hordeum vulgare) and other gramines proceeds in an analogous manner:

Die Befruchtung der Eizelle im Embryosack (1) führt zur Bildung der Zygote (2). Diese entwickelt sich über fortlaufende Mitosen zu den verschiedenen Phasen des Proembryos (3-25). Der Uebergang vom Proembryo zum Embryo (25-26) ist charakterisiert durch die Bildung von Sprossmeristem- und Wurzelmeristemanlagen und Scutellum (modifiziertes Keimblatt).Fertilization of the egg in the embryo bag (1) leads to the formation of the zygote (2). This develops via ongoing mitoses to the various phases of the pro-embryo (3-25). The transition from the proembryo to the embryo (25-26) is characterized by the formation of shoot meristem and root meristems and scutellum (modified cotyledon).

Die Abbildungen sind nicht im gleichen Massstab gezeichnet; der Proembryo (17) hat eine Länge von ca. 0,05 mm, der Proembryo (25) von ca. 1 mm, und der Embryo (35) ca. 8-10 mm.The pictures are not drawn on the same scale; The proembryo (17) has a length of about 0.05 mm, the proembryo (25) about 1 mm, and the embryo (35) about 8-10 mm.

Die Pfeile geben an, wo sich die für die Mikroinjektion der DNA-haltigen Lösung bevorzugten Bereiche befinden.The arrows indicate where the preferred areas for microinjection of the DNA-containing solution are.

Abbildung 2 (nach Randolph et al., 1936) zeigt die verschiedenen Phasen der Entwicklung eines Dikotylenembryos am Beispiel des Hirtentäschel (Capsella bursa pastoris). Die Grundzüge der Entwicklung sind bei verschiedenen Arten gleich; Details können sehr unterschiedlich sein. Figure 2 (after Randolph et al. , 1936) shows the different phases of the development of a dicotyledemal embryo using the example of the shepherd's purse ( Capsella bursa pastoris ). The fundamentals of development are the same in different species; Details can be very different.

Die Befruchtung der Eizelle im Embryosack führt zur Bildung einer Zygote (A). Diese entwickelt sich durch fortlaufende Mitosen in Proembryo (P) und Suspensor (S). Der Uebergang vom Proembryo (globular) zum Embryo (E) liegt zwischen den Phasen Q und R und beginnt mit der Bildung der Anlagen der beiden Keimblätter.Fertilization of the egg in the embryo bag leads to the formation of a zygote (A). This develops as a result of ongoing mitoses in the proembryo (P) and suspensor (S). The transition from the proembryo (globular) to the embryo (E) lies between the phases Q and R and begins with the formation of the plants of the two cotyledons.

Die Pfeile geben die für die Mikroinjektion der DNA-haltigen Lösung bevorzugten Bereiche an.The arrows indicate the areas preferred for microinjection of the DNA-containing solution.

Das erfindungsgemässe Transformations-Verfahren zur Einschleusung genetischen Materials in Pflanzen basiert auf der Mikroinjektion einer DNA-haltigen Lösung in junge zygotische Embryonen von Pflanzen, welche naturgemäss ein hohes Regenerierungspotential in Form der natürlichen Embryogenese aufweisen.The transformation process according to the invention for introducing genetic material into plants is based on the microinjection of a DNA-containing solution into young zygotic embryos of plants which naturally have a high regeneration potential in the form of natural embryogenesis.

Bevorzugt im Rahmen dieser Erfindung ist die Mikroinjektion einer DNA-haltigen Lösung in zygotische Proembryonen bzw. Embryonen monokotyler Pflanzen, insbesondere in zygotische Embryonen von Getreiden und anderen Gräsern, für die bisher kein Transformationssystem zu Verfügung steht.Preferred in the context of this invention is the microinjection of a solution containing DNA into zygotic proembryos or embryos of monocotyledonous plants, in particular into zygotic embryos of cereals and other grasses for which no transformation system is currently available.

Bis zum Zeitpunkt der vorliegenden Erfindung war es nicht möglich, sehr junge zygotische Embryonen, die sich in einem noch sehr frühen Entwicklungsstadium befinden und Zellzahlen zwischen 4 und < 1000 Zellen aufweisen, in der Pflanze aufzufinden, zu isolieren und in Form einer in vitro Kultur zu kultivieren.Up to the time of the present invention, it has not been possible to locate, isolate and in the form of an in vitro culture very young zygotic embryos, which are at a very early stage of development and have cell numbers between 4 and <1000 cells cultivate.

Man ging vielmehr bisher davon aus, dass solche sehr jungen zygotischen Embryonen (Proembryonen) in Kultur nicht Wachstums- und vermehrungsfähig seien. Die bisher vorliegenden Berichte zur Isolierung und Kultivierung zygotischer Embryonen sind beschränkt auf Embryonen, die eine Minimalgrösse von einigen tausend Zellen aufweisen und damit für eine eventuelle Mikroinjektion aufgrund der viel zu hohen Zellzahl weniger geeignet erscheinen.Rather, it has previously been assumed that such very young zygotic embryos (proembryos) are not capable of growth and reproduction in culture. The present reports on the isolation and cultivation of zygotic embryos are limited to embryos that have a minimum size of a few thousand cells and thus appear less suitable for a possible microinjection due to the much too high cell number.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist es jetzt überraschenderweise erstmals gelungen, durch Anwendung spezifischer Verfahrensmassnahmen zygotische Embryonen bereits auf einem frühen Proembryonalstadium (vgl. Abb. 1 und 2) aus den sie umgebenden pflanzlichen Strukturen zu isolieren und in vitro zu kultivieren.In the context of the present invention, surprisingly, for the first time now it has been possible by means of specific process measures to isolate zygotic embryos from the plant structures surrounding them at an early proembryonic stage (see Figures 1 and 2) and to cultivate them in vitro .

Die Mikroinjektion der DNA-haltigen Lösung in die aus befruchteten Eizellen abgeleiteten Proembryonen und Embryonen wird erfindungsgemäss mit Hilfe einer Mikroinjektionsapparatur durchgeführt, die mit manuell oder motorisch steuerbaren Mikromanipulatoren ausgestattet ist.The microinjection of the DNA-containing solution into the embryos derived from fertilized oocytes is carried out according to the invention with the aid of a microinjection apparatus equipped with manually or motor-controllable micromanipulators.

Der spezifische Aufbau sowie die Ausstattung besagter Mikroinjektionseinrichtungen sind in der Literatur vielfach beschrieben. Mikroinjektionsapparaturen werden mittlerweile auch von verschiedenen Firmen angeboten und können von diesen als Komplettausrüstung direkt bezogen werden (z.B. ZEISS; Narashige Nikon Instr.; Leitz etc.).The specific structure and the equipment of said micro-injection devices are widely described in the literature. Microinjection equipment is now also offered by various companies and can be obtained directly from them as complete equipment (for example ZEISS, Narashige Nikon Instr., Leitz etc.).

Die auf diese Weise durch Mikroinjektion transformierten Proembryonen und Embryonen können dann nach dem erfindungsgemässen Verfahren durch Mikrokultur zur direkten Embryogenese angeregt und anschliessend sehr einfach zu ganzen Pflanzen regeneriert werden.The thus transformed by microinjection Proembryonen and embryos can then be stimulated by the inventive method by microculture for direct embryogenesis and then very easily regenerated to whole plants.

Um dieses Ziel zu erreichen, werden die mikroinjizierten Proembryonen und Embryonen zunächst einzeln oder in kleinen Gruppen vorzugsweise in Vertiefungen handelsüblicher Mikrokultivierungsplatten in geeignete Kulturmedien eingebracht und bis zur Ausbildung der embryospezifischen Strukturen mikrokultiviert.To achieve this goal, the microinjected proembryos and embryos are first introduced individually or in small groups, preferably in wells of commercially available microculturing plates in suitable culture media and microcultivated until the formation of embryo-specific structures.

Selbstverständlich können im Rahmen dieser Erfindung auch andere, für die Mikrokultivierung zygotischer Pro-/Embryonen geeignete Kultivierungsverfahren Anwendung finden.Of course, in the context of this invention, other, suitable for the microcultivation of zygotic pro / embryos suitable cultivation methods.

Im Anschluss an die Differenzierung zu Embryonen werden diese schliesslich in ein Vitamin- und Hormon-freies oder Hormon-armes Medium überführt, in welchem die weitere Differenzierung zu reifen Embryonen und schliesslich deren Keimung zum Pflänzchen erfolgt.Following differentiation into embryos, they are finally transferred to a vitamin- and hormone-free or low-hormone medium in which the further differentiation to mature embryos and finally their germination to the plantlet takes place.

Die so erhaltenen Pflänzchen können dann in Erde übertragen und auf die gleiche Weise wie normale Sämlinge weiterkultiviert werden.The plantlets thus obtained can then be transferred to soil and cultivated further in the same way as normal seedlings.

Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemässen Transformations-Verfahrens gegenüber den bisher bekannten Verfahren basiert auf den ausserordentlich hohen Transformationsraten, die sich mit diesem Verfahren erreichen lassen und die mit Werten zwischen 20 % und 60 % um eine Zehnerpotenz höher liegen als die bisher in der Literatur beschriebenen maximal erreichbaren Transformationsraten.An essential advantage of the inventive transformation method over the previously known methods is based on the extraordinarily high transformation rates, which can be achieved with this method and which are higher by values of between 20% and 60% by a power of ten than the maximum previously described in the literature achievable transformation rates.

Darüberhinaus können durch die direkte Regeneration von Pflanzen aus Embryonen via einer direkten Embryogenese die negativen Effekte der 'somaklonalen Variation', die bei anderen alternativen Verfahren in der Regel auftreten, insbesondere bei solchen, deren Regenerationsschritt über eine Kallusphase verläuft, gänzlich oder aber zumindest teilweise vermieden werden. Dies bedeutet aber, dass die genetisch veränderte Pflanze - mit Ausnahme des eingeführten Gens - mit der Ausgangspflanze identisch ist, was für die Belange der Pflanzenzüchtung von ausschlaggebender Bedeutung ist.Moreover, the direct regeneration of plants from embryos via direct embryogenesis completely or at least partially avoids the negative effects of 'somaclonal variation' which usually occur in other alternative processes, especially those whose regeneration step is via a callus phase become. However, this means that the genetically modified plant - with the exception of the introduced gene - is identical to the parent plant, which is of crucial importance for the purposes of plant breeding.

Ein weiterer entscheidender Vorteil des erfindungsgemässen Verfahrens ist dessen universelle Anwendbarkeit, unabhängig von der taxonomischen Zugehörigkeit der betreffenden Zielpflanze und den damit verbundenen Besonderheiten und verfahrenstechnischen Schwierigkeiten, wie sie bei Anwendung der bisher zur Verfügung stehenden Transformationsverfahren auftreten, z.B. in Form einer Beschränkung auf bestimmte Dikotyledonen bei Verwendung des Agrobacterium-Transfоrmationssystems oder aber einer bisher noch ungenügenden Regenerierbarkeit monokotyler Pflanzen aus Protoplasten bei Anwendung der direkten Gentransfer-Verfahren.A further decisive advantage of the method according to the invention is its universal applicability, irrespective of the taxonomic affiliation of the target plant in question and the peculiarities and procedural difficulties associated with the previously available transformation methods, eg in the form of a restriction to certain dicotyledons Use of the Agrobacterium Transfoрmationssystems or yet insufficient regenerability of monocotyledonous protoplasts using direct gene transfer methods.

Diese Universalität des erfindungsgemässen Verfahrens beruht darauf, dass man genetisches Material mit Hilfe einer physikalischen Methode (Mikroinjektion) in eine von jeder Pflanze erhältliche Struktur (junge sexuelle Embryonen), unabhängig von deren taxonomischer Zugehörigkeit, überträgt, welche die Ausbildung normaler, fertiler, ganzer Pflanzen im Rahmen der sich anschliessenden Regeneration garantiert.This universality of the method according to the invention is based on transferring genetic material by means of a physical method (microinjection) into a structure (young sexual embryos) available from each plant, regardless of their taxonomic affiliation, which is the formation of normal, fertile, whole plants guaranteed during the subsequent regeneration.

Neben den bereits erwähnten Vorteilen des erfindungsgemässen Transformationsverfahrens gegenüber den bisher bekannten Verfahen sind als weitere Verfahrensvorteile zu nennen:In addition to the already mentioned advantages of the inventive transformation method over the previously known methods are to be mentioned as further process advantages:

a) eine stark verkürzte Regenerationszeit, da die Regeneration über eine direkte Embryogenese erfolgt und die sonst übliche Kallus-Phase sowie die morphogenetische Induktionsphase der in vitro Kulturen entfällta) a greatly reduced regeneration time, since the regeneration takes place via a direct embryogenesis and eliminates the usual callus phase and the morphogenetic induction phase of the in vitro cultures

b) sofern die mikroinjizierten Strukturen einer sekundären Embryogenese oder einer sekundären Adventivsprossbildung zugänglich sind, ist es möglich, eine in vitro Segregation der erhaltenen chimären Transformanten sowieb) if the microinjected structures are susceptible to secondary embryogenesis or secondary adventitious growth, it is possible to induce in vitro segregation of the resulting chimeric transformants as well

c) eine in vitro Vermehrung der erhaltenen Transformanten vorzunehmen.c) make an in vitro propagation of the transformants obtained.

d) bis zu 100%ige Ueberlebensrate der transformierten, mikroinjizierten Strukturen aufgrund einer schonenden Injektionstechnik.d) Up to 100% survival rate of the transformed, microinjected structures due to a gentle injection technique.

Damit ist es im Rahmen der vorliegenden Erfindung erstmals möglich, unabhängig von den zuvor genannten Beschränkungen mit hoher Effizienz transgene Pflanzen, insbesondere auch solche aus der Gruppe der Monokotyledoneae, mit neuen und wünschenswerten Eigenschaften zu erzeugen, indem man eine DNA-haltige Lösung in zygotische pflanzliche Proembryonen bzw. Embryonen mit hohem Regenerierungspotential mikroinjiziert, die mikroinjizierten zygotischen Proembryonen bzw. Embryonen in geeigneten, die Ausbildung embryoider Strukturen fördernden Kulturmedien mikrokultiviert und aus den so erhaltenen, in der Regel chimären Regeneraten gegebenenfalls nicht-chimäre transgene Pflanzen herstellt.Thus, it is within the scope of the present invention for the first time possible to generate transgenic plants, especially those from the group of Monocotyledoneae , with new and desirable properties, independently of the aforementioned limitations, with high efficiency, by adding a DNA-containing solution into zygotic plant Microembryinated proembryos or embryos with high regeneration potential, the microinjected zygotic embryos or embryos microcultured in suitable embryoider structures promoting culture media and produced from the thus obtained, usually chimeric Regeneraten optionally non-chimeric transgenic plants.

Im einzelnen umfasst das erfindungsgemässe Verfahren die folgenden spezifischen Verfahrensschritte:In detail, the method according to the invention comprises the following specific method steps:

a) Isolierung einzelner, für die Mikroinjektion geeigneter mehr- bis vielzelliger zygotischer Pro-/Embryonen aus den Samenanlagen von Donor-Pflanzen;a) Isolation of individual, for microinjection suitable multi- to multicellular zygotic pro / embryos from the ovules of donor plants;

b) Selektion der isolierten zygotischen Pro-/Embryonen für die sich anschliessende Mikroinjektion und Einbringen der selektionierten Pro-/ Embryonen in ein geeignetes Kulturmedium;b) selection of the isolated zygotic pro / embryos for the subsequent microinjection and introduction of the selected pro / embryos into a suitable culture medium;

c) Mikroinjektion einer DNA-haltigen Lösung, enthaltend eine oder mehrere DNA-Fragmente in die unter a) isolierten zygotischen Pro-/Embryonen;c) microinjection of a DNA-containing solution containing one or more DNA fragments into the zygotic pro / embryos isolated under a);

di) Mikrokultivierung der mikroinjizierten zygotischen Pro-/Embryonen in geeigneten, eine direkte Embryogenese fördernden Kulturmedien;di) microculturing the microinjected zygotic pro / embryos in suitable culture media promoting direct embryogenesis;

СІ2) Alternativ: Kultivierung der injizierten Pro-ZEmbryonen unter Bedingungen, die die Entwicklung einer morphogenen Zellkultur oder die Bildung sekundärer Embryonen ermöglichen; undСІ2) Alternatively: cultivating the injected pro-embryos under conditions that allow the development of a morphogenic cell culture or the formation of secondary embryos; and

f) Regeneration besagter transformierter zygotischer Pro-/Embryonen zu vollständigen in der Regel Chimären Pflanzen.f) regeneration of said transformed zygotic pro / embryos to complete usually chimeric plants.

g) Herstellung nicht-chimärer transgener Pflanzen mit neuen und wünschenswerten Eigenschaften.g) Preparation of non-chimeric transgenic plants with new and desirable properties.

Donorpflanzen, die als Ausgangsmaterial für die Isolierung zygotischer Proembryonen und Embryonen in Frage kommen, können sowohl unter Freilandbedingungen als auch im Gewächshaus herangezogen werden. Bei der Verwendung von Pflanzen, die zur Induktion der Blütenbildung einer Vernalisation bedürfen, wie z.B. Weizen, Gerste, Hafer, Roggen, Mais etc. als Donorpflanzen, ist darauf zu achten, dass diese Sorten zweckmässigerweise einer Kälteperiode ausgesetzt werden, die zwischen 1 bis 5 Wochen betragen kann, um einen optimalen Blütenansatz und in der Folge eine optimale Ausbildung der Samenanlagen zu gewährleisten. Der Zeitpunkt der Ernte der Donorpflanzen hängt von der verwendeten Pflanzenart sowie von den klimatischen Bedingungen ab, unter denen die Anzucht der Pflanzen erfolgt. In der Regel werden die Donor-Pflanzen 2 bis 20 Tage nach der erfolgten Bestäubung geerntet, insbesondere aber dann, wenn die zygotischen Embryonen ein geeignetes Entwicklungsstadium erreicht haben, das sich zwischen der frühen Proembryonalphase und der Embryonenphase, vorzugsweise zwischen dem 2-Zellstadium und dem ca. 5000-Zellstadium, erstreckt (vgl. Abb. 1 und 2).Donor plants, which can be used as starting material for the isolation of zygotic embryos and embryos, can be used both under field conditions and in the greenhouse. When using plants which require vernalization to induce flower formation, such as e.g. Wheat, barley, oats, rye, maize, etc. as donor plants, care must be taken that these varieties are expediently exposed to a cold period, which may be between 1 to 5 weeks, to obtain an optimal budding and, as a consequence, optimal development of the ovules to ensure. The time of harvest of the donor plants depends on the plant species used and on the climatic conditions under which the plants are grown. In general, the donor plants are harvested 2 to 20 days after the pollination has taken place, but especially when the zygotic embryos have reached a suitable stage of development between the early proembryonic phase and the embryo phase, preferably between the 2-cell stage and the 5000 cell stage, extends (see Figures 1 and 2).

Die Isolierung der zygotischen Proembryonen und Embryonen wird vorzugsweise mit Hilfe feiner Skalpelle sowie feiner Nadeln oder fein ausgezogener Pinzetten unter mikroskopischer Kontrolle durchgeführt.The isolation of the zygotic proembryos and embryos is preferably carried out with the aid of fine scalpels and fine needles or finely pulled tweezers under microscopic control.

Die Isolierung kann beispielsweise durch Herausschneiden des den Embryosack enthaltenden Nucellusgewebes und anschliessende Präparation des Embryosackes erfolgen, wobei der Pro-/Embryo aus dem isolierten Embryosack herauspräpariert wird. Darüberhinaus kann selbstverständlich auch jedes andere brauchbare Isolierungsverfahren eingesetzt werden.The isolation can be done, for example, by excising the Nucellusgewebe containing the embryo bag and subsequent preparation of the embryo sack, wherein the pro- / embryo is prepared from the isolated embryo sack. In addition, of course, any other suitable isolation method can be used.

Die auf diese Weise gewonnenen zygotischen Proembryonen und Embryonen werden anschliessend in einen Tropfen eines flüssigen Kulturmediums überführt. Die sich anschliessende Selektionierung von für eine Mikroinjektion geeigneten Embryonalstadien erfolgt vorzugsweise ebenfalls unter optischer Kontrolle, wobei in der Regel ein Stereomikroskop oder ein Inversionsmikroskop sowie für eine Mikroselektion zellulärer Strukturen geeignete, dem Fachmann bekannte Selektionssysteme verwendet werden, wie sie beispielsweise bei Koop und Schweiger (1985), Spangenberg (1986) oder bei Schweiger et al (1987) beschrieben sind.The zygotic proembryos and embryos obtained in this way are subsequently transferred into a drop of a liquid culture medium. The subsequent selection of suitable for a microinjection embryonic stages is preferably also under optical control, usually a stereomicroscope or an inverted microscope and for a microselection of cellular structures suitable, known in the art selection systems are used, as described for example in Koop and Schweiger (1985 ), Spangenberg (1986) or in Schweiger et al (1987).

Bevorzugt für die sich anschliessende Mikroinjektion sind Embryonalstadien, die von frühen globulären Proembryonalstadien bis hin zu frühen Embryonenstadien reichen. Insebesondere sind an dieser Stelle Embryonalstadien zu nennen, die 2 bis ca. 5000 Zellen umfassen.Preferred for subsequent microinjection are embryonic stages ranging from early globular proembryonic stages to early embryonic stages. In particular, embryo stages are to be mentioned at this point, which comprise 2 to about 5000 cells.

Da eine gute Mikroinjizierbarkeit aufgrund nur geringer Zellzahlen in frühen Proembryonalstadien häufig mit einer geringen Regenerationshäufigkeit der mikorinjizierten Strukturen einhergeht, sollten bei der Auswahl der optimalen Stadien möglichst weitere Kriterien mitberücksichtigt werden, wie z.B. eine gute Isolierbarkeit der Proembryonal- bzw. Embryonalstadien sowie eine gute Regenerationsfähigkeit.Since good microinjectivity is often accompanied by a low regeneration frequency of the microinjected structures due to only small numbers of cells in early proembryonic stages, further criteria should be taken into account when selecting the optimal stages, as e.g. a good isolation of the embryonic or embryonic stages and a good regeneration capacity.

Im Falle der Gramineen sind daher neben frühen golbulären Proembryonalstadien mit Scutellum (vgl. Abb. 1, Phase 17 bis 25), insbesondere frühe Embryonalstadien (vgl. Abb. 1, Phase 25 bis 30) als besonders geeignet für die Verwendung in dem erfindungsgemässen Verfahren anzusehen, da sich letztere neben einer guten Isolierbarkeit auch durch eine hohe Regeneratiosfähigkeit auszeichnen. Darüberhinaus ist auch eine gute Mikroinjizierbarkeit gewährleistet, da der für die Mikroinjektion vorgesehene und bevorzugte Bereich (Sprossmeristemanlage) aus nur relativ wenigenIn the case of gramineae, therefore, in addition to early golbular proembryonic stages with scutellum (see Fig. 1, phase 17 to 25), in particular early embryonic stages (see Fig. 1, phases 25 to 30) are particularly suitable for use in the inventive method to look at, since the latter are distinguished not only good insulating but also by a high Regeneratiosfähigkeit. In addition, a good Mikroinizizierbarkeit is guaranteed because the intended and intended for microinjection area (Sprossmeristemanlage) from relatively few

Zellen besteht. Ganz besonders bevorzugt im Rahmen dieser Erfindung sindCells exists. Very particularly preferred in the context of this invention

daher frühe Embryonalstadien, die ausser dem Scutellum bereits eine guttherefore early embryonic stages, which except the scutellum already a good

erkennbare Spross- und Wurzelmeristemanlage aufweisen (vgl. Abb. 1, Phase 26-27).have recognizable shoot and root meristem (see Fig. 1, phase 26-27).

Auch für die Einschleusung genetischen Materials in Pflanzen aus der Gruppe der Dicotyledoneae via Mikroinjektion sind insbesondere frühe globuläre Proembryonalstadien (vgl. Abb. 2, Phase 0, P, Q) sowie frühe Embryonalstadien (früh- bis spät-Kotelydonar-Stadien) (vgl. Abb. 2, Phase R, S, T) besonders geeignet.Also, for the introduction of genetic material into plant from the group of Dicotyledoneae via microinjection early globular Proembryonalstadien are in particular (see. Fig. 2, stage 0, P, Q) as well as early embryonic stages (early to late-Kotelydonar stages) (see FIG. Fig. 2, phase R, S, T) are particularly suitable.

Das Auffinden bzw. Auswählen des für die jeweilige Zielpflanze optimalen Entwicklungsstadiums als Ausgangsmaterial für das erfindungsgemässe Verfahren ist für den Fachmann auf diesem Gebiet aufgrund der vorliegenden, detaillierten Beschreibung ohne unzumutbaren experimentellen Aufwand möglich.Finding or selecting the optimal development stage for the respective target plant as starting material for the process according to the invention is possible for the person skilled in the art on the basis of the present, detailed description without unreasonable experimental effort.

Die Mikroinjektion der DNA-haltigen Lösung in zygotische Proembryonen bzw. Embryonen kann mit Hilfe an sich bekannter Verfahren, die u.a. bei Steinbiss and Stabel, 1983; Neuhaus et al., 1984, 1986; Lawrence and Davies, 1985; sowie bei Morikawa and Jamada, 1985 beschrieben sind, durchgeführt werden.Microinjection of the DNA-containing solution into zygotic proembryos or embryos can be carried out by means of methods known per se, which are described, inter alia, by Steinbiss and Stabel, 1983; Neuhaus et al. , 1984, 1986; Lawrence and Davies, 1985; as described in Morikawa and Jamada, 1985.

Im einzelnen kann die Mikroinjektion der pflanzlichen Pro-/Embryonen dabei unter Verwendung einer spezifischen Mikroinjektionsapparatur durchgeführt, deren Kernstück durch Mikromanipulatoren steuerbare Mikropipetten darstellt.Specifically, the microinjection of the plant pro / embryos can thereby be carried out using a specific microinjection apparatus, the core of which is micropipettes controllable by micromanipulators.

Dabei handelt es sich zum einen um die eigentliche Injektionspipette, deren äusserer Durchmesser zwischen 1,00 mm und 2,00 mm beträgt. Bevorzugt ist ein Durchmesser von 1,2 mm bis 1,5 mm. Der Spitzendurchmesser der Injektionskapillare liegt dagegen bei Werten zwischen ί 1 рш und 10 μπι. Ganz besonders geeignet für die Anwendung in dem erfindungsgemässen Verfahren sind Injektionskapillaren mit Spitzendurchmessern zwischen 0,5 μπι und 1 μιτι. Man verwendet im Rahmen der vorliegenden Erfindung als Mikroinjektionskapillare vorzugsweise Mikroelektroden-On the one hand, this is the actual injection pipette whose outer diameter is between 1.00 mm and 2.00 mm. Preferred is a diameter of 1.2 mm to 1.5 mm. The tip diameter of the injection capillary, on the other hand, is between ί 1 and 10 μπι. Especially suitable for use in the process according to the invention are injection capillaries with tip diameters between 0.5 μm and 1 μm. In the context of the present invention, the microinjection capillary used is preferably microelectrode

kapillaren mit eingeschmolzenen Glasfilamenten aus Borosilikatglas. Selbstverständlich können auch alle anderen, für die Durchführung der Mikroinjektion geeigneten Glasarten oder sonstigen Materialien verwendet werden. Diese Mikroinjektionspipette ist in der Regel über eine Druckregulationseinheit, den sog. Mikroinjektor, mit einer Gasquelle, insbesondere einer Stickstoffquelle oder einer Druckluftquelle verbunden, welche einen sehr fein dosierten Uebertritt der Injektionslösung aus der Mikropipette in das pflanzliche Gewebe gewährleistet. Eine zweite Pipette, die sogenannte Halte-Pipette, dient der Fixierung der zygotischen Embryonen während des Mikroinjektionsvorganges.capillaries with fused glass filaments of borosilicate glass. Of course, all other glass types or other materials suitable for carrying out the microinjection may also be used. This microinjection pipette is usually connected via a pressure regulating unit, the so-called microinjector, to a gas source, in particular a nitrogen source or a compressed air source, which ensures a very finely metered transfer of the injection solution from the micropipette into the plant tissue. A second pipette, the so-called holding pipette, serves to fix the zygotic embryos during the microinjection process.

Diese Halte-Pipetten haben in der Regel eine schüsseiförmige Spitze mit einem Durchmesser zwischen 0,02 mm und 1,00 mm, vorzugsweise zwischen 0,1 mm und 0,5 mm. Durch Anlegen eines schwachen negativen oder positiven Druckes kann man die pflanzlichen Pro-/Embryonen ansaugen und somit fixieren bzw. nach der erfolgten Mikroinjektion der DNA-haltigen Lösung wieder freisetzen. Eine dritte Mikropipette, die sogenannte Sammelpipette, dient dem Einsammeln der mikroinjizierten Embryonen und deren Ueberführung auf geeignete Mikrokulturplatten.These holding pipettes usually have a bowl-shaped tip with a diameter between 0.02 mm and 1.00 mm, preferably between 0.1 mm and 0.5 mm. By applying a weak negative or positive pressure, the plant pro / embryos can be sucked in and thus fixed or released again after the microinjection of the DNA-containing solution. A third micropipette, the so-called collection pipette, is used to collect the microinjected embryos and transfer them to suitable microculture plates.

Geeignete Sammelpipetten weisen in der Regel einen inneren Durchmesser zwischen 0,1 mm und 1,0 mm auf, sodass ein störungsfreies Aufsaugen der mikroinjizierten Embryonen gewährleistet ist.Suitable collection pipettes usually have an inner diameter between 0.1 mm and 1.0 mm, so that a trouble-free suction of the micro-injected embryos is guaranteed.

Der eigentliche Mikroinjektionsvorgang beginnt üblicherweise mit dem Einbringen der zuvor isolierten und ausgewählten Proembryonen oder Embryonen in 10 μΐ bis 200 μΐ eines geeigneten Kulturmediums auf speziell vorbereitete Deckgläser und dem Ansaugen eines geeigneten Pro-/Embryos mit Hilfe der Halte-Pipette, wobei dieser solange durch Freisetzen und anschliessendes Wiederansaugen in seiner Orientierung in bezug auf die Injektionspipette variiert werden kann, bis eine für die Mikroinjektion optimale Ausrichtung des Pro-/Embryos erreicht ist.The actual microinjection process usually begins with the introduction of previously isolated and selected proembryos or embryos in 10 μΐ to 200 μΐ of a suitable culture medium on specially prepared coverslips and the aspiration of a suitable pro- / embryo using the holding pipette, while this by releasing and then re-aspirating in its orientation with respect to the injection pipette can be varied until an optimal for microinjection alignment of the pro- / embryo is reached.

Nach dem Eindringen der Mikropipettenspitze in das Embryonalgewebe der Proembryonen oder in das Gewebe der Embryonen erfolgt die Freisetzung der DNA-haltigen Injektionslösung.After penetration of the micropipette tip into the embryonic tissue of the proembryos or into the tissue of the embryos, the release of the DNA-containing injection solution takes place.

Bei der Verwendung von Embryonen ist eine Injektion der DNA-haltigen Lösung in das Gewebe der Sprossmeristemanlage bevorzugt.When using embryos, injection of the DNA-containing solution into the tissue of the shoot meristem is preferred.

Das Injektionsvolumen schwankt in Abhängigkeit von der Zellgrösse. Es liegt üblicherweise zwischen 1 pl und 100 pl pro injizierter Zelle.The injection volume varies depending on the cell size. It is usually between 1 pl and 100 pl per cell injected.

Bevorzugt im Rahmen dieser Erfindung ist ein Injektionsvolumen von 20 pl bis 40 pl pro injizierter Zelle.Preferred within the scope of this invention is an injection volume of 20 μl to 40 μl per cell injected.

Um eine möglichst gleichmässige Transformation aller Zellen zu gewährleisten, die am Aufbau der zu injizierenden multizellulären Struktur beteiligt sind, werden diese in Abhängigkeit von der vorhandenen Zellzahl zwischen 1 bis 1000 mal, vorzugsweise aber zwischen 4 bis 60 mal injiziert .In order to ensure a uniform transformation of all cells involved in the construction of the multicellular structure to be injected, these are injected depending on the existing cell number between 1 to 1000 times, but preferably between 4 to 60 times.

Dies kann erfindungsgemäss dadurch erreicht werden, dass die zu injizierenden zygotischen Proembryonen und Embryonen zwischen den verschiedenen Injektionsvorgängen gedreht werden, sodass eine möglichst grosse Anzahl von verschiedenen Zellen getroffen wird.According to the invention, this can be achieved by rotating the zygotic proembryos and embryos to be injected between the different injection processes so that the largest possible number of different cells are taken.

Als DNA-Lösungen, die für eine Mikroinjektion in pflanzliche Zellen geeignet sind, kommen beispielsweise Pufferlösungen in Frage, welche die transformierende DNA in einer geeigneten Konzentration enthalten.As DNA solutions which are suitable for a microinjection into plant cells, for example buffer solutions are possible which contain the transforming DNA in a suitable concentration.

Die im Rahmen dieser Erfindung bevorzugte DNA-Konzentration liegt bei 0,1 μg/μl bis 10 μg/μl, insbesondere aber bei 0,5 μg/μl bis 5 μg/μl. Ganz besonders bevorzugt ist eine DNA-Konzentration von 0,5 μg/μl bis 1,5 με/μ1The preferred within the context of this invention DNA concentration is 0.1 μg / μl to 10 ug / ul, but especially at 0.5 ug / ul to 5 ug / ul. Most particularly preferred is a DNA concentration of 0.5 ug / ul to 1.5 μ ε / μ1

Der pH der Pufferlösung kann zwischen Werten von pH 7 bis pH 8 schwanken; erfindungsgemäss bevorzugt ist ein pH-Bereich zwischen pH 7,5 und pH 7,8.The pH of the buffer solution may vary between values of pH 7 to pH 8; According to the invention, a pH range between pH 7.5 and pH 7.8 is preferred.

Für die Integration des Fremdgens in die genomische DNA der Pflanzenzelle ist es vorteilhaft, wenn die transformierende DNA von neutralen DNA-Sequenzen (Träger-DNA) flankiert wird. Unter neutralen DNA-SequenzenFor the integration of the foreign gene into the genomic DNA of the plant cell, it is advantageous if the transforming DNA is flanked by neutral DNA sequences (carrier DNA). Under neutral DNA sequences

sollen im Rahmen dieser Erfindung insbesondere solche Sequenzen verstanden werden, die mit der Funktion der zu übertragenden, transformierenden DNA nicht in Zusammenhang stehen sondern lediglich für die Integration der eingeschleusten DNA ins pflanzliche Genom von Bedeutung sind. Die die transformierende DNA flankierenden neutralen DNA-Sequenzen können sowohl synthetischen Ursprungs sein als auch durch Behandlung mit geeigneten Restriktionsenzymen aus natürlich vorkommenden DNA-Sequenzen gewonnen werden. So sind beispielsweise als Träger-DNA natürlich vorkommende Plasmide geeignet, die mit einem selektiven Restriktionsenzym geöffnet worden sind. Die zur Genübertragung hergestellte DNA-Sequenz kann aber auch eine ringförmige Struktur (Plasmidstruktur) haben. Solche Plasmide bestehen aus einem DNA-Strang, in den das Fremdgen mit den Expressionssignalen integriert ist.In the context of this invention, it is intended in particular to understand those sequences which are not related to the function of the transforming DNA to be transferred but are only of importance for the integration of the introduced DNA into the plant genome. The neutral DNA sequences flanking the transforming DNA may be of synthetic origin as well as obtained by treatment with suitable restriction enzymes from naturally occurring DNA sequences. For example, as a carrier DNA naturally occurring plasmids are suitable, which have been opened with a selective restriction enzyme. However, the DNA sequence produced for gene transfer can also have an annular structure (plasmid structure). Such plasmids consist of a DNA strand into which the foreign gene is integrated with the expression signals.

Ein Beispiel für ein derartiges Plasmid ist das frei erhältliche Plasmid pUC8 (beschrieben in Messing, J. und J. Vieira, Gene J_9, 269-276, 1982). Weiter sind als Träger-DNA auch Bruchstücke natürlich vorkommender Plasmide verwendbar. Beispielsweise ist als Träger DNA die Deletionsmutante für Gen VI des CaulifIower-Mosaik-Virus einsetzbar.An example of such a plasmid is the freely available plasmid pUC8 (described in Messing, J. and J. Vieira, Gene J_9, 269-276, 1982). Furthermore, fragments of naturally occurring plasmids can also be used as carrier DNA. For example, as the carrier DNA, the deletion mutant can be used for gene VI of Caulifield Mosaic Virus.

Die transformierende DNA kann erfindungsgemäss sowohl in Form offener oder geschlossener Ringe (Plasmid-Struktur) vorliegen, sie kann eine übersprialisierte oder aber bevorzugterweise eine linearisierte Form aufweisen.According to the invention, the transforming DNA can be in the form of either open or closed rings (plasmid structure); it can have an over-branched or, preferably, a linearized form.

Bevorzugt im Rahmen dieser Erfindung ist die Verwendung eines Gemisches aus linearisierter und überspiralisierter Form.Preferred in the context of this invention is the use of a mixture of linearized and spirally wound form.

Die zygotischen Proembryonen und Embryonen können dann nach erfolgter Mikroinjektion mit Hilfe der Sammel-Pipette aufgesaugt und in ein geeignetes Kulturmedium überführt werden.The zygotic proembryos and embryos can then be sucked up after microinjection with the aid of the collecting pipette and transferred into a suitable culture medium.

Die optische Kontrolle des gesamten Mikroinjektionsvorganges erfolgt üblicherweise unter mikroskopischer Beobachtung. Bevorzugt sind inverse Mikroskope oder Stereomikroskope mit einer Kombination von Auf- und Durchlicht.The optical control of the entire microinjection process is usually carried out under microscopic observation. Inverse microscopes or stereomicroscopes with a combination of incident and transmitted light are preferred.

Die gewählte Vergrösserung hangt dabei von der Grosse des zu injizierenden Materials ab und schwankt zwischen 10 bis 800 fächer Vergrösserung.The magnification chosen depends on the size of the material to be injected and fluctuates between 10 and 800 times the magnification.

Die sich an die Mikroinjektion anschliessende in vitro Kultivierung der transformierten Proembryonen und Embryonen wird vorzugsweise in Kultivierungsmedien durchgeführt, die für die weitere Entwicklung der Embryonen bis hin zur vollständig ausgebildeten Pflanze geeignet sind.The in vitro cultivation of the transformed proembryos and embryos following the microinjection is preferably carried out in culturing media which are suitable for the further development of the embryos up to the fully formed plant.

Die Zusammensetzung dieser Medien zeichnet sich in erster Linie dadurch aus, dass sie vor allem die für das Wachstum und die Entwicklung der pflanzlichen Zelle essentiellen mineralischen Stoffe bzw. Elemente in ihren Verbindungen (Makroelemente) enthalten, wie z.B. Stickstoff, Phosphor, Schwefel, Kalium, Calcium, Magnesium und Eisen, neben den sogenannten Spurenelementen (Mikroelemente) wie z.B. Natrium, Zink, Kupfer, Mangan, Bor, Vanadium, Selen und Molybdän. Während die Makroelemente in der Regel in Mengen zwischen 10 mg/1 und einigen Hundert mg/1 vorliegen, beträgt die Konzentration der Mikroelemente im allgemeinen maximal einige mg/1.The composition of these media is characterized primarily by the fact that they mainly contain the essential for the growth and development of the plant cell mineral substances or elements in their compounds (macroelements), such as. Nitrogen, phosphorus, sulfur, potassium, calcium, magnesium and iron, besides the so-called trace elements (microelements) such as e.g. Sodium, zinc, copper, manganese, boron, vanadium, selenium and molybdenum. While the macroelements are generally present in amounts between 10 mg / l and a few hundred mg / l, the concentration of the microelements is generally at most a few mg / l.

Weitere Bestandteile besagter Medien umfassen eine Reihe von essentiellen Vitaminen wie Nikotinsäure, Pyridoxin, Thiamin, Inosit, Biotin, Liponsäure, Riboflavin, Ca-Pantothenat u.a.m., eine geeignete leicht assimilierbare Kohlenstoffquelle, wie beispielsweise Saccharose oder Glucose, sowie verschiedene Wachstumsregulatoren in Form natürlicher oder synthetischer Phytohormone aus der Klasse der Auxine und Cytokinine im Konzentrationsbereich von 0,01 mg/1 bis 20 mg/1.Other ingredients of said media include a number of essential vitamins such as nicotinic acid, pyridoxine, thiamine, inositol, biotin, lipoic acid, riboflavin, Ca-pantothenate, etc., a suitable readily assimilable carbon source such as sucrose or glucose, as well as various growth regulators in the form of natural or synthetic Phytohormones from the class of auxins and cytokinins in the concentration range of 0.01 mg / 1 to 20 mg / 1.

Dabei ist erfindungsgemäss besonders darauf zu achten, dass sich die Zusammensetzung der Medien sowie die Konzentrationsverhältnisse ihrer einzelnen Komponenten in Abhängigkeit vom Entwicklungsstand der Embryonen ändern kann. Dies trifft in erster Linie auf die verwendeten Wachstumsregulatoren zu, die in einem ausgewogenen Verhältnis zueinander eingesetzt werden müssen, sodass, falls dies gewünscht wird, ein kontrollierter Ablauf der direkten Embryogenese gewährleistet ist.Particular care should be taken in accordance with the invention that the composition of the media and the concentration ratios of their individual components can change depending on the stage of development of the embryos. This applies in the first place to the growth regulators used, which must be used in a balanced relationship, so that, if desired, a controlled course of direct embryogenesis is ensured.

Bevorzugt im Rahmen dieser Erfindung ist ein Konzentrationsbereich der Phytohormone aus der Klasse der Auxine und der Cytokinine zwischen 0,01 mg/1 und 20 mg/1, insbesondere aber zwischen 0,8 mg/1 und 1,2 mg/1.Within the scope of this invention, a concentration range of the phytohormones from the class of the auxins and the cytokinines is preferably between 0.01 mg / l and 20 mg / l, but in particular between 0.8 mg / l and 1.2 mg / l.

Die Kulturmedien sind darüberhinaus osmotisch stabilisiert durch Zusatz von Zuckeralkoholen (beispielsweise Mannit), Zucker (beispielsweise Glucose) oder Salzionen und sind auf pH-Werte von 4,5 bis 7,5, vorzugsweise von 5,2 bis 6,5, eingestellt.The culture media are moreover osmotically stabilized by addition of sugar alcohols (for example mannitol), sugars (for example glucose) or salt ions and are adjusted to pH values from 4.5 to 7.5, preferably from 5.2 to 6.5.

Neben der Verwendung synthetischer Medien mit einer genau definierten Zusammensetzung aus verschiedenen Einzelkomponenten bekannter Konzentration können erfindungsgemäss auch komplexe Nährmedien verwendet werden, die ganz oder aber zumindest teilweise aus natürlichen Komponenten zusammengesetzt sind.In addition to the use of synthetic media having a well-defined composition of various individual components of known concentration, it is also possible according to the invention to use complex nutrient media which are completely or at least partially composed of natural components.

In diesem Zusammenhang sei beispielhaft auf Kartoffelextrakt, Kokosnussmilch sowie auf flüssiges Endosperm verwiesen, das durch Absaugen aus den Samenanlagen von Pflanzen gewonnen werden kann.In this connection, reference is made, by way of example, to potato extract, coconut milk and liquid endosperm, which can be obtained by aspiration from the ovules of plants.

Während die ersten Kultivierungsschritte, die sich unmittelbar an die Mikroinjektion anschliessen, vorzugsweise in flüssigen Kulturmedien, die gegebenenfalls ein verfestigtes Kulturmedium überlagern können, durchgeführt werden, kann im weiteren Verlauf der Embryonalentwicklung wahlweise sowohl auf flüssige als auch auf feste Kulturmedien, die durch Zusatz eines der üblicherweise in der mikrobiologischen Technik verwendeten Verfestigungsmittel hergestellt werden können, oder aber auf eine Kombination aus festen und flüssigen Medien zurückgegriffen werden.While the first cultivation steps, which are directly followed by microinjection, are preferably carried out in liquid culture media, which may optionally overlay a solidified culture medium, in the further course of embryonic development, either liquid or solid culture media, which may be obtained by adding one of the Usually, solidifying agents used in microbiological technology can be produced, or a combination of solid and liquid media can be used.

Geeignete Verfestigungsmittel umfassen beispielsweise Agar, Agarose, Alginat, Pektinat, Gelrite®, Gelatine u.a. Bevorzugt sind Agar und Agarose, insbesondere Agar und Agarose vom "Low Melting Type" (LMT).Suitable solidifying agents include, for example, agar, agarose, alginate, pectinate, Gelrite®, gelatin, and the like. Preference is given to agar and agarose, in particular agarose and low-melting-type agarose (LMT).

Bei der Verwendung flüssiger Medien kann es gegebenenfalls zweckmässig sein, dem Medium ein osmotisch neutrales Verdickungsmedium zuzusetzen, sodass die Dichte des Mediums zunimmt, ohne dadurch den osmotischen Wert zu erhöhen.When using liquid media, it may be expedient to add an osmotically neutral thickening medium to the medium so that the density of the medium increases, without thereby increasing the osmotic value.

Dies führt dazu, dass die Embryonen auf dem Medium aufschwimmen und somit ein optimaler Gasaustausch mit der umgebenden Atmosphäre gewährleistet ist.This results in the embryos floating on the medium, thus ensuring optimal gas exchange with the surrounding atmosphere.

Bevorzugt im Rahmen dieser Erfindung sind synthetische Polymere, so z.B. Co-Polymere aus Saccharose und Epichlorhydrin mit einem Molekulargewicht zwischen 70 000 und AOO 000, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein.Preferred within the scope of this invention are synthetic polymers, e.g. Co-polymers of sucrose and epichlorohydrin having a molecular weight between 70,000 and 100,000, but are not limited thereto.

Die auf die zuvor beschriebene Weise mikroinjizierten Proembryonen bzw. Embryonen werden unmittelbar nach erfolgter Mikroinjektion vorzugsweise auf handelsübliche Mikrokultivierungsplatten transferiert und zwar in Medien, die eine für die in vitro Kultivierung zygotischer Proembryonen und Embryonen geeignete Zusammensetzung aufweisen.The microinjected proembryos or embryos in the manner described above are preferably transferred directly to commercially available microculturing plates immediately after microinjection, in media having a composition suitable for the in vitro cultivation of zygotic embryos and embryos.

Die Mikrokultivierung der mikroinjizierten zygotischen Proembryonen bzw. Embryonen wird vorzugsweise in einem flüssigen Kulturmedium durchgeführt, das in Abhängigkeit von den spezifischen Erfordernissen des verwendeten Pflanzenmaterials mit einem osmotisch neutralen Verdickungsmittel versetzt werden kann und das gegebenenfalls einem Festmedium überlagert sein kann.The microculturing of the microinjected zygotic embryos or embryos is preferably carried out in a liquid culture medium which, depending on the specific requirements of the plant material used, can be treated with an osmotically neutral thickener and which may optionally be superimposed on a solid medium.

Die Kultivierungsdichte liegt vorzugsweise zwischen 1 Proembryo bzw. Embryo/μΐ und 50 Proembryonen bzw. Embryonen/μΐ Kulturmedium, ganz besonders bevorzugt aber zwischen 1 Proembryo bzw. Embryo/μΐ und 5 Proembryonen bzw. Embryonen/μΐ Kulturmedium.The culturing density is preferably between 1 proembryo or embryo / μΐ and 50 proembryos or embryos / μΐ culture medium, very particularly preferably between 1 proembryo or embryo / μΐ and 5 probembryos or embryos / μΐ culture medium.

Die gewählte Kultivierungsdichte ist abhängig von der Grosse und dem Entwicklungsstand der verwendeten Pro-/Embryonen.The selected cultivation density depends on the size and development status of the pro / embryos used.

Es erweist sich im Rahmen dieser Erfindung als vorteilhaft, wenn die Kultivierung der mikroinjizierten Proembryonen bzw. Embryonen zumindest zeitweise in einem 2 Kompartimentensystem durchgeführt wird, das als feuchte Kammer fungiert, wobei das äussere Kompartiment beispielsweiseIt proves to be advantageous in the context of this invention, if the cultivation of the microinjected proembryos or embryos is at least temporarily carried out in a 2 compartment system, which acts as a moist chamber, the outer compartment, for example

von Wasser, von Kulturmedium oder von einer wässrigen Mannit-Lösung gebildet wird, während sich die Embryonen im innern Kompartiment befinden.is formed by water, by culture medium or by an aqueous mannitol solution while the embryos are in the inner compartment.

Es ist weiterhin vorteihaft, die mikroinjizierten Proembryonen bzw. Embryonen alle 1 bis ca. 12 Tage, vorzugsweise aber alle 2-3 Tage in frisches Kulturmedium zu transferieren bzw. mit frischem Kulturmedium zu überschichten, wobei das Medienvolumen von der Grosse der Embryonen abhängt und in der Regel zwischen 0,5 μΐ und 10 μΐ beträgt und dabei ein , Verhältnis Embryo:Medium von 1:0,2 μΐ bis 1:10 μΐ vorliegt.It is also advantageous to transfer the microinjected proembryos or embryos every 1 to about 12 days, but preferably every 2-3 days, into fresh culture medium or to coat with fresh culture medium, the volume of the medium depending on the size of the embryos and in The rule is between 0.5 μΐ and 10 μΐ and thereby, a ratio embryo: medium of 1: 0.2 μΐ to 1:10 μΐ is present.

Wenn die auf die zuvor beschriebene Weise mikrokultivierten Embryonen ein bestimmtes Entwicklungsstadium erreicht haben, in der Regel nach 10 bis 30 Tagen, werden die Embryonen zur Differenzierung der Spross- und Wurzelscheitel auf feste Medien transferiert, die gegebenenfalls von einem Flüssigmedium überlagert sein können. In der Regel handelt es sich dabei um die üblicherweise für die Regeneration von Pflanzen verwendeten Kulturmedien, die aufgrund ihres ausgewogenen Gehaltes an Phytohormonen, insbesondere aus der Klasse der Auxine und Cytokinine, eine Differenzierung des Spross- und/oder Wurzelwachstums hervorrufen.When the embryos microcultivated in the manner described above have reached a certain developmental stage, usually after 10 to 30 days, the embryos are transferred to solid media for differentiation of the shoot and root apex, which may optionally be superimposed by a liquid medium. In general, these are the culture media commonly used for the regeneration of plants, which cause a differentiation of shoot and / or root growth due to their balanced content of phytohormones, in particular from the class of auxins and cytokinins.

Nach einer Kultivierungsdauer von ca. 4 bis 8 Wochen, je nach verwendetem Pflanzenmaterial, spätestens aber nach dem Auskeimen der Embryonen, können diese auf Festmedien übertragen werden, die keine oder aber nur eine geringe Hormonkonzentration aufweisen und hier bis zur Ausbildung von kleinen Pflänzchen (Keimlinge) weiterkultiviert werden.After a cultivation period of about 4 to 8 weeks, depending on the plant material used, but at the latest after germination of the embryos, they can be transferred to solid media, which have no or only a low hormone concentration and here until the formation of small plantlets (seedlings ) are further cultivated.

Je nach verwendetem Pflanzenmaterial kann es vorteilhaft sein, eine Induktion der Wurzelbildung auszulösen, z.B. durch Uebertragung der Embryonen auf an sich bekannte Wurzel-induzierende Medien [vgl. z.B. Medium S4 (Tabelle 9); H4 (Tabelle 10)].Depending on the plant material used, it may be advantageous to induce induction of rooting, e.g. by transferring the embryos to known root-inducing media [cf. e.g. Medium S4 (Table 9); H4 (Table 10)].

Die auf diese Weise gebildeten transgenen, in der Regel chimären Pflänzchen können dann in Erde gepflanzt und in gleicher Weise wie normale Sämlinge weiterbehandelt werden.The thus formed transgenic, usually chimeric plantlets can then be planted in soil and treated in the same way as normal seedlings.

Aus den auf die zuvor beschriebene Weise erhaltenen transgenen Chimären können dann unter Anwendung an sich bekannter Verfahrensmassnahmen sehr einfach nicht-chimäre transgene Pflanzen hergestellt werden.Non-chimeric transgenic plants can then be easily prepared from the transgenic chimeras obtained in the manner described above using methods known per se.

Für die Herstellung nicht-chimärer transgener Pflanzen stehen grundsätzlich zwei alternative Wege zur Verfügung.There are basically two alternative ways of producing non-chimeric transgenic plants.

a) Bei Pflanzen, die einer sekundären Embryogenese oder einer sekundären Adventivspross-Bildung zugänglich sind, ist es möglich, in vitro die sekundären Strukturen , die sich aus Einzelzellen ableiten, von den primär entstandenen, in der Regel chimären Regeneranten zu trennen und zu vereinzeln und somit reine transgene Pflanzen zu erhalten. Dies ist besonders einfach, wenn das oder eines der übertragenen Fremdgene die Anwendung selektiver Kultiverungsbedingungen gestattet, sodass nur die transgenen Zellen überleben.a) In plants susceptible to secondary embryogenesis or secondary adventitious shoot formation, it is possible to separate and separate the secondary structures derived from single cells in vitro from the primary, usually chimeric, regenerants, and thus obtaining pure transgenic plants. This is particularly easy if the or one of the transmitted foreign genes allows the application of selective culture conditions so that only the transgenic cells survive.

Die transgenen Regenerate können dann auf die zuvor beschriebene Weise kultiviert und zu ganzen Pflanzen regeneriert werden.The transgenic regenerates can then be cultured in the manner described above and regenerated to whole plants.

b) Homogen transformierte (nicht-chimäre) Pflanzen können andererseits aber auch durch gegebenenfalls wiederholte Selbstbestäubung von primären transgenen Chimären gewonnen werden. Da die sexuelle Nachkommenschaft aus einer Einzelzelle, nämlich der befruchteten Eizelle hervorgeht, wird ein Teil dieser Nachkommen aus vollständigen.;transgenen Pflanzen bestehen und zwar dann, wenn der transgene Bereich der Chimäre an der Bildung der Pollen oder Eizellen beteiligt ist.b) Homogeneously transformed (non-chimeric) plants, on the other hand, can also be obtained by optionally repeated self-pollination of primary transgenic chimeras. Since the sexual offspring comes from a single cell, namely the fertilized egg cell, a part of these offspring will be complete. ; Transgenic plants, and indeed when the transgenic part of the chimera in the formation of pollen or egg cells is involved.

Das zuvor beschriebene Verfahren zur Herstellung transgener Pflanzen mit Hilfe der Mikroinjektionstechnologie ist mit allen seinen Teilschritten Bestandteil der vorliegenden Erfindung.The method for the production of transgenic plants with the aid of microinjection technology described above, with all its sub-steps, is part of the present invention.

Das erfindungsgemässe Verfahren ist praktisch universell anwendbar, da praktisch alle Pflanzen zygotische Embryonen bilden. Es umfasst sowohl die Mikroinjektion von natürlichen DNA-Sequenzen als auch von artifiziell mit Hilfe der rekombinanten DNA-Technologie erzeugten hybriden Genkonstruktionen.The inventive method is practically universally applicable, since virtually all plants form zygotic embryos. It encompasses both the microinjection of natural DNA sequences and of hybrid gene constructs artificially generated using recombinant DNA technology.

In erster Linie umfasst vom breiten Umfang der vorliegenden Erfindung sind rekombinante DNA-Moleküle, die DNA-Sequenzen enthalten, welche bei den Transformanten zu nützlichen und wünschenswerten Eigenschaften führen.Primarily encompassed by the broad scope of the present invention are recombinant DNA molecules containing DNA sequences which confer useful and desirable properties on the transformants.

Dabei handelt es sich vorzugsweise um rekombinante DNA-Moleküle, die eine oder mehrere Gensequenzen beinhalten, die eine nützliche und wünschenswerte Eigenschaft kodieren und die unter der regulatorischen Kontrolle von in Pflanzen aktiven Expressionssignalen stehen und mit diesen in operabler Weise verknüpft sind, sodass eine Expression besagter Gensequenzen in der transformierten pflanzlichen Zelle gewährleistet ist.These are preferably recombinant DNA molecules that contain one or more gene sequences that encode a useful and desirable characteristic and that are under the regulatory control of and are operably linked to plant-active expression signals, such that expression thereof Gene sequences in the transformed plant cell is ensured.

Für die Verwendung in dem erfindungsgemässen Verfahren sind somit in erster Linie alle diejenigen Gene geeignet, die in der pflanzlichen Zelle exprimiert werden und die der Pflanze eine nützliche und/oder gewünschte Eigenschaft verleihen, wie z.B. eine erhöhte Resistenz gegenüber Pathogenen (beispielsweise gegenüber phytophathogenen Pilzen, Bakterien, Viren etc.), eine Resistenz gegenüber Chemikalien [beispielsweise gegenüber Herbiziden (wie z.B. Triazinen, SuIfonylharnstoffen, Imidazolinonen, Triazolpyrimidinen, Bialaphos, Glyphosate, etc.), Insektiziden oder anderen Bioziden]; Resistenz gegenüber nachteiligen (endaphischen oder atmosphärischen) Umwelteinflüssen (beispielsweise gegenüber Hitze, Kälte, Wind, besondere, extreme Bodenbeschaffenheit, Feuchtigkeit, Trockenheit, osmotischer Stress etc.); oder aber zu einer erhöhten oder aber qualitativ besseren Bildung von Reserve- oder Speicherstoffen in Blättern, Samen, Knollen, Wurzel, Stengeln, etc. führen. Zu den wünschenswerten Substanzen, die von transgenen Pflanzen produziert werden können, zählen beispielsweise Proteine, Stärken, Zucker, Aminosäuren, Alkaloide, Riechstoffe, Farben, Fette, etc.Thus, for use in the method of the invention, all those genes which are expressed in the plant cell and which confer on the plant a useful and / or desired property, such as e.g. an increased resistance to pathogens (for example to phytophathogenic fungi, bacteria, viruses etc.), a resistance to chemicals [for example to herbicides (such as triazines, sulfonylureas, imidazolinones, triazolopyrimidines, bialaphos, glyphosates, etc.), insecticides or other biocides] ; Resistance to adverse (endaphic or atmospheric) environmental influences (for example to heat, cold, wind, special, extreme soil conditions, humidity, dryness, osmotic stress, etc.); or lead to an increased or better quality formation of reserve or storage materials in leaves, seeds, tubers, root, stems, etc. Among the desirable substances that can be produced by transgenic plants include, for example, proteins, starches, sugars, amino acids, alkaloids, fragrances, colors, fats, etc.

Ebenso werden von der vorliegenden Erfindung Gene umfasst, die pharmazeutisch akzeptable Wirksubstanzen, wie z.B. Alkaloide, Steroide, Hormone, Immunmodulatoren, und andere physiologisch aktive Substanzen kodieren.Also encompassed by the present invention are genes which contain pharmaceutically acceptable active substances, e.g. Alkaloids, steroids, hormones, immunomodulators, and other physiologically active substances.

Eine Resistenz gegenüber Cytotoxinen kann beispielsweise durch Übertragung eines Gens erreicht werden, das in der Lage ist, bei der Expression in der pflanzlichen Zelle, ein Enzym zur Verfügung zu stellen, welches das Cytotoxin detoxifiziert, wie z.B. die Neomycinphosphotransferase Typ II oder die Aminoglycosidphosphotransferase Typ IV, die zu einer Detoxifikation von Kanamycin, Hygromycin und anderen Aminoglykosidantibiotika beitragen oder eine Glutathion-S-Transferase, Cytochrom P-450 oder andere katabolisch wirksame Enzyme, von denen bekannt ist, dass sie Triazine, Sulfonylharnstoffe oder andere Herbizide detoxifizieren. Eine Resistenz gegenüber Cytotoxinen kann auch durch ein Gen vermittelt werden, das in einer Pflanze eine bestimmte Form eines 'Zielenzyms' (Angriffspunkt der Cytotoxinwirkung) exprimiert, die resistent ist gegen die Aktivität des Cytotoxins, wie z.B. eine Variante der Acetohydroxysäuresynthase, die gegenüber der inhibitorischen Wirkung von SuIfonylharnstoffen, Imidazolinonen oder anderen Herbiziden, die mit diesem spezifischen Stoffwechselschritt interagieren, insensitiv ist; oder eine Variante der EPSP Synthase, die sich gegenüber der Hemmwirkung von Glyphosate als insensitiv erweist. Es kann sich als vorteilhaft erweisen, diese veränderten Zielenzyme in einer Form zu exprimieren, die ihren Transport in das korrekte zelluläre Kompartiment, wie z.B. im obigen Fall in die Chloroplasten, erlaubt.Resistance to cytotoxins can be achieved, for example, by transfer of a gene capable of providing, upon expression in the plant cell, an enzyme which detoxifies the cytotoxin, e.g. neomycin phosphotransferase type II or aminoglycoside phosphotransferase type IV, which contribute to the detoxification of kanamycin, hygromycin and other aminoglycoside antibiotics or a glutathione S-transferase, cytochrome P-450 or other catabolic enzymes known to be triazines, sulfonylureas or detoxify other herbicides. Resistance to cytotoxins may also be mediated by a gene expressing in a plant a particular form of a 'target enzyme' (cytotoxin action site) which is resistant to the activity of the cytotoxin, e.g. a variant of acetohydroxy acid synthase that is insensitive to the inhibitory effect of sulfonylureas, imidazolinones or other herbicides that interact with this specific metabolic step; or a variant of EPSP synthase, which proves to be insensitive to the inhibitory effect of glyphosate. It may prove advantageous to express these altered target enzymes in a form which facilitates their transport into the correct cellular compartment, e.g. in the above case in the chloroplasts, allowed.

In bestimmten Fällen kann es von Vorteil sein, die Genprodukte in die Mitochondrien, die Vakuolen, das endoplasmatische Retikulum oder in andere Zellregionen, möglicherweise sogar in die interzellulären Räume (Apoplasten) zu dirigieren.In certain cases it may be advantageous to direct the gene products into the mitochondria, the vacuoles, the endoplasmic reticulum or other cell regions, possibly even into the intercellular spaces (apoplasts).

Eine Resistenz gegenüber bestimmten Pilzklassen kann beispielsweise durch die Einschleusung eines Gens erreicht werden, das Chitinase in den pflanzlichen Geweben exprimiert. Zahlreiche pflanzenpathogene Pilze enthalten Chitin als integralen Bestandteil ihre Hyphen- und Sporenstrukturen, so z.B. die Basidiomyceten (Brand- und Rostpilze), Asomyceten und Fungi Imperfecti (einschliesslich Alternaria und Bipolaris, Exerophilum turcicum, Colletotricum, Gleocercospora und Cercospora). Chitinase ist in der Lage das Mycelwachstum bestimmter PathogeneResistance to certain fungal classes can be achieved, for example, by the introduction of a gene that expresses chitinase in the plant tissues. Numerous phytopathogenic fungi contain chitin as an integral part of their hyphae and spore structures, such as the Basidiomycetes (fire and rust fungi), Asomycetes and Fungi Imperfecti (including Alternaria and Bipolaris, Exerophilum turcicum, Colletotricum, Gleocercospora and Cercospora) . Chitinase is capable of mycelial growth of certain pathogens

in-vitro zu hemmen. Ein pflanzliches Blatt oder eine Wurzel, die Chitinase konstruktiv oder aber als Antwort auf das Eindringen eines Pathogens exprimiert, ist gegen den Angriff einer grossen Zahl verschiedener Pilze geschützt. Je nach Situation kann eine konstitutive Expression vorteilhaft sein im Vergleich zu einer induzierbaren Expression, die bei zahlreichen Pflanzen als normale Reaktion auf einen Pathogenbefall auftritt, da die Chitinase unmittelbar in hoher Konzentration vorliegt, ohne dass eine lag-Phase für die Neusynthese abgewartet werden muss.inhibit in vitro . A plant leaf or root expressing chitinase constructively or in response to the ingress of a pathogen is protected against attack by a large number of different fungi. Depending on the situation, constitutive expression may be advantageous compared to inducible expression, which occurs in many plants as a normal response to pathogen attack, since chitinase is immediately present in high concentration without having to wait for a lag phase for the new synthesis.

Eine Resistenz gegenüber Insekten kann beispielweise durch ein Gen übertragen werden, das ein Polypeptid kodiert, welches toxisch ist für Insekten und/oder deren Larven, wie z.B. das kristalline Protein von Bacillus thuringiensis [Barton et al, 1987; Vaeck et al, 1987]. Eine zweite Klasse von Proteinen, die eine Insektenresistenz vermitteln, sind die Proteaseinhibitoren. Proteaseinhibitoren bilden einen gewöhnlichen Bestandteil von pflanzlichen Speicherstrukturen (Ryan, 1973). Es konnte nachgewiesen werden, dass ein aus Sojabohnen isolierter und gereinigter Bowman-Birk Proteaseinhibitor die Darmprotease von Tenebrio-Larven hemmt (Birk et al, 1963). Das Gen, welches den Trypsininhibitor aus der Kuherbse kodiert, ist bei Hilder et al, (1987) beschrieben.For example, resistance to insects may be conferred by a gene encoding a polypeptide that is toxic to insects and / or their larvae, such as the crystalline protein of Bacillus thuringiensis [Barton et al, 1987; Vaeck et al, 1987]. A second class of proteins that confer insect resistance are the protease inhibitors. Protease inhibitors form an ordinary part of plant storage structures (Ryan, 1973). Bowman-Birk protease inhibitor isolated and purified from soybeans has been shown to inhibit the intestinal protease of Tenebrio larvae (Birk et al, 1963). The gene encoding the trypsin inhibitor from cowbud is described in Hilder et al. (1987).

Ein Gen, das einen Proteaseinhibitor kodiert, kann in einem geeigneten Vektor unter die Kontrolle eines Pflanzenpromotors, insbesondere eines konstruktiven Promotors, wie z.B. den CaMV 35S Promotor [der bei Odell et al, (1985) beschrieben ist], gebracht werden. Das Gen, beispielsweise die kodierende Sequenz des Bowman-Birk Proteaseinhibitors aus der Sojabohne, kann mit Hilfe der bei Hammond et al, (1984) beschriebenen cDNA Klonierungsmethode erhalten werden. Eine weitere Möglichkeit zur Herstellung eines Proteaseinhibitors besteht in dessen synthetischer Herstellung, sofern dieser weniger als 100 Aminosäuren aufweist, wie z.B. der Trypsininhibitor der Limabohne. Die kodierende Sequenz lässt sich durch Zurückübersetzen der Aminosäuresequenz voraussagen. Zusätzlich werden an beiden Enden Restriktionsschnittstellen eingebaut, die für den jeweils gewünschten Vektor geeignet sind. Das synthetische Gen wird durch Synthese überlappender Oligonukleotidfragmente von 30 bis 60 BasenpaarenA gene encoding a protease inhibitor may be placed in a suitable vector under the control of a plant promoter, particularly a constructive promoter, such as the CaMV 35S promoter [described in Odell et al, (1985)]. The gene, for example the coding sequence of the Bowman-Birk protease inhibitor from soybean, can be obtained by the cDNA cloning method described by Hammond et al. (1984). Another possibility for the preparation of a protease inhibitor is its synthetic preparation, provided that it has less than 100 amino acids, such as the trypsin inhibitor of lima bean. The coding sequence can be predicted by back-translating the amino acid sequence. In addition, restriction sites are built at both ends, which are suitable for the respective desired vector. The synthetic gene is prepared by synthesis of overlapping oligonucleotide fragments of 30 to 60 base pairs

hergestellt, indem diese zunächst einer Kinasereaktion unterworfen, dann miteinander verknüpft (Maniatis et al, 1982) und schliesslich in einem passenden Vektor kloniert werden. Mit Hilfe der DNA Sequenzierung kann dann ein Klon, der das Insert in einer korrekten Orientierung aufweist, identifiziert werden. Für die Enschleusung in die Embryonen wird isolierte Plasmid-DNA verwendet.prepared by first subjected to a kinase reaction, then linked together (Maniatis et al, 1982) and finally cloned in an appropriate vector. Using DNA sequencing, a clone having the insert in a correct orientation can then be identified. For the discharge into the embryos isolated plasmid DNA is used.

Ebenfalls umfasst von der vorliegenden Erfindung sind Gene, die pharmazeutisch aktive Bestandteile kodieren, z.B. Alkaloide, Steroide, Hormone und andere physiologisch aktive Substanzen sowie Flavine, Vitamine und Farbstoffe. Zu den Genen, die im Rahmen dieser Erfindung in Betracht gezogen werden, gehören daher, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein, pflanzenspezifische Gene wie z.B. das Zeingen (Wienand et al, 1981), Säuger-spezifische Gene wie das Insulingen, das Somatostatingen, die Interleucingene, das t-PA Gen (Pennica et al, 1983) etc., oder aber Gene mikrobiellen Ursprungs wie das NPT II Gen sowie synthetische Gene wie das Insulingen (Itakura et al, 1975).Also included in the present invention are genes that encode pharmaceutically active ingredients, eg, alkaloids, steroids, hormones, and other physiologically active substances, as well as flavins, vitamins, and dyes. Genes contemplated within the scope of this invention therefore include, but are not limited to, plant-specific genes such as, for example, Zeingen (Wienand et al, 1981), mammalian genes such as insulin gene, somatostatin gene Interleucingeins, the t-PA gene (Pennica et al, 1983), etc., or genes of microbial origin such as the NPT II gene as well as synthetic genes such as insulin gene (Itakura et al, 1975).

Neben natürlicherweise vorkommenden Genen, die eine nützliche und wünschenswerte Eigenschaft kodieren, können im Rahmen dieser Erfindung auch Gene verwendet werden, die zuvor mit Hilfe chemischer oder gentechnologischer Methoden gezielt modifiziert wurden.In addition to naturally occurring genes which code for a useful and desirable property, it is also possible in the context of this invention to use genes which have been previously modified with the aid of chemical or genetic engineering methods.

Weiterhin sind von dem breiten Konzept der vorliegenden Erfindung auch solche Gene umfasst, die vollständig durch chemische Synthese hergestellt werden.Furthermore, the broad concept of the present invention also encompasses those genes which are completely prepared by chemical synthesis.

Weiterhin geeignet für die Verwendung in dem erfindungsgemässen Verfahren sind sonstige nützliche DNA-Sequenzen, insbesondere nicht-kodierende DNA-Sequenzen mit regulatorischen Funktionen. Diese nicht-kodierenden DNA-Sequenzen sind beispielsweise in der Lage die Transkription einer assoziierten DNA-Sequenz in pflanzlichen Geweben zu regulieren.Also suitable for use in the method according to the invention are other useful DNA sequences, in particular non-coding DNA sequences with regulatory functions. For example, these noncoding DNA sequences are capable of regulating the transcription of an associated DNA sequence in plant tissues.

In diesem Zusammenhang ist z.B. der Promotor des hps70 Gens zu nennen, der durch einen Hitzeschock induziert werden kann (Spena et al, 1985); die 5'-flankierende Sequenz der nuklear kodierten Sequenz der kleinenIn this context, for example, the promoter of the hps70 gene may be mentioned, which can be induced by a heat shock (Spena et al , 1985); the 5 'flanking sequence of the nuclear-encoded sequence of the small

Untereinheit des Ribulose-1,5-biphosphatcarboxylase (RUBISCO) Gens [Morelli et al, 1985] oder des Chlorophyll a/b Bindungsproteins, die durch Licht induzierbar sind; oder die 5'-flankierende Region des Alkoholdehydrogenase (adhl-s)Gens aus Mais, die unter anaeroben Bedingungen die Transkription eines assoziierten Reportergens [z.B. Chloramphenicolacetyltransferase-Gen (CAT)] auslöst (Howard et al, 1977).Subunit of the ribulose-1,5-biphosphate carboxylase (RUBISCO) gene [Morelli et al , 1985] or the chlorophyll a / b binding protein which are light-inducible; or the 5'-flanking region of the maize alcohol dehydrogenase (adhl-s) gene which induces transcription of an associated reporter gene [eg chloramphenicol acetyltransferase gene (CAT)] under anaerobic conditions (Howard et al, 1977).

Eine weitere Gruppe regulierbarer DNA-Sequenzen betrifft chemisch regulierbare Sequenzen, die z.B. in den PR-("pathogenesis related proteine")Proteingenen des Tabaks vorliegen und mit Hilfe chemischer Regulatoren induzierbar sind.Another group of regulatable DNA sequences relates to chemically-regulated sequences, e.g. are present in the PR ("pathogenesis related proteins") protein genes of tobacco and are inducible by means of chemical regulators.

Die zuvor beispielhaft genannten regulierbaren DNA-Sequenzen können sowohl natürlichen als auch synthetischen Ursprungs sein oder aber aus einem Gemisch von natürlichen und synthetischen DNA-Sequenzen bestehen.The regulatable DNA sequences mentioned above by way of example may be of natural or synthetic origin or may consist of a mixture of natural and synthetic DNA sequences.

Als Gene oder DNA-Sequenzen, die im Rahmen der vorliegenden Erfindung Verwendung finden können, kommen sowohl homologe als auch heterologe Gen(e) oder DNA sowie synthetische Gen(e) oder DNA gemäss der im Rahmen der vorliegenden Erfindung gemachten Definition in Betracht.Suitable genes or DNA sequences which can be used in the context of the present invention are both homologous and heterologous gene (s) or DNA as well as synthetic gene (s) or DNA according to the definition made in the context of the present invention.

Die DNA-Sequenz kann ausschliesslich aus genomischer, aus cDNA bzw. synthetischer DNA konstruiert sein. Eine andere Möglichkeit besteht in der Konstruktion einer hybriden DNA-Sequenz bestehend sowohl aus cDNA als auch aus genomischer DNA und/oder synthetischer DNA.The DNA sequence can be constructed exclusively from genomic, from cDNA or synthetic DNA. Another possibility is to construct a hybrid DNA sequence consisting of both cDNA and genomic DNA and / or synthetic DNA.

In diesem Fall kann die cDNA aus demselben Gen stammen wie die genomische DNA oder aber, sowohl die cDNA als auch die genomische DNA können aus verschiedenen Genen stammen. In jedem Fall können aber sowohl die genomische DNA und/oder die cDNA, jede für sich, aus dem gleichen oder aus verschiedenen Genen hergestellt sein.In this case, the cDNA may be from the same gene as the genomic DNA or else both the cDNA and the genomic DNA may be from different genes. In any case, however, both the genomic DNA and / or the cDNA, each by itself, can be made from the same or different genes.

Wenn die DNA-Sequenz Anteile von mehr als einem Gen beinhaltet, können diese Gene entweder von ein und demselben Organismus, von mehreren Organismen, die verschiedenen Stämmen oder Varietäten derselben Art oderIf the DNA sequence includes portions of more than one gene, these genes may be from either one and the same organism, from several organisms, the different strains or varieties of the same species or

verschiedenen Spezies derselben Gattung angehören, oder aber von Organismen, die mehr als einer Gattung derselben oder einer anderen taxonomischen Einheit (Reich) angehören, abstammen.belong to different species of the same genus, or from organisms that belong to more than one genus of the same or another taxonomic entity (Reich), descend.

Um die Expression besagter Strukturgene in der pflanzlichen Zelle zu gewährleisten, ist es vorteilhaft, wenn die kodierenden Gensequenzen zunächst in operabler Weise mit in pflanzlichen Zellen funktionsfähigen Expressions-Sequenzen verknüpft werden.In order to ensure the expression of said structural genes in the plant cell, it is advantageous if the coding gene sequences are first operably linked to expression sequences which are functional in plant cells.

Die hybriden Genkonstruktionen im Rahmen der vorliegenden Erfindung enthalten somit neben dem (den) Strukturgen(en) Expressions-Signale, die sowohl Promotor- und Terminator-Sequenzen als auch weitere regulatorische Sequenzen der 3' und 5' nicht-translatierten Regionen miteinschliessen.The hybrid gene constructions in the context of the present invention thus contain, in addition to the structural gene (s), expression signals which include both promoter and terminator sequences as well as further regulatory sequences of the 3 'and 5' untranslated regions.

Jeder Promotor und jeder Terminator, der in der Lage ist, eine Induktion der Expression einer kodierenden DNA-Sequenz (Strukturgen) zu bewirken, kann als Bestandteil der hybriden Gensequenz verwendet werden. Besonders geeignet sind Expressionssignale, die aus Genen von Pflanzen oder Pflanzenviren stammen. Beispiele geeigneter Promotoren und Terminatoren sind z.B. solche der Nopalin-Synthase-Gene (nos), der Octopin-Synthase-Gene (ocs) sowie der Cauliflower Mosaik Virus Gene (CaMV) oder aber homologe DNA-Sequenzen, die noch die charakteristischen Eigenschaften der genannten Expressionssignale aufweisen.Any promoter and terminator capable of inducing induction of expression of a coding DNA sequence (structural gene) may be used as part of the hybrid gene sequence. Particularly suitable are expression signals derived from genes of plants or plant viruses. Examples of suitable promoters and terminators are e.g. those of the nopaline synthase genes (nos), the octopine synthase genes (ocs) as well as the cauliflower mosaic virus genes (CaMV) or homologous DNA sequences, which still have the characteristic properties of said expression signals.

Bevorzugt im Rahmen dieser Erfindung sind die 35S und 19S Expressions-Signale des CaMV Genoms oder deren Homologe, die mit Hilfe molekularbiologischer Methoden, wie sie z.B. bei Maniatis et al., 1982 beschrieben sind, aus besagtem Genom isoliert und mit der kodierenden DNA-Sequenz verknüpft werden können.Preferred within the scope of this invention are the 35S and 19S expression signals of the CaMV genome or their homologs obtained by molecular biological methods, e.g. in Maniatis et al., 1982, can be isolated from said genome and linked to the coding DNA sequence.

Unter Homologen der 35S und 19S Expressionssignale sind im Rahmen dieser Erfindung Sequenzen zu verstehen, die trotz geringer Sequenzunterschiede den Ausgangssequenzen im wesentlichen homolog sind und die nach wie vor die gleiche Funktion wie diese erfüllen.For the purposes of the present invention, homologs of the 35S and 19S expression signals are to be understood as meaning sequences which are essentially homologous to the starting sequences despite slight sequence differences and which still fulfill the same function as these.

Als Ausgangsmaterial für die ßSS-Transkriptionskontroll-Sequenzen kann erfindungsgemäss z.B. das Seal-Fragment des CaMV Stammes "S", das die Nukleotide 6808-7632 der Genkarte umfasst (Frank G et al., 1980), verwendet werden.The starting material for the ßSS transcription control sequences according to the invention, for example, the seal fragment of the CaMV strain "S", which includes the nucleotides 6808-7632 of the gene map (Frank G et al. , 1980) are used.

Die 19S Promotor- und 5' nicht-translatierte Region befindet sich auf einem Genomfragment zwischen der Pstl Stelle (Position 5386) und der Hindlll-Stelle (Position 5850) der CaMV Genkarte (Hohn et al., 1982). Die entsprechende Terminator- und 3' nichttranslatierte Region liegt auf einem EcoRV/Bglll-Fragment zwischen Position 7342 und 7643 des CaMV Genoms.The 19S promoter and 5 'untranslated region is located on a genomic fragment between the PstI site (position 5386) and the HindIII site (position 5850) of the CaMV gene map (Hohn et al. , 1982). The corresponding terminator and 3 'untranslated region is located on an EcoRV / BglII fragment between position 7342 and 7643 of the CaMV genome.

Weiterhin bevorzugt im Rahmen dieser Erfindung sind die Expressionssignale des CaMV Stammes CM 1841, dessen komplette Nukleotidsequenz bei Gardner RC et al, 1981 beschrieben ist.Further preferred in the context of this invention are the expression signals of the CaMV strain CM 1841, the complete nucleotide sequence of which is described in Gardner RC et al. , 1981.

Ein weiterer wirksamer Vertreter eines Pflanzenpromotors, der Verwendung finden kann, ist ein überproduzierender Pflanzenpromotor. Diese Art von Promotoren sollte, sofern sie in operabler Weise mit der Gensequenz, welche ein gewünschtes Genprodukt kodiert, verknüpft ist, in der Lage sein, die Expression besagter Gensequenz zu vermitteln.Another effective representative of a plant promoter that can be used is an overproducing plant promoter. This type of promoter should, if operably linked to the gene sequence encoding a desired gene product, be able to mediate the expression of said gene sequence.

Ueberproduzierende Pflanzenpromotoren, die im Rahmen der vorliegenden Erfindung zur Anwendung kommen können, schliessen den Promotor der kleinen Untereinheit (small subunif, ss) der Ribulose-1,5-bisphosphat-Carboxylase aus Sojabohnen [Berry-Lowe et al., J. Molecular and App. Gen., U 483-498 (1982)] sowie den Promotor des Chlorophyll-a/b-Bindungsproteins ein. Diese beiden Promotoren sind dafür bekannt, dass sie in eukaryontischen Pflanzenzellen durch Licht induziert werden [siehe z.B. Genetic Engineering of Plants, an Agricultural Perspective,Overproducing plant promoters which may be used in the present invention include the promoter of the small subunit (ss) of soybean ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase [Berry-Lowe et al. , J. Molecular and App. Gene. , U 483-498 (1982)] and the promoter of the chlorophyll a / b binding protein. These two promoters are known to be induced by light in eukaryotic plant cells [see, eg, Genetic Engineering of Plants, an Agricultural Perspective ,

A. Cashmore, Plenum, New York 1983, Seite 29-38; Coruzzi G. et al., The Journal of Biological Chemistry, 258: 1399 (1983) und Dunsmuir,A. Cashmore, Plenum, New York 1983, pages 29-38; Coruzzi G. et al. , The Journal of Biological Chemistry , 258 : 1399 (1983) and Dunsmuir,

P. et al., Journal of Molecular and Applied Genetics, 2\ 285 (1983)].P. et al., Journal of Molecular and Applied Genetics, 2 \ 285 (1983)].

Die verschiedenen DNA-Sequenzabschnitte können mit Hilfe an sich bekannter Methoden miteinander zu einer vollständigen kodierenden DNA-Sequenz verknüpft werden. Geeignete Methoden schliessen beispielsweise die in vivo Rekombination von DNA-Sequenzen, die homologe Abschnitte aufweisen sowie die in vitro Verknüpfung von Restriktionsfragmenten mit ein.The various DNA sequence sections can be linked to one another by means of methods known per se to form a complete coding DNA sequence. Suitable methods include, for example, the in vivo recombination of DNA sequences having homologous portions as well as the in vitro linking of restriction fragments.

Als Klonierungsvektoren verwendet man im allgemeinen Plasmid- oder Virus-(Bakteriophage)-Vektoren mit Replikations- und Kontrollsequenzen, die von Spezies stammen, die mit der Wirtszelle kompatibel sind.As cloning vectors, one generally uses plasmid or virus (bacteriophage) vectors with replication and control sequences derived from species compatible with the host cell.

Der Klonierungsvektor trägt in der Regel einen Replikationsursprung, ausserdem spezifische Gene, die zu phaenotypischen Selektionsmerkmalen in der transformierten Wirtszelle führen, insbesondere zu Resistenzen gegenüber Antibiotika oder gegenüber bestimmten Herbiziden. Die transformierten Vektoren können anhand dieser phaenotypischen Marker nach einer Transformation in einer Wirtszelle selektiert werden.The cloning vector usually carries an origin of replication, as well as specific genes that lead to phenotypic selection characteristics in the transformed host cell, in particular to resistance to antibiotics or to certain herbicides. The transformed vectors can be selected from these phenotypic markers after transformation in a host cell.

Selektierbare phaenotypische Marker, die im Rahmen dieser Erfindung Anwendung finden können, umfassen beispielsweise, ohne das dies eine Limitierung des Erfindungsgegenstandes darstellt, Resistenzen gegen Ampicillin, Tetracyclin, Hygromycin, Kanamycin, Metotrexat, G418 und Neomycin.Selectable phenotypic markers that can be used in the context of this invention include, for example, without this being a limitation of the subject invention, resistance to ampicillin, tetracycline, hygromycin, kanamycin, metotrexate, G418 and neomycin.

Als Wirtszellen kommen im Rahmen dieser Erfindung Prokaryonten in Frage, einschliesslich bakterieller Wirte, wie z.B. A.tumefaciens, E.coli, S typhimurium und Serratia marcescens, sowie Cyanobakterien. Ferner können auch eukaryontische Wirte wie Hefen, mycelbildende Pilze und Pflanzenzellen im Rahmen dieser Erfindung verwendet werden.Suitable host cells in the context of this invention are prokaryotes, including bacterial hosts such as, for example, A.tumefaciens , E. coli , S. typhimurium and Serratia marcescens , as well as cyanobacteria. Furthermore, eukaryotic hosts such as yeasts, mycelium-forming fungi and plant cells may also be used in the invention.

Das Einspleissen der erfindungsgemässen hybriden Genkonstruktion in einen geeigneten Klonierungsvektor erfolgt mit Hilfe von Standardmethoden wie sie z.B. bei Maniatis et al , 1982 beschrieben sind.The splicing of the hybrid gene construction according to the invention into a suitable cloning vector takes place by means of standard methods as described, for example, in Maniatis et al., 1982.

Dabei wird in der Regel der Vektor und die einzuspleissende DNA Sequenz zunächst mit geeigneten Restriktions-Enzymen geschnitten. Geeignete Restriktionsenzyme sind z.B. solche, die Fragmente mit glatten Enden liefern, wie z.B. Smal, Hpal und EcoRV, oder aber Enzyme, die kohäsive Enden bilden, wie z.B. EcoRI, Sacl und BamHI.As a rule, the vector and the DNA sequence to be spliced are first cut with suitable restriction enzymes. Suitable restriction enzymes are e.g. those which provide blunt-ended fragments, such as e.g. SmaI, Hpal and EcoRV, or enzymes which form cohesive ends, e.g. EcoRI, Sacl and BamHI.

Sowohl Fragmente mit glatten Enden wie auch solche mit kohäsiven Enden, die einander komplementär sind, können mit Hilfe geeigneter DNA-Ligasen wieder zu einem einheitlichen durchgehenden DNA-Molekül verknüpft werden.Both blunt-ended and cohesive-end fragments that are complementary to each other can be recombined into a single, consistent DNA molecule using appropriate DNA ligases.

Glatte Enden können auch durch Behandlung von DNA-Fragmenten, die überhängende kohäsive Enden aufweisen, mit dem Klenow-Fragment der E.coli DNA-Polymerase durch Auffüllen der Lücken mit den entsprechenden komplementären Nukleotiden hergestellt werden.Smooth ends may also be prepared by treating DNA fragments having overhanging cohesive ends with the Klenow fragment of E. coli DNA polymerase by filling in the gaps with the corresponding complementary nucleotides.

Anderseits lassen sich auch kohäsive Enden künstlich herstellen, z.B. durch Anfügen komplementärer homopolymerer Schwänze an die Enden einer gewünschten DNA-Sequenz sowie des geschnittenen Vektormoleküls unter Verwendung einer terminalen Desoxynukleotidyl-Transferase oder aber durch Anfügen synthetischer Oligonukleotid-Sequenzen (Linker), die eine Restriktionsschnittstelle tragen und anschliessendes Schneiden mit dem entsprechenden Enzym.On the other hand, cohesive ends can also be made artificially, e.g. by adding complementary homopolymeric tails to the ends of a desired DNA sequence and the cut vector molecule using a terminal deoxynucleotidyl transferase or by adding synthetic oligonucleotide sequences (linkers) which carry a restriction site and subsequent cutting with the corresponding enzyme.

Der Klonierungsvektor und die mit diesem Vektor transformierte Wirtszelle werden erfindungsgemäss dazu verwendet, die Kopienzahl des Vektors zu erhöhen. Mit einer erhöhten Kopienzahl ist es möglich, den Vektor, der die erfindungsgemässe hybride Genkonstruktion trägt, zu isolieren und z.B. für die Einschleusung der Chimären Gensequenz in die pflanzliche Zelle zu verwenden.The cloning vector and the host cell transformed with this vector are used according to the invention to increase the copy number of the vector. With an increased copy number, it is possible to isolate the vector carrying the hybrid gene construction of the invention, and e.g. for the introduction of the chimeric gene sequence into the plant cell.

In einem weiteren Verfahrensschritt werden diese Plasmide dazu verwendet, die ein gewünschtes Genprodukt kodierenden Strukturgene oder nichtkodierende DNA-Sequenzen mit regulatorischer Funktion in die pflanzliche Zelle einzuschleusen und in das Pflanzengenom zu integrieren.In a further process step, these plasmids are used to introduce the desired gene product encoding structural genes or non-coding DNA sequences with regulatory function in the plant cell and to integrate into the plant genome.

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung betrifft daher die Herstellung von pflanzlichen Rezipienten-Zellen, welche besagtes Strukturgen oder sonstige natürliche DNA-Sequenzen in ihr Genom eingebaut enthalten.Another object of the present invention therefore relates to the production of plant recipient cells which contain said structural gene or other natural DNA sequences incorporated into their genome.

Ebenfalls umfasst vom breiten Konzept dieser Erfindung sind transgene Pflanzen, die mit Hilfe des zuvor beschriebenen erfindungsgemassen Verfahrens transformiert worden sind sowie deren asexuelle und/oder sexuelle Nachkommenschaft, welche noch die durch die Transformation der Mutterpflanze bedingte(n) neue(n) und wünschenswerte(n) Eigenschaft(en) aufweisen, sowie allgemein pflanzliches Vermehrungsgut.Also encompassed by the broad concept of this invention are transgenic plants that have been transformed by the method of the invention described above, and their asexual and / or sexual progeny, which still have the new (and desirable) effects of transformation of the parent plant. n) feature (s), as well as general plant reproductive material.

Unter den Begriff der asexuellen und/oder sexuellen Nachkommenschaft transgener Pflanzen fallen definitionsgemäss im Rahmen dieser Erfindung somit auch alle Mutanten und Varianten, welche noch die charakteristischen Eigenschaften der transformierten Ausgangspflanze aufweisen, sowie sämtliche Kreuzungs- und Fusionsprodukte mit dem transformierten Pflanzenmaterial.By definition, the term asexual and / or sexual progeny of transgenic plants therefore also includes within the scope of this invention all mutants and variants which still have the characteristic properties of the transformed starting plant, as well as all cross and fusion products with the transformed plant material.

Unter dem Begriff des pflanzlichen Vermehrungsgutes sollen im Rahmen dieser Erfindung definitionsgemäss z.B. pflanzliche Protoplasten, Zellen, Zellklone, Zellagglomerate, Kallus- Gewebe- und/oder Organkulturen sowie Samen, Pollen, Eizellen, Zygoten, Embryonen oder anderes aus Keimbahnzellen hervorgegangenes Vermehrungsgut verstanden werden, wobei diese beispielhafte Aufzählung keine Limitierung des Erfindungsgegenstandes bedeutet.In the context of this invention, by the term of the plant propagation material, by definition, e.g. herbal protoplasts, cells, cell clones, cell agglomerates, callus tissue and / or organ cultures, as well as seeds, pollen, ova, zygotes, embryos or other reproductive material resulting from germ line cells are understood, this exemplary listing means no limitation of the subject invention.

Pflanzenteile, wie z.B. Blüten, Stengel, Früchte, Blätter, Wurzeln, die von transgenen Pflanzen oder deren Nachkommen stammen, die zuvor mit Hilfe des erfindungsgemassen Verfahrens transformiert worden sind und die somit wenigstens zum Teil aus transgenen Zellen aufgebaut sind, sind ebenfalls Gegenstand dieser Erfindung.Plant parts, e.g. Blossoms, stems, fruits, leaves, roots derived from transgenic plants or their progeny previously transformed by the method of the invention and thus at least partially constructed from transgenic cells are also subject of this invention.

Das erfindungsgemässe Verfahren eignet sich für die Transformation aller Pflanzen, insbesondere solchen der systematischen Gruppen Angiospermae und Gymnospermae. The inventive method is suitable for the transformation of all plants, in particular those of the systematic groups Angiospermae and Gymnospermae.

Unter den Gymnospermae sind von besonderem Interesse die Pflanzen der Klasse Coniferae.Among the gymnospermae the plants of the class Coniferae are of special interest.

Unter den Angiospermae sind neben den Laubbäumen und Sträuchern von besonderem Interesse Pflanzen der Familien Solanaceae, Cruciferae, Compositae, Liliaceae, Vitaceae, Chenopodiaceae, Rutaceae, Alliaceae, Amaryllidaceae, Asparagaceae, Orchidaceae, Palmae, Bromeliaceae, Rubiaceae, Theaceae, Musaceae, Malvaceae oder Gramineae und der Ordnung Leguminosae und hier vor allem der Familie Papilionaceae. Bevorzugt sind Vertreter der Solanaceae, Cruciferae, Leguminosae, Malvaceae und Gramineae.Among the angiosperms , besides the deciduous trees and shrubs of particular interest are plants of the families Solanaceae , Cruciferae , Compositae , Liliaceae , Vitaceae , Chenopodiaceae , Rutaceae , Alliaceae , Amaryllidaceae , Asparagaceae , Orchidaceae , Palmae , Bromeliaceae , Rubiaceae , Theaceae , Musaceae , Malvaceae or Gramineae and the order Leguminosae and here especially the family Papilionaceae . Preferred are representatives of Solanaceae , Cruciferae , Leguminosae , Malvaceae and Gramineae .

Zu den Zielkulturen im Rahmen der vorliegenden Erfindung zählen beispielsweise auch jene, ausgewählt aus der Reihe: Fragaria, Lotus, Medicago, Onobrychis, Trifolium, Trigonella, Vigna, Citrus, Linum, Geranium, Manihot, Daucus, Arabidopsis, Brassica, Raphanus, Sinapis, Atropa, Capsicum, Datura, Hyoscyamus, Lycopersicon, Nicotiana, Solanum, Petunia, Digitalis, Kajorana, Cichorium, Helianthus, Lactuca, Bromus, Asparagus, Antirrhinum, Hemerocallis, Nemesia, Pelargonium, Panicum, Pennisetum, Ranunculus, Senecio, Salpiglossis, Cucumis, Browallia, Glycine, Lolium, Zea, Triticum und Sorghum, Gossypium, Ipomoea, Passiflora, Cyclamen, Malus, Prunus, Rosa, Rubus, Populus, Santalum, Allium, Lilium, Narcissus, Ananas, Arachis, Phaseolus und Pisum.Among the target crops in the present invention include, for example, those selected from the series: Fragaria, Lotus, Medicago, Onobrychis, Trifolium, Trigonella, Vigna, Citrus, Linum, Geranium, Manihot, Daucus, Arabidopsis, Brassica, Raphanus, Sinapis, Atropa, Capsicum, Datura, Hyoscyamus, Lycopersicon, Nicotiana, Solanum, Petunia, Digitalis, Kajorana, Cichorium, Helianthus, Lactuca, Bromus, Asparagus, Antirrhinum, Hemerocallis, Nemesia, Pelargonium, Panicum, Pennisetum, Ranunculus, Senecio, Salpiglossis, Cucumis, Browallia, Glycine, Lolium, Zea, Triticum and Sorghum, Gossypium, Ipomoea, Passiflora, Cyclamen, Malus, Prunus, Rosa, Rubus, Populus, Santalum, Allium, Lilium, Narcissus, Pineapple, Arachis, Phaseolus and Pisum .

Besonders bevozugt sind dabei Vertreter aus der Familie der Gramineae, wie z.B. Pflanzen, die grossflächig angebaut werden und hohe Ernteerträge liefern. Als Beispiele seien genannt: Mais, Reis, Weizen, Gerste, Roggen, Hafer, Hirse oder Sorghum sowie Weidegräser.Particularly favored are representatives of the family of the Gramineae , such as plants, which are cultivated over large areas and deliver high crop yields. Examples include corn, rice, wheat, barley, rye, oats, millet or sorghum and pasture grasses.

Weitere Zielkulturen, die besonders bevorzugt sind für die Verwendung in dem erfindungsgemässen Verfahren, sind beispielsweise Pflanzen der Gattungen Allium, Avena, Hordeum, Oryza, Panicum, Saccharum, Seeale, Setaria, Sorghum, Triticum, Zea, Musa, Cocos, Phoenix und Elaeis Further target crops which are particularly preferred for use in the process according to the invention are, for example, plants of the genera Allium , Avena , Hordeum , Oryza , Panicum , Saccharum , Seeale , Setaria, Sorghum , Triticum , Zea , Musa , Cocos , Phoenix and Elaeis

Der Nachweis einer erfolgreichen Tranaformat ion kann auf an sich bekannte Weise erfolgen, beispielsweise durch molekularbiologische Untersuchungen, zu denen besonders die "Southern blot"-Analyse gehörteThe detection of a successful Tranaformat ion can be done in a conventional manner, for example, by molecular biology studies, which particularly belonged to the "Southern blot" analysis

Die extrahierte DUA wird dabei zunächst mit Restriktionsenzymen behandelt, anschließend einer Elektrophorese in einem 0,8%igen bis 1%igen Agarose-Gel unterworfen, auf eine Nitrozellulosemembran (Southern, Εβ Mo,JeMoleBiole 98, 503-517 (1975)) transferiert und mit der nachzuweisenden DNA, welche zuvor einer Nick Translation (Rigby, W19J,, Dieckmann, M09 Rhodes, Ge und Pa Berg, J. МоЪ* Biol« .ІГЗ» 237-251)) unterworfen wurde (DNA-spezifische Aktivitäten von 5 χ Ю8 bis 10 χ 10 Cepeine/^ug), hybridisierte Die Filter werden dreimal je eine Stunde lang mit einer wässrigen Lösung von 0,03 M Natriumeitrat und 0,3 M Natriumchlorid bei 65 0C gewaschen. Die hybridisierte DNA wird durch Schwärzung eines Röntgenfilms während 24 bis 48 Stunden sichtbar gemacht»The extracted DUA is first treated with restriction enzymes, then subjected to electrophoresis in a 0.8% to 1% agarose gel, on a nitrocellulose membrane (Southern, Ε β M o , J e Mol e Biol e 98, 503- 517 (1975)) and with the DNA to be detected which previously had undergone translation (Rigby, W 19 J ,, Dieckmann, M 09 Rhodes, G e and P a Berg, J. Moto Biol. "237-251 )) was subjected to (DNA-specific activities of 5 χ Ю 8 to 10 χ 10 Cepeine / ^ ug), hybridized the filters are long times per hour with an aqueous solution of 0.03M sodium citrate and 0.3M sodium chloride at 65 0 C washed. The hybridized DNA is visualized by blackening an X-ray film for 24 to 48 hours. "

Zur Illustration der eher allgemeinen Beschreibung sowie zum besseren Verständnis der vorliege iden Erfindung soll nunmehr auf spezifische Ausführungsbeispiele Bezug genommen werden, die keinen limitierenden Charakter habens es sei denn, es wird speziell darauf hingewiesen. Das gleiche gilt auch für alle beispielhaften Aufzählungen, die in der vorangegangenen Beschreibung enthalten sind*To illustrate the more general description and to better understand the vorliege iden invention will now be made to specific embodiments, which have no limiting character s , unless it is specifically pointed out. The same applies to all exemplary lists included in the preceding description *

AuaführtuigabeispieleAuaführtuigabeispiele Beispiel 1s Konstruktion des Plasmids pABDIExample 1s Construction of the plasmid pABDI

Man zerschneidet die frei zugänglichen Plasmide pkm 21 und pkm 244 (Beck, E9, et al*s Gene J^9 327-336 (1982)) mit der Restriktions-Endonuclease Pstl· Die Fragmente der Plasmide,We cut into the freely accessible plasmids pkm 21 and pkm 244 (Beck, E 9, et al * s Gene J ^ 9327-336 (1982)) with the restriction endonuclease PstI · The fragments of the plasmids

welche für die Rekombination verwendet werden^ werden durch Elektrophorese in 088%igem Agarose-Gel gereinigte Das aus der Verbindung der Bruchstücke erhaltene Plasmid pkm 21244 eine Kombination der 58- und 3'-BaI 31 - Deletionen des HPT-Ii-Gens, wie von Beck et al« in Gene J^9 327-336 (1982) beschrieben* Um das Promotorsignal des Cauliflower-Mosaik» Virus mit dem Hindlll-Fragment des Plasmids pkm 21244 zu verbinden* wird das Kupplungsplasmid pJPAX konstruiertѳ Das Kupplungsplasmid ρJPAX wird aus den Pias-which are used for recombination are purified by electrophoresis in 0 8 8% agarose gel. The plasmid pkm 21244 obtained from the compound of the fragments is a combination of the 5 8 and 3 'Ba I 31 deletions of the HPT Ii gene as described by Beck et al., Gene J ^ 9, 327-336 (1982). The coupling plasmid pJPAX is constructed to link the promoter signal of the cauliflower mosaic virus to the HindIII fragment of plasmid pkm 21244. The coupling plasmid pJPAX becomes from the Pias-

miden pUC8 und pUC9 [Messing, J. and J. Vieira, Gene 1_9, 269-276 (1982)] erhalten. 10 Basenpaare von der Kupplungssequenz des Plasmids pUC9 werden durch Zerschneiden bei der Hindlll- und der Sall-Position und nachfolgendem Auffüllen der haftfähigen Enden mit dem Polymerase-I-Klenow-Fragment [Jacobsen, H., et al., Eur. J. Biochem. 4_5, 623, (1974)] und Verbinden der Polynukleotidkette, wodurch die Hindlll-Position wieder hergestellt wird, herausgetrennt. Ein synthetisches Kupplungsglied von 8 Basenpaaren (Xhol) wird an der Smal-Position dieser abgetrennten Kupplungssequenz eingefügt. Die Rekombination der geeigneten Xorl- und Hindlll-Fragmente des Plasmids pUC8 und des modifizierten Plasmids pUC9 ergibt das Plasmid pJPAX mit einer teilweise asymmetrischen Kupplungssequenz mit den aufeinander folgenden Restriktionsstellen: EcoRI, Smal, BamHI, Sail, Pstl, Hindlll, BamHI, Xhol und EcoRI. Die CaMV Gen VI Promotor-Region, die mit dem NPT II Strukturgen verknüpft wird, stammt aus dem Genom des CaMV-Stammes CM 4-184, einer Variante des CaMV-Stammes CM 1841, dessen komplette Nukleotidsequenz bei Gardner RC et al, 1981 beschrieben ist. Die CaMV Promotor-Region wird in dem 6 kBp (kBp: 1000 Basenpaare) umfassenden Cosmid pHC 79, einem Abkömmling des E. coli Plasmids pBR322 [Hohn B and Collins J, 1980], kloniert, wobei das CaMV Genom sowie das Cosmid pHC79 mit Bstll geschnitten und die resultierenden Bruchstücke miteinander verknüpft werden. Die Verbindung des 5'-Expressionssignals des CaulifIower-Mosaik-Virus-Gens VI und des Hindlll-Fragments des NPT-II-Gens wird beim Plasmid pJPAX durch Einfügung der Promotorregion des CaulifIower-Mosaik-Virus-Gens VI zwischen die Pstl-und die Hind HI-Position bewirkt. Das so erhaltene Plasmid wird an der einzigen Hindlll-Position aufgeschnitten und das Hindlll-Fragment des Plasmids pkm 21244 wird in diese Schnittstelle in beiden Orientierungsrichtungen eingebaut, wobei man die Plasmide pJPAX Cakm und pJPAX Cakm erhält. Um eine EcoRV-Sequenz in der Nähe des 3'Terminationssignals des NPT-II-Hybridgens zu schaffen, wird ein BamHI-Fragment des Plasmids pJPAX Cakm in die BamHI-Position des Plasmids pBR327 [Soberon, X. et al., Gene 9_, 287-305 (1980)] eingebaut. Man erhält das Plasmid pBR327 Cakm. Das EcoRV-Fragment des Plasmids pBR327 Cakm, das die neue DNA-Konstruktion enthält, wird verwendet, um die EcoRV-Region des CaulifIower-Mosaik-Virus-Gens VI zu ersetzen, welches an der Sall-Position im Plasmid pUC8 kloniert ist, wodurch man die Protein-kodierende DNA-Sequenz des NPT-II-pUC8 and pUC9 [Messing, J. and J. Vieira, Gene 1_9, 269-276 (1982)]. Ten base pairs of the coupling sequence of plasmid pUC9 are cleaved at the HindIII and SalI positions and then filled with the adhesive ends with the polymerase I Klenow fragment [Jacobsen, H., et al., Eur. J. Biochem , 4_5, 623, (1974)] and joining the polynucleotide chain to restore the HindIII position. A synthetic coupling member of 8 base pairs (Xhol) is inserted at the SmaI position of this separated coupling sequence. Recombination of the appropriate Xor1 and HindIII fragments of the pUC8 plasmid and the modified pUC9 plasmid yields the plasmid pJPAX with a partially asymmetric coupling sequence with the contiguous restriction sites: EcoRI, SmaI, BamHI, Sail, PstI, HindIII, BamHI, Xhol and EcoRI , The CaMV gene VI promoter region, which is linked to the NPT II structural gene, is derived from the genome of the CaMV strain CM 4-184, a variant of the CaMV strain CM 1841, whose complete nucleotide sequence is described in Gardner RC et al , 1981 is. The CaMV promoter region is cloned into the 6 kbp (kbp: 1000 base pair) cosmid pHC 79, a derivative of the E. coli plasmid pBR322 [Hohn B and Collins J, 1980], with the CaMV genome and the cosmid pHC79 Bstll cut and the resulting fragments are linked together. The connection of the 5 'expression signal of the CaulifIower Mosaic Virus gene VI and the HindIII fragment of the NPT II gene is inserted in the plasmid pJPAX by inserting the promoter region of the CaulifIower Mosaic Virus gene VI between the PstI and the Hind HI position causes. The resulting plasmid is cut open at the unique HindIII position and the HindIII fragment of plasmid pkm 21244 is incorporated into this cleavage site in both orientational directions to yield plasmids pJPAX Cakm and pJPAX Cakm. To create an EcoRV sequence in the vicinity of the 3 'termination signal of the NPT-II hybrid gene, a BamHI fragment of the plasmid pJPAX Cakm is inserted into the BamHI position of the plasmid pBR327 [Soberon, X. et al. , Gene 9_, 287-305 (1980)]. The plasmid pBR327 Cakm is obtained. The EcoRV fragment of plasmid pBR327 Cakm, containing the novel DNA construction, is used to replace the EcoRV region of CaulifIower mosaic virus gene VI, which is cloned at the Sall position in plasmid pUC8, thereby the protein-encoding DNA sequence of the NPT II

Gens unter die Kontrolle der 5'- und 3'-Expressionssignale des CaulifIower-Mosaik-Virus-Gens VI stellt. Die so hergestellten Plasmide tragen die Bezeichnung pABDI und pABDII.Gens under the control of the 5 'and 3' expression signals of the CaulifIower Mosaic Virus gene VI. The plasmids thus prepared are designated pABDI and pABDII.

Beispiel 2: Konstruktion des Plasmids pDH51Example 2: Construction of the plasmid pDH51

Das Plasmid pDH 51 ist bei Pietrzak et al., 1986 beschrieben. Dieses Plasmid enthält die 35S Promotor-Region und Terminator-Region von CaMV, die getrennt sind durch eine eingeschobene Polylinker-Region, die zahlreiche Klonierungsstellen enthält.The plasmid pDH 51 is described in Pietrzak et al. , 1986. This plasmid contains the 35S promoter region and terminator region of CaMV separated by an inserted polylinker region containing numerous cloning sites.

Als Ausgangsmaterial für die 35S Promotor-ZTerminator Region dient ein Seal-Fragment von CaMV "S", das die Nukleotide 6808-7632 der Genkarte (Frank G et al., Cell, 2J1: 285-294, 1980) umfasst, und das in die Smal-Stelle von pUCl8 (Norrander J. et al. , Gene, 2b_: 101-106, 1983) eingespleisst wird, unter Bildung von Plasmid pDB21. Dies wird anschliessend mit dem Restriktionsenzym Hphl verdaut. Die kohäsiven Enden werden durch Behandlung mit T4 DNA Polymerase entfernt.The starting material for the 35S promoter-Z terminator region is a seal fragment of CaMV "S" which comprises the nucleotides 6808-7632 of the gene map (Frank G et al. , Cell , 2J 1 : 285-294, 1980), and US Pat into the SmaI site of pUCl8 (Norrander J. et al. , Gene , 2b: 101-106, 1983), to give plasmid pDB21. This is then digested with the restriction enzyme Hphl. The cohesive ends are removed by treatment with T4 DNA polymerase.

Ein Fragment, welches die 35S Promotor-Region enthält [pUCl8 pos. 21 (Hphl)-412 (Smal) plus CaMV pos. 6808-7437 (Hphl)] wird mit Kpnl Linkern verknüpft, mit Ncol (pos. 6909 CaMV) geschnitten, die kohäsiven Enden mit Hilfe des Klenow-Fragments der DNA-Polymerase aufgefüllt, mit EcoRI-Linkern verknüpft und schliesslich mit EcoRI und Kpnl verdaut.A fragment containing the 35S promoter region [pUCl8 pos. 21 (Hphl) -412 (Smal) plus CaMV pos. 6808-7437 (Hphl)] is linked to Kpnl linkers, cut with NcoI (position 6909 CaMV), the cohesive ends filled in using the Klenow fragment of the DNA polymerase, linked to EcoRI linkers and finally digested with EcoRI and Kpnl ,

Das resultierende EcoRI/Kpnl-Fragment, das die CaMV Promotor-Sequenz enthält, wird dann in das Plasmid pUCl8 zwischen die Kpnl und EcoRI Restriktionsschnittstellen eingespleisst. Man erhält auf diese Weise das Plasmid pDG2.The resulting EcoRI / KpnI fragment containing the CaMV promoter sequence is then spliced into the plasmid pUCl8 between the KpnI and EcoRI restriction sites. This gives the plasmid pDG2.

Ein zweites Fragment, das die Terminationssignale trägt [CaMV pos. 7439 (HphI)-7632 plus pUCl8 pos. 413-1550 (Hphl)], wird mit EcoRI geschnitten, die kohäsiven Enden werden mit Klenow aufgefüllt, mit Hindlll Linkern versehen und mit Hindlll und Sphl verdaut.A second fragment carrying the termination signals [CaMV pos. 7439 (HphI) -7632 plus pUCl8 pos. 413-1550 (Hphl)], is cut with EcoRI, the cohesive ends are filled in with Klenow, provided with HindIII linkers and digested with HindIII and SphI.

Das resultierende Sphl-Hindlll Fragment, das die CaMV Terminator-Sequenz enthält, wird dann in das Plasmid pDG2 eingespleisst und zwar in die Hindlll und Sphl Restriktionsschnittstellen.The resulting SphI-HindIII fragment containing the CaMV terminator sequence is then spliced into the plasmid pDG2 into the HindIII and SphI restriction sites.

Beispiel 3: Konstruktion des Plasmids pHP23Example 3: Construction of the plasmid pHP23

Die Konstruktion von Plasmid pHP23 erfolgt durch Insertion eines EcoRV-Fragments des Plasmids pABDl, welches das APH(3')Il-Strukturgen sowie einen Teil der 19S RNA Promotor-Sequenz von CaMV enthält, in die Smal-Schnittstelle des Plasmids pDH51.The construction of plasmid pHP23 is carried out by insertion of an EcoRV fragment of the plasmid pABD1, which contains the APH (3 ') II structural gene and a part of the 19S RNA promoter sequence of CaMV, into the SmaI site of the plasmid pDH51.

Beispiel 4: Isolierung und Injektion von zygotischen Mais-EmbryonenExample 4: Isolation and injection of zygotic maize embryos

a) Isolierung und Selektion der Embryonen von Mais Junge zygotische Proembryonen und Embryonen werden aus Zea mays cv. Alpine, cv. Issar, G-4083 oder cv. Tokano, 3 bis 22 Tage nach Bestäubung isoliert (vgl. Abb. 1 Phase 17 bis 30).a) Isolation and selection of maize embryos Young zygotic proembryos and embryos are isolated from Zea mays cv. Alpine, cv. Issar, G-4083 or cv. Tokano, 3 to 22 days after pollination isolated (see Fig. 1 Phase 17 to 30).

Die Maiskolben werden durch eine 70%ige Ethanolbehandlung für 30 Sekunden Oberflächen-sterilisiert, und die vereinzelten jungen Maiskörner in mit sterilem destillierten Wasser feuchtgehaltenen - Petrischalen bis zur Isolierung der zygotischen Embryonen aufbewahrt.The corncobs are surface sterilized by a 70% ethanol treatment for 30 seconds, and the singled young corn kernels are kept in Petri dishes wet with sterile distilled water until the zygotic embryos are isolated.

Die zygotischen Embryonen werden unter mikroskopischer Kontrolle (10-5Ox Vergrösserung) mit Hilfe feiner Skalpelle und feiner Pinzetten isoliert. Grosse und Entwicklungsstadium der isolierten Embryonen bewegt sich in einem Bereich zwischen Phase 17 und 30 der Abbildung 1.The zygotic embryos are isolated under microscopic control (10-5x magnifications) using fine scalpels and fine forceps. The size and developmental stage of the isolated embryos ranges between phase 17 and 30 of Figure 1.

Die Isolierung erfolgt zweckmässigerweise durchThe isolation is conveniently carried out by

a) Herausschneiden eines medianen Längsschnittes im Bereich des Nucellus,a) excising a median longitudinal incision in the area of the nucellus,

b) anschliessende Präparation des Embryosackes undb) subsequent preparation of the embryo sack and

c) Herauspräparieren des Embryos aus dem isolierten Embryosack.c) Removing the embryo from the isolated embryo sac.

Für die Auswahl der Embryonen verwendet man in der Regel ein Stereomikroskop (50x - 200x) oder ein Inversionsmikroskop (6Ox-2OOx) sowie eine von Hand ausgezogene Mikrokapillare, die mit einem SilikonschlauchFor the selection of the embryos one usually uses a stereomicroscope (50x - 200x) or an inversion microscope (6Ox-2OOx) as well as a hand drawn microcapillary, which is equipped with a silicone tube

verbunden ist (für Embryonen von mehr als 20 Zellen) oder aber ein spezielles Mikroselektionssystem, das bei Koop und Schweiger, 1985; Spangenberg, 1986 und Schweiger et al., 1987 beschrieben ist.or for a specific micro-selection system as described by Koop and Schweiger, 1985; Spangenberg, 1986 and Schweiger et al. , 1987.

Gleich nach der Isolierung werden die so ausgelesenen zygotischen Proembryonen und Embryonen für die nachfolgende Mikroinjektion in 50 μΐ bis 100 μΐ Tröpfchen von Kulturmedium (Ml) ohne Ficoll transferiert, die zuvor auf Deckgläsern von 24 mm bis 40 mm aufgetragen wurden. Diese Mikroinjektionsplatten werden in Abschnitt [b); C)] beschrieben. Bis zur Injektion werden die Mikroinjektionsplatten in einem Zwei-Kompartimenten-System, wie in Abschnitt (c) beschrieben, eingebracht.Immediately after isolation, the zygotic proembryos and embryos thus selected are transferred for subsequent microinjection into 50 μΐ to 100 μΐ droplets of culture medium (ml) without Ficoll previously applied to coverslips of 24 mm to 40 mm. These microinjection plates are described in Section [b]; C)]. Until injection, the microinjection plates are placed in a two-compartment system as described in section (c).

b) Mikroinjektion von pHP23 Plasmid-DNA in Mais-Embryonen b) Microinjection of pHP23 plasmid DNA into maize embryos

A) Apparatur A) Apparatus

Die Mikroinjektion der Mais-Embryonen und -Proembryonen wird unter mikroskopischer Beobachtung an einem inversen Mikroskop oder einem Stereomikroskop mit einer Kombination aus Auf- und Durchlicht durchgeführt. Die Vergrösserung hängt von der Grosse der Embryonen ab und schwankt zwischen 10-800facher Vergrösserung.Microinjection of the maize embryos and embryos is performed under microscopic observation on an inverted microscope or a stereomicroscope with a combination of incident and transmitted light. The enlargement depends on the size of the embryos and varies between 10-800 times magnification.

Die Manipulation der zygotischen Proembryonen bzw. Embryonen wird mit Hilfe von zwei Mikromanipulatoren durchgeführt, die am Mikroskoptisch befestigt sein können (motorisch betriebene Manipulatoren) oder seitlich neben dem Mikroskop stehen (mechanische Manipulatoren). Beide Mikromanipulatoren sind mit Kapillarhalterungen ausgerüstet.The manipulation of the zygotic embryos or embryos is carried out with the help of two micromanipulators, which can be attached to the microscope stage (motor-driven manipulators) or laterally next to the microscope stand (mechanical manipulators). Both micromanipulators are equipped with capillary holders.

Als Mikroinjektionskapillare werden Mikroelektrodenkapillaren mit eingeschmolzenen Glasfilamenten aus Borosilikat verwendet, die einen Aussendurchmesser von 1,00 mm bis 1,50 mm aufweisen. Zur Fixierung der Embryonen beim Injektionsvorgang werden speziell für diesen Zweck hergestellte Haltekapillaren verwendet. Es handelt sich dabei um Glasrohrabschnitte aus Sodaglass mit einem Aussendurchmesser von 1,00 mm bis 1,50 mm. Beide Kapillarentypen werden auf einem handelsüblichen Kapillarenziehgerät ausgezogen, sodass geeignete Injektionskapillaren (Spitzdurchmesser ca. < 1 μπι) und Haltekapillaren entstehen.As a microinjection capillary microelectrode capillaries are used with molten glass filaments of borosilicate, which have an outer diameter of 1.00 mm to 1.50 mm. For fixation of the embryos during the injection process, specially prepared holding capillaries are used for this purpose. These are glass tube sections from Sodaglass with an outside diameter of 1.00 mm to 1.50 mm. Both capillary types are drawn out on a commercially available capillary pulling device, so that suitable injection capillaries (tip diameter about <1 μπι) and Haltekapillaren arise.

Zur Fertigstellung der Haltekapillaren verwendet man eine Mikroschmiede, auf der die ausgezogene Haltekapillare vertikal am erforderlichen Oeffnungsdurchmesser von 0,02 mm bis 1,00 mm gebrochen und poliert wird (abgerundetes Ende mit kleiner Oeffnung).To complete the holding capillaries, use a micro-forge on which the solid holding capillary is broken and polished vertically at the required opening diameter of 0.02 mm to 1.00 mm (rounded end with small opening).

Die Injektion der DNA-Lösung erfolgt über einen Mikroinjektor. Es handelt sich dabei um eine pneumatisch betriebene Druckvorrichtung, die eine sehr fein dosierte Injektion in die Zellen der Embryonen ermöglicht. Das Injektionsvolumen schwankt je nach Zellgrösse zwischen 1 pl und 100 pl. Geeignete Mikroinjektoren können beispielsweise bei der Firma Eppendorf, FRG oder Fa. Bachhofer, FRG bezogen werden.The injection of the DNA solution is carried out via a microinjector. It is a pneumatically operated pressure device that allows a very finely dosed injection into the cells of the embryos. The injection volume varies depending on the cell size between 1 pl and 100 pl. Suitable microinjectors can be obtained, for example, from Eppendorf, FRG or Bachhofer, FRG.

B) DNA-Lösung B) DNA solution

Bei der mikroinjizierten DNA-Lösung (0,01 μg/μl bis 2,0 μg/μl) handelt es sich um überspiralisierte oder linearisierte pHP23 DNA oder aber um ein Gemisch aus überspiralisierter und linearisierter pHP23 DNA in einem Tris-HCl Puffer, bestehend aus 50 mM Tris-HCl, pH 7-7,8 und 50 mM NaCl.The microinjected DNA solution (0.01 μg / μl to 2.0 μg / μl) is a spirally-spun or linearized pHP23 DNA or a mixture of spirally-spun and linearized pHP23 DNA in a Tris-HCl buffer consisting of 50 mM Tris-HCl, pH 7-7.8 and 50 mM NaCl.

C) Mikroinjektion C) microinjection

Die Mikroinjektion der zuvor beschriebenen DNA-haltigen Lösung in die Zellen von Mais-Embryonen bzw. Proembryonen erfolgt analog dem bei Neuhaus et al., 1984; 1986 beschriebenen Verfahren. Die für die Mikroinjektion bevorzugten Bereiche sind in Abb. 1 durch Pfeile markiert.The microinjection of the previously described DNA-containing solution into the cells of maize embryos or proembryons takes place analogously to that described in Neuhaus et al. , 1984; 1986 described method. The areas preferred for microinjection are marked by arrows in FIG.

Zunächst wird ein Deckglas (24x40 mm) halbseitig mit einem weiteren Deckglas (5 χ 30 mm bis 35 mm) oder einem transparenten Tesafilmstreifen aus 1-4 übereinander liegenden Schichten der gleichen Grosse auf der Längsseite beklebt, sodass eine Kante entsteht. Auf das so präparierte Deckglas werden die Embryonen in 10 μΐ bis 200 μΐ Medientropfen Kulturmedium Ml ohne Ficoll transferiert. Mit Hilfe der Haltekapillare werden kleine Embryonen während der Injektion festgehalten, grössere Embryonen werden mit Hilfe der Haltekapillare und der Deckglaskante fixiert und anschliessend injiziert. Jeder Embryo wird je nach Zellzahl 4x bis 60x injiziert und zwischen den einzelnen Injektionsvorgängen gedreht, sodassFirst a cover glass (24x40 mm) is covered half-way with another cover glass (5 χ 30 mm to 35 mm) or a transparent Tesafilmstreifen of 1-4 superimposed layers of the same size on the long side, so that an edge is formed. On the cover glass prepared in this way, the embryos are transferred into 10 .mu.l to 200 .mu.M media drops Ml culture medium without Ficoll. With the help of the holding capillary small embryos are held during the injection, larger embryos are fixed with the help of the holding capillary and the cover glass edge and then injected. Each embryo is injected 4x to 60x depending on the number of cells and rotated between each injection, so that

möglichst alle Zellen getroffen werden. Anschliessend werden die injizierten zygotischen Embryonen in dem entsprechenden Medium weiterkultiviert .if possible all cells are hit. Subsequently, the injected zygotic embryos are further cultured in the appropriate medium.

c) Mikrokultivierung von mikroinjizierten Proembryonen und Embryonen von c) Microcultivation of microinjected proembryos and embryos of

Unmittelbar nach erfolgter Injektion werden die Embryonen mit einer von Hand ausgezogene Mikrokapillare, die mit einem Silikonschlauch verbunden ist, oder mit der gebogenen Spitze einer Nadel in die Vertiefungen einer Polycarbonat-Mikrokultivierungsplatte (Spangenberg, 1986; Spangenberg et al. 1986) transferiert, die jeweils 0,5 μΐ bis 2 μΐ Kulturmedium (Ml) mit Ficoll enthalten. Alternativ hierzu können auch ca. 1 μΐ eines mit niedrig schmelzender Agarose (z.B. Sea Plaque®) verfestigten Ml-Mediums in jede Vertiefung eingebracht und die Proembryonen bzw,. Embryonen in ca. 1 μΐ eines flüssigen Ml-Mediums, das über das verfestigte Medium geschichtet wird, kultiviert werden.Immediately after injection, the embryos are transferred to the wells of a polycarbonate microcultivation plate (Spangenberg, 1986, Spangenberg et al., 1986) with a hand drawn microcapillary connected to a silicone tube or with the bent tip of a needle, respectively 0.5 μΐ to 2 μΐ culture medium (ml) containing Ficoll. Alternatively, about 1 μΐ of an Ml medium solidified with low-melting agarose (eg Sea Plaque®) can be introduced into each well and the proembryos or, respectively,. Embryos are cultured in about 1 μM of a liquid Ml medium layered over the solidified medium.

In der Regel werden die mikroinjizierten Embryonen einzeln mikrokultiviert. Es können aber auch bis zu 5 Embryonen zusammen in eine Vertiefung der Polycarbonat-Mikrokultivierungsplatte gegeben werden.As a rule, the microinjected embryos are individually microcultivated. However, up to 5 embryos may also be placed together in one well of the polycarbonate microculture plate.

Die mit mikroinjizierten Embryonen beladenen Mikrokulturplatten werden in einem Zwei-Kompartimenten-System ("Falcon organ tissue culture dish"; Fa. Falcon, USA) eingebracht, das als feuchte Kammer fungiert und in der Regel im äusseren Kompartiment 2 ml bis 4 ml einer 0,2 M Mannit-Lösung (Koop und Schweiger, 1985; Spangenberg et al. 1986) Wasser oder Ml-Kulturmedium enthält.The microcultured embryos loaded microculture plates are placed in a two compartment system (Falcon organ tissue culture dish, manufactured by Falcon, USA), which acts as a humid chamber and usually in the outer compartment, from 2 ml to 4 ml of a 0 , 2 M mannitol solution (Koop and Schweiger, 1985; Spangenberg et al., 1986) contains water or Ml culture medium.

Selbstverständlich kann auch jedes andere, für die Kultivierung der Embryonen geeignete Zwei-Kompartimenten-System verwendet werden.Of course, any other two-compartment system suitable for embryo culture may also be used.

Alle 2 bis 3 Tage werden die injizierten Embryonen in frisches Kulturmedium (Ml) mit Ficoll transferiert, wobei es von ihrem Entwicklungsstadium abhängt, ob sie in gleiches Volumen oder in grösseres Volumen von 4 μΐ bis 10 μΐ auf Terasakiplatten (Mikrowellplatte; 60 χ 10 μΐ, Nunc, Roskilde, Dänemark) überführt werden.Every 2 to 3 days, the injected embryos are transferred to fresh culture medium (M1) with Ficoll, depending on their stage of development, whether in the same volume or in a larger volume of 4 μΐ to 10 μΐ on Terasaki plates (microwave plate; 60 χ 10 μΐ , Nunc, Roskilde, Denmark).

Die Petrischalen (Zwei-Kompartimenten-System und Terasakiplatten) werden anschliessend mit Parafilm verschlossen und bei einer Temperatur von 25° bis 280C in Dunkelheit oder einem Hell (Dämmerlicht, ca. 500 lux)/Dunkel-Rhythmus von 16/8 Stunden inkubiert.The Petri dishes (two-compartment system and Terasakiplatten) are then sealed with Parafilm and incubated at a temperature of 25 ° to 28 0 C in the dark or a light (dim light, about 500 lux) / dark rhythm of 16/8 hours ,

d) Kultivierung der Embryonen und Regeneration ganzer Mais-Pflanzen Nach dieser Zeit (10 bis 30 Tage nach Injektion) werden die gekeimten Pflänzchen (Länge 1 cm bis 3 cm), die aus 10 % bis 60 % der Proembryonen (vgl. Stadium 17 bis 24 der Abb. 1) und mehr als 90 % der injizierten Embryonen (vgl. Stadium 17 bis 24 der Abb. 1) erhalten werden, auf grössere Kulturgefässe (z.B. 330 ml Kulturdosen 68x110 mm, Fa. Greiner, FRG) übertragen, die 30 ml bis 50 ml festes Kulturmedium (M2) oder mit Gelrite verfestigtes MS-Medium ohne Hormonzusatz enthalten. Die Maispflanzen werden bei 25° bis 28°C und einem Hell/Dunkel Rhythmus von 16/8 Stunden (4000 Lux, kaltes Weisslicht) kultiviert, bis Wurzelbildung einsetzt und die Pflänzchen eine Grosse von 5 cm bis 15 cm erreicht haben. Dies geschieht in der Regel nach 15 bis 20 Tagen, danach werden die Pflanzen in das Gewächshaus gebracht, in Erde überführt und wie normale Maiskeimlinge bis zur Reife der Pflanzen weiterkultiviert.d) Cultivation of the embryos and regeneration of whole maize plants After this time (10 to 30 days after injection) the germinated plantlets (length 1 cm to 3 cm), which consist of 10% to 60 % of the Proembryonen (see stages 17 to 24 of Fig. 1) and more than 90% of the injected embryos (see stages 17 to 24 of Fig. 1), transferred to larger culture vessels (eg 330 ml culture cans 68x110 mm, Greiner, FRG), the 30 ml to 50 ml of solid culture medium (M2) or Gelrite-solidified MS medium without added hormone. The corn plants are cultivated at 25 ° to 28 ° C and a light / dark rhythm of 16/8 hours (4000 lux, cold white light) until rooting begins and the plantlets have reached a size of 5 cm to 15 cm. This is usually done after 15 to 20 days, after which the plants are brought into the greenhouse, transferred to soil and cultivated further as normal corn seedlings to the maturity of the plants.

Tabelle 1: Kulturmedium (Ml) für die Kultivierung zygotischer Mais- Table 1: Culture medium (ml) for the cultivation of zygotic maize

Embryonenembryos Konzentration (mg/1)Concentration (mg / 1) Kulturmedium MlCulture medium Ml 16501650 Bestandteilcomponent 19001900 NH11NO3 NH 11 NO 3 440440 KNO3 KNO 3 370370 CaCl2*2 H2OCaCl 2 .2H 2 O 170170 MgSOu·2 H2OMgSO 2 .2H 2 O 4040 NH2PO1*NH 2 PO 1 * 6,26.2 PeNa2-EDTAPeNa 2 -EDTA 22,322.3 H3BO3 H 3 BO 3 8,68.6 MnSOu'4 H2OMnSOu'4 H 2 O 0,830.83 ZnSOu-4 H2OZnSOu-4 H 2 O 0,250.25 KIKI 0,0250,025 Na2Mo0i,-2 H2ONa 2 MoO 2, -2H 2 O 11 CuSOu-5 H2OCuSOu-5 H 2 O 750750 BAP1 BAP 1 100100 Glutaminglutamine 0,40.4 Myo-inositMyo-inositol 6000060000 Thiamin-HClThiamine HCl 200000200000 Saccharosesucrose 60006000 Ficoll 400®2 Ficoll 400® 2 Agaroseagarose pH 5,6pH 5.6

BAP BenzylaminopurinBAP Benzylaminopurine

Ficoll 400® (Pharmacia:Synthetisches Polymer aus einer Co-Polymeristion von Saccharose und Epichlorhydrin mit einem Molekulargewicht von 400000.Ficoll 400® (Pharmacia: Synthetic polymer of a co-polymerisation of sucrose and epichlorohydrin with a molecular weight of 400,000.

Tabelle ·2: Kulturmedium (M2) für die Kultivierung zygotischer Mais-Embryonen Table 2: Culture medium (M2) for the cultivation of zygotic maize embryos

Kulturmedium M2Culture medium M2 Konzentration (mg/1)Concentration (mg / 1) Bestandteilcomponent 300300 KH2POuKH 2 POu 10001000 KNO3 KNO 3 10001000 NHuNO3 NH 3 NO 3 500500 Ca(NO3)u'4 H2OCa (NO 3 ) u'4H 2 O 7272 MgSOu'7 H2OMgSOu'7 H 2 O 6565 KClKCl 5,05.0 MnSOu-H2OMnSOu-H 2 O 0,250.25 Na2MoOu* 2 H2ONa 2 MoOu * 2H 2 O 0,170.17 ZnSOu-H2OZnSOu-H 2 O 0,160.16 H3BO3 H 3 BO 3 0,080.08 KIKI 37,2537.25 Na2-EDTANa 2 -EDTA 27,8527.85 FeSOu'7 H2OFeSOu'7 H 2 O 5,05.0 Nikotinsäureniacin 5,05.0 Pyridoxin-HClPyridoxine HCl 1,01.0 Thiamin-HClThiamine HCl 100100 Inositinositol 2,02.0 Glycinglycine 0,50.5 IAA3 IAA 3 2000020000 Saccharosesucrose 80008000 Agaragar 500500 Aktivkohleactivated carbon

pH 5,9pH 5.9

IAA IndolessigsäureIAA indole acetic acid

Beispiel 5: Isolierung und Injektion von zygotischen Raps-EmbryonenExample 5: Isolation and injection of zygotic rapeseed embryos

a) Isolierung und Selektion von Raps-Embryonen a) Isolation and selection of oilseed rape embryos

Unreife zygotische Embryonen werden aus Brassica napus L. (Genotyp CrGC 5 "rapid cycling") und cv. Bronowski Ag903 isoliert, die im Gewächshaus bei einer Temperatur von 16°C und einem Hell/Dunkel-Rhythmus von 16/8 Stunden gezogen werden.Immature zygotic embryos are isolated from Brassica napus L. (genotype CrGC 5 "rapid cycling") and cv. Bronowski Ag903 isolated, which are grown in the greenhouse at a temperature of 16 ° C and a light / dark rhythm of 16/8 hours.

3 cm bis 6 cm lange Schoten werden 5 bis 20 Tage, vorzugsweise 8 bis 15 Tage nach der Bestäubung der Raps-Pflanzen gesammelt, 30 Minuten in l%iger Calciumhypochloritlb'sung Oberflächen-sterilisiert und dreimal in sterilem destilliertem Wasser gewaschen. Anschliessend werden 5 bis 8 Schoten zusammen in eine Petrischale (10 cm Durchmesser) mit 4 ml destilliertem Wasser überführt. Die Petrischalen werden mit Parafilm verschlossen und bei 4°C oder bei Raumtemperatur (25° bis 28°C) bis zur Isolierung der unreifen zygotischen Embryonen aufbewahrt. Mit Hilfe feiner Pinzetten und Skalpelle werden die Schoten unter optischer Kontrolle bei einer 10- bis 20-fachen Vergrösserung unter einem Stereomikroskop geöffnet. 8 bis 15 Samenanlagen werden den Schoten entnommen, in 1 ml bis 3 ml hormonfreies Kulturmedium (R3) in Petrischalen von 6 cm Durchmesser überführt und bei 4°C oder 250C bis zur Isolierung der zygotischen Embryonen aufbewahrt. Anschliessend werden mit Hilfe zweier Präpariernadeln die Samenanlagen geöffnet und die zygotischen Embryonen in Entwicklungsstadien und Grossen, die frühe globuläre Proembryonalstadien (vgl. Abb. 2, Phase 0, P, Q) bis früh- oder spät-kotyledonäre ca. 2000-zeilige Stadien (vgl. Abb. 2, Phase R, S, T) umfassen, unter mikroskopischer Kontrolle isoliert. Gleich nach der Isolierung werden die Embryonen analog zu dem unter Punkt la) beschriebenen Verfahren ausgelesen, wobei in diesem Falle hormonfreies Medium (R3) anstelle des unter Punkt la) genannten Mediums (Ml) ohne Ficoll verwendet wird.Pods 3 cm to 6 cm in length are collected for 5 to 20 days, preferably 8 to 15 days after pollination of the rape plants, surface-sterilized for 30 minutes in 1% calcium hypochlorite solution and washed three times in sterile distilled water. Subsequently, 5 to 8 pods are transferred together into a Petri dish (10 cm diameter) with 4 ml of distilled water. The Petri dishes are sealed with Parafilm and stored at 4 ° C or at room temperature (25 ° to 28 ° C) until isolation of the immature zygotic embryos. With the help of fine tweezers and scalpels, the pods are opened under optical control at a magnification of 10 to 20 times under a stereomicroscope. 8 to 15 ovules are taken from the pods, transferred into 1 ml to 3 ml of hormone-free culture medium (R3) in Petri dishes of 6 cm in diameter and stored at 4 ° C or 25 0 C until the isolation of the zygotic embryos. Then, with the help of two dissecting needles, the ovules are opened and the zygotic embryos in developmental stages and sizes, the early globular proembryonic stages (see Fig. 2, Phase 0, P, Q) to early or late cotyledonous stages approximately 2000-row ( See Figure 2, phase R, S, T), isolated under microscopic control. Immediately after isolation, the embryos are read out analogously to the method described under point (la), in which case hormone-free medium (R3) is used instead of the medium (III) without Ficoll mentioned under point la).

b) Mikroinjektion von pHP2 3 DNA in Raps-Embryonen b) Microinjection of pHP2 3 DNA into oilseed rape embryos

Die Einschleusung von pHP23 DNA in Raps-Embryonen via Mikroinjektion wird in genau analoger Weise zu dem unter Punkt 4b) beschriebenen Verfahren durchgeführt.The introduction of pHP23 DNA into oilseed rape embryos via microinjection is carried out in a manner analogous to that described under point 4b).

Die für die Mikroinjektion bevorzugten Bereiche sind in Abb. 2 mit Pfeilen markiert.The areas preferred for microinjection are marked with arrows in FIG.

c) Mikrokultivierung mikroinjizierter Raps-Embryonen c) Microcultivation of microinjected oilseed rape embryos

Die Mikrokultivierung der mikroinjizierten Rapsembryonen wird analog zu dem unter Punkt 4c) für die Kultivierung der Maisembryonen bechriebenen Verfahren durchgeführt. In diesem Fall werden jedoch die Vertiefungen der Polycarbonat-Mikrokulturplatten in Abhängigkeit von Grosse und Entwicklungsstadium der mikroinjizierten Rapsembryonen mit verschiedenen Kulturmedien aufgefüllt. Junge globuläre Embryonen bis Embryonen im frühen herzförmigen Stadium werden in 0,5 μΐ bis 1,0 μΐ flüssiges Endosperm transferiert, das durch Absaugen des Inhaltes einer unreifen Raps-Samenanlage, die sich in einem ähnlichen Entwicklungsstadium befindet, isoliert wird.The microculturing of the microinjected oilseed rape embryos is carried out analogously to the method described under item 4c) for the cultivation of maize embryos. In this case, however, the wells of the polycarbonate microculture plates are filled with different culture media depending on the size and developmental stage of the microinjected oilseed rape embryos. Young globular embryos to early heart-shaped embryos are transferred to 0.5 μΐ to 1.0 μΐ of liquid endosperm, which is isolated by aspirating the contents of an unripe rape seed plant which is in a similar developmental stage.

Raps-Embryonen im spaten herzförmigen bis frühen Torpedo-Stadium werden in 0,5 μΐ bis 1,0 μΐ Gemisch von flüssigem Rapsendosperm (wie oben gewonnen) und synthetischem Kulturmedium (R3) (normalerweise ein 1:1 Gemisch) mikrokultiviert.Rapeseed embryos in the late heart-to-early torpedo stage are microcultured in 0.5 μΐ to 1.0 μΐ mixture of liquid rapeseed endosperm (obtained above) and synthetic culture medium (R3) (usually a 1: 1 mixture).

Mikroinjizierte Raps-Embryonen, die sich im späten Torpedo-Stadium bis frühen Kotyledonar-Stadium befinden, werden direkt auf 0,5 μΐ bis 1,0 μΐ synthetischem Kulturmedium (R3) mikrokultiviert.Microinjected oilseed rape embryos in the late torpedo stage to early cotyledonar stage are microcultured directly on 0.5 μΐ to 1.0 μΐ of synthetic culture medium (R3).

Die mikroinjizierten Embryonen werden in einer Dichte von 1 bis 5 Embryonen/Vertiefung auf den Mikrokulturplatten kultiviert, und in dem als Feuchtekammer dienenden Zwei-Kompartimenten-System (wie unter Punkt 4c) beschrieben) bei 25°C im Dunkeln oder im Hell (Dämmerlicht, ca. 500 lux)/Dunkel Rhythmus von 16/8 Stunden inkubiert.The microinjected embryos are cultured at a density of 1 to 5 embryos / well on the microculture plates and incubated in the humid chamber two-compartment system (as described under 4c) at 25 ° C in the dark or in the light (dim light, about 500 lux) / dark rhythm of 16/8 hours incubated.

d) Kultivierung der mikroinjizierten Raps-Embryonen und Regeneration ganzer Pflanzen d) Cultivation of microinjected oilseed rape embryos and regeneration of whole plants

Jeden 2. und 4. Tag, beginnend 1 bis 4 Tage nach der Mikroinjektion und in Abhängigkeit von der Grosse und dem Entwicklungsstadium der mikroinjizierten Raps-Embryonen, werden diese auf Vertiefungen von Poly-Every 2nd and 4th day, starting 1 to 4 days after microinjection and depending on the size and stage of development of the microinjected oilseed rape embryos, they are tested on wells of poly-

carbonat-Mikrokulturplatten mit 0,5 μΐ bis 2,0 μΐ flüssigem Kulturmedium (ИЗ) oder in 4 μΐ bis 10 μΐ des Kulturmediums (R4) in Vertiefungen von Terasaki-Platten überführt.carbonate microculture plates with 0.5 μΐ to 2.0 μΐ liquid culture medium (ИЗ) or transferred in 4 μΐ to 10 μΐ of the culture medium (R4) in wells of Terasaki plates.

Der kleine Volumenbereich (0,5 μΐ bis 2,0 μΐ) wird für junge Raps-Embryonen, die Entwicklungsstadien zwischen dem frühen herzförmigen- und dem frühen Torpedo-Stadium erreicht haben, benutzt. Der grosse Volumenbereich wird (4 μΐ bis 10 μΐ) dagegen für mikroinjizierte Embryonen im Entwicklungsstadium zwischen dem späten Torpedo-Stadium und dem späten Kotyledonar-Stadium angewandt.The small volume range (0.5 μΐ to 2.0 μΐ) is used for young oilseed rape embryos that have reached stages of development between the early heart-shaped and early torpedo stages. In contrast, the large volume range (4 μΐ to 10 μΐ) is used for microinjected embryos in the development stage between the late torpedo stage and the late cotyledonar stage.

Diese Kulturphase erfolgt bei einer Temperatur von 25° bis 28°C und in einem Hell/Dunkel Rhythmus von 16/8 Stunden (4000 Lux, kaltes Weisslicht).This culture phase takes place at a temperature of 25 ° to 28 ° C and in a light / dark rhythm of 16/8 hours (4000 lux, cold white light).

Die Regeneration ganzer Pflanzen aus den mikroinjizierten Raps-Embryonen, sowie die Induktion von sekundären Embryonen aus dem Stengel der Primärregenerate geschieht durch Transfer der mikroinjizierten Raps-Embryonen auf festes Kulturmedium (R5). Normalerweise werden immer 5 Embryonen zusammen auf 7 ml Kulturmedium (R5) in Petrischalen von 6 cm Durchmesser transferiert. Die Petrischalen werden anschliessend mit Parafilm versiegelt und bei 25° bis 28°C in einem Hell/Dunkel Rhythmus von 16/8 Stunden (4000 Lux, kaltes Weisslicht) für 1 bis 3 Wochen bis zur Pflanzenregeneration oder zur Induktion einer Sekundärembryogenese inkubiert.The regeneration of whole plants from the micro-injected rapeseed embryos, as well as the induction of secondary embryos from the stem of the primary regenerates is done by transferring the microinjected oilseed rape embryos to solid culture medium (R5). Normally, 5 embryos are always transferred together to 7 ml culture medium (R5) in 6 cm diameter petri dishes. The Petri dishes are then sealed with parafilm and incubated at 25 ° to 28 ° C in a light / dark rhythm of 16/8 hours (4000 lux, cold white light) for 1 to 3 weeks to plant regeneration or to induce secondary embryogenesis.

Nach der Regeneration grüner Pflänzchen - durch direkte Keimung der mikroinjizierten Primär-Embryonen oder durch Differenzierung der induzierten Sekundär-Embryoide - werden diese für die weitere Entwicklung in 50 ml Plastik-Container mit 25 ml Kulturmedium (R6) überführt und bei einer Temperatur von 23°C bis 280C und einer Beleuchtungsdauer von 10 bis 16 Stunden (4000 Lux, kaltes Weisslicht) kultiviert, bis sie eine Grösse von 1 cm bis 3 cm erreicht haben.After regeneration of green plantlets - by direct germination of the microinjected primary embryos or by differentiation of the induced secondary embryoids - these are transferred for further development in 50 ml plastic containers with 25 ml culture medium (R6) and at a temperature of 23 ° C to 28 0 C and a lighting period of 10 to 16 hours (4000 lux, cold white light) cultivated until they have reached a size of 1 cm to 3 cm.

Nach der Ausbildung von Spross und Wurzeln werden die Raps-Pflänzchen in 330 ml Kulturdosen mit 30 ml bis 50 ml festes Kulturmedium (R6) überführt, bis sie eine Grosse von 5-10 cm erreicht haben. Dies geschieht in der Regel nach weiteren 1 bis 3 Wochen, danach werden die Pflanzen in das Gewächshaus gebracht und weiterhin wie normale Raps-Pflänzchen bis zur Reife der Pflanzen gezogen.After the shoot and roots are formed, the rape seedlings are transferred into 330 ml culture cans containing 30 ml to 50 ml solid culture medium (R6) until they reach a size of 5-10 cm. This usually happens after another 1 to 3 weeks, after which the plants are brought into the greenhouse and continue to be grown like normal rape seedlings to the maturity of the plants.

Tabelle 3: Kulturmedien (R3', Ri,) für die Kultivierung zygotischer Table 3: Culture media (R3 ', Ri,) for the cultivation of zygotic

Raps-EmbryonenCanola embryos Bestandteilcomponent Konzentrationconcentration (mg/1)(Mg / 1) -- 100100 R3 R 3 RuRu 120000120000 Ca(NO3)2'4 H2OCa (NO 3 ) 2 '4 H 2 O 500500 500500 0,20.2 KNO3 KNO 3 125125 125125 0,30.3 MgSOu-7 H2OMgSOu-7 H 2 O 125125 125125 0,50.5 KH2PO1,KH 2 PO 1 , 125125 125125 pH 6,0pH 6.0 MnSOi, · 4 H2OMnSO 4, · 4H 2 O 2525 2525 H3BO3H3BO3 1010 1010 ZnSOi, · 4 H2OZnSO 4, · 4H 2 O 1010 1010 Na2MoOi1^ H2ONa 2 MoOi 1 ^ H 2 O. 0,250.25 0,250.25 CuSOi,'5 H2OCuSO 4, 5H 2 O 0,0250,025 0,0250,025 CoCl2-6 H2OCoCl 2 -6H 2 O 0,0250,025 0,0250,025 Na2-EDTANa 2 -EDTA 37,337.3 37,337.3 FeSOi4-? H2OFeSOi 4 -? H 2 O 27,827.8 27,827.8 Glycinglycine 22 22 Nikotinsäureniacin 55 55 Pyridoxin-HClPyridoxine HCl 0,50.5 0,50.5 Thiamin-HClThiamine HCl 0,50.5 0,50.5 Folsäurefolic acid 0,50.5 0,50.5 Biotinbiotin 0,050.05 0,050.05 Inositinositol 100100 100100 Glutaminglutamine 10001000 10001000 Asparaginasparagine 10001000 Serinserine -- Saccharosesucrose 2000020000 BAPBAP 0,10.1 IAA5 IAA 5 0,50.5 NAA6 NAA 6 -- pH 5,8pH 5.8

BAP: Benzylaminopurin IAA: Indolessigsäure NAA: Naphthyl-1-essigsäureBAP: benzylaminopurine IAA: indole acetic acid NAA: naphthyl-1-acetic acid

Tabelle 4: Kulturmedien (R5; Table 4: Culture media (R 5 ;

Raps-EmbryonenCanola embryos Bestandteilcomponent Konzentrationconcentration -- (mg/1)(Mg / 1) -- 100100 -- 70007000 RsRs pH 5,8pH 5.8 RsRs -- 10001000 KNO3 KNO 3 25002500 25002500 -- pH 5,8pH 5.8 CaCl2-2 H2OCaCl 2 -2H 2 O 150150 150150 MgSOiW H2OMgSO 4 H 2 O 250250 250250 (NHOS(H(NHOS (H 134134 134134 NaH2POu-H2ONaH 2 POu-H 2 O 150150 150150 KIKI 0,750.75 0,750.75 H3BO3 H 3 BO 3 3,03.0 3,03.0 MnSOi4-H2OMnSO 4 -H 2 O 10,010.0 2525 ZnS0i»-4 H2OZnS0i »-4 H 2 O 2,02.0 2,02.0 Na2MoO1, -2 H2ONa 2 MoO 1 , -2H 2 O 0,250.25 0,250.25 CuSOu-5 H2OCuSOu-5 H 2 O 0,0250,025 0,0250,025 CoCl2-6 H2OCoCl 2 -6H 2 O 0,0250,025 0,0250,025 Na2-EDTANa 2 -EDTA 37,337.3 37,337.3 FeS0i,-7 H2OFeS0i, -7 H 2 O 27,827.8 27,827.8 Inositinositol 100100 100100 Nikotinsäureniacin 1,01.0 Pyridoxin-HClPyridoxine HCl 1,01.0 Thiamin-HClThiamine HCl 10,010.0 Saccharosesucrose 3000030000 BAPBAP 0,050.05 Difco-Bacto® AgarDifco-Bacto® agar 80008000 Aktivkohleactivated carbon

für die Kultivierung zygotischerfor the cultivation of zygotic

BAP: BenzylaminopurinBAP: Benzylaminopurine

Beispiel ба: Isolierung und Injektion von zygotischen Weizen-Proembryonen und -Embryonen mit anschliessender direkter KeimungExample ба: Isolation and injection of zygotic wheat proembryos and embryos followed by direct germination

a) Isolierung und Selektion zygotischer Weizen-Proembryonen und -Embryonen a) Isolation and selection of zygotic wheat proembryos and embryos

Die Isolierung unreifer zygotischer Embryonen erfolgt 4 bis 12 Tage nach der Bestäubung aus den unreifen Samenanlagen von Weizen.The immature zygotic embryos are isolated 4 to 12 days after pollination from the immature ovules of wheat.

Die Präparation und Selektion der zygotischen Embryonen wird in genau analoger Weise zu dem unter Punkt 4a) für Mais bzw. dem unter Punkte 5a) für Raps beschriebenen Verfahren durchgeführt.The preparation and selection of the zygotic embryos is carried out in a manner analogous to that described under point 4a) for maize or for the method described under point 5a) for oilseed rape.

Nach der Oberflächen-Sterilisation der Samenanlagen und dem Einbringen in destilliertes Wasser werden die zygotischen Embryonen mit Hilfe eines Stereomikroskops, feiner Skalpelle sowie feiner Pinzetten isoliert und anschliessend für die nachfolgende Mikroinjektion selektioniert. Am besten geeignet für die Mikroinjektion sind Embryonen, die sich zwischen dem 16 und 500 Zellenstadium befinden.After surface sterilization of the ovules and introduction into distilled water, the zygotic embryos are isolated using a stereomicroscope, fine scalpels and fine forceps and then selected for subsequent microinjection. Most suitable for microinjection are embryos located between the 16 and 500 cell stages.

Die isolierten und selektionierten zygotischen Embryonen werden zunächst auf quadratische Plastikschälchen, die jeweils 4 Vertiefungen aufweisen (Multidish 4, Nuncton Delta SI, Fa. Nunc, Dänemark), in 0,5 ml Kulturmedium Wl (Tabelle 5) transferiert. Dort werden sie in der Regel für einen Tag bei einer Temperatur von 4°C im Dunkeln belassen. Die bevorzugte Kultivierungsdichte liegt bei 8 bis 10 Embryonen pro Vertiefung.The isolated and selected zygotic embryos are first transferred to square plastic dishes, each having 4 wells (Multidish 4, Nuncton Delta SI, Nunc, Denmark), in 0.5 ml of culture medium WI (Table 5). There they are usually left in the dark for one day at a temperature of 4 ° C. The preferred culture density is 8 to 10 embryos per well.

b) Mikroinjektion von pHP23 DNA in Weizen-Proembryonen und -Embryonen Die Einschleusung von pHP23 DNA in Weizen Embryonen via Mikroinjektion wird in genau analoger Weise zu dem unter Punkt 4b) beschriebenen Verfahren durchgeführt. Die Injektion der DNA haltigen Lösung erfolgt bevorzugt im Bereich der embryonalen Achse, einer Region meristemoider Zellen, aus denen später die Plumula und die Radicula hervorgehen.b) Microinjection of pHP23 DNA into Wheat Proembryos and Embryos The introduction of pHP23 DNA into wheat embryos via microinjection is carried out in a manner analogous to that described under point 4b). The injection of the solution containing DNA preferably takes place in the region of the embryonic axis, a region of meristemoid cells from which the plumula and the radicle later emerge.

c) Mikrokultivierung mikroinjizierter Weizen-Proembryonen und -Embryonen Nach der Mikroinjektion werden die injizierten Embryonen für einen weiteren Tag unter den gleichen Bedingungen und auf den gleichen Kulturplatten weiterkultiviert.c) Microcultivation of microinjected wheat proembryos and embryos After microinjection, the injected embryos are further cultured for another day under the same conditions and on the same culture plates.

1 Tag nach Injektion werden die Embryonen bei 25°C unter diffusem Licht für weitere 3 bis 5 Tage kultiviert. Nach einer Gesamtkultivierungsdauer von 5 bis 7 Tagen in flüssigem Kulturmedium werden die Embryonen auf Terasaki-Platten transferiert, die 2 Lagen unterschiedlicher Medien enthalten.One day after injection, the embryos are cultured at 25 ° C under diffuse light for a further 3 to 5 days. After a total culture time of 5 to 7 days in liquid culture medium, the embryos are transferred to Terasaki plates containing 2 layers of different media.

Die erste Lage besteht aus 10 μΐ Medium W2, das mit Sea Plaque® Agarose verfestigt wird, die zweite Lage bilden 10 μΐ flüssiges Medium Wl, das dem festen Medium überschichtet wird. Selbstverständlich können für die Verfestigung von Medium W2 auch andere, für die Kultivierung pflanzlicher Embryonen geeignete, Verfestigungsmedien verwendet werden, vorzugsweise Agarose vom 'Low melting type1 (LMP-Agarose). Die Kultivierung erfolgt auch in diesem Fall unter den gleichen Bedingungen, d.h. bei einer Temperatur von 25°C und unter diffusem Licht.The first layer consists of 10 μΐ medium W2, which is solidified with Sea Plaque® agarose, the second layer is 10 μΐ liquid medium Wl, which is covered over the solid medium. Of course, for the solidification of medium W2, other, suitable for the cultivation of plant embryos, solidification media can be used, preferably agarose from 'Low melting type 1 (LMP agarose). Cultivation also takes place in this case under the same conditions, ie at a temperature of 25 ° C and under diffuse light.

Nach einer Kultivierungsdauer von 7 bis 15 Tagen, abhängig von der Grosse der Embryonen, beginnen diese auszukeimen. Nach 10 bis 14 Tagen werden die mikroinjizierten Embryonen daher in Multiwell-Kulturschalen auf 1 ml bis 5 ml Kulturmedium W2 überführt, welches durch Sea Plaque® Agarose verfestigt wird, und bei einer Temperatur von 25°C in einem Hell/Dunkel Rhythmus von 16 h/8 h zur Differenzierung weiterkultiviert.After a cultivation period of 7 to 15 days, depending on the size of the embryos, they begin to germinate. After 10 to 14 days, the microinjected embryos are therefore transferred in multiwell culture dishes to 1 ml to 5 ml of culture medium W2, which is solidified by Sea Plaque® agarose, and at a temperature of 25 ° C in a light / dark rhythm of 16 h / 8 h further cultivated for differentiation.

d) Kultivierung der Embryonen und Regeneration ganzer Weizenpflanzen Ca. A Wochen nach der erfolgten Mikroinjektion werden die gekeimten Pflänzchen in grössere Kulturgefässe überführt. Es handelt sich dabei um Kulturdosen mit einem Volumen von 60 ml, die 15 ml des Kulturmediums W3 enthalten, diese werden später gegen grössere Kulturdosen mit einem Volumen von 330 ml ausgetauscht, die 30 ml bis 50 ml W4 Medium enthalten.d) Cultivation of embryos and regeneration of whole wheat plants . A week after the microinjection, the germinated plantlets are transferred to larger culture vessels. These are culture cans with a volume of 60 ml containing 15 ml of the culture medium W3, these are later exchanged for larger culture cans with a volume of 330 ml containing 30 ml to 50 ml of W4 medium.

Wenn die Pflänzchen eine bestimmte Grosse erreicht haben, werden sie in Erde überführt und ins Gewächshaus verbracht, wo sie wie normale Weizenkeimlinge weiterbehandelt werden.When the plantlets have reached a certain size, they are transferred to soil and taken to the greenhouse, where they are treated like normal wheat seedlings.

Tabelle 5a Kulturmedien (Wl; W2; W3; W4) für die Kultivierung zygotischer Weizen-Embryonen Table 5a Culture media (W1, W2, W3, W4) for the cultivation of zygotic wheat embryos

Wl [mg/1]Wl [mg / 1] __ W2 [mg/1]W2 [mg / 1] W3 [mg/1]W 3 [mg / 1] -- W4 [mg/1]W4 [mg / 1] -- KNO3 KNO 3 19001900 19001900 19001900 100100 19001900 100100 NHi4NO3 NHi 4 NO 3 165165 165165 165165 750750 165165 7 507 50 CaCl2-2 H2OCaCl 2 -2H 2 O 440440 440440 440440 440440 MgS0i»«7 H2OMgS0i »« 7 H 2 O 370370 370370 370370 70007000 370370 70007000 KH2POuKH 2 POu 170170 170170 170170 170170 FeNa2-EDTAFeNa 2 -EDTA 4040 4040 4040 4040 MnSOu-4 H2OMnSOu-4 H 2 O 22,322.3 22,322.3 22,322.3 22,322.3 H3BO3 H 3 BO 3 6,26.2 6,26.2 6,26.2 6,26.2 ZnSOu-4 H2OZnSOu-4 H 2 O 8,68.6 8,68.6 8,68.6 8,68.6 KIKI 0,830.83 0,830.83 0,830.83 0,830.83 Na2MoO1,^ H2ONa 2 MoO 1 , ^ H 2 O. 0,250.25 0,250.25 0,250.25 0,250.25 CuSOi4-S H2OCuSO 4 -SH 2 O 0,0250,025 0,0250,025 0,0250,025 0,0250,025 Kinetinkinetin -- -- 1,01.0 2,02.0 BAPBAP 0,50.5 0,50.5 -- -- NAA9 NAA 9 -- -- 0,50.5 1,01.0 _..1O IAA1 O IAA 0,10.1 0,20.2 -- -- Thiamin, HClThiamine, HCl 1,01.0 1,01.0 0,40.4 0,40.4 Saccharosesucrose 2000020000 2000020000 3000030000 2000020000 Glucoseglucose 50005000 50005000 Myo-inositMyo-inositol 100100 100100 Glutaminglutamine 500500 500500 Sea Plaque®Sea Plaque® . 11 Agarose, 11 agarose 60006000

BAP: BenzylaminopurinBAP: Benzylaminopurine

NAA: Naphthyl-1-essigsäureNAA: naphthyl-1-acetic acid

IAA: IndolessigsäureIAA: indole acetic acid

Sea Plaque® Agarose: FMC Corporation, Marine Colloids Div. Rockland,Sea Plaque® Agarose: FMC Corporation, Marine Colloids Div. Rockland,

Beispiel 6b: Isolierung und Injektion von Weizen Pro-ZEmbryonen mit anschliessender Induktion adventiver EmbryoideExample 6b: Isolation and Injection of Wheat Pro-ZEmbryonen with subsequent induction of adventitious embryoids

a) Isolierung und Selektion zygotischer Pro-ZEmbryonen von Weizen a) Isolation and selection of zygotic pro-embryos of wheat

Die Isolierung unreifer zygotischer Embryonen erfolgt 4 bis 12 Tage nach der Bestäubung aus den unreifen Samenanlagen von Weizen.The immature zygotic embryos are isolated 4 to 12 days after pollination from the immature ovules of wheat.

Die Präparation und Selektion der zygotischen Embryonen wird in genau analoger Weise zu dem unter Punkt 4a) für Mais bzw. dem unter Punkt 5a) für Raps beschriebenen Verfahren durchgeführt.The preparation and selection of the zygotic embryos is carried out in a manner analogous to that described under point 4a) for maize or for the method described under point 5a) for rapeseed.

Nach der Oberflächen-Sterilisation der Samenanlagen (15 Minuten lang in 1,8 %ige (V/V) Natriumhypochloritlösung mit anschliessender dreifacher Waschung mit sterilem destilliertem Wasser) und dem Einbringen in destilliertes Wasser, werden die zygotischen Pro-/Embryonen unter mikroskopischer Kontrolle (10 χ - 50 χ Vergrösserung) mit Hilfe eines Skalpells und Präpariernadeln isoliert. Grosse und Entwicklungsstadium der isolierten Pro-ZEmbryonen bewegt sich in einem Bereich zwischen ca. 20-zelligen globulären Proembryonen mit Suspensor und Embryonen mit Skutellum und Koleoptyl.After surface sterilization of the ovules (15 minutes in 1.8% (v / v) sodium hypochlorite solution followed by a triple wash with sterile distilled water) and placing in distilled water, the zygotic pro / embryos are incubated under microscopic control ( 10 χ - 50 χ magnification) with the help of a scalpel and dissecting needles. The large and developmental stage of the isolated pro-embryos ranges between approximately 20-cell globular proembryos with suspensor and embryos with skutellum and coleoptyl.

Gleich nach der Isolierung werden die ausgelesenen zygotischen Pro-ZEmbryonen anschliessend für die nachfolgende Mikroinjektion in 50 μΐ bis 100 μΐ Tröpfchen von Kulturmedium WZ 1 transferiert, die zuvor auf Deckgläsern von 24x40 mm aufgetragen wurden. Diese Mikroinjektionsplatten werden in Abschnitt [4b) C)] beschrieben. Bis zur Mikroinjektion werden die Mikroinjektionsplatten in einem Zwei-Kompartimenten-System, wie in Abschnitt 4c) beschrieben, eingebracht.Immediately after isolation, the selected zygotic pro-embryos are then transferred for subsequent microinjection into 50 μΐ to 100 μΐ droplets of culture medium WZ 1, which were previously applied to coverslips of 24 × 40 mm. These microinjection plates are described in Section [4b) C)]. Until microinjection, the microinjection plates are placed in a two-compartment system as described in Section 4c).

b) Mikroinjektion von pHP23 DNA in zygotischen Pro-ZEmbryonen von Weizen Die Einschleusung von pHP23 DNA in Pro-ZEmbryonen von Weizen via Mikroinjektion wird in genau analoger Weise zu dem unter Punkt 4b) beschriebenen Verfahren durchgeführt.b) Microinjection of pHP23 DNA into wheat zygotic pro-embryos The introduction of pHP23 DNA into proEM embryos of wheat via microinjection is carried out in exactly the same way as described in point 4b).

c) Mikrokultivierung von inikroinj izierten Pro-ZEmbryonen von Weizen Unmittelbar nach erfolgter Injektion werden die Embryonen mit einer von Hand ausgezogene Mikrokapillare, die mit einem Silikonschlauch verbunden ist, oder mit der gebogenen Spitze einer Nadel in die Vertiefungen einer Polycarbonat-Mikrokultivierungsplatte (Spangenberg, 1986, et al. 1986) transferiert, die jeweils 0,5 μΐ bis 1 μΐ Kulturmedium WZ 2 enthalten. Zusätzlich wird dieses feste Kulturmedium WZ 2 mit 0,5 μΐ bis 1 μΐ flüssigem Endosperm - durch Absaugen des Inhaltes einer unreifen Weizen-Samenanlage ähnliches Entwicklungsstadiums - überschichtet.c) Microculturing of inocropri-pro-embryos of wheat Immediately following injection, the embryos are transferred to the wells of a polycarbonate microcultivation plate with a hand drawn microcapillary connected to a silicone tube or with the bent tip of a needle (Spangenberg, 1986 , et al., 1986), each containing 0.5 μΐ to 1 μΐ of culture medium WZ 2. In addition, this solid culture medium WZ 2 with 0.5 μΐ to 1 μΐ liquid endosperm - by sucking the contents of an immature wheat ovule similar developmental stage - overlaid.

In der Regel werden die mikroinjizierten Pro-/Embryonen einzeln mikrokultiviert. Es können aber auch bis zu 10 Pro-/Embryonen zusammen in eine Vertiefung der Polycarbonat-Mikrokultivierungsplatte transferiert werden. Die mit mikroinjizierten Embryonen beladenen Mikrokulturplatten werden in einem Zwei-Kompartimenten-System ("Falcon organ tissue culture dish" No. 3037, Fa. Falcon, USA) eingebracht, das als Feuchtekammer fungiert und in der Regel im äusseren Kompartiment 2 ml bis 3 ml einer 0,2 M Mannit-Lösung enthält (Koop und Schweiger, 1985, Spangenberg, 1986, e_t al 1986), dieses mit Parafilm verschlossen und bei einer Temperatur von 25-28°C im Dunkeln inkubiert.As a rule, the microinjected pro / embryos are individually microcultivated. However, up to 10 pro / embryos may also be transferred together into one well of the polycarbonate microculture plate. The microcultured embryos loaded microculture plates are placed in a two compartment system ("Falcon organ tissue culture dish" No. 3037, Fa. Falcon, USA), which acts as a humidity chamber and usually in the outer compartment 2 ml to 3 ml a 0.2 M mannitol solution (Koop and Schweiger, 1985, Spangenberg, 1986, e_t al 1986), this sealed with parafilm and incubated at a temperature of 25-28 ° C in the dark.

d) Kultivierung der mikroinjizierten Weizen-Embryonen, Induktion sekundärer Embryoide und Regeneration ganzer Pflanzen Alle 2 bis 3 Tage - beginnend 2 Tage nach der Injektion der Weizen Pro-/Embryonen - wird 0,5 μΐ bis 2 μΐ Kulturmedium WZ 3 zu den einzelnen - mit injizierten Pro-ZEmbryonen beladenen - Vertiefungen der Mikrokulturplatten gegeben bis die Pro-/Embryonen eine Grosse von ca. 2-5 mm erreicht haben.d) Cultivation of the microinjected wheat embryos, induction of secondary embryoids and regeneration of whole plants Every 2 to 3 days - starting 2 days after the injection of the wheat pro- / embryos - 0.5 μΐ to 2 μΐ of culture medium WZ 3 is added to the individual cultures. - Loaded with injected Pro-ZEmbryonen - wells of the microculture plates until the pro- / embryos have reached a size of about 2-5 mm.

Anschliessend und entsprechend ihrem Entwicklungsstadium werden die injizierten Embryonen einzeln oder bis zu 5 Embryonen zusammen auf 1 ml Kulturmedium WZ 4 in Vertiefungen quadratischer Plastikschälchen (4 well multidish, Fa. Nunc, Dänemark) transferiert.Subsequently and according to their stage of development, the injected embryos are transferred individually or up to 5 embryos together to 1 ml of culture medium WZ 4 in wells of square plastic dishes (4 well multidish, Nunc, Denmark).

Nach einer Kulturphase von 4 bis 6 Wochen auf Kulturmedium WZ 4 erfolgt die Induktion von Kallus mit Potential zu sekundärer Embryogenese. Diese embryogenen Kalli werden aufgeteilt und auf 10 ml Kulturmedium WZ 5 in Plastikdosen Sterilin 125 AP (Fa. Sterilin Ltd., Feltham, England) zur Differenzierung von Sprossen übertragen.After a culture period of 4 to 6 weeks on culture medium WZ 4, the induction of callus with potential for secondary embryogenesis takes place. These embryogenic calli are split and transferred to 10 ml of WZ 5 culture medium in Sterilin 125 AP plastic cans (Sterilin Ltd., Feltham, England) for differentiation of sprouts.

Die weitere Entwicklung dieser Sprosse sowie ihre Bewurzelung erfolgt nach wiederholtem Transfer auf 30 ml bis 80 ml Kulturmedium WZ 5 in grösseren Kulturgefässen (330 ml Kulturdosen, 68x110 mm, Fa. Greiner, FRG). Wenn die differenzierten Pflänzchen eine bestimmte Grosse (5 cm bis 10 cm) erreicht und ein ausreichendes Wurzelsystem entwickelt haben, werden sie in Erde überführt und ins Gewächshaus verbracht, wo sie wie normale Weizenkeimlinge weiterbehandelt werden.The further development of these shoots and their rooting is carried out after repeated transfer to 30 ml to 80 ml culture medium WZ 5 in larger culture vessels (330 ml culture doses, 68x110 mm, Fa. Greiner, FRG). When the differentiated plantlets reach a certain size (5 cm to 10 cm) and have developed a sufficient root system, they are transferred to soil and taken to the greenhouse, where they are treated like normal wheat seedlings.

Tabelle 5b Kulturmedien (Wl; W2; W3; W4) für die Kultivierung zygotischer Weizen-Embryonen Table 5b Culture media (W1, W2, W3, W4) for the cultivation of zygotic wheat embryos

Wl [mg/1]Wl [mg / 1] W2 [mg/1]W2 [mg / 1] W3 [mg/1]W3 [mg / 1] W4 [mg/1]W4 [mg / 1] NH14NO3 NH 14 NO 3 16501650 16501650 16501650 33003300 KNO3 KNO 3 19001900 19001900 19001900 38003800 CaCl2-2 H2OCaCl 2 -2H 2 O 440440 440440 440440 880880 MgSO11-? H2OMgSO 11 -? H 2 O 370370 370370 370370 740740 KH2PO1,KH 2 PO 1 , 170170 170170 170170 340340 KIKI 0,830.83 0,830.83 0,830.83 1,661.66 H3BO3 H 3 BO 3 6,26.2 6,26.2 6,26.2 12,4012.40 MnSOi1-4 H2OMnSOi 1 -4 H 2 O 22,322.3 22,322.3 22,322.3 44,6044,60 ZnSCH ·4 H2OZnSCH · 4H 2 O 8,68.6 8,68.6 8,68.6 17,2017,20 Na2Mo0i4'2 H2ONa 2 Mo0i4'2 H 2 O 0,250.25 0,250.25 0,250.25 0,50.5 CuSOi, · 5 H2OCuSO 4 .5H 2 O 0,0250,025 0,0250,025 0,0250,025 0,50.5 CoCl2'6 H2OCoCl 2 '6 H 2 O 0,0250,025 0,0250,025 0,0250,025 0,50.5 Na2-EDTANa 2 -EDTA 37,337.3 37,337.3 37,337.3 74,674.6 FeS0i,-7 H2OFeS0i, -7 H 2 O 27,827.8 27,827.8 27,827.8 55,655.6 Nicotinsäurenicotinic acid 0,50.5 0,50.5 0,50.5 0,50.5 Pyridoxin-HClPyridoxine HCl 0,50.5 0,50.5 0,50.5 0,50.5 Thiamin-HClThiamine HCl 0,10.1 0,10.1 0,10.1 0,10.1 Glycinglycine 2,02.0 2,02.0 2,02.0 2,02.0 Cefotaximecefotaxime -- -- -- 0,10.1 LMP-AgaroseLMP agarose -- 60006000 -- 60006000 Saccharosesucrose 3000030000 3000030000 3000030000 2000020000 Inositolinositol 200200 200200 200200 200200 Caseinhydrolysatcasein hydrolyzate 200200 200200 200200 200200 Glutaminglutamine -- -- -- 500500 2,4-D12 2,4-D 12 1,01.0 1,01.0 -- 2,02.0 Kinetinkinetin 1,01.0 1,01.0 -- -- ABA13 GA3 14 ABA 13 GA 3 14 0,5 0,10.5 0.1 0,5 0,10.5 0.1 - -

, _ 2,4-D: 2,4-Dichlorphenoxyessigsäure ,, ABA Abszisinsäure GA3 Giberellinsäure, 2,4-D: 2,4-Dichlorophenoxyacetic acid, ABA Abszisinsäure GA 3 Giberellinsäure

Tabelle 5c: Kulturmedium WZ 5Table 5c: culture medium WZ 5

WZ 5 [mg/1]WZ 5 [mg / 1] KH2PO1,KH 2 PO 1 , 300300 KNO3 KNO 3 10001000 NHi1NO3 NHi 1 NO 3 10001000 Са(Ж)з)і*«4 H2OСа (Ж) з) і * «4 H 2 O 500500 MgS0i»-7 H2OMgS0i "-7 H 2 O 7272 KClKCl 6565 MnSO11-H2OMnSO 11 H 2 O 5,05.0 ZnSO11-H2OZnSO 11 H 2 O 0,170.17 H3BO3 H 3 BO 3 0,160.16 KIKI 0,080.08 Na2-EDTANa 2 -EDTA 37,2537.25 FeSOu-7 H2OFeSOu-7 H 2 O 27,8527.85 Nicotinsäurenicotinic acid 5,05.0 Pyridoxin-HClPyridoxine HCl 5,05.0 Thiamin-HClThiamine HCl 1,01.0 Inositinositol 100100 Glycin -..15 IAAGlycine - 15 IAA 2,0 0,52,0 0,5 Saccharosesucrose 2000020000 Agaragar 80008000 Aktivkohleactivated carbon 500500 pH 5,9pH 5.9 --

IAA IndolessigsäureIAA indole acetic acid

Beispiel 7: Isolierung und Injektion von zygotischen Reis-EmbryonenExample 7: Isolation and Injection of Zygotic Rice Embryos

a) Isolierung und Selektion zygotischer Reis-Procmbryonen und -Embryonen Die Isolierung unreifer zygotischer Proembryonen bzw. Embryonen erfolgt bis 12 Tage nach der Bestäubung aus den unreifen Samenanlagen von Reis.a) Isolation and selection of zygotic rice pro-embryos and embryos The isolation of immature zygotic proembryos or embryos takes place from the immature ovules of rice until 12 days after pollination.

Die Präparation und Selektion der zygotischen Proembryonen bzw. Embryonen wird in genau analoger Weise zu dem unter Beispiel 4a) für Mais bzw. dem unter Beispiel 5a) für Raps beschriebenen Verfahren durchgeführt.The preparation and selection of the zygotic embryos or embryos is carried out in a manner analogous to that described under Example 4a) for maize or for the method described under Example 5a) for rapeseed.

Nach der Oberflächensterilisation der Samenanlagen und dem Einbringen in destilliertes Wasser werden die zygotischen Proembryonen bzw. Embryonen mit Hilfe eines Stereomikroskopes (Zeiss), feiner Skalpelle sowie feiner Pinzetten isoliert und anschliessend für die nachfolgende Mikroinjektion selektioniert. Am besten geeignet für die Mikroinjektion sind Proembryonen bzw. Embryonen, die sich zwischen Phase 20 und Phase 25 (siehe Abb. 1) befinden.After surface sterilization of the ovules and introduction into distilled water, the zygotic embryos or embryos are isolated with the aid of a stereomicroscope (Zeiss), fine scalpels and fine forceps and then selected for subsequent microinjection. Best suited for microinjection are proembryos or embryos located between phase 20 and phase 25 (see Fig. 1).

Die isolierten und selektionierten zygotischen Proembryonen bzw. Embryonen werden zunächst in quadratische Plastikschälchen, die jeweils 4 Vertiefungen aufweisen (Multidish 4, Nuncton Delta SI, Fa. Nunc, Dänemark), in 0,5 ml Kulturmedium RSl (Tabelle 6) transferiert. Die bevorzugte Kultivierungsdichte liegt bei 4 bis 6 Proembryonen bzw. Embryonen pro Vertiefung.The isolated and selected zygotic proembryos or embryos are first in square plastic dishes, each having 4 wells (Multidish 4, Nuncton Delta SI, Fa. Nunc, Denmark), transferred to 0.5 ml of culture medium RSI (Table 6). The preferred culture density is 4 to 6 proembryos or embryos per well.

b) Mikroinjektion von pHP 23 DNA in Reis-Proembryonen bzw. -Embryonen Die Einschleusung von pHP 23 DNA in Reis-Proembryonen bzw. -Embryonen via Mikroinjektion wird in genau analoger Weise zu dem unter Beispiel 4b) beschriebenen Verfahren durchgeführt. Die Injektion der DNA haltigen Lösung erfolgt bevorzugt in die mit einem Pfeil bezeichneten embryonalen Zellen (vgl. Abb I).b) Microinjection of pHP 23 DNA into Rice Proembryos or Embryos The introduction of pHP 23 DNA into rice proembryos or embryos via microinjection is carried out in exactly the same way as described in Example 4b). The injection of the DNA-containing solution is preferably carried out in the embryonic cells designated by an arrow (cf Fig. I).

c) Mikrokultivierung mikroinjizierter Reis-Embryonen c) Microcultivation of microinjected rice embryos

Nach der Mikroinjektion werden die injizierten Proembryonen bzw. Embryonen für einen weiteren Tag unter den gleichen Bedingungen und auf den gleichen Kulturplatten weiterkultiviert.After the microinjection, the injected proembryos or embryos are further cultured for another day under the same conditions and on the same culture plates.

2 Tage nach der Injektion werden die Pro-/Embryonen bei 25°C und unter diffusem Licht für weitere 5 bis 7 Tage kultiviert. Nach einer Gesamtkultivierungsdauer von insgesamt 7 bis 10 Tagen in flüssigem Kulturmedium werden die Embryonen auf Terasaki-Platten transferiert, die 2 Lagen unterschiedlicher Medien enthalten. Die erste Lage besteht aus 5 μΐ Medium RS2 das mit einer niedrig schmelzenden Agarose, wie z.B. mit Sea Plaque® Agarose (0,6 % v/w) verfestigt wird; die zweite Lage bilden 5 μΐ flüssiges Medium RSl, das dem festen Medium überschichtet wird. Selbstverständlich können für die Verfestigung von Medium RS2 auch andere, für die Kultivierung pflanzlicher Embryonen geeignete, Verfestigungsmedien verwendet werden, vorzugsweise Agarose vom 'Low Melting Type1 (LMP-Agarose). Die Kultivierung erfolgt auch in diesem Fall unter den gleichen Bedingungen, d.h. bei einer Temperatur von 25 C und unter diffusem Licht.2 days after the injection, the pro / embryos are cultured at 25 ° C and under diffused light for a further 5 to 7 days. After a total culture time of 7 to 10 days in liquid culture medium, the embryos are transferred to Terasaki plates containing 2 layers of different media. The first layer consists of 5 μΐ medium RS2 solidified with a low-melting agarose, such as Sea Plaque® agarose (0.6% v / w); the second layer forms 5 μΐ liquid medium RS1, which is covered over the solid medium. Of course, for the solidification of medium RS2 other, suitable for the cultivation of plant embryos, solidification media can be used, preferably agarose of the 'Low Melting Type 1 (LMP agarose). Cultivation also takes place in this case under the same conditions, ie at a temperature of 25 C and under diffused light.

Nach einer Kultivierungsdauer von 7 bis 15 Tagen, abhängig von der Grosse der verwendeten Pro-/Embryonen, beginnen diese auszukeimen. Nach 15 Tagen werden die mikroinjizierten Pro-/Embryonen daher in Multiwell-Kulturschalen auf 1 bis 2 ml Kulturmedium RS2 überführt, welches z.B. durch Sea Plaque® Agarose verfestigt wird, und bei einer Temperatur von 25°C in einem Hell/Dunkel Rhythmus von 16/8 Stunden zur Differenzierung weiterkultiviert .After a cultivation period of 7 to 15 days, depending on the size of the pro / embryos used, they begin to germinate. After 15 days, the microinjected pro / embryos are therefore transferred in multiwell culture dishes to 1 to 2 ml culture medium RS2, which is e.g. is solidified by Sea Plaque® agarose and further cultivated at a temperature of 25 ° C in a light / dark rhythm of 16/8 hours for differentiation.

d) Kultivierung der Embryonen und Regeneration ganzer Reispflanzen Ca. 4-5 Wochen nach der erfolgten Mikroinjektion werden die gekeimten Pflänzchen in grössere Kulturgefässe überführt. Es handelt sich dabei um handelsübliche Kulturdosen mit einem Volumen von 60 ml, die 15 ml des Kulturmediums RS3 enthalten. Diese werden später gegen grössere Kulturdosen mit einem Volumen von 330 ml ausgetauscht, die 30 bis 40 ml RS4 Medium enthalten.d) Cultivation of embryos and regeneration of whole rice plants . 4-5 weeks after the microinjection, the sprouted plantlets are transferred to larger culture vessels. These are commercial culture cans with a volume of 60 ml containing 15 ml of the culture medium RS3. These are later exchanged for larger culture cans with a volume of 330 ml containing 30 to 40 ml of RS4 medium.

Wenn die Pflänzchen eine bestimmte Grosse erreicht haben, werden sie in Erde überführt und ins Gewächshaus verbracht, wo sie wie normale Reis-Keimlinge weiterbehandelt werden.When the plantlets reach a certain size, they are transferred to soil and taken to the greenhouse, where they are treated like normal rice seedlings.

Tabelle б Medien für die Kultivierung zygotischer Reis-Pro-EmbryonenTable б Media for the cultivation of zygotic rice pro-embryos

RSl [mg/1]RS1 [mg / 1] -- RS2 [mg/1]RS2 [mg / 1] -- 160160 RS 3 [mg/1]RS 3 [mg / 1] -- RS 4 [mg/1]RS 4 [mg / 1] -- -- 160160 KNO3 KNO 3 19001900 19001900 Sea plaque® 0,6 %Sea plaque® 0.6% 19001900 100100 19001900 100100 Agar 0,75 %Agar 0.75% NH1^NO3 NH 1 ^ NO 3 165165 16501650 16501650 -- 16501650 CaCl2'2 H2OCaCl 2 '2 H 2 O 440440 440440 440440 160160 440440 MgSO^-7 H2OMgSO 4 -7H 2 O 370370 370370 370370 Agar 0,75 %Agar 0.75% 370370 KH2PO^KH 2 PO ^ 170170 170170 170170 170170 FeNa2-EDTAFeNa 2 -EDTA 4040 4040 4040 4040 MnSOit'4 H2OMnSOit'4 H 2 O 22,322.3 22,322.3 22,322.3 22,322.3 H3BO3 H 3 BO 3 6,26.2 6,26.2 6,26.2 6,26.2 ZnSOi, ·4 H2OZnSO 4, · 4H 2 O 8,68.6 8,68.6 8,68.6 8,68.6 KIKI 0,830.83 0,830.83 0,830.83 0,830.83 Na2Mo0i,«2 H2ONa 2 Mo0i, «2 H 2 O 0,250.25 0,250.25 0,250.25 0,250.25 CuSO^'5 H2OCuSO 4 .5H 2 O 0,0250,025 0,0250,025 0,0250,025 0,0250,025 Kinetinkinetin -- -- 1,01.0 1,01.0 BAP16 BAP 16 0,50.5 0,50.5 -- -- IAA17 IAA 17 0,20.2 0,20.2 0,50.5 0,50.5 NAA18 NAA 18 -- -- 0,50.5 0,50.5 Thiamin, HClThiamine, HCl 1,01.0 0,40.4 0,40.4 0,40.4 Saccharosesucrose 2000020000 2000020000 2500025000 2000020000 Glucoseglucose 50005000 50005000 Myo-inositMyo-inositol 100100 100100 Casein HydrolysatCasein hydrolyzate 300300 Glutaminglutamine 500500 Agarose/AgarAgarose / Agar

._ BAP: Benzylaminopurin ._ IAA: Indolessigsäure._ BAP: Benzylaminopurine ._ IAA: Indole Acetic Acid

NAA: Naphthyl-1-essigsäureNAA: naphthyl-1-acetic acid

Beispiel 8: Isolierung und Injektion von zygotischen Gerste-Proembryonen und EmbryonenExample 8: Isolation and Injection of Zygotic Barley Proembryos and Embryos

a) Isolierung und Selektion zygotischer Gerste-Proembryonen und -Embryonen a) Isolation and selection of zygotic barley proembryos and embryos

Unreife zygotische Proembryonen und Embryonen werden aus Hordeum vulgäre cv. Igri, 6 bis 14 Tage nach der Bestäubung isoliert.Immature zygotic proembryos and embryos are found in Hordeum vulgare cv. Igri, isolated 6 to 14 days after pollination.

Die aus den Gerste-Aehren gewonnenen Samenanlagen werden 15 Minuten lang in einer 1,8 %igen (v/v) Natriumhypochlorit-Lösung Oberflächensterilisiert und anschliessend dreimal in sterilem destilliertem Wasser gewaschen.The ovules obtained from the barley ears are sterilized for 15 minutes in a 1.8% (v / v) sodium hypochlorite solution surface and then washed three times in sterile distilled water.

Die Präparation und Selektion der zygotischen Рго-/ЕтЪгуопеп wird in genau analoger Weise zu dem unter Punkt 4a) für Mais bzw. unter Punkt 5a) für Raps beschriebenen Verfahren durchgeführt.The preparation and selection of the zygotic Рго- / ЕтЪгуопеп is carried out in a manner analogous to that described under point 4a) for corn or under point 5a) for oilseed rape.

Nach der Oberflächensterilisation der Samenanlagen und dem Einbringen in destilliertes Wasser werden die zygotischen Pro-/Embryonen unter mikroskopischer Kontrolle (10 χ - 50 χ Vergrösserung) mit Hilfe eines Skalpells und feiner Pinzetten isoliert.After surface sterilization of the ovules and introduction into distilled water, the zygotic pro / embryos are isolated under microscopic control (10χ-50χ magnification) with the aid of a scalpel and fine forceps.

Grosse und Entwicklungsstadium der isolierten Pro-/Embryonen bewegt sich in einem Bereich, der frühe globuläre Proembryonen mit Suspensor und unreife Embryonen mit Skutellum und Koleoptyl umfasst.The major and developmental stages of isolated pro / embryos are in an area that includes early globular proembryos with suspensor and immature embryos with skutellum and coleoptyl.

Die isolierten und selektionierten zygotischen Embryonen werden zunächst auf quadratische Plastikschälchen, die jeweils 4 Vertiefungen aufweisen (Multidish 4, Nunclon Delta SI, Fa. Nunc, Dänemark), in 0,5 ml Kulturmedium Gl transferiert, bei einer bevorzugten Dichte von 8 bis 10 Pro-ZEmbryonen pro Vertiefung und dort bis zur Mikroinjektion bei 25°C aufbewahrt.The isolated and selected zygotic embryos are first transferred to square plastic dishes, each having 4 wells (Multidish 4, Nunclon Delta SI, Nunc, Denmark), in 0.5 ml of culture medium Gl, at a preferred density of 8 to 10 Pro -ZEmbryonen per well and stored there until microinjection at 25 ° C.

b) Mikroinjektion von pHP23 DNA in zygotischen Pro-ZEmbryonen von Gerste Die Einschleusung von pHP23 DNA in Gerste-Pro-ZEmbryonen via Mikroinjektion wird in genau analoger Weise zu dem unter Punkt 4b) beschriebenen Verfahren durchgeführt. Die Injektion der DNA haltigen Lösung erfolgt bevorzugt im Bereich der embryonalen Achse, einer Region meristemoider Zellen, aus denen später die Plumula und die Radicula hervorgehen. Der bevorzugte Injektionsort ist in Abb. 1 durch einen Pfeil näher bezeichnet.b) Microinjection of pHP23 DNA into Peristyle Zygotic Pro-Embryos The introduction of pHP23 DNA into barley-pro-embryos via microinjection is carried out in exactly the same way as described in point 4b). The injection of the solution containing DNA preferably takes place in the region of the embryonic axis, a region of meristemoid cells from which the plumula and the radicle later emerge. The preferred injection site is indicated by an arrow in Fig. 1.

c) Mikrokultivierung mikroin.jizierter Gerste-Pro-ZEmbryonen c) Microcultivation of microinjected barley pro-embryos

Die Mikrokultivierung der mikroinjizierten Рго-/ЕтЪгуопеп von Gerste wird analog zu dem unter Punkt 4c) für die Kultivierung von Mais-Embryonen beschriebenen Verfahren durchgeführt.The microculturing of the microinjected Рго- / ЕтЪгуопеп of barley is carried out analogously to the method described in section 4c) for the cultivation of maize embryos.

In diesem Fall werden jedoch die Vertiefungen der Polycarbonat-Mikrokulturplatten mit 0,5 μΐ bis 1,0 μΐ flüssigem Kulturmedium Gl angefüllt. Anschliessend werden die mikroinjizierten Pro-ZEmbryonen in einer Dichte von 1 bis 20 Pro-/Embryonen pro Vertiefung auf die Mikrokulturplatten transferiert und die Vertiefung mit 0,5 μΐ bis 1 μΐ flüssigem Kulturmedium Gl aufgefüllt.In this case, however, the wells of the polycarbonate microculture plates are filled with 0.5 μΐ to 1.0 μΐ liquid culture medium Gl. Subsequently, the microinjected pro-embryos are transferred to the microculture plates at a density of 1 to 20 pro / embryos per well, and the well is filled up with 0.5 .mu.l to 1 .mu.l of liquid culture medium Gl.

d) Kultivierung der Gerste-Pro-ZEmbryonen und Regenerierung ganzer Pflanzen d) Cultivation of barley pro-embryos and regeneration of whole plants

Die mikroinjizierten Pro-ZEmbryonen werden regelmässig alle 3 bis 12 Tage auf frisches Kulturmedium Gl übertragen und in neue Mikrokulturkammern überführt, wobei die Vertiefung 1 μΐ bis 10 μΐ Kulturmedium Gl enthalten, abhängig von der Grosse und Zahl der mikrokultivierten Pro-ZEmbryonen. Wenn die Pro-ZEmbryonen eine Grosse von 2 mm bis 5 mm erreicht haben, werden sie in Medium G2 überführt und zwar in einer Dichte von 16 Embryonen pro 10 ml Kulturmedium und Petrischale. Diese werden mit Parafilm versiegelt und anschliessend im Dunkeln für einen Zeitraum von 5 Tagen bei einer Temperatur von 25°C inkubiert. Anschliessend werden die Kulturen bei einer Temperatur von 23°C und einer Beleuchtungsdauer von 10 StundenZTag (4000 Lux, kaltes Weisslicht) gehalten, bis zum Ergrünen.The microinjected pro-embryos are regularly transferred to fresh culture medium G1 every 3 to 12 days and transferred to new microculture chambers, the wells containing 1 .mu.l to 10 .mu.l of culture medium G1, depending on the size and number of the microcultured proEM embryos. When the pro-embryos reach a size of 2 mm to 5 mm, they are transferred to medium G2 at a density of 16 embryos per 10 ml of culture medium and Petri dish. These are sealed with parafilm and then incubated in the dark for a period of 5 days at a temperature of 25 ° C. Subsequently, the cultures are kept at a temperature of 23 ° C and a lighting period of 10 hours day (4000 lux, cold white light), until the green.

Nach der Regeneration grüner Pflänzchen werden diese für die weitere Entwicklung in handelsübliche 60 ml Plastik Container mit 25 ml Medium G3 überführt und bei einer Temperatur von 23°C bis 26°C und einer Beleuchtungsdauer von 10 bis 16 Stunden (4000 Lux, kaltes Weisslicht) kultiviert, bis sie eine Grosse von 1 cm bis 3 cm erreicht haben. Die Wurzelbildung wird durch erneutes Ueberführen der regenerierten Pflänzchen in Kulturmedium G3 erreicht. Nach der Ausbildung mehrerer Sprosse und Wurzeln kann die Wintergerste vernalisiert werden, indem man die Pflanzentöpfe in 240 ml Container überführt und bei 4°C und einer Beleuchtungsdauer von 10 bis 16 Stunden bei 2000 Lux (Phillips, warmes Weisslicht) für einen Zeitraum von 6 bis 8 Wochen kultiviert.After the regeneration of green plantlets they are transferred for further development in commercial 60 ml plastic containers with 25 ml medium G3 and at a temperature of 23 ° C to 26 ° C and a lighting time of 10 to 16 hours (4000 lux, cold white light) cultivated until they reach a size of 1 cm to 3 cm. Root formation is achieved by re-transferring the regenerated plantlets into culture medium G3. After the formation of several shoots and roots, the winter barley can be vernalisiert by transferring the plant pots in 240 ml containers and at 4 ° C and a lighting period of 10 to 16 hours at 2000 lux (Phillips, warm white light) for a period of 6 to Cultivated for 8 weeks.

Tabelle 7 Medien für die Kultivierung zygotischer Gerste-Pro-ZEmbryonenTable 7 Media for the cultivation of zygotic barley pro-embryos

Bestandteilcomponent Gl [mg/1]Gl [mg / 1] -- G2 [mg/1]G2 [mg / 1] G3 [mg/1]G 3 [mg / 1] NH11NO3 NH 11 NO 3 165165 750750 165165 165165 KNO3 KNO 3 19001900 100100 19001900 19001900 CaCl2-2 H2OCaCl 2 -2H 2 O 440440 0,40.4 440440 440440 MgSOiW H2OMgSO 4 H 2 O 370370 2000020000 370370 370370 NH2PO1,NH 2 PO 1 , 170170 -- 170170 170170 FeNa2-EDTAFeNa 2 -EDTA 4040 5,65.6 4040 4040 H3BO3 H 3 BO 3 6,26.2 6,26.2 6,26.2 MnSOi, ·4 H2OMnSO 4, · 4H 2 O 22,322.3 22,322.3 22,322.3 ZnSOi, ·4 H2OZnSO 4, · 4H 2 O 8,68.6 8,68.6 8,68.6 KIKI 0,830.83 0,830.83 0,830.83 Na2MoOu·2 H2ONa 2 MoOu · 2H 2 O 0,250.25 0,250.25 0,250.25 CuSOu'5 H2OCuSOu'5 H 2 O 0,0250,025 0,0250,025 0,0250,025 BAP19 BAP 19 0,40.4 -- Glutaminglutamine 7 507 50 7 507 50 Myo-inositMyo-inositol 100100 100100 Thiamin-HClThiamine HCl 0,40.4 0,40.4 Saccharosesucrose 2000020000 2000020000 "Sea Plaque"® Agarose"Sea Plaque" ® agarose 60006000 60006000 pHpH 5,65.6 5,65.6

BAP BenzylaminopurinBAP Benzylaminopurine

Beispiel 9: Isolierung und Injektion von zygotischen Baumwoll Proembryonen und Embryonen Example 9 : Isolation and Injection of Zygotic Cotton Proembryos and Embryos

a) Isolierung und Selektion der Pro-/Embryonen aus Baumwolle a) Isolation and selection of pro- / embryos from cotton

Junge zygotische Proembryonen und Embryonen werden aus unreifen 1 cm bis 2 cm grossen Früchten von Gossypium hirsutum ca. 4 bis 20 Tage nach der Bestäubung isoliert.Young zygotic proembryos and embryos are isolated from immature 1 cm to 2 cm fruits of Gossypium hirsutum about 4 to 20 days after pollination.

Die Fruchtstände werden zuerst unter fliessendem Leitungswasser vorgereinigt, eventuell unter Zusatz eines kommerziell erhältlichen Küchenreinigers (Lux, Pril, usw.). Nach gründlicher Reinigung wird der Fruchtstand mit 70 % Ethanol abgespritzt und anschliessend mit destilliertem Wasser gewaschen. Die unreifen Früchte werden nun mit einer 3,6 % Natriumhypochloridlösung, die als Zusatz 0,1 % Tween 20 enthält, für 45 min sterilisiert. Anschliessend werden die Früchte mit sterilem Wasser ausreichend gewaschen und in einer feucht gehaltenen Petrischale aufbewahrt (Raumtemperatur). Mit Hilfe feiner Pinzetten und Skalpelle werden die Früchte unter dem Stereomikroskop mit einer 10- bis 20-fachen Vergrösserung geöffnet. Aus den Früchten werden die Embryosäcke entnommen und auf quadratische Plastikschälchen, die jeweils 4 Vertiefungen aufweisen (Multi dish 4, Nunclon Delta SI, Fa. Nunc, Dänemark) in ca. 0,5 ml hormonfreies Medium (Cl) überführt. Anschliessend werden mit Hilfe zweier Präpariernadeln aus den Embryosäcken die Proembryonen und Embryonen in verschiedenen Grossen, die von globulären 20-zelligen Stadien (vgl. Abb. 2, Phase 0, P, Q) bis früh- bis spätkotyledonären ca. 2000-zeiligen Stadien (vgl. Abb. 2, Phase R, S, T) reichen, unter mikroskopischer Beobachtung isoliert. Nach der Isolation werden die Embryonen analog zu dem unter Beispiel 4a) beschriebenen Verfahren ausgelesen, wobei in diesem Fall hormonfreies Medium (Cl) verwendet wird.The fruit stands are first pre-cleaned under running tap water, possibly with the addition of a commercially available kitchen cleaner (Lux, Pril, etc.). After thorough cleaning, the fruit stand is sprayed with 70% ethanol and then washed with distilled water. The unripe fruits are now sterilized with a 3.6% sodium hypochlorite solution containing 0.1% Tween 20 as an additive for 45 minutes. Subsequently, the fruits are sufficiently washed with sterile water and stored in a moist Petri dish (room temperature). With the help of fine tweezers and scalpels, the fruits are opened under the stereomicroscope with a 10 to 20-fold magnification. From the fruits, the embryo sacs are removed and transferred to square plastic dishes, each with 4 wells (Multi dish 4, Nunclon Delta SI, Fa. Nunc, Denmark) in about 0.5 ml of hormone-free medium (Cl). Then, with the help of two dissecting needles from the embryo sacs, the embryos and the embryos in different sizes, ranging from globular 20-cell stages (see Fig. 2, phase 0, P, Q) to early to late cotyledonous stages (2000) see Fig. 2, phase R, S, T), isolated under microscopic observation. After isolation, the embryos are read out analogously to the method described under Example 4a), in which case hormone-free medium (Cl) is used.

b) Mikroinjektion von pHP23 DNA in Baumwoll-Pro-/Embryonen Die Einschleusung von pHP23 in diese Pro-/Embryonen via Mikroinjektion wird in genau analoger Weise zu dem unter Beispiel 4b) beschriebenen Verfahren durchgeführt. Der bevorzugte Injektionsort ist in Abb. 2 durch einen Pfeil markiert.b) Microinjection of pHP23 DNA into Cotton Pro / Embryos The introduction of pHP23 into these pro / embryos via microinjection is performed in a manner analogous to that described in Example 4b). The preferred injection site is marked in Fig. 2 by an arrow.

с) Mikrokultivierung mikroin.jizierter Baumwoll-Pro-ZEinbryonen Die Kultivierung der mikroinjizierten Baumwoll-Pro-ZEmbryonen wird analog zu dem unter Beispiel 4c) für die Kultivierung der Maisembryonen beschriebenen Verfahren durchgeführt. Die erste Mikrokulturphase in Cl Medium dauert etwa 7 Tage. Anschliessend werden die Pro-ZEmbryonen für 4 bis 6 Wochen in C2 Medium in geeigneten Kulturgefässen (siehe Beispiel 4c und 4d) kultiviert. Die anschliessende Regeneration zu kleinen Pflänzchen erfolgt in C3 Medium. Wenn diese Pflänzchen eine Grosse von ca. 6 bis 10 cm erreicht haben, können sie ins Gewächshaus überführt werden, wo sie wie normale Baumwollpflanzen bis zur Reife weiterkultiviert werden können. Microcultivation of Microinjected Cotton Pro TEM Embryos The cultivation of the microinjected cotton Pro TEM embryos is carried out analogously to the method described under Example 4c) for the cultivation of maize embryos. The first microculture phase in Cl medium takes about 7 days. Subsequently, the pro-embryos are cultured for 4 to 6 weeks in C2 medium in suitable culture vessels (see Example 4c and 4d). The subsequent regeneration to small plantlets takes place in C3 medium. When these plantlets have reached a size of about 6 to 10 cm, they can be transferred to the greenhouse, where they can be cultivated to maturity like normal cotton plants.

Tabelle 7 Medien für die Kultivierung zygotischer Baumwoll-EmbryonenTable 7 Media for the cultivation of zygotic cotton embryos

Bestandteilcomponent Cl [mg/1]Cl [mg / 1] C2 [mg/1]C2 [mg / 1] C3 [mg/1]C3 [mg / 1] NH^NO3 NH ^ NO 3 240.12240.12 16501650 16501650 KNO3 KNO 3 505.56505.56 19001900 19001900 CaCl2«2 H2OCaCl 2 2 2 H 2 O 176.42176.42 440440 440440 MgSOi, · 7 H2OMgSO 4 .7H 2 O 492.96492.96 370370 370370 KH2POi,KH 2 POI, 27.2027.20 170170 170170 H3BO3 H 3 BO 3 1,851.85 6,36.3 6,36.3 MnS0i,'4 H2OMnS0i, '4 H 2 O 5,075.07 22,322.3 22,322.3 ZnS0i,«7 H2OZnS0i, «7 H 2 O 2,592.59 8,68.6 8,68.6 KIKI 0,250.25 0,830.83 0,830.83 Na2Mo0i,o2 H2ONa 2 Mo0i, o 2 H 2 O. 0,220.22 0,250.25 0,250.25 CuS0i+"5 H2OCuS0i + "5 H 2 O 0,00750.0075 0,0250,025 0,0250,025 CoCl2-6 H2OCoCl 2 -6H 2 O 0,00710.0071 0,0250,025 0,0250,025 Na2FeEDTANa 2 FeEDTA 2020 4040 4040 Inositinositol 100100 100100 100100 Nicotinsäurenicotinic acid 0,50.5 1,01.0 1,01.0 Pyridoxin-HClPyridoxine HCl 0,50.5 1,01.0 1,01.0 Thiamin-HClThiamine HCl 1010 1010 1010 Glycinglycine 2,02.0 -- -- MgCl2 ABA20 GA21 MgCl 2 ABA 20 GA 21 7 507 50 0,1 0,10.1 0.1 0,10.1 Glucoseglucose 3000030000 3000030000 -- Saccharosesucrose -- -- 2000020000 Gelrite®Gelrite® __ __ 16001600

ABA Abszisinsäure GA GibberellinsäureABA abscisic acid GA gibberellic acid

Beispiel 10: Isolierung und Injektion von zygotischen Soyabohnen-Proembryonen und EmbryonenExample 10: Isolation and Injection of Zygotic Soybean Proembryos and Embryos

a) Isolierung und Selektion der Рго-/ЕілЪгуопеп aus Soyabohnen a) Isolation and selection of Рго- / ЕілЪгуопеп from soybeans

Junge zygotische Proembryonen und Embryonen werden aus 10 mm bis 50 mm langen Schoten (ca. 3 bis 20 Tage nach der Bestäubung) von Glycine max cv Marple Arrow isoliert. Die Pflanzen werden im Gewächshaus bei einer Temperatur von 19°C bis 21°C und einem Hell/Dunkelrhythmus von 16/8 Stunden gezogen.Young zygotic proembryos and embryos are isolated from 10 mm to 50 mm long pods (about 3 to 20 days after pollination) of Glycine max cv Marple Arrow. The plants are grown in the greenhouse at a temperature of 19 ° C to 21 ° C and a light / dark rhythm of 16/8 hours.

Vor der Isolierung werden die Schoten durch eine 10 minütige Behandlung mit einer 1,5 % in Calziumhypochloridlösung, die als Zusatz 0,1 % Tween- 20 enthält, sterilisiert und anschliessend ausreichend mit sterilem destilliertem Wasser gespült. Die so behandelten Schoten werden in befeuchteten Petrischalen bei ca. 40C im Dunkel bis zur weiteren Behandlung aufbewahrt. Mit Hilfe feiner Pinzetten und Skalpelle werden die Schoten unter dem Stereomikrosop bei einer 10- bis 20-fachen Vergrösserung geöffnet. Die Samenanlagen werden den Schoten entnommen und in ca. 1 ml hormonfreies Medium (S3) in Petrischalen von 3 cm Durchmesser überführt. Aus den Samenanlagen werden die Embryosäcke entnommen und in ca. 1 ml hormonfreies Medium (S3) in Petrischalen von 3 cm Durchmesser überführt. Anschliessend werden mit Hilfe, zweier Präpariernadeln aus den Embryosäcken die Proembryonen und Embryonen in verschiedenen Grossen, die von frühen globulären Proembryonalstadien (vgl. Abb. 2, Phasen 0, P, Q) bis früh- bis spätkotyledonären ca. 2000-zeiligen Stadien (vgl. Abb. 2, Phase R, S, T) reichen, unter mikroskopischer Beobachtung isoliert. Nach der Isolation werden die Embryonen analog zu dem unter Beispiel 4a) beschriebenen Verfahren ausgelesen, wobei in diesem Fall hormonfreies Medium (S3) ohne Ficoll verwendet wird.Prior to isolation, the pods are sterilized by treatment with a 1.5% calcium hypochlorite solution containing 0.1% Tween-20 for 10 minutes followed by sufficient rinsing with sterile distilled water. The thus treated pods are stored in humidified Petri dishes at about 4 0 C in the dark until further treatment. With the help of fine tweezers and scalpels, the pods under the stereomicroscope are opened at a 10 to 20-fold magnification. The ovules are removed from the pods and transferred into about 1 ml of hormone-free medium (S3) in Petri dishes of 3 cm diameter. From the ovules, the embryo sacs are removed and transferred into about 1 ml of hormone-free medium (S3) in Petri dishes of 3 cm diameter. Then, with the help of two dissecting needles from the embryo sacs, the proembryos and embryos of various sizes, ranging from early globular stages of the proembryonic stage (see Fig. 2, Phases 0, P, Q) to early to late cotyledonous stages of approximately 2000 cells (cf. Fig. 2, phase R, S, T), isolated under microscopic observation. After isolation, the embryos are read out analogously to the method described under Example 4a), in which case hormone-free medium (S3) without Ficoll is used.

b) Mikroinjektion von pHP23 DNA in Soyabohnen-Pro-/Embrvonen b) Microinjection of pHP23 DNA in soybean pro / embrvons

Die Einschleusung von pHP23 in diese Pro-/Embryonen via Mikroinjektion wird in genau analoger Weise zu dem unter Beispiel 4b) beschriebenen Verfahren durchgeführt.The introduction of pHP23 into these pro / embryos via microinjection is carried out in an exactly analogous manner to the method described under Example 4b).

c) Mikrokultivierung mikroinjizierter Sojabohnen-Pro-ZEmbryonen c) Microcultivation of microinjected soybean pro-embryos

Die Kultivierung der mikroinjizierten Soyabohnen-Pro-ZEmbryonen wird analog zu dem unter Beispiel 4c) für die Kultivierung von Maisembryonen beschriebenen Verfahren durchgeführt. In diesem Fall werden jedoch die Vertiefungen der Polycarbonat-Mikrokulturplatten in Abhängigkeit der Grosse und der Entwicklungsstadien der mikroinjizierten Pro-ZEmbryonen mit unterschiedlichen Mengen an Kulturmedium gefüllt. Junge globuläre Proembryonen werden auf eine 0,1 μΐ bis 0,5 μΐ Schicht Medium Sl gelegt und mit 0,1 μΐ bis 0,5 μΐ S3 Medium überschichtet. Auf diese Weise werden 1-10 Proembryonen in einer Vertiefung der Mikrokulturplatte kultiviert. Herzförmige und spätere Kotyledonarstadien werden auf einer 0,2 μΐ bis 0,5 μΐ Schicht von Medium Sl gelegt und mit 0,2 μΐ bis 0,5 μΐ S3 Medium überschichtet [vgl. Beispiel 7c)]. Diese grösseren Entwicklungsstadien werden immer vorzugsweise einzeln kultiviert. Die Mikrokulturplatten werden in dem als Feuchtkammer dienenden Zwei-Kompartimenten-System [wie unter Beispiel 4c) beschrieben] bei 21°C im Dunkeln oder im Hell (Dämmerlicht ca. 500 Lux)ZDunkel Rhythmus von 16/8 Stunden inkubiert.The cultivation of the microinjected soybean pro-ZE embryos is carried out analogously to the method described in Example 4c) for the cultivation of maize embryos. In this case, however, the wells of the polycarbonate microculture plates are filled with different amounts of culture medium, depending on the size and developmental stages of the microinjected pro-embryos. Young globular proembryons are placed on a 0.1 μΐ to 0.5 μΐ layer of Sl medium and overlaid with 0.1 μΐ to 0.5 μΐ S3 medium. In this way, 1-10 proembryos are cultured in one well of the microculture plate. Heart-shaped and later cotyledonary stages are placed on a 0.2 μΐ to 0.5 μΐ layer of medium Sl and covered with 0.2 μΐ to 0.5 μΐ S3 medium [cf. Example 7c)]. These larger stages of development are always preferably cultivated individually. The microculture plates are incubated in the two-compartment system serving as a humid chamber [as described in example 4c] at 21 ° C. in the dark or in bright (dim light about 500 lux) for a dark rhythm of 16/8 hours.

d) Kultivierung der mikroin.j izierten Pro-ZEmbryonen und Regeneration ganzer Pflanzen d) Cultivation of the mikroin.j ized Pro-ZEmbryonen and regeneration of whole plants

Jeden 2. und 4. Tag beginnend 1 bis 4 Tage nach Mikroinjektion und in Abhängigkeit von der Grosse und dem Entwicklungsstadium der mikroinjizierten Embryonen werden diese durch Zugabe von 0,2 μΐ bis 0,5 μΐ S3 Medium mit neuem Kulturmedium versehen. Nach ca. 6 bis 10 Tagen, jeweils abhängig von der Grosse der kultivierten Embryonen, werden diese auf 4 μΐ bis 10 μΐ des Kulturmediums S2 in Vertiefungen von Terrasaki Platten überführt. Es werden auch hier die kultivierten Pro-ZEmbryonen nach dem Transfer in die Vertiefungen mit 0,2 μΐ bis 1 μΐ S3 Kulturmedium überschichtet [vgl. Beispiel 7c)]. Um eine ausreichende Feuchtigkeit zu gewährleisten werden ca. 1 ml bis 2 ml steriles Wasser am Rand der Vertiefungen der Terrasaki Platten abgesetzt. Die Embryonen werden wiederum bei 25°C und einem HellZDukelrhythmus von 16/8 Stunden (4000 Lux, kaltes Weisslicht) inkubiert.Every 2 and 4 days starting 1 to 4 days after microinjection and depending on the size and developmental stage of the microinjected embryos they are provided with new culture medium by addition of 0.2 .mu.ΐ to 0.5 .mu.M S3 medium. After about 6 to 10 days, depending on the size of the cultured embryos, they are transferred to 4 μΐ to 10 μΐ of the culture medium S2 in wells of Terrasaki plates. Here, too, the cultured pro-embryos are covered with 0.2 μΐ to 1 μΐ of S3 culture medium after transfer into the wells [cf. Example 7c)]. In order to ensure sufficient moisture, about 1 ml to 2 ml of sterile water are deposited on the edge of the wells of the Terrasaki plates. The embryos are again incubated at 25 ° C and a HellZDukelrhythmus of 16/8 hours (4000 lux, cold white light).

Alle 3 bis 4 Tage werden die sich entwickelnden Embryonen durch Zugabe von 0,2 μΐ bis 1,0 μΐ S3 Medium befeuchtet. Nach der Regeneration von kleinen Keimlingen werden diese in Costar-Platten ("Costar wells";Every 3 to 4 days, the developing embryos are humidified by adding 0.2 μΐ to 1.0 μΐ S3 medium. After regeneration of small seedlings, they are grown in Costar plates ("Costar wells";

24 wells; 16 mm Durchmesser; # 3524; Fa. Tissue Culture Cluster, Cambridge, Mass.) auf S3 Medium (mit 0,8 % Agarose) überführt und unter den oben beschriebenen Kulturbedingungen weiter kultiviert. Eventuell kann es erforderlich sein erneut eine Wurzelinduktion durch Zugabe von Hormonen in das Medium auszulösen. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass die Pflänzchen für 3 bis 6 Tage auf wurzelinduzierendem Medium (S4) gehalten werden. Nach Ausbildung mehrerer Blättchen und Wurzeln werden diese Pflänzchen in 300 ml Kulturdosen mit 20 ml bis 50 ml S3 Medium, das 0,8 % Agarose enthält, überführt. Wenn diese Pflänzchen eine Grosse von ca. 6 cm bis 10 cm erreicht haben, können sie ins Gewächshaus gebracht werden, wo sie wie normale Soyabohnenpflanzen bis zur Reife weiterkultiviert werden können.24 wells; 16 mm diameter; # 3524; Tissue Culture Cluster, Cambridge, Mass.) On S3 medium (with 0.8% agarose) and cultured further under the culture conditions described above. It may be necessary to re-induce root induction by adding hormones into the medium. This can be achieved, for example, by keeping the plantlets on root-inducing medium (S4) for 3 to 6 days. After forming several leaflets and roots, these plantlets are transferred in 300 ml culture cans with 20 ml to 50 ml of S3 medium containing 0.8% agarose. When these plantlets have reached a size of about 6 cm to 10 cm, they can be brought into the greenhouse, where they can be cultivated to maturity like normal soybean plants.

Tabelle 9 Medien für die Kultivierung zygotischer Soyabohnen-EmbryonenTable 9 Media for the cultivation of zygotic soybean embryos

Slsl S2S2 S3S3 S4S4 Bestandteilcomponent [mg/1][Mg / 1] [mg/1][Mg / 1] [mg/1][Mg / 1] [mg/1][Mg / 1] NH1+NO3 NH 1+ NO 3 16501650 16501650 16501650 -- KNO3 KNO 3 19001900 19001900 19001900 19001900 CaCl2-2 H2OCaCl 2 -2H 2 O 440440 440440 440440 440440 MgSO^'2 H2OMgSO 2 .2H 2 O 370370 370370 370370 370370 NH2POi1 NH 2 POi 1 170170 170170 170170 170170 FeNa2-EDTAFeNa 2 -EDTA 4040 4040 4040 4040 H3BO3 H 3 BO 3 6,26.2 6,26.2 6,26.2 6,26.2 MnSO^-4 H2OMnSO 4 -4H 2 O 22,322.3 22,322.3 22,322.3 22,322.3 ZnSOu'4 H2OZnSOu'4 H 2 O 8,68.6 8,68.6 8,68.6 8,68.6 KIKI 0,830.83 0,830.83 0,830.83 0,830.83 Na2Mo0i»-2 H2ONa 2 Mo0i »-2 H 2 O 0,250.25 0,250.25 0,250.25 0,250.25 CuSOu-5 H2OCuSOu-5 H 2 O 0,0250,025 0,0250,025 0,0250,025 0,0250,025 Inositinositol 1000010000 1000010000 1000010000 1000010000 Thiarain-HClThiarain-HCl 4040 4040 4040 4040 Saccharosesucrose 3000030000 2000020000 1000010000 1000010000 BAP22 BAP 22 0,60.6 0,40.4 -- -- Zeatinzeatin 0,10.1 0,050.05 -- -- IBA23 IBA 23 -- -- -- 11 Sea Plaque® AgaroseSea Plaque® Agarose 60006000 60006000 -- -- Difco-Bacto®-AgarDifco agar Bacto® -- -- -- 70007000 pHpH 5,85.8 5,85.8 5,85.8 5,85.8

.- BAP: Benzylammopurin.- BAP: benzylammopurine

IBA: Indolbuttersäure ("Indolebutyric acid")IBA: indolebutyric acid

Beispiel 11: Isolierung und Injektion von zygotischen Sonnenblumen Proembryonen und EmbryonenExample 11: Isolation and Injection of Zygotic Sunflower Proembryos and Embryos

a) Isolierung und Selektion der Pro-ZEmbryonen aus Sonnenblumen a) Isolation and selection of pro-embryos from sunflowers

Junge zygotische Proembryonen und Embryonen werden aus unreifen 6 mm bis 8 mm langen Früchten (hellgrau bis weisse Fruchtwand) von Helianthus annum ca. 4-20 Tage nach Bestäubung isoliert. Die Fruchtstände werden zuerst unter fliessendem Leitungswasser vorgereinigt, eventuell unter Zusatz eines kommerziell erhältlichen Küchenreinigers (Lux, Pril, usw.). Nach gründlicher Reinigung wird der Fruchtstand mit 70 % Ethanol abgespritzt und anschliessend mit destilliertem Wasser gewaschen. Die unreifen Früchte mit grauer bis weisser Fruchtwand werden anschliessend von dem Fruchtstand mit Hilfe von Pinzetten entfernt und in 330 ml Plastikdosen gesammelt. Jede dieser Dosen sollte etwa 1/4 gefüllt sein. Die unreifen Früchte werden nun mit einer 1,5 %igen Calziumhypochloridlösung, die als Zusatz 0,1 % Tween 20 enthält, für 15 min sterilisiert. Anschliessend werden die Früchte mit sterilem Wasser ausreichend gewaschen und in einer feucht gehaltenen Petrischale aufbewahrt (4°C). Mit Hilfe feiner Pinzetten und Skalpelle werden die Früchte unter dem Stereomikrosop bei einer 10-20 fachen Vergrösserung geöffnet. Aus den Früchten werden die Embryosäcke entnommen und in ca. 1 ml hormonfreies Medium (H3) in Petrischalen von 3 cm Durchmesser überführt. Anschliessend werden mit Hilfe zweier Präpariernadeln aus den Embryosäcken die Proembryonen und Embryonen in verschiedenen Grossen, die von frühen globulären Proembryonalstadien (vgl. Abb. 2, Phasen 0, P, Q) bis frühbis spätkotyledonären ca. 2000-zeiligen Stadien (vgl. Abb. 2, Phase R, S, T) reichen, unter mikroskopischer Beobachtung isoliert. Nach der Isolation werden die Embryonen analog zu dem unter Beispiel 4a) beschriebenen Verfahren ausgelesen, wobei in diesem Fall hormonfreies Medium (H3) ohne Ficoll verwendet wird.Young zygotic proembryos and embryos are isolated from immature 6 mm to 8 mm long fruits (light gray to white pericarp) of Helianthus annum about 4-20 days after pollination. The fruit stands are first pre-cleaned under running tap water, possibly with the addition of a commercially available kitchen cleaner (Lux, Pril, etc.). After thorough cleaning, the fruit stand is sprayed with 70% ethanol and then washed with distilled water. The immature fruits with gray to white fruit wall are then removed from the fruit stand with the help of tweezers and collected in 330 ml plastic cans. Each of these cans should be about 1/4 full. The immature fruits are now sterilized with a 1.5% calcium hypochlorite solution containing 0.1% Tween 20 as an additive for 15 minutes. Subsequently, the fruits are washed sufficiently with sterile water and stored in a humidified Petri dish (4 ° C). With the help of fine tweezers and scalpels, the fruits under the stereomicroscope are opened at a 10-20 fold magnification. From the fruits, the embryo sacs are removed and transferred into about 1 ml of hormone-free medium (H3) in Petri dishes of 3 cm diameter. Subsequently, with the help of two dissecting needles from the embryo sacs, the embryos of different sizes are examined, which are from early globular stages of the proembryonic stage (see Fig. 2, Phases 0, P, Q) to early to late cotyledonous stages of about 2,000 teeth (see Fig. 2, phase R, S, T), isolated under microscopic observation. After isolation, the embryos are read out analogously to the method described under Example 4a), in which case hormone-free medium (H3) without Ficoll is used.

b) Mikroinjektion von pHP23 DNA in Sonnenblumen Pro-/Embryonen b) Microinjection of pHP23 DNA into sunflower pro / embryos

Die Einschleusung von pHP23 in diese Pro-/Embryonen via Mikroinjektion wird in genau analoger Weise zu dem unter Beispiel 4b) beschriebenen Verfahren durchgeführt.The introduction of pHP23 into these pro / embryos via microinjection is carried out in an exactly analogous manner to the method described under Example 4b).

c) Mikrokultivierung mikroinjizierter Sonnenblumen Embryonen c) Microcultivation of microinjected sunflower embryos

Die Kultivierung der mikroinjizierten Sonnenblumen Embryonen wird analog zu dem unter Beispiel 4c) für die Kultivierung von Maisembryonen beschriebenen Verfahren durchgeführt. In diesem Fall werden jedoch die Vertiefungen der Polycarbonat-Mikrokulturplatten in Abhängigkeit der Grosse und der Entwicklungsstadien der mikroinjizierten Embryonen mit unterschiedlichen Mengen an Kulturmedium gefüllt. Junge globuläre Proembryonen werden auf eine 0,1 μΐ bis 0,5 μΐ Schicht Medium Hl gelegt und mit 0,1 μΐ bis 0,5 μΐ H3 überschichtet [vgl. Beispiel 7c)]. Auf diese Weise können 1-10 Proembryonen in einer Vertiefung der Mikrokulturplatte kultiviert werden. Herzförmige und spätere Kotyledonarstadien werden auf eine 0,2 μΐ bis 0,5 μΐ Schicht von Hl gelegt und mit 0,2 μΐ bis 0,5 μΐ H3 Medium überschichtet. Diese grösseren Entwicklungsstadien werden vorzugsweise einzeln kultiviert. Die -Mikrokulturplatten werden in dem als Feuchtekammer dienenden Zwei-Kompartimenten-System [wie unter Beispiel 4c) beschrieben] bei 250C im Dunkeln oder im Hellen (Dämmerlicht; ca. 500 lux)/Dunkel Rhythmus von 16/8 Stunden inkubiert.The cultivation of the microinjected sunflower embryos is carried out analogously to the method described under Example 4c) for the cultivation of maize embryos. In this case, however, the wells of the polycarbonate microculture plates are filled with different amounts of culture medium depending on the size and developmental stages of the microinjected embryos. Young globular proembryons are placed on a 0.1 μΐ to 0.5 μΐ layer of medium Hl and overlaid with 0.1 μΐ to 0.5 μΐ H3 [cf. Example 7c)]. In this way 1-10 proembryos can be cultured in one well of the microculture plate. Heart-shaped and later cotyledonary stages are placed on a 0.2 μΐ to 0.5 μΐ layer of Hl and overlaid with 0.2 μΐ to 0.5 μΐ H3 medium. These larger stages of development are preferably cultivated individually. The microculture plates are incubated in the two-compartment system serving as humidity chamber [as described under example 4c] at 25 ° C. in the dark or in light (dim light, about 500 lux) / dark rhythm of 16/8 hours.

d) Kultivierung der mikroinjizierten Pro-/Embryonen und Regeneration ganzer Pflanzen d) Cultivation of microinjected pro / embryos and regeneration of whole plants

Jeden 2. und 4. Tag beginnend 1 bis 4 Tage nach der Mikroinjektion und in Abhängigkeit von der Grosse und dem Entwicklungsstadium der mikroinjizierten Embryonen, werden diese durch Zugabe von 0,2 μΐ bis 0,5 μΐ H3 Medium mit neuem Kulturmedium versehen. Nach ca 6-10 Tagen, jeweils abhängig von der Grosse der kultivierten Embryonen, werden diese auf 4 μΐ bis 10 μΐ des Kulturmediums H2 in Vertiefungen von Terrasaki Platten überführt. Es werden auch hier die kultivierten Embryonen nach dem Transfer in die Vertiefungen mit 0,2 μΐ bis 1 μΐ H3 Kulturmedium überschichtet. Um eine ausreichende Feuchtigkeit zu gewährleisten, werden ca. 1 ml bis 2 ml steriles Wasser am Rand der Vertiefungen der Terrasaki Platten abgesetzt. Die Embryonen werden wiederum bei 25°C und einem Hell/Dukelrhythmus von 16/8 Stunden (4000 lux, kaltes Weisslicht) inkubiert.Every 2 and 4 days starting 1 to 4 days after the microinjection and depending on the size and the stage of development of the microinjected embryos, they are provided with new culture medium by addition of 0.2 μΐ to 0.5 μΐ H3 medium. After about 6-10 days, depending on the size of the cultured embryos, they are transferred to 4 μΐ to 10 μΐ of the culture medium H2 in wells of Terrasaki plates. Here, too, the cultured embryos are covered after transfer into the wells with 0.2 μΐ to 1 μΐ H3 culture medium. To ensure sufficient moisture, about 1 ml to 2 ml of sterile water are deposited on the edge of the wells of the Terrasaki plates. The embryos are again incubated at 25 ° C and a Hell / Dukelrhythmus of 16/8 hours (4000 lux, cold white light).

Alle 3-4 Tage werden die sich entwickelnden Embryonen durch Zugabe von 0,2 μΐ bis 1,0 μΐ H3 Medium befeuchtet. Nach der Regeneration von kleinen Keimlingen werden diese in Costar-Platten auf H3 Medium (mit 0,8 %Every 3-4 days, the developing embryos are humidified by adding 0.2 μΐ to 1.0 μΐ H3 medium. After regeneration of small seedlings, they are grown in Costar plates on H3 medium (at 0.8%

Agarose) überführt und unter den oben beschriebenen Kulturbedingungen weiter kultiviert. Eventuell kann es erforderlich sein erneut eine Wurzelinduktion durch Zugabe von Hormonen in das Medium auszulösen. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass die Pflänzchen für 3-6 Tage auf einem wurzelinduzierendem Medium (H4) gehalten werden. Nach Ausbildung mehrerer Blättchen und Wurzeln werden diese Pflänzchen in 330 ml Kulturdosen mit 30 ml bis 50 ml H3 Medium, das 0,8 % Agarose enthält, überführt. Wenn diese Pflänzchen eine Grosse von ca. 6 bis 10 cm erreicht haben, können sie ins Gewächshaus gebracht werden, wo sie wie normale Sonnenblumenpflanzen bis zur Reife weiterkultiviert werden können.Agarose) and cultured under the culture conditions described above. It may be necessary to re-induce root induction by adding hormones into the medium. This can be achieved, for example, by keeping the plantlets on a root-inducing medium (H4) for 3-6 days. After forming several leaflets and roots, these plantlets are transferred into 330 ml culture cans containing 30 ml to 50 ml H3 medium containing 0.8% agarose. When these plants have reached a size of about 6 to 10 cm, they can be brought into the greenhouse, where they can be cultivated to maturity like normal sunflower plants.

Tabelle 10 Medien für die Kultivierung zygotischer Sonnenblumen-Embryonen Table 10 Media for the cultivation of zygotic sunflower embryos

Bestandteilcomponent Hl [mg/1]Hl [mg / 1] H2 [mg/1]H2 [mg / 1] H3 [mg/1]H3 [mg / 1] H4 [mg/1]H4 [mg / 1] NHuNO3 NH 3 NO 3 16501650 16501650 16501650 -- KNO3 KNO 3 19001900 19001900 19001900 19001900 CaCl2-2 H2OCaCl 2 -2H 2 O 440440 440440 440440 440440 MgSOu'2 H2OMgSOu'2 H 2 O 370370 370370 370370 370370 NH2POuNH 2 POu 170170 170170 170170 170170 FeNa2-EDTAFeNa 2 -EDTA 4040 4040 4040 4040 H3BO3 H 3 BO 3 6,26.2 6,26.2 6,26.2 6,26.2 MnSOu-4 H2OMnSOu-4 H 2 O 22,322.3 22,322.3 22,322.3 22,322.3 ZnSOu-4 H2OZnSOu-4 H 2 O 8,68.6 8,68.6 8,68.6 8,68.6 KIKI 0,830.83 0,830.83 0,830.83 0,830.83 Na2Mo0i»-2 H2ONa 2 Mo0i »-2 H 2 O 0,250.25 0,250.25 0,250.25 0,250.25 CuSOu'5 H2OCuSOu'5 H 2 O 0,0250,025 0,0250,025 0,0250,025 0,0250,025 Inositinositol 100100 100100 100100 100100 Nikotinsäureniacin 0,50.5 0,50.5 0,50.5 0,50.5 Pyridoxin-HClPyridoxine HCl 0,50.5 0,50.5 0,50.5 0,50.5 Thiamin-HClThiamine HCl 0,10.1 0,10.1 0,10.1 0,10.1 Caseinhydrolysatcasein hydrolyzate 500500 500500 500500 500500 Saccharose BAP24 NAA25 Sucrose BAP 24 NAA 25 30000 0,630000 0.6 20000 0,420000 0.4 1000010000 10000 0,110000 0.1 Sea plaque® AgaroseSea plaque® agarose 60006000 60006000 -- -- Difco-Bacto®-AgarDifco agar Bacto® -- -- -- 70007000

„_ BAP: BenzylaminopurinBAP: Benzylaminopurine

NAA: Naphthyl-1-essigsäureNAA: naphthyl-1-acetic acid

Beispiel 12: Isolierung und Injektion von zygotischen Arabidopsis Proembryonen und EmbryonenExample 12: Isolation and Injection of Zygotic Arabidopsis Proembryos and Embryos

a) Isolierung und Selektion der Pro-ZEmbryonen aus Arabidopsis Junge zygotische Proembryonen und Embryonen werden aus 5-15 mm langen Schoten (ca. 3-20 Tage nach der Bestäubung) von Arabidopsis thaliana cv. Columbia isoliert. Die Pflanzen werden im Gewächshaus bei einer Temperatur von 16°C bis 18°C und einem Hell/Dunkelrhythmus von 16/8 Stunden gezogen. Vor der Isolierung werden die Schoten durch eine 10 minütige Behandlung mit 1,5 % Calziumhypochlorid sterilisiert und anschliessend ausreichend mit sterilem destilliertem Wasser gespült. Die so behandelten Schoten werden in befeuchteten Petrischalen bei ca. 4°C im Dunkel bis zur weiteren Behandlung aufbewahrt. Mit Hilfe feiner Pinzetten und Skalpelle werden die Schoten unter dem Stereomikrosop bei einer 10-20 fachen Vergrösserung geöffnet. Die Samenanlagen werden den Schoten entnommen und in ca. 1 ml hormonfreies Medium (A3) in Petrischalen von 3 cm Durchmesser überführt. Anschliessend werden mit Hilfe zweier Präpariernadeln aus den Samenanlagen die Proembryonen und Embryonen in verschiedenen Grossen, die von frühen globulären Proembryonalstadien (vgl. Abb. 2, Phasen 0, P, Q) bis früh- bis spätkotyledonären ca. 2000-zeiligen Stadien (vgl. Abb. 2, Phase R, S, T) reichen, unter mikroskopischer Beobachtung isoliert. Nach der Isolation werden die Embryonen analog zu dem unter Beispiel 4a) beschriebenen Verfahren ausgelesen, wobei in diesem Fall hormonfreies Medium (A3) ohne Ficoll verwendet wird.a) Isolation and Selection of Arabidopsis Pro-ZE Embryos Young zygotic proembryos and embryos are isolated from 5-15 mm long pods (about 3-20 days after pollination) of Arabidopsis thaliana cv. Columbia isolated. The plants are grown in the greenhouse at a temperature of 16 ° C to 18 ° C and a light / dark rhythm of 16/8 hours. Prior to isolation, the pods are sterilized by treatment with 1.5% calcium hypochlorite for 10 minutes and then rinsed sufficiently with sterile distilled water. The pods thus treated are stored in humidified Petri dishes at about 4 ° C in the dark until further treatment. With the help of fine tweezers and scalpels, the pods under the stereomicroscope are opened at a 10-20 fold magnification. The ovules are removed from the pods and transferred into about 1 ml of hormone-free medium (A3) in Petri dishes of 3 cm diameter. Subsequently, with the aid of two dissecting needles from the ovules, the proembryos and embryos of different sizes are obtained, which are from early globular stages of the proembryonic stage (see Fig. 2, phases 0, P, Q) to early to late cotyledonous stages of about 2000 rows (cf. Fig. 2, phase R, S, T), isolated under microscopic observation. After isolation, the embryos are read out analogously to the method described under Example 4a), in which case hormone-free medium (A3) without Ficoll is used.

b) Mikroinjektion von pHP23 DNA in Arabidopsis-Pro-/Embryonen b) Microinjection of pHP23 DNA into Arabidopsis pro / embryos

Die Einschleusung von pHP23 in diese Pro-/Embryonen via Mikroinjektion wird in genau analoger Weise zu dem unter Beispiel 4b) beschriebenen Verfahren durchgeführt.The introduction of pHP23 into these pro / embryos via microinjection is carried out in an exactly analogous manner to the method described under Example 4b).

c) Mikrokultivierung mikroinjizierter Arabidopsis-Pro-/Embryonen c) Microcultivation of microinjected Arabidopsis pro / embryos

Die Kultivierung der mikroinjizierten Arabidopsis-Pro-/Embryonen wird analog zu dem unter Beispiel 4c) für die Kultivierung von Maisembryonen beschriebenen Verfahren durchgeführt. In diesem Fall werden jedoch die Vertiefungen der Polycarbonat-Mikrokulturplatten in Abhängigkeit von der Grosse und den Entwicklungsstadien der mikroinjizierten Embryonen mitThe cultivation of the microinjected Arabidopsis pro / embryos is carried out analogously to the method described in Example 4c) for the cultivation of maize embryos. In this case, however, the pits of the polycarbonate microculture plates become involved depending on the size and developmental stages of the microinjected embryos

unterschiedlichen Mengen an Kulturmedium gefüllt. Junge globuläre Proembryonen werden auf eine 0,1 μΐ bis 0,5 μΐ Schicht von Al gelegt und mit 0,1 μΐ bis 0,5 μΐ A3 Medium überschichtet [vgl. Beispiel 7c)]. Auf diese Weise können 1-10 Proembryonen in einer Vertiefung der Mikrokulturplatte kultiviert werden. Herzförmige und spätere Kotyledonarstadien werden auf eine 0,2 μΐ bis 0,5 μΐ Schicht von Medium Al gelegt und mit 0,2 μΐ bis 0,5 μΐ A3 Medium überschichtet. Diese grösseren Entwicklungsstadien werden vorzugsweise einzeln kultiviert. Die Mikrokulturplatten werden in dem als Feuchtekammer dienenden Zwei-Kompartimenten-System [wie unter Beispiel 4c) beschrieben] bei 21°C im Dunkeln oder im Dauerlicht (ca. 500 lux) inkubiert.filled different amounts of culture medium. Young globular proembryons are placed on a 0.1 μΐ to 0.5 μΐ layer of Al and overlaid with 0.1 μΐ to 0.5 μΐ A3 medium [cf. Example 7c)]. In this way 1-10 proembryos can be cultured in one well of the microculture plate. Heart-shaped and later cotyledonary stages are placed on a 0.2 μΐ to 0.5 μΐ layer of Medium Al and overlaid with 0.2 μΐ to 0.5 μΐ A3 medium. These larger stages of development are preferably cultivated individually. The microculture plates are incubated in the two-compartment system serving as humidity chamber [as described under example 4c] at 21 ° C. in the dark or in continuous light (about 500 lux).

d) Kultivierung der mikroin.jizierten Pro-ZEmbryonen und Regeneration ganzer Pflanzen d) Cultivation of the microinjected pro-embryos and regeneration of whole plants

Jeden 2. und 4. Tag beginnend 1 bis 4 Tage nach der Mikroinjektion und in Abhängigkeit von der Grosse und dem Entwicklungsstadium der mikroinjizierten Embryonen werden diese durch Zugabe von 0,2 μΐ bis 0,5 μΐ A3 Medium mit neuem Kulturmedium versehen. Nach ca. 6-10 Tagen, jeweils abhängig von der Grosse der kultivierten Embryonen, werden diese auf 4 μΐ bis 10 μΐ des Kulturmediums A2 in Vertiefungen von Terrasaki Platten überführt. Es werden auch in diesem Fall die kultivierten Embryonen nach dem Transfer in die Vertiefungen mit 0,2 μΐ bis 1 μΐ A3 Kulturmedium überschichtet. Um eine ausreichende Feuchtigkeit zu gewährleisten werden ca. 1 ml bis 2 ml steriles Wasser am Rand der Vertiefungen der Terrasaki Platten abgesetzt. Die Embryonen werden wiederum bei 210C und Dauerlicht (ca 500 lux) inkubiert.Every 2 and 4 days starting 1 to 4 days after the microinjection and depending on the size and the stage of development of the microinjected embryos they are provided with new culture medium by addition of 0.2 .mu.ΐ to 0.5 .mu.A A3 medium. After about 6-10 days, depending on the size of the cultured embryos, they are transferred to 4 μΐ to 10 μΐ of the culture medium A2 in wells of Terrasaki plates. Also in this case, the cultured embryos are overlaid with 0.2 μΐ to 1 μΐ A3 culture medium after transfer to the wells. In order to ensure sufficient moisture, about 1 ml to 2 ml of sterile water are deposited on the edge of the wells of the Terrasaki plates. The embryos are again incubated at 21 0 C and steady light (about 500 lux).

Alle 3-4 Tage werden die sich entwickelnden Embryonen durch Zugabe von 0,2 μΐ bis 1,0 μΐ A3 Medium befeuchtet. In dieser Kulturphase entwickeln sich bereits kleine Pflänzchen (10-15 Tage), die anschliessend auf Costar-Kulturplatten mit 1 ml bis 1,3 ml A3 Medium, das 0,8 % Agarose enthält, überführt werden. Nach Ausbildung mehrerer Blättchen und Wurzeln werden diese Pflänzchen in handelsübliche 330 ml Kulturdosen mit 30 ml bis 50 ml A3 Medium mit 0,8 % Agarose überführt. Wenn diese Pflänzchen eine Grosse von ca. 5 cm bis 6 cm erreicht haben, können sie ins Gewächshaus gebracht werden, wo sie wie normale Arabidopsispflanzen bis zur Reife weiterkultiviert werden können.Every 3-4 days, the developing embryos are humidified by adding 0.2 μΐ to 1.0 μΐ A3 medium. Small plantlets (10-15 days) develop in this culture phase, which are then transferred to Costar culture plates with 1 ml to 1.3 ml of A3 medium containing 0.8% agarose. After the formation of several leaves and roots, these plantlets are transferred into commercially available 330 ml culture cans containing 30 ml to 50 ml of A3 medium containing 0.8% agarose. When these plantlets have reached a size of about 5 cm to 6 cm, they can be brought into the greenhouse, where they can be cultivated to maturity like normal Arabidopsis plants.

Tabelle 11 Medien für die Kultivierung von Arabidopis-EmbryonenTable 11 Media for the cultivation of Arabidopis embryos

Bestandteilcomponent Al [mg/1]Al [mg / 1] A2 [mg/1]A2 [mg / 1] A3 [mg/1]A3 [mg / 1] KNO3 KNO 3 25002500 25002500 25002500 CaCl2-2 H2OCaCl 2 -2H 2 O 150150 150150 150150 KgSOk'l H2O KgSOk'l H 2 O 250250 250250 250250 (NHu)SO,*(NHU) SO * 134134 134134 134134 NaH2PO4-H2ONaH 2 PO 4 -H 2 O 150150 150150 150150 KIKI 0,750.75 0,750.75 0,750.75 H3BO3H3BO3 3,03.0 3,03.0 3,03.0 MnSOu'4 H2OMnSOu'4 H 2 O 10,010.0 10,010.0 10,010.0 ZnSO^-4 H2OZnSO 4 -4H 2 O 2,02.0 2,02.0 2,02.0 Na2Mo0i,-2 H2ONa 2 MoO 2, -2H 2 O 0,250.25 0,250.25 0,250.25 CuS0i,-5 H2OCuS0i, -5 H 2 O 0,0250,025 0,0250,025 0,0250,025 CoCl2-6 H2OCoCl 2 -6H 2 O 0,0250,025 0,0250,025 0,0250,025 Na2-EDTANa 2 -EDTA 37,337.3 37,337.3 37,337.3 FeS0i»-7 H2OFeS0i "-7 H 2 O 27,827.8 27,827.8 27,827.8 Inositinositol 100100 100100 100100 Nikotinsäureniacin 1,01.0 1,01.0 1,01.0 Pyridoxin-HClPyridoxine HCl 1,01.0 1,01.0 1,01.0 Thiamin-HClThiamine HCl 10,010.0 10,010.0 10,010.0 Saccharose BAP26 Sucrose BAP 26 30000 0,630000 0.6 20000 0,120000 0.1 40004000 Sea plaque® AgaroseSea plaque® agarose 60006000 60006000 -- Kinetinkinetin 0,050.05 0,050.05 -- ph 5,8ph 5.8 ph 5,8ph 5.8 ph 5,8ph 5.8

BAP: BenzylaminopurinBAP: Benzylaminopurine

Beispiel 13: Nachweis des NPT-II-Gens im PflanzenerbgutExample 13: Detection of the NPT-II gene in the plant heritage

Blattgewebe der regenerierten und transformierten Pflanzen werden bei O0C in 15 %-iger Saccharoselösung, enthaltend 50 mMol/1 Ethylendiamin-N,N,N',N'-tetraessigsäure, EDTA), 0,25 Mol/l Natriumchlorid und 50 mMol/1 ctjCc.a-Tris-ihydroxymethyD-methylamin-Hydrochlorid (TRIS-HCl) bei pH 8,0 homogenisiert. Durch Zentrifugieren des Homogenisats für 5 Minuten bei 1000 g trennt man grob die Zellkerne ab. Die Zellkerne werden in 15 %-iger Saccharoselösung, enthaltend 50 mMol/1 EDTA und 50 mMol/1 TRIS-HCl, bei pH 8,0 resuspendiert, mit Natrium-dodecylsulfat (SDS) bis zu einer Endkonzentration von 0,2 % versetzt und 10 Minuten auf 700C erhitzt. Nach Abkühlung auf 2O-25°C wird der Mischung Kaliumacetat bis zu einer Konzentration von 0,5 Mol/l zugesetzt. Dieses Gemisch wird 1 Stunde bei 00C inkubiert. Der ausgefallene Niederschlag wird durch Zentrifugieren (15 Minuten bei 4°C in einer Mikrozentrifuge) zentrifugiert. Aus der überstehenden Flüssigkeit wird durch Versetzen mit dem 2,5-fachen Volumen Ethanol bei 20-25°C die DNA ausgefällt. Die abgetrennte DNA wird in einer Lösung von 10 mM TRIS-HCl, enthaltend 10 pg/ml Ribonuclease A, gelöst, 10 Minuten bei 37°C inkubiert, mit Proteinase K bis zu einer Konzentration von 250 μg/ml versetzt und eine weitere Stunde bei 37°C inkubiert. Die Proteinase K wird durch Phenol- und Chloroform/ Isoamylalkohol-Extraktionen entfernt. Aus der wässrigen Phase wird die DNA durch Zusatz von 0,6 Volumenteilen 0,6 M isopropanolischer Natriumacetat-Lösung ausgefällt und in 50 μΐ einer Lösung, enthaltend 10 mMol/1 TRIS-HCl und 5 mMol/1 EDTA, bei pH 7,5 gelöst. Durch diese Präparation erhält man DNA-Sequenzen, die vorwiegend mehr als 5ΟΌ0Ο Basenpaare enthalten. Restriktion dieser DNA mit EcoRV-Endonuclease, Hybridisierung der Fragmente mit radioaktiv markierten Hindlll-Bruchstücken des NPT-II-Gens und Vergleich mit dem Plasmid pABDI zeigt in einer "Southern Blot"-Analyse die Anwesenheit des NPT-II-Gens in der Zellkern-DNA der transformierten Pflanzen-Zellen.Leaf tissues of the regenerated and transformed plants are dissolved at 0 ° C in 15% sucrose solution containing 50 mmol / l ethylenediamine-N, N, N ', N'-tetraacetic acid, EDTA), 0.25 mol / l sodium chloride and 50 mmol / 1 ctjCc.a-tris-ihydroxymethyl-methylamine hydrochloride (TRIS-HCl) homogenized at pH 8.0. By centrifuging the homogenate for 5 minutes at 1000 g, the nuclei are roughly separated. The cell nuclei are resuspended in 15% sucrose solution containing 50 mM EDTA and 50 mM TRIS-HCl at pH 8.0, treated with sodium dodecyl sulfate (SDS) to a final concentration of 0.2%, and Heated to 70 0 C for 10 minutes. After cooling to 2O-25 ° C the mixture potassium acetate is added to a concentration of 0.5 mol / l. This mixture is incubated for 1 hour at 0 0 C. The precipitate is centrifuged (centrifuged for 15 minutes at 4 ° C in a microcentrifuge). From the supernatant liquid, the DNA is precipitated by adding 2.5 times the volume of ethanol at 20-25 ° C. The separated DNA is dissolved in a solution of 10 mM TRIS-HCl containing 10 pg / ml ribonuclease A, incubated for 10 minutes at 37 ° C, added with proteinase K to a concentration of 250 ug / ml and for an additional hour Incubated at 37 ° C. Proteinase K is removed by phenol and chloroform / isoamyl alcohol extractions. From the aqueous phase, the DNA is precipitated by addition of 0.6 volume of 0.6 M isopropanolic sodium acetate solution and in 50 .mu.l of a solution containing 10 mmol / 1 TRIS-HCl and 5 mmol / 1 EDTA, at pH 7.5 solved. This preparation yields DNA sequences predominantly containing more than 5ΟΌ0Ο base pairs. Restriction of this DNA with EcoRV endonuclease, hybridization of the fragments with radioactively labeled HindIII fragments of the NPT-II gene and comparison with the plasmid pABDI shows in a "Southern Blot" analysis the presence of the NPT-II gene in the nuclear DNA of the transformed plant cells.

Beispiel 14: "Dot-blot"-AnalyseExample 14: Dot-blot analysis

10 μg genomischer DNA werden über Nacht mit EcoRI verdaut und anschliessend ohne vorherige elektrophoretische Auftrennung direkt punktförmig auf eine Nitrozellulosemembran aufgetragen (vgl. Verfahrensvorschrift von Schleicher und Schüll GmbH, Dassel, FRG).10 μg of genomic DNA are digested overnight with EcoRI and then applied directly to a nitrocellulose membrane without previous electrophoretic separation (see method of Schleicher and Schull GmbH, Dassel, FRG).

Die Hybridisierungsreaktion und die anschliessende Autoradiographie werden in analoger Weise zu dem Southern blot-Verfahren durchgeführt.The hybridization reaction and the subsequent autoradiography are carried out analogously to the Southern blot method.

Beispiel 15: Southern blot-Analyse:Example 15: Southern blot analysis:

Die Southern blot-Analyse der Pflanzen DNA wird entsprechend einer bei Paszkowski und Saul, 1983, beschriebenen Methode durchgeführt.The Southern blot analysis of the plant DNA is carried out according to a method described by Paszkowski and Saul, 1983.

Ungefähr 5 μg genomischer DNA werden wahlweise mit EcoRV oder Hindlll-Restriktionsenzymen geschnitten und die erhaltenen Bruchstücke durch Elektrophorese in einem 0,8 % bis 1 % Standard-Agarose-Gel aufgetrennt. (Maniatis T et al., 1982).Approximately 5 μg of genomic DNA are optionally cut with EcoRV or HindIII restriction enzymes and the resulting fragments are separated by electrophoresis in a 0.8% to 1% standard agarose gel. (Maniatis T et al. , 1982).

Die Nick-Translation wird dabei ersetzt durch die "random primer" Methode, die bei Feinberg und Vogelstein, 1983, beschrieben ist.The nick translation is replaced by the "random primer" method described by Feinberg and Vogelstein, 1983.

Beispiel 16: Untersuchung der Aminoglykosidphosphotransferase-Enzym-Example 16 Investigation of the Aminoglycoside Phosphotransferase Enzyme

aktivität transformierter Pflanzenactivity of transformed plants

Blattstücke (100 bis 200 mg) werden in 20 μΐ Extraktionspuffer in einem Eppendorf-Zentrifugenröhrchen homogenisiert. Der Puffer ist eine Modifikation des von Herrera-Estrella, L., DeBlock, M., Messens, E., Hernalsteens, J.-P., Van Montagu, M. und J. Schell, EMBO J. 2, 987-995 (1983) verwendeten Puffers, in welchem Albumin aus Rinderblut durch 0,1 M Saccharose ersetzt wird. Die Extrakte werden 5 Minuten lang bei 12'000 g zentrifugiert und die überstehende Phase mit Bromphenolblau bis zu einer Endkonzentration von 0,004 % versetzt. Durch Elektrophorese in einem 10%igen, nicht denaturierenden Polyacrylamid-Gel werden die Proteine aus 35 μΐ der überstehenden Phase separiert. Das Gel wird mit einem Kanamycin und уѣ 2P-markierte ATP enthaltenden Agarose-Gel überschichtet, inkubiert, und die phosphorylierten Reaktionsprodukte werden auf Whatmanp81-Phosphozellulose-Papier übertragen. Das Papier wird sechsmal mit deionisiertem Wasser von 900C gewaschen und dann autoradiografiert.Leaf pieces (100 to 200 mg) are homogenized in 20 μΐ extraction buffer in an Eppendorf centrifuge tube. The buffer is a modification of the procedure described by Herrera-Estrella, L., DeBlock, M., Messens, E., Hernalsteens, J.-P., Van Montagu, M. and J. Schell, EMBO J. 2, 987-995 (1983) used buffer in which albumin from bovine blood is replaced by 0.1 M sucrose. The extracts are centrifuged for 5 minutes at 12,000 g and the supernatant phase is treated with bromophenol blue to a final concentration of 0.004%. By electrophoresis in a 10%, non-denaturing polyacrylamide gel, the proteins are separated from 35 μΐ of the supernatant phase. The gel is overlaid with a kanamycin and у ѣ 2 P-labeled ATP-containing agarose gel, incubated, and the phosphorylated reaction products are transferred to Whatmanp81 phosphocellulose paper. The paper is washed six times with deionized water at 90 ° C. and then autoradiographed.

Ergebnisse:Results:

Die Regeneration ganzer, transgener Pflanzen aus mikroinjizierten zygotischen Embryonen via direkter Embroygenese konnte sowohl beim Raps als auch bei Mais, Gerste und Reis innerhalb von 8 Wochen durchgeführt werden, wobei die erzielten Regenerationsraten sehr hoch liegen. Bei Pflanzen mit Sekundärembryogenese wurden die sekundären Regeneranten zur Bestimmung der Transformationsfrequenz verwendet. Für alle übrigen Pflanzen wird die folgende Methode angewendet: nach der Befruchtung werden die Samen dieser Pflanzen zum Keimen gebracht und diese Pflanzengeneration dazu verwendet, um den Nachweis für die Transformation und Expression des Gens zu erbringen. Die Transformationsfrequenzen liegen in einem Bereich von 5 % - 35 %.The regeneration of whole, transgenic plants from microinjected zygotic embryos via direct embrogenesis could be carried out in rapeseed as well as corn, barley and rice within 8 weeks, whereby the achieved regeneration rates are very high. In secondary embryogenesis plants, the secondary regenerants were used to determine the transformation frequency. For all other plants, the following method is used: after fertilization, the seeds of these plants are germinated and this plant generation used to provide evidence for the transformation and expression of the gene. The transformation frequencies are in a range of 5% - 35%.

Die stabile Integration der vollständigen mikroinjizierten Gene in die hochmolekulare DNA der Pi-Generation, hervorgegangen aus dem primären Regeneranten, konnte an Hand der Southern blot-Analyse der genomischen DNA besagter Fl-Generationspflanzen gezeigt werden. Die Expression der integrierten Gene wurde mit Hilfe des unter Beispiel 11 (Untersuchung der Aminoglykosidphosphotransferas-Enzymaktivität) beschriebenen Enzym-Assays nachgewiesen.The stable integration of the complete microinjected genes into the high-molecular Pi generation DNA, derived from the primary regenerant, could be demonstrated by Southern blot analysis of the genomic DNA of said Fl generation plants. Expression of the integrated genes was detected using the enzyme assay described in Example 11 (assay of aminoglycoside phosphotransferase enzyme activity).

Hinterlegung:Deposit:

Das im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendete Plasmid pHP23 wurde bei der als Internationale Hinterlegungsstelle anerkannten 'Deutschen Sammlung von Mikroorganismen' (DSM), in Braunschweig, Bundesrepublik Deutschland, entsprechend den Anforderungen des Budapester Vertrages für die Internationale Anerkennung der Hinterlegung von Mikroorganismen zum Zwecke der Patentierung, hinterlegt. Eine Erklärung zur Lebensfähigkeit der hinterlegten Proben wurde durch die besagte Internationale Hinterlegungsstelle ausgefertigt.The plasmid pHP23 used within the scope of the present invention has been assigned to the German Collection of Microorganisms (DSM), in Braunschweig, Federal Republic of Germany, in accordance with the requirements of the Budapest Treaty for the International Recognition of the Deposit of Microorganisms for the Purpose of Patenting , deposited. A statement on the viability of the deposited samples was made by the said International Depository.

Mikroorganismusmicroorganism Hinterlegungs datumDeposit date Hinterlegungs- Nummer*Deposit number * Datum der Lebens fähigkeits- BescheinigungDate of the ability certificate pHP23 (Escherichia coli DHlpHP23 (Escherichia coli DHI 21.12.198721.12.1987 DSM 4323DSM 4323 21.12.198712/21/1987 transformiert mit pHP2 3 Plasmid DNAtransformed with pHP2 3 plasmid DNA

* Hinterlegungs-Nummer, ausgegeben durch die oben bezeichnete Internationale Hinterlegungsstelle.* Deposit number, issued by the International Depository, as described above.

Literaturverzeichnisbibliography

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Claims (49)

Patentansprüche:claims: 1. Verfahren zur Einschleusung genetischen Materials in Pflanzen, dadurch gekennzeichnet, dass man eine DNA-haltige Lösung in junge zygotische Proembryonen bzw. Embryonen von Pflanzen, die ein hohes Regenerierungspotential in Form einer natürlichen Embryogenese besitzen, mikroinjiziert, die mikroinjizierten Pro-/Embryonen in geeigneten, die Embryogenese fördernden Kulturmedien mikrokultiviert und aus den so erhaltenen, in der Regel Chimären Regeneranten gegebenenfalls nichtchimäre, transgene Pflanzen herstellt.1. A method for introducing genetic material into plants, characterized in that one microinjected a DNA-containing solution into young zygotic embryos or embryos of plants that have a high regeneration potential in the form of a natural embryogenesis, the microinjected pro- / embryos in suitable microculturing the embryogenesis-promoting culture media and optionally non-chimeric, transgenic plants produced from the thus obtained, usually chimeric regenerants. 2. Verfahren gemäss Anspruch 1, das durch die folgenden spezifxschen Verfahrensschritte gekennzeichnet ist:2. The method according to claim 1, which is characterized by the following specific process steps: a) Isolierung einzelner, für die Mikroinjektion geeigneter mehr- bis vielzelliger zygotischer Pro-/Embryonen aus den Samenanlagen von Donor-Pflanzen; a) Isolation of individual, for microinjection suitable multi- to multicellular zygotic pro / embryos from the ovules of donor plants; b) Selektion der isolierten zygotischen Pro-/Embryonen für die sich anschliessende Mikroinjektion und Einbringen der selektionierten Pro-/Embryonen in ein geeignetes Kulturmedium;b) selection of the isolated zygotic pro / embryos for the subsequent microinjection and introduction of the selected pro / embryos into a suitable culture medium; c) Mikroinjektion einer DNA-haltigen Lösung, enthaltend eine oder mehrere DNA-Fragmente in die unter a) isolierten zygotischen Pro-/Embryonen;c) microinjection of a DNA-containing solution containing one or more DNA fragments into the zygotic pro / embryos isolated under a); d) Mikrokultivierung der mikroinjizierten zygotischen Pro-/Embryonen in geeigneten, eine direkte Embryogenese fördernden Kulturmedien;d) microculturing the microinjected zygotic pro / embryos in suitable culture media promoting direct embryogenesis; f) Regeneration besagter transformierter zygotischer Pro-/Embryonen zu vollständigen, in der Regel chimären Pflanzen; undf) regeneration of said transformed zygotic pro / embryos to complete, usually chimeric, plants; and g) Herstellung nicht-chimärer, transgener Pflanzen mit neuen und wünschenswerten Eigenschaften.g) Preparation of non-chimeric, transgenic plants with new and desirable properties. 3. Verfahren gemäss Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kultivierung der mikroinjizierten Pro-/Embryonen unter Bedingungen erfolgt, die die Entwicklung einer morphogenen Zellkultur oder die Bildung sekundärer Embryonen ermöglicht.3. The method according to claim 2, characterized in that the cultivation of the microinjected pro- / embryos is carried out under conditions that allows the development of a morphogenic cell culture or the formation of secondary embryos. 4. Verfahren gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man die Mikroinjektion mit Hilfe einer Mikroinjektionsapparatur durchführt, die sich im wesentlichen aus folgenden Teilen zusammensetzt:4. The method according to claim 1, characterized in that one carries out the microinjection using a microinjection apparatus, which consists essentially of the following parts: a) einem Mikroskop zur optischen Kontrolle des Injektionsvorgangesa) a microscope for optical control of the injection process b) motorisch oder mechanisch betriebenen Mikromanipulatoren mit Kapillarhalterungen b) motorized or mechanically operated micromanipulators with capillary holders c) Mikroinjektionskapillaren mit einem Aussendurchmesser von 1,0 mm bis 2,0 mm und einem Spitzendurchmesser von ί 1 μΐΐι bis 10 μπιc) microinjection capillaries with an outer diameter of 1.0 mm to 2.0 mm and a tip diameter of ΐΐ 1 μΐΐι to 10 μπι d) Haltekapillaren mit einem Spitzendurchmesser von 0,02 mm bis 1,0 mmd) Holding capillaries with a tip diameter of 0.02 mm to 1.0 mm e) einer pneumatisch gesteuerten Druckvorrichtung zur Injektion der DNA-haltigen Lösung.e) a pneumatically controlled pressure device for injecting the DNA-containing solution. 5. Verfahren gemäss Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Mikroinjektionskapillaren um Mikroelektroden mit eingeschmolzenen Glasfilamenten aus Borosilikat handelt.5. A process according to claim 4, characterized in that the microinjection capillaries are microelectrodes with fused glass filaments of borosilicate. 6. Verfahren gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Mikroinjektionsvorgang in folgenden Teilschritten abläuft:6. The method according to claim 1, characterized in that the microinjection process proceeds in the following substeps: a) Einbringen der Proembryonen bzw. Embryonen in 10 μΐ bis 200 μΐ Medientropfen auf Deckgläsera) introducing the Proembryonen or embryos in 10 μΐ to 200 μΐ media drops on coverslips b) Fixieren der Embryonen mit Hilfe der Haltekapillareb) Fix the embryos using the holding capillary c) Injektion der DNA haltigen Lösung in die Einzelzellen des Pro-/Embryos mit Hilfe der Mikroinjektionskapillarec) injection of the DNA-containing solution into the individual cells of the pro / embryo with the aid of the microinjection capillary d) Drehen der Pro-/Embryonen nach jedem Injektionsvorgang und erneute Injektion in Einzelzellend) rotation of the pro / embryos after each injection and re-injection into single cells e) Kultivierung der injizierten Pro-/Embryonen in geeigneten Kulturmedien. e) Cultivating the injected pro / embryos in suitable culture media. 7. Verfahren gemäss Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass man die DNA-haltige Lösung in pflanzliche Pro-/Embryonen injiziert, die sich in einem optimalen Entwicklungsstadium befinden, d.h. die sich gute Mikroinjizierbarkeit, gute Isolierbarkeit und gute Regenerationsfähigkeit auszeichnen.7. The method according to claim 6, characterized in that injecting the DNA-containing solution in plant Pro / embryos, which are in an optimal developmental stage, i. which are characterized by good microinjectibility, good insulating properties and good regeneration capacity. 8. Verfahren gemäss Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass man Embryonen verwendet, die sich in einem früheren globulären Proembryonalstadium bis frühen Embryonalstadium befinden.8. A method according to claim 6, characterized in that one uses embryos that are in a former globular prostembryonic stage to early embryonic stage. 9. Verfahren gemäss Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass man frühe Embryonalstadien verwendet, die ausser dem Scutellum bereits eine gut erkennbare Spross- und Wurzelmeristemanlage aufweisen.9. The method according to claim 6, characterized in that early embryonic stages are used, which already have a well recognizable shoot and Wurzelmeristemanlage in addition to the scutellum. 10. Verfahren gemäss Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass man die DNA-haltige Lösung in pflanzliche Proembryonen bzw. Embryonen mikroinjiziert, die sich im 2 bis ca. 5000 Zellstadium befinden.10. The method according to claim 6, characterized in that microinjected the DNA-containing solution into plant proembryos or embryos, which are in 2 to about 5000 cell stage. 11. Verfahren gemäss Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass sich die pflanzlichen Pro-/Embryonen im 4 bis 100 Zellstadium befinden.11. The method according to claim 10, characterized in that the plant pro / embryos are in the 4 to 100 cell stage. 12. Verfahren gemäss Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass man den Mikroinjektionsvorgang 1 bis 1000 mal pro Embryo bzw. Proembryo durchführt. 12. The method according to claim 6, characterized in that one carries out the microinjection process 1 to 1000 times per embryo or proembryo. 13. Verfahren gemäss Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass man 4 bis 60 mal pro Embryo bzw. Proembryo mikroinjiziert.13. The method according to claim 12, characterized in that microinjected 4 to 60 times per embryo or proembryo. 14. Verfahren gemäss Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass man die DNA-haltige Lösung in das Gewebe der Sprossmeristemanlage injiziert.14. The method according to claim 12, characterized in that the DNA-containing solution is injected into the tissue of Sprossmeristemanlage. 15. Verfahren gemäss Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Injektionsvolumen 1 pl bis 100 pl pro injizierter Zelle beträgt.15. The method according to claim 6, characterized in that the injection volume is 1 pl to 100 pl per cell injected. 16. Verfahren gemäss Anspruch 6 dadurch gekennzeichnet, dass die DNA-Konzentration der injizierten DNA-haltigen Lösung zwischen 0,1 pg/μΐ und 10 μg/μl beträgt.16. The method according to claim 6, characterized in that the DNA concentration of the injected DNA-containing solution is between 0.1 pg / μΐ and 10 ug / ul. 17. Verfahren gemäss Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei besagter DNA-haltiger Lösung um eine Pufferlösung handelt.17. The method according to claim 6, characterized in that said DNA-containing solution is a buffer solution. 18. Verfahren gemäss Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der pH-Wert der Pufferlösung in einem Bereich zwischen pH 7,0 und pH 8,0 liegt.18. The method according to claim 17, characterized in that the pH of the buffer solution is in a range between pH 7.0 and pH 8.0. 19. Verfahren gemäss Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass besagte DNA-haltige Injektionslösung die transformierende DNA19. The method according to claim 6, characterized in that said DNA-containing injection solution containing the transforming DNA a) in linearisierter Form enthält;a) in linearized form; b) in uberspiralisierter Form enthält; oderb) in spirals form; or c) in Form eines Gemisches aus linearisierter und uberspiralisierter DNA enthält.c) in the form of a mixture of linearized and spirally-spun DNA. 20. Verfahren gemäss Ansprch 19, dadurch gekennzeichnet, dass besagte transformierende DNA von neutralen DNA-Sequenzen flankiert wird.20. Method according to claim 19, characterized in that said transforming DNA is flanked by neutral DNA sequences. 21. Verfahren gemäss Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zur Mikroinjektion bestimmte DNA-haltige Lösung ein rekobminantes DNA-Molekül enthält, das in der transformierten Pflanze zu nützlichen und wünschenswerten Eigenschaften führt.21. The method according to claim 6, characterized in that the microinjection-specific DNA-containing solution contains a rekobminantes DNA molecule, which leads in the transformed plant to useful and desirable properties. 22. Verfahren gemäss Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass besagtes rekombinantes DNA-Molekül im wesentlichen aus einem (oder mehreren) Strukturgen(en) besteht, das (die) für eine nützliche und wünschenswerte Eigenschaft kodiert(en) und das (die) mit in der pflanzlichen Zelle aktiven Expressionssignalen in operabler Weise verknüpft ist (sind), so dass eine Expression in der pflanzlichen Zelle gewährleistet ist.A method according to claim 21, characterized in that said recombinant DNA molecule consists essentially of one or more structural genes encoding a useful and desirable characteristic (s) and (s) in the plant cell active expression signals are operably linked (are), so that an expression in the plant cell is ensured. 23. Verfahren gemäss Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass besagtes rekombinantes DNA-Molekül entweder aus genomischer DNA, aus einer cDNA oder aus synthetischer DNA oder aus einer Kombination besagter DNA besteht.23. A method according to claim 21, characterized in that said recombinant DNA molecule consists of either genomic DNA, a cDNA or synthetic DNA or a combination of said DNA. 24. Verfahren gemäss Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass besagtes Strukturgen24. The method according to claim 22, characterized in that said structural gene a) der transformierten Pflanze eine erhöhte Resistenz oder Toleranz gegenüber Pathogenen, Herbiziden, Insektiziden oder anderen Bioziden verleiht;a) confers increased resistance or tolerance to pathogens, herbicides, insecticides or other biocides to the transformed plant; b) der transformierten Pflanze eine erhöhte Resistenz oder Toleranz gegenüber nachteiligen Umwelteinflüssen verleiht, ausgewählt aus der Gruppe: Hitze, Wind, Kälte, Trockenheit, Feuchtigkeit, besondere extreme Bodenverhältnissse, osmotischer Stress;b) conferring on the transformed plant increased resistance or tolerance to adverse environmental factors selected from the group: heat, wind, cold, dryness, moisture, extreme soil conditions, osmotic stress; c) die Bildung und Qualität von Reserve- und Speicherstoffen in Blättern, Samen, Knollen, Wurzeln und Stengeln verbessert; oder(c) improve the formation and quality of reserve and storage materials in leaves, seeds, tubers, roots and stems; or d) für pharmazeutisch akzeptable Wirksubstanzen oder andere physiologisch aktive Substanzen kodiert.d) encodes pharmaceutically acceptable active substances or other physiologically active substances. 25. Verfahren gemäss Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die DNA-haltige Lösung eine nicht-kodierende DNA mit regulatorischer Funktion enthält.25. The method according to claim 2, characterized in that the DNA-containing solution contains a non-coding DNA having a regulatory function. 26. Verfahren gemäss Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass besagte Expressionssignale aus Genen von Pflanzen oder Pflanzenviren stammen.26. The method according to claim 22, characterized in that said expression signals derived from genes of plants or plant viruses. 27. Verfahren gemäss Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass besagte Expressionssignale aus Genen des Cauliflower Mosaik Virus (CaMV) stammen oder aber diesen homolog sind.27. The method according to claim 26, characterized in that said expression signals are derived from genes of Cauliflower mosaic virus (CaMV) or are homologous thereto. 28. Verfahren gemäss Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass es sich um28. The method according to claim 27, characterized in that it is a) die 35 S-Expressionssignale des CaMV Genoms oder um deren Homologe; odera) the 35 S expression signals of the CaMV genome or its homologs; or b) die 19 S Expressionssignale des CaMV-Genomes oder um deren Homologe handelt.b) the 19 S expression signals of the CaMV genome or their homologs. 29. Verfahren gemäss Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrokultivierung der mikroinjizierten Proeembryonen und Embryonen in einem flüssigen Kulturmedium durchgeführt wird, das die direkte Embryogenese anregt.29. Process according to claim 3, characterized in that the microculturing of the microinjected proeembryos and embryos is carried out in a liquid culture medium which stimulates direct embryogenesis. 30. Verfahren gemäss Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass besagtes Kulturmedium mit einem osmotisch neutralen Verdickungsmittel versetzt ist.30. The method according to claim 29, characterized in that said culture medium is mixed with an osmotically neutral thickener. 31. Verfahren gemäss Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass besagtes flüssiges Kulturmedium einem Festmedium überschichtet ist.31. The method according to claim 29, characterized in that said liquid culture medium is coated over a solid medium. 32. Verfahren gemäss Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei besagtem Verdickungsmittel um Co-Polymere aus Saccharose und Epichlorhydrin mit einem Molekulargewicht zwischen 70 000 und 400 000 handelt.32. The method according to claim 30, characterized in that said thickening agent is co-polymers of sucrose and epichlorohydrin having a molecular weight of between 70,000 and 400,000. 33. Verfahren gemäss Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, dass besagtes Festmedium ein Verfestigungsmittel ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Agar, Agarose, Alginat, Pektinat, Gelatine oder Gelrite® enthält.33. The method according to claim 31, characterized in that said solid medium contains a solidifying agent selected from the group consisting of agar, agarose, alginate, pectinate, gelatin or Gelrite®. 34. Verfahren gemäss Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass besagtes Kulturmedium die folgende Zusammensetzung aufweist:A method according to claim 29, characterized in that said culture medium has the following composition: a) für Wachstum und Entwicklung der pflanzlichen Zelle essentielle mineralische Stoffe bzw. Elemente in ihren Verbindungen, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Stickstoff, Phosphor, Schwefel, Kalium, Calcium, Magnesium und Eisen u.a. (Makroelemente) sowie Natrium, Zink, Kupfer, Mangan, Bor, Vanadium, Selen und Molybdän u.a. (Mikroelemente) a) for growth and development of the plant cell essential mineral substances or elements in their compounds selected from the group consisting of nitrogen, phosphorus, sulfur, potassium, calcium, magnesium and iron, among others. (Macroelements) and sodium, zinc, copper, manganese, boron, vanadium, selenium and molybdenum u.a. (Microelements) b) essentielle Vitamine, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Nikotinsäure, Pyridoxin, Thiamin, Inosit, Biotin, Liponsäure, Riboflavin, Ca-Pantothenat u.a.b) essential vitamins selected from the group consisting of nicotinic acid, pyridoxine, thiamine, inositol, biotin, lipoic acid, riboflavin, Ca-pantothenate and the like. c) eine leicht assimilierbare Kohlenstoffquelle, ausgewählt aus der Gruppe Saccharose, Glucose u.a.c) an easily assimilable carbon source selected from the group consisting of sucrose, glucose and the like. d) verschiedene Wachstumsregulatoren in Form natürlicher oder synthetischer Phytohormone, ausgewählt aus der Klasse der Auxine und Cytokinine.d) various growth regulators in the form of natural or synthetic phytohormones selected from the class of auxins and cytokinins. e) osmotische Stabilisatoren, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Zuckeralkoholen, Zucker- oder Salzionen u.a.e) osmotic stabilizers selected from the group consisting of sugar alcohols, sugar or salt ions and the like. 35. Verfahren gemäss Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, dass besagte Kulturmedien die verschiedenen Wachstumsregulatoren aus der Gruppe der Auxine und Cytokinine in einem ausgewogenen Verhältnis zueinander enthalten, sodass ein kontrollierter Ablauf der direkten Embryogenese gewährleistet ist.35. The method according to claim 34, characterized in that said culture media containing the various growth regulators from the group of auxins and cytokinins in a balanced ratio to each other, so that a controlled process of direct embryogenesis is guaranteed. 36. Verfahren gemäss Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, dass die Phytohormone aus der Gruppe der Auxine und der Cytokinine in einem Konzentrationsverhältnis zwischen 0,01 mg/1 und 20,0 mg/1 vorliegen, abhängig vom jeweiligen Entwicklungsstand der Embryonen.36. The method according to claim 35, characterized in that the phytohormones from the group of the auxins and the cytokinins in a concentration ratio between 0.01 mg / 1 and 20.0 mg / 1 are present, depending on the respective stage of development of the embryos. 37. Verfahren gemäss Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, dass der pH-Wert des Kulturmediums zwischen pH 4.5 und pH 7.5 beträgt.37. The method according to claim 34, characterized in that the pH of the culture medium is between pH 4.5 and pH 7.5. 38. Verfahren gemäss Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, dass man für die Kultivierung der Embryonen komplexe Nährmedien verwendet, die ganz oder zumindest teilweise aus natürlichen Komponenten zusammengesetzt sind.38. The method according to claim 34, characterized in that complex culture media are used for the cultivation of the embryos, which are wholly or at least partially composed of natural components. 39. Verfahren gemäss Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei besagten natürlichen Komponenten um solche, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Kartoffelextrakt, Kokosnussmilch oder flüssiges Endosperm u.a., handelt.39. A method according to claim 38, characterized in that said natural components are those selected from the group consisting of potato extract, coconut milk or liquid endosperm and the like. 40. Verfahren gemäss Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Kultivierungsdichte der Pro-/Embryonen zwischen 1 Pro-/Embryo pro μΐ Kulturmedium und 50 Pro-/Embryonen pro μΐ Kulturmedium beträgt, abhängig von der Grosse und dem Entwicklungsstand der Pro-/Embryonen.40. A method according to claim 29, characterized in that the cultivation density of the pro / embryos is between 1 pro / embryo per μΐ culture medium and 50 pro / embryos per μΐ culture medium, depending on the size and the development status of the pro / embryos , 41. Verfahren gemäss Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrokultivierung der Pro-/Embryonen zumindest zeitweise in einem Zweikompartimenten-System durchgeführt wird.41. The method according to claim 29, characterized in that the microcultivation of the pro / embryos is carried out at least temporarily in a two-compartment system. 42. Verfahren gemäss Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass man die mikroinjizierten Pro-/Embryonen alle 1 bis 12 Tage in frisches Kulturmedium transferiert bzw. mit frischem Kulturmedium überschichtet.42. The method according to claim 29, characterized in that the microinjected pro- / embryos transferred every 1 to 12 days in fresh culture medium or overlaid with fresh culture medium. 43. Verfahren gemäss Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass man die Pro-/Embryonen, wenn sie ein bestimmtes Entwicklungsstadium erreicht haben, in der Regel nach 10 bis 30 Tagen, zur Differenzierung der Spross-43. A method according to claim 2, characterized in that the pro / embryos, when they have reached a certain stage of development, usually after 10 to 30 days, for the differentiation of the shoot und Wurzelscheitel auf feste Kulturmedien, die üblicherweise für die Regeneration von Pflanzen verwendet werden und die gegebenenfalls von einem Flüssigmedium überschichtet sein können, überführt.and root vertexes on solid culture media commonly used for the regeneration of plants and which may optionally be over-coated by a liquid medium. 44. Verfahren gemäss Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass man die Pro-/Embryonen nach einer Kultivierungsdauer von 4 bis 8 Wochen, spätestens aber nach dem Auskeimen der Embryonen auf Festmedien überträgt, die keine oder aber nur geringe Hormonkonzentration aufweisen.44. The method according to claim 2, characterized in that the pro / embryos after a cultivation period of 4 to 8 weeks, but at the latest after the germination of the embryos transmits to solid media that have no or only low hormone concentration. 45. Verfahren gemäss Anspruch 44, dadurch gekennzeichnet, dass man die regenerierten Pflänzchen in Erde pflanzt und in gleicher Weise wie normale Sämlinge weiterbehandelt.45. The method according to claim 44, characterized in that planting the regenerated plantlets in soil and treated in the same manner as normal seedlings. 46. Verfahren zur Herstellung reinerbiger homozygoter Transformanten gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man46. A process for the preparation of pure homozygous transformants according to claim 1, characterized in that a) bei Pflanzen, die einer sekundären Embryogenese oder einer sekundären Adventivspross-Bildung zugänglich sind, in vitro die sekundären Strukturen, die sich aus Einzelzellen ableiten, von den primär entstandenen, meist chimären Regeneranten trennt, vereinzelt und zu ganzen Pflanzen regeneriert odera) in plants susceptible to secondary embryogenesis or secondary adventitious shoot formation, in vitro separate the secondary structures derived from single cells from the primary, mostly chimeric regenerants, isolated and regenerated to whole plants or b) transgene chimäre Pflanzen gegebenenfalls wiederholt mit sich selbst kreuzt.b) Transgenic chimeric plants optionally repeatedly crossed with themselves. 47. Verfahren gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man Proembryonen bzw. Embryonen von Pflanzen, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus den Familien Solanaceae, Cruciferae, Compositae, Liliaceae, Vitaceae, Chenopodiaceae, Rutaceae, Alliaceae, Amaryllidaceae, Asparagaceae, Orchidaceae, Palmae, Bromeliaceae, Rubiaceae, Theaceae, Musaceae, Gramineae oder der Ordnung Leguminosae verwendet.47. Method according to claim 1, characterized in that proembryos or embryos of plants selected from the group consisting of the families Solanaceae , Cruciferae , Compositae , Liliaceae , Vitaceae , Chenopodiaceae , Rutaceae , Alliaceae , Amaryllidaceae , Asparagaceae , Orchidaceae , Palmae , Bromeliaceae , Rubiaceae , Theaceae , Musaceae , Gramineae or the order Leguminosae . 48. Verfahren gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man Proembryonen bzw. Embryonen von Pflanzen der Familie Malvaceae verwendet.48. The method according to claim 1, characterized in that one uses proembryos or embryos of plants of the family Malvaceae . 49. Verfahren nach Anspruch 48, dadurch gekennzeichnet, dass man Proembryonen bzw. Embryonen von Pflanzen, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus den Gattungen Allium, Avena, Hordeum, Oryzae, Panicum, Saccharum, Seeale, Setaria, Sorghum, Triticum, Zea, Musa, Cocos, Phoenix, Elaeis verwendet.49. Method according to claim 48, characterized in that proembryos or embryos of plants selected from the group consisting of the genera Allium , Avena , Hordeum , Oryzae , Panicum , Saccharum , Seeale , Setaria , Sorghum , Triticum , Zea , Musa , Cocos , Phoenix , Elaeis used. Hlern I Sttfcui Listen I Sttfcui
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