DE19529696A1 - Transgenic plant cells and plants with increased glycolysis rate - Google Patents

Transgenic plant cells and plants with increased glycolysis rate

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Abstract

The invention concerns transgenic plant cells and plants having an increased glycolysis rate. The glycolysis rate is increased by the introduction and expression in plant cells of a DNA sequence which codes for an invertase, preferably a deregulated or unregulated invertase, and a DNA sequence which codes for a hexokinase, preferably a deregulated or unregulated hexokinase. The invention further concerns processes and recombinant DNA molecules for producing plant cells and plants having an increased glycolysis rate.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft transgene Pflanzenzellen und Pflanzen mit einer im Vergleich zu nicht-transformierten Pflanzen gesteigerten Glykolyserate. Die Steigerung der Gly­ kolyserate wird erreicht durch die Einführung und Expression einer DNA-Sequenz, die für eine cytosolische Invertase, vor­ zugsweise eine deregulierte oder unregulierte Invertase co­ diert, sowie einer DNA-Sequenz, die für eine cytosolische Hexokinase, vorzugsweise eine deregulierte oder unregulierte Hexokinase codiert, in pflanzlichen Zellen. Die Erfindung betrifft ebenfalls Verfahren und rekombinante DNA-Moleküle zur Herstellung von transgenen Pflanzenzellen und Pflanzen, mit gesteigerter Glykolyserate, sowie die Verwendung von DNA-Sequenzen, die Proteine mit der enzymatischen Aktivität einer Invertase oder Proteine mit der enzymatischen Aktivi­ tät einer Hexokinase codieren, zur Herstellung von Pflanzen, die eine gesteigerte Glykolyserate aufweisen. The present invention relates to transgenic plant cells and plants with one compared to non-transformed Plants increased rate of glycolysis. The increase in gly kolyserate is achieved through the introduction and expression a DNA sequence for a cytosolic invertase preferably a deregulated or unregulated invertase co dated, as well as a DNA sequence for a cytosolic Hexokinase, preferably a deregulated or unregulated one Encoded hexokinase in plant cells. The invention also relates to methods and recombinant DNA molecules for the production of transgenic plant cells and plants, with increased glycolysis rate, as well as the use of DNA sequences, the proteins with the enzymatic activity an invertase or proteins with the enzymatic activi coding a hexokinase for the production of plants, which have an increased glycolysis rate.  

Bedingt durch den kontinuierlich steigenden Bedarf an Le­ bensmitteln, der aus der ständig wachsenden Weltbevölkerung resultiert, ist eine der Aufgaben der biotechnologischen Forschung, sich um eine Steigerung des Ertrags von Nutz­ pflanzen zu bemühen. Eine Möglichkeit, dies zu erreichen, besteht in der gezielten gentechnischen Veränderung des Me­ tabolismus von Pflanzen. Ziele sind dabei beispielsweise die Primärprozesse der Photosynthese, die zur CO₂-Fixierung füh­ ren, die Transportprozesse, die an der Verteilung der Pho­ toassimilate innerhalb der Pflanze beteiligt sind, als auch Stoffwechselwege, die zur Synthese von Speicherstoffen, z. B. von Stärke, Proteinen oder Ölen führen.Due to the continuously increasing need for Le food that comes from the ever growing world population results is one of the tasks of biotechnological Research to increase the yield of utility plants to strive. One way to accomplish this consists in the targeted genetic engineering of the Me tabolism of plants. The goals are, for example Primary processes of photosynthesis that lead to CO₂ fixation ren, the transport processes involved in the distribution of the Pho toassimilate are involved within the plant as well Metabolic pathways leading to the synthesis of storage materials, e.g. B. of starch, proteins or oils.

Beschrieben wurde beispielsweise die Expression einer prokaryontischen Aspara­ gin-Synthetase in pflanzlichen Zellen, wodurch es bei den transgenen Pflanzen u. a. zu einer Steigerung der Biomasse­ produktion kommt (EP 0 511 979). Ebenfalls vorgeschlagen wurde die Expression einer prokaryontischen Polyphosphatki­ nase im Cytosol transgener Pflanzen, wodurch es bei Kartof­ felpflanzen zu einer Ertragssteigerung in bezug auf das Knollengewicht von bis zu 30% kommt. Weiterhin wird in der EP-A2 0 442 592 die Expression einer apoplastischen Inver­ tase in Kartoffelpflanzen beschrieben, die ebenfalls zur Er­ höhung des Ertrages derartig veränderter transgener Pflanzen führt. Weitere Versuche konzentrierten sich auf die Modifi­ kation der Aktivitäten von Enzymen, die an der Synthese von Saccharose als dem wichtigsten Transportmetaboliten in den meisten Pflanzen beteiligt sind (vgl. z. B. Sonnewald et al., Plant Cell and Environment 17, (1995), 649-658).For example, the expression of a prokaryotic asparagus has been described gin synthetase in plant cells, making it in the transgenic plants u. a. to an increase in biomass production is coming (EP 0 511 979). Also suggested was the expression of a prokaryotic polyphosphate nose in the cytosol of transgenic plants, which makes it in Kartof seedlings for an increase in yield in relation to the Bulb weight of up to 30% comes. Furthermore, in the EP-A2 0 442 592 the expression of an apoplastic invert tase in potato plants, which are also used for Er increasing the yield of such modified transgenic plants leads. Further attempts focused on the Modifi cation of the activities of enzymes involved in the synthesis of Sucrose as the main transport metabolite in the most plants are involved (see e.g. Sonnewald et al., Plant Cell and Environment 17, (1995), 649-658).

In der WO 91/19896 ist weiterhin beschrieben, daß die Erhö­ hung der Stärkebiosynthese durch Überexpression eines dere­ gulierten Enzyms der ADP-Glucosepyrophosphorylase zu einer verstärkten Allokation von Saccharose in Kartoffelknollen führt, die dort in Form von Stärke gespeichert werden.In WO 91/19896 it is further described that the increases Starch biosynthesis by overexpression of one of them gulated enzyme of ADP-glucose pyrophosphorylase into one increased allocation of sucrose to potato tubers leads, which are stored there in the form of strength.

Während sich viele dieser Anwendungen mit den Schritten be­ schäftigen, die entweder zur Bildung von Photoassimilaten in Blättern führen (vgl. auch EP 466 995) oder aber mit der Bildung von Polymeren wie Stärke oder Fructanen in Speicher­ organen transgener Pflanzen (z. B. WO 94/04692), gibt es bis­ her keine erfolgversprechenden Ansätze, die beschreiben, welche Modifikationen in den primären Stoffwechselwegen ein­ zuführen sind, um eine Erhöhung der Glykolyserate zu errei­ chen. Eine Erhöhung der Glykolyserate ist z. B. für alle jene Prozesse in der Pflanze von Bedeutung, für die größere Men­ gen von ATP benötigt werden. Dies gilt z. B. für viele Trans­ portprozesse über Membranen, die durch ein Membranpotential bzw. einen Protonengradienten getrieben werden, der durch die Aktivität einer H⁺-ATPase erzeugt wird. Ferner ist eine Erhöhung der Glykolyserate von Bedeutung für das Wachstum im Meristem, die Umsteuerung vom vegetativen zum generativen Wachstum, sowie für die Synthese verschiedener Speicher­ stoffe, insbesondere von Ölen.While many of these applications deal with the steps employed either to form photoassimilates in  Leaves (see also EP 466 995) or with the Formation of polymers such as starch or fructans in storage organs of transgenic plants (e.g. WO 94/04692) exist until no promising approaches that describe what modifications in the primary metabolic pathways to increase the rate of glycolysis chen. An increase in the rate of glycolysis is e.g. B. for all those Processes in the plant matter for the larger men genes of ATP are required. This applies e.g. B. for many trans port processes across membranes by a membrane potential or a proton gradient are driven by the activity of an H⁺-ATPase is generated. Furthermore, one Increasing the rate of glycolysis is important for growth in Meristem, the switch from vegetative to generative Growth, as well as for the synthesis of various memories substances, in particular oils.

Somit liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, Pflanzenzel­ len und Pflanzen mit gesteigerter Glykolyserate sowie Ver­ fahren und DNA-Moleküle zu deren Herstellung zur Verfügung zu stellen.The invention is therefore based on the object of plant cells oils and plants with increased glycolysis rate and ver drive and DNA molecules available for their manufacture to deliver.

Die Lösung dieser Aufgabe wird durch die Bereitstellung der in den Patentansprüchen bezeichneten Ausführungsformen be­ reitgestellt.The solution to this problem is provided by the in the claims designated embodiments be provided.

Somit betrifft die vorliegende Erfindung transgene Pflanzen­ zellen mit einer im Vergleich zu nicht-transformierten Pflanzenzellen gesteigerten Glykolyserate, bei denen es auf­ grund der Einführung und Expression von DNA-Sequenzen, die für eine cytosolische Invertase codieren, sowie von DNA-Se­ quenzen, die für eine cytosolische Hexokinase codieren, zu einer Erhöhung der Invertase- und Hexokinaseaktivität kommt. Die transgenen Zellen können dabei jeweils eine oder mehrere DNA-Sequenzen enthalten, die für eine Invertase bzw. eine Hexokinase codieren. Thus, the present invention relates to transgenic plants cells with one compared to non-transformed Plant cells increased the rate of glycolysis, which is due to reason for the introduction and expression of DNA sequences that code for a cytosolic invertase, as well as DNA-Se sequences coding for a cytosolic hexokinase an increase in invertase and hexokinase activity. The transgenic cells can each have one or more Contain DNA sequences for an invertase or a Encode hexokinase.  

Es wurde überraschend gefunden, daß durch die Einführung und Expression von DNA-Sequenzen, die für ein Protein mit der enzymatischen Aktivität einer Hexokinase codieren, bei gleichzeitiger Einführung und Expression von DNA-Sequenzen, die für ein Protein mit der enzymatischen Aktivität einer Invertase codieren, im Cytosol pflanzlicher Zellen, eine drastische Erhöhung der Glykolyserate in derart veränderten Pflanzenzellen im Vergleich zu nicht veränderten Pflanzen­ zellen erreicht werden kann.It was surprisingly found that the introduction and Expression of DNA sequences necessary for a protein with the Encode the enzymatic activity of a hexokinase simultaneous introduction and expression of DNA sequences, that for a protein with the enzymatic activity of a Invertase encode one in the cytosol of plant cells drastic increase in the rate of glycolysis in such a changed Plant cells compared to unchanged plants cells can be reached.

Die Expression einer Invertase pilzlichen Ursprungs im Cytosol wurde bereits beschrieben (vgl. EP-A2 442 592). Beschrieben wurde jedoch lediglich die Expression der pilzlichen Invertase im Cytosol pflanzlicher Zellen allein. Nicht beschrieben wurde die Verwendung der cytosolischen Invertase zur Erhöhung der Glykolyserate, ins­ besondere in Kombination mit der Expression einer Hexoki­ nase.Expression of an invertase fungal origin in the cytosol has already been described (see EP-A2 442 592). However, only the Expression of the fungal invertase in the plant cytosol Cells alone. The use of the was not described cytosolic invertase to increase the rate of glycolysis, ins especially in combination with the expression of a Hexoki nose.

Eine gesteigerte Glykolyserate bedeutet, daß die transgenen Pflanzenzellen, die mit DNA-Sequenzen transformiert wurden, die zur zusätzlichen Synthese einer Invertase und einer Hexokinase im Cytosol der Zellen führen, im Vergleich zu nicht transformierten Pflanzenzellen eine erhöhte Glykoly­ serate aufweisen, vorzugsweise eine Glykolyserate, die um mindestens 30% erhöht ist, insbesondere eine, die um minde­ stens 50% bis 100% erhöht ist, und besonders eine, die um mehr als 100% bis 200% erhöht ist, vorzugsweise um mehr als 300%. Die Bestimmung der Glykolyserate durch Bestimmung der entsprechenden Stoffwechselintermediate ist ausführlich in den Beispielen beschrieben. Die Steigerung der Glykoly­ serate kann beispielsweise bestimmt werden durch die Konzen­ trationserhöhung an Glucose-6-Phosphat, Fructose-6-Phosphat, 3-Phosphoglycerat, Pyruvat oder ATP. Im Rahmen der vorlie­ genden Erfindung erfolgt die Bestimmung der Steigerung der Glykolyserate vorzugsweise durch Bestimmung der Zunahme an Pyruvat. An increased rate of glycolysis means that the transgenic Plant cells that have been transformed with DNA sequences those for the additional synthesis of an invertase and a Hexokinase result in the cytosol of the cells compared to non-transformed plant cells have an increased glycolysis have serate, preferably a glycolysis rate, um is increased by at least 30%, especially one that increases by at least at least 50% to 100%, and especially one that is around is increased more than 100% to 200%, preferably by more than 300%. Determining the rate of glycolysis by determination the corresponding metabolic intermediate is detailed described in the examples. The increase in glycol For example, serate can be determined by the concessions increase in glucose-6-phosphate, fructose-6-phosphate, 3-phosphoglycerate, pyruvate or ATP. As part of the present ing invention, the determination of the increase in Glycolysis rate preferably by determining the increase Pyruvate.  

Die Bereitstellung größerer Mengen an ATP durch eine gestei­ gerte Glykolyserate ermöglicht beispielsweise die Steigerung verschiedener energieabhängiger Transport- und Wachstumspro­ zesse. Die Bereitstellung höherer Pyruvatkonzentrationen als Resultat einer erhöhten Glykolyserate führt zu erhöhten Men­ gen an AcetylCoA, das beispielsweise für die verstärkte Syn­ these von Ölen, Fetten oder Isoprenoid-Derivaten verwendet werden kann. Werden in den Zellen gleichzeitig DNA-Sequenzen exprimiert, die die Synthese von Polyhydroxyalkansäuren er­ möglichen, kann das AcetylCoA ebenfalls zur Bildung derarti­ ger Alkansäuren verwendet werden.The provision of larger amounts of ATP through a gesti Lowered glycolysis rate, for example, enables the increase various energy-dependent transport and growth pro zesse. The provision of higher pyruvate concentrations than Result of an increased glycolysis rate leads to increased men gene on AcetylCoA, for example for the reinforced syn thesis of oils, fats or isoprenoid derivatives used can be. Are DNA sequences in the cells at the same time expresses the synthesis of polyhydroxyalkanoic acids possible, the AcetylCoA can also form suchi ger alkanoic acids are used.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung handelt es sich bei den DNA-Sequenzen, die für eine Invertase bzw. eine Hexokinase codieren, um DNA-Sequenzen, die für eine Invertase bzw. Hexokinase codieren, die im Vergleich zu nor­ malerweise in pflanzlichen Zellen vorkommenden Invertasen bzw. Hexokinasen dereguliert oder unreguliert sind. Deregu­ liert bedeutet dabei, daß diese Enzyme nicht in der gleichen Weise reguliert werden, wie die in nicht-modifizierten Pflanzenzellen normalerweise gebildeten Invertase- und Hexo­ kinaseenzyme. Insbesondere unterliegen diese Enzyme anderen Regulationsmechanismen, d. h. sie werden nicht in demselben Ausmaß durch die in den Pflanzenzellen vorhandenen Inhibito­ ren inhibiert bzw. durch Metaboliten allosterisch reguliert. Dereguliert bedeutet dabei vorzugsweise, daß die Enzyme eine höhere Aktivität als endogen in Pflanzenzellen exprimierte Invertasen oder Hexokinasen aufweisen. Unreguliert bedeutet im Rahmen dieser Erfindung, daß die Enzyme in pflanzlichen Zellen keiner Regulation unterliegen.In a preferred embodiment of the invention DNA sequences that are necessary for an invertase or encode a hexokinase to make DNA sequences necessary for a Coding invertase or hexokinase, which compared to nor sometimes invertases occurring in plant cells or hexokinases are deregulated or unregulated. Deregu Liert means that these enzymes are not in the same Be regulated like those in unmodified Plant cells normally formed invertase and hexo kinase enzymes. In particular, these enzymes are subject to others Regulatory mechanisms, d. H. they will not be in the same Extent due to the inhibito present in the plant cells ren inhibited or allosterically regulated by metabolites. Deregulated preferably means that the enzymes have a higher activity than endogenously expressed in plant cells Have invertases or hexokinases. Unregulated means in the context of this invention that the enzymes in vegetable Cells are not subject to regulation.

Bei den DNA-Sequenzen, die für ein Protein mit der enzymati­ schen Aktivität einer Invertase codieren, kann es sich sowohl um prokaryontische, insbesondere bakterielle, als auch um eukaryontischen DNA-Sequenzen, d. h. DNA-Sequenzen aus Pflanzen, Algen, Pilzen oder tierischen Organismen han­ deln. Unter den Begriff Pilze fallen im Rahmen dieser Erfin­ dung auch Hefen, insbesondere solche der Gattung Saccharomy­ ces, wie z. B. Saccharomyces cerivisiae. Bei den durch die Sequenzen codierten Enzymen kann es sich sowohl um bekannte in der Natur vorkommende Enzyme handeln, die eine abwei­ chende Regulation durch verschiedene Substanzen aufweisen, insbesondere durch die pflanzlichen Invertaseinhibitoren, als auch um Enzyme, die durch Mutagenese von DNA-Sequenzen, die für bekannte Enzyme aus Bakterien, Algen, Pilzen, Tieren oder Pflanzen codieren, hergestellt wurden.The DNA sequences for a protein with the enzymati encoding the activity of an invertase, it can both prokaryotic, especially bacterial, as also eukaryotic DNA sequences, i.e. H. DNA sequences from plants, algae, fungi or animal organisms deln. The term mushrooms are used in this context  also yeasts, especially those of the genus Saccharomy ces, such as B. Saccharomyces cerivisiae. In the by the Sequences encoded enzymes can be either known act in nature occurring enzymes that a different have appropriate regulation by various substances, especially through the plant invertase inhibitors, as well as enzymes by mutagenesis of DNA sequences, for known enzymes from bacteria, algae, fungi, animals or encode plants.

In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfin­ dung stammen die DNA-Sequenzen, die für Proteine mit der en­ zymatischen Aktivität einer Invertase codieren, aus Pilzen. Die aus Pilzen stammenden DNA-Sequenzen bzw. die von ihnen codierten Enzyme weisen den Vorteil auf, daß sie im Ver­ gleich zu pflanzlichen Invertasen nicht durch pflanzliche Invertaseininhibitoren reguliert werden. Bevorzugt werden DNA-Sequenzen aus Saccharomyces cerevisiae verwendet, die für die Invertase codieren.In a preferred embodiment of the present invention the DNA sequences that are required for proteins with the en encode zymatic activity of an invertase, from fungi. The DNA sequences originating from fungi or from them Coded enzymes have the advantage that they are ver same to vegetable invertases not by vegetable Invertase inhibitors are regulated. To be favoured DNA sequences from Saccharomyces cerevisiae used the code for the invertase.

Diese Sequenzen sind bekannt und beschrieben (vgl. Taussig et al., Nucleic Acids Res. 11, (1983), 1943-1954; EP-A2 0 442 592) . Um die Lokalisation der Invertase im Cytosol der pflanzlichen Zellen sicherzustel­ len, müssen möglicherweise vorhandene DNA-Sequenzen, die für Signalpeptide codieren, deletiert werden, und die codierende Region gegebenenfalls mit einem neuen Startcodon versehen werden (vgl. EP-A2 0 442 592). Bekannt sind neben der ge­ nannten DNA-Sequenz aus Saccharomyces cerevisiae auch wei­ tere DNA-Sequenzen, die für Proteine mit der enzymatischen Aktivität einer Invertase codieren (vgl. EMBL Accession number X67744 S. xylosus, M26511 V. alginolyticus, L08094 Zymomonas mobilis, L33403 Zymomonas mobilis, U16123 Zea mays, U17695 Zea mays, X17604 S. occidentalis, Z22645 S. tuberosum, Z21486 S. tuberosum, M81081 Tomate, Z35162 V. faba, Z35163 V. faba, D10265 V. radiata, Z12025 L. esculentum, Z12028 L. pimpinellifolium, Z12026 L. pimpinellifolium, X73601 A. sativa, 570040 acid invertase, V01311 yeast gene, U11033 Arabidopsis thaliana, X81795 B. vulgaris BIN35, X81796 B. vulgaris, X81797 B. vulgaris, X81792 C. rubrum, X81793 C. rubrum, X77264 L. esculentum, Z12027 L. esculentum, D10465 Z. mobilis, D17524 Zymomonas mobilis) und die aufgrund ihrer Eigenschaften ebenfalls zur Herstellung der erfindungsgemäßen Pflanzenzellen verwendet werden können, wobei darauf geachtet werden muß, daß das Protein im Cytosol der pflanzlichen Zelle gebildet wird. Techniken zur Modifikation derartiger DNA-Sequenzen, um die Lokalisierung der synthetisierten Enzyme im Cytosol der pflanzlichen Zellen sicherzustellen, sind dem Fachmann be­ kannt. Für den Fall, daß die Invertasen Sequenzen enthalten, die zur Sekretion oder für eine bestimmte subzelluläre Loka­ lisation notwendig sind, z. B. zur Lokalisierung im extrazel­ lulären Raum oder der Vakuole, müssen die entsprechenden DNA-Sequenzen deletiert werden.These sequences are known and (see. Taussig et al., Nucleic Acids Res. 11, (1983), 1943-1954; EP-A2 0 442 592). To localize the Ensure invertase in the cytosol of the plant cells len, existing DNA sequences necessary for Coding signal peptides, deleted, and the coding If necessary, give the region a new start codon (see EP-A2 0 442 592). In addition to the ge called DNA sequence from Saccharomyces cerevisiae also white tere DNA sequences for proteins with the enzymatic Coding the activity of an invertase (see EMBL Accession number X67744 S. xylosus, M26511 V. alginolyticus, L08094 Zymomonas mobilis, L33403 Zymomonas mobilis, U16123 Zea mays, U17695 Zea mays, X17604 S. occidentalis, Z22645 S. tuberosum, Z21486 S. tuberosum, M81081 tomato, Z35162 V. faba, Z35163 V. faba, D10265 V. radiata, Z12025 L. esculentum, Z12028 L. pimpinellifolium, Z12026 L. pimpinellifolium, X73601 A. sativa, 570040 acid invertase, V01311 yeast gene, U11033 Arabidopsis thaliana, X81795 B.  vulgaris BIN35, X81796 B. vulgaris, X81797 B. vulgaris, X81792 C. rubrum, X81793 C. rubrum, X77264 L. esculentum, Z12027 L. esculentum, D10465 Z. mobilis, D17524 Zymomonas mobilis) and also due to their properties Production of the plant cells according to the invention used can be, taking care that the Protein is formed in the cytosol of the plant cell. Techniques for modifying such DNA sequences to match the Localization of the synthesized enzymes in the cytosol of the Ensure plant cells are the expert knows. In the event that the invertases contain sequences, for secretion or for a specific subcellular loca lization are necessary, e.g. B. for localization in the extrazel lular space or the vacuole, the corresponding DNA sequences can be deleted.

Bei den DNA-Sequenzen, die für ein Protein mit der enzymati­ schen Aktivität einer Hexokinase codieren, kann es sich sowohl um prokaryontische, insbesondere bakterielle, als auch um eukaryontische DNA-Sequenzen, d. h. DNA-Sequenzen aus Pflanzen, Algen, Pilzen und tierischen Organismen handeln.The DNA sequences for a protein with the enzymati encoding the activity of a hexokinase, it can both prokaryotic, especially bacterial, as also eukaryotic DNA sequences, i.e. H. DNA sequences Act plants, algae, fungi and animal organisms.

Hexokinasen (EC 2.7.1.1) sind Enzyme, die folgende Reaktion katalysieren:Hexokinases (EC 2.7.1.1) are enzymes, the following reaction catalyze:

Hexose + ATP ↔ Hexose-Phosphat + ADPHexose + ATP ↔ Hexose Phosphate + ADP

Bei den durch die DNA-Sequenzen codierten Hexokinasen kann es sich sowohl um bekannte in der Natur vorkommende Enzyme handeln, die eine abweichende Regulation durch verschiedene Substanzen aufweisen, als auch um Enzyme, die durch Mutage­ nese aus DNA-Sequenzen, die für bekannte Enzyme aus Bakte­ rien, Algen, Pilzen, Tieren oder Pflanzen codieren, herge­ stellt wurden. DNA-Sequenzen, die für Enzyme mit Hexokina­ seaktivität codieren sind aus einer ganzen Reihe von Orga­ nismen beschrieben, beispielsweise aus Saccharomyces cerevisiae, Mensch, Ratte und diversen Mikroorganismen (für die DNA-Sequenzen siehe: EMBL-Genbank Zugriffsnummern M92054, L04480, M65140, X61680, M14410, X66957, M75126, J05277, J03228, M68971, M86235, X63658). The hexokinases encoded by the DNA sequences can they are both known enzymes found in nature act a different regulation by different Have substances as well as enzymes caused by mutage nese from DNA sequences for known enzymes from bacteria encode algae, fungi, animals or plants were put. DNA sequences necessary for enzymes with Hexokina coding activity are from a number of organizations nisms described, for example from Saccharomyces cerevisiae, humans, rats and various microorganisms (for the DNA sequences see: EMBL gene bank accession numbers M92054, L04480, M65140, X61680, M14410, X66957, M75126, J05277, J03228, M68971, M86235, X63658).  

In einer bevorzugten Ausführungsform handelt es sich um DNA-Sequenzen, die Glucokinasen codieren, insbesondere Glucoki­ nasen, die einer verringerten allosterischen Regulation, durch z. B. Glucose-6-Phosphat, unterliegen. Glucokinasen (E C 2.7.1.2) sind Hexokinasen mit einer hohen Affinität für Glucose, die folgende Reaktion katalysieren:In a preferred embodiment it is DNA sequences encoding glucokinases, especially glucoki noses with reduced allosteric regulation, through z. B. glucose-6-phosphate, are subject. Glucokinases (E. C 2.7.1.2) are hexokinases with a high affinity for Glucose that catalyzes the following reaction:

Glucose + ATP ↔ Glucose-6-Phosphat + ADPGlucose + ATP ↔ Glucose-6-Phosphate + ADP

In einer bevorzugten Ausführungsform stammen die DNA-Sequen­ zen, die für eine Glucokinase codieren aus Zymomonas mobilis (Barnell et al., 1990, J. Bacteriol. 172, 7227-7240; EMBL- Genbank Zugriffsnummer M60615). Weitere Glucokinasen sind aus Mensch und Ratte beschrieben (für die DNA-Sequenzen siehe: EMBL-Genbank Zugriffsnummern M69051, M90299, J04218 und M25807).In a preferred embodiment, the DNA sequences originate zen which code for a glucokinase from Zymomonas mobilis (Barnell et al., 1990, J. Bacteriol. 172, 7227-7240; EMBL- Genbank accession number M60615). Other glucokinases are from humans and rats (for the DNA sequences see: EMBL gene bank accession numbers M69051, M90299, J04218 and M25807).

Weiterhin können DNA-Sequenzen, die für eine Invertase oder eine Hexokinase codieren, unter Zuhilfenahme der bereits be­ kannten oben genannten DNA-Sequenzen aus beliebigen Orga­ nismen isoliert werden. Methoden für die Isolierung und Identifizierung derartiger DNA-Sequenzen sind dem Fachmann geläufig, beispielsweise die Hybridisierung mit bekannten Sequenzen oder durch Polymerase-Kettenreaktion unter Verwen­ dung von Primern, die von bekannten Sequenzen abgeleitet sind.Furthermore, DNA sequences that are necessary for an invertase or encode a hexokinase with the help of the be knew the above-mentioned DNA sequences from any organization nisms are isolated. Methods for isolation and Identification of such DNA sequences is known to the person skilled in the art common, for example hybridization with known Sequences or by polymerase chain reaction using extension of primers derived from known sequences are.

Die von den identifizierten DNA-Sequenzen codierten Enzyme werden anschließend hinsichtlich ihrer Enzymaktivität und Regulation untersucht.The enzymes encoded by the identified DNA sequences are then in terms of their enzyme activity and Regulation examined.

Durch Einführung von Mutationen und Modifikationen nach dem Fachmann bekannten Techniken können die durch die DNA-Se­ quenzen codierten Proteine weiter in ihren regulatorischen Eigenschaften verändert werden, um de- oder unregulierte Enzyme zu erhalten.By introducing mutations and modifications after Techniques known to those skilled in the art can be carried out by DNA Se sequences further encoded proteins in their regulatory Properties can be changed to de- or unregulated To get enzymes.

Zur Expression in pflanzlichen Zellen, können die DNA-Se­ quenzen, die für eine cytosolische Invertase bzw. Hexokinase codieren, im Prinzip unter der Kontrolle eines beliebigen in pflanzlichen Zellen funktionalen Promotors stehen. Die Ex­ pression der besagten DNA-Sequenzen kann generell in jedem Gewebe einer aus einer transformierten erfindungsgemäßen Pflanzenzelle regenerierten Pflanze und zu jedem Zeitpunkt stattfinden, bevorzugt jedoch findet sie in solchen Geweben statt, in denen eine erhöhte Glykolyserate von Vorteil ent­ weder für das Wachstum der Pflanze, für die Aufnahme und den Transport von Ionen und Metaboliten oder aber für die Bil­ dung von Inhaltsstoffen innerhalb der Pflanze ist. Geeignet erscheinen von daher vor allem Promotoren, die eine spezifi­ sche Expression in einem bestimmten Gewebe, zu einem be­ stimmten Entwicklungszeitpunkt der Pflanze oder aber in einem bestimmten Organ der Pflanze sicherstellen. Besonders geeignet für die Steigerung der Fettsäurebiosynthese infolge eines erhöhten AcetylCoA-Gehaltes in Samen von ölbildenden Pflanzen wie Raps, Sojabohne, Sonnenblume und Ölpalmen er­ scheinen daher Promotoren, die spezifisch im Endosperm oder aber in den Kotyledonen von sich bildenden Samen aktiv sind. Solche Promotoren sind z. B. der Phaseolin-Promotor aus Phaseolus vulgaris, der USP-Promotor aus Vicia faba oder der HMG-Promotor aus Weizen.For expression in plant cells, the DNA Se sequences for a cytosolic invertase or hexokinase  encode, in principle under the control of any in plant cells are functional promoter. The ex pression of said DNA sequences can generally be in any Tissue from a transformed according to the invention Plant cell regenerated plant and at all times take place, but preferably takes place in such tissues instead, in which an increased glycolysis rate is advantageous neither for the growth of the plant, for the uptake and the Transport of ions and metabolites or for the bil of ingredients within the plant. Suitable Therefore, mainly promoters appear that have a specifi cal expression in a certain tissue, to a be agreed with the time of development of the plant or in a certain organ of the plant. Especially suitable for increasing fatty acid biosynthesis as a result an increased AcetylCoA content in seeds of oil-producing Plants like rapeseed, soybean, sunflower and oil palms therefore appear to be promoters that are specific in the endosperm or but are active in the cotyledons of seeds that form. Such promoters are e.g. B. the phaseolin promoter Phaseolus vulgaris, the USP promoter from Vicia faba or the HMG promoter from wheat.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform stehen die DNA-Sequenzen unter der Kontrolle von Promotoren, die eine samenspezifische Expression gewährleisten. Im Fall von Stärke-speichernden Pflanzen, wie z. B. von Mais, Weizen, Gerste oder anderen Getreiden wird dadurch in den Samen die Glykolyserate erhöht, und es findet eine erhöhte Bildung von Pyruvat und AcetylCoA und eine verstärkte Fettsäurebiosyn­ these statt. Dies bedeutet, daß eine Veränderung des Flusses der Photoassimilate von der Stärke in Richtung von Pyruvat­ abhängigen Biosynthesewegen, wie z. B. der Fettsäurebiosyn­ these, erfolgt.In a further preferred embodiment, the DNA sequences under the control of promoters that have a Ensure seed-specific expression. In case of Starch-storing plants, such as B. of corn, wheat, Barley or other cereals will be in the seeds Glycolysis rate increases and there is an increased formation of Pyruvate and AcetylCoA and an enhanced fatty acid biosyn these instead. This means a change in the flow the photoassimilates from starch towards pyruvate dependent biosynthetic pathways, such as. B. the fatty acid biosyn thesis.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform werden zur Ex­ pression der DNA-Sequenzen Promotoren verwendet, die in Speicherorganen wie Knollen oder Wurzeln aktiv sind, z. B. in der Speicherwurzel der Zuckerrübe oder aber in der Knolle der Kartoffel. In diesem Fall kommt es bei der Expression der DNA-Sequenzen, die für eine Invertase bzw. Hexokinase codieren, zu einer Umlenkung von Biosynthesewegen im Sinne der Bildung von weniger Zucker bzw. Stärke und einer erhöh­ ten Bildung von Pyruvat und Acetyl-CoA aufgrund der erhöhten Glykolyserate.In a further preferred embodiment, Ex pression of the DNA sequences used in promoters  Storage organs such as tubers or roots are active, e.g. B. in the root of the sugar beet or in the tuber the potato. In this case, it comes to expression of the DNA sequences for an invertase or hexokinase encode, to redirect biosynthetic pathways in the sense the formation of less sugar or starch and an increase formation of pyruvate and acetyl-CoA due to the increased Glycolysis rate.

Ferner kann die Expression der DNA-Sequenzen unter der Kon­ trolle von Promotoren erfolgen, die spezifisch zum Zeitpunkt der Blühinduktion aktiviert werden oder die aktiv sind in Geweben, die für die Blühinduktion notwendig sind. Ebenso können Promotoren verwendet werden, die zu einem nur durch äußere Einflüsse kontrollierten Zeitpunkt aktiviert werden, z. B. durch Licht, Temperatur, chemische Substanzen (s. bei­ spielsweise WO 93/07279). Für die Erhöhung der Aufnahmerate von Ionen aus dem Boden infolge eines erhöhten ATP-Gehaltes sind z. B. Promotoren von Interesse, die eine Wurzelhaar- oder Wurzel-Epidermis-spezifische Expression aufweisen. Für die Erhöhung der Exportrate von Photoassimilaten aus dem Blatt sind z. B. Promotoren von Interesse, die eine Geleit­ zellen-spezifische Expression aufweisen. Solche Promotoren sind bekannt (z. B. der Promotor des rolC-Gens aus Agrobacte­ rium rhizogenes).Furthermore, the expression of the DNA sequences under the Kon trolls are made by promoters that are specific at the time the flowering induction are activated or are active in Tissues that are necessary for flower induction. As well can be used by only one promoter external influences controlled time are activated, e.g. B. by light, temperature, chemical substances (see for example WO 93/07279). For increasing the uptake rate of ions from the soil due to an increased ATP content are z. B. promoters of interest, a root hair or Root-epidermis-specific expression. For the increase in the export rate of photoassimilates from the Leaf are e.g. B. Promoters of interest who have an escort have cell-specific expression. Such promoters are known (e.g. the promoter of the rolC gene from Agrobacte rium rhizogenes).

In einer bevorzugten Ausführungsform sind die DNA-Sequenzen, die für eine Invertase bzw. Hexokinase codieren, außer mit einem Promotor, mit DNA-Sequenzen verknüpft, die eine wei­ tere Steigerung der Transkription gewährleisten, beispiels­ weise sogenannte Enhancer-Elemente oder mit DNA-Sequenzen, die im transkribierten Bereich liegen und die eine effizien­ tere Translation der synthetisierten RNA in das entspre­ chende Protein gewährleisten. Derartige Regionen können von viralen Genen oder geeigneten pflanzlichen Genen gewonnen oder synthetisch hergestellt werden. Sie können homolog oder heterolog zum verwendeten Promotor sein. Vorteilhafterweise werden die DNA-Sequenzen, die für eine Invertase oder eine Hexokinase codieren, mit 3′-nicht-translatierten DNA-Se­ quenzen verknüpft, die die Termination der Transkription und die Polyadenylierung des Transkriptes gewährleisten. Derar­ tige Sequenzen sind bekannt und beschrieben, beispielsweise die des Octopinsynthasegens aus Agrobacterium tumefaciens. Diese Sequenzen sind beliebig gegeneinander austauschbar.In a preferred embodiment, the DNA sequences are which code for an invertase or hexokinase, except with a promoter, linked to DNA sequences that a white Ensure a further increase in transcription, for example wise so-called enhancer elements or with DNA sequences, which are in the transcribed area and which are efficient tere translation of the synthesized RNA into the corresponding ensure proper protein. Such regions can range from viral genes or suitable plant genes or manufactured synthetically. They can be homologous or be heterologous to the promoter used. Advantageously  are the DNA sequences necessary for an invertase or a Encode hexokinase with 3'-untranslated DNA Se linked sequences that terminate the transcription and ensure the polyadenylation of the transcript. Derar term sequences are known and described, for example that of the octopine synthase gene from Agrobacterium tumefaciens. These sequences are interchangeable.

Die DNA-Sequenzen, die für eine Invertase bzw. Hexokinase codieren, liegen in den erfindungsgemäßen Pflanzenzellen vorzugsweise stabil ins Genom integriert vor.The DNA sequences for an invertase or hexokinase encode, are in the plant cells according to the invention preferably stably integrated into the genome.

Bei den transgenen Pflanzenzellen, die aufgrund der zusätz­ lichen Expression einer cytosolischen Invertase und einer cytosolischen Hexokinase eine gesteigerte Glykolyserate auf­ weisen, kann es sich grundsätzlich um Zellen jeder beliebi­ gen Pflanzenspezies handeln. Von Interesse sind sowohl Zel­ len monocotyler als auch dicotyler Pflanzenspezies, insbe­ sondere Zellen stärkespeichernder, ölspeichernder oder land­ wirtschaftlicher Nutzpflanzen, wie z. B. Roggen, Hafer, Ger­ ste, Weizen, Kartoffel, Mais, Reis, Raps, Erbse, Zuckerrübe, Sojabohne, Tabak, Baumwolle, Sonnenblume, Ölpalme, Wein, To­ mate usw. oder Zellen von Zierpflanzen.In the transgenic plant cells, which due to the additional expression of a cytosolic invertase and a cytosolic hexokinase showed an increased rate of glycolysis point, it can basically be any cell act against plant species. Both Zel len monocotylers as well as dicotyled plant species, esp special cells that store starch, oil or land economic crops, such as B. rye, oats, ger ste, wheat, potato, corn, rice, rapeseed, pea, sugar beet, Soybean, Tobacco, Cotton, Sunflower, Oil Palm, Wine, To mate etc. or cells of ornamental plants.

Die erfindungsgemäßen Pflanzenzellen, die eine gesteigerte Glykolyserate aufweisen, können zur Regeneration ganzer, in­ takter Pflanzen verwendet werden. Gegenstand der vorliegen­ den Erfindung sind somit auch transgene Pflanzen, die er­ hältlich sind durch Regeneration einer erfindungsgemäßen Pflanzenzelle, sowie Pflanzen, die erfindungsgemäße trans­ gene Pflanzenzellen enthalten.The plant cells according to the invention, the increased Glycolysis rate can for the regeneration of whole, in clock plants are used. Subject of the present the invention are thus also transgenic plants, which he are preserved by regeneration of an inventive Plant cell, as well as plants, the trans contain gene plant cells.

Durch die Bereitstellung von Pflanzenzellen mit einer ge­ steigerten Glykolyserate ist es nun möglich, transgene Pflanzen mit veränderten vorteilhaften Eigenschaften herzu­ stellen. So kann beispielsweise durch die Steigerung der Glykolyserate spezifisch in Geleitzellen transgener Pflanzen die Beladung des Siebelement-Geleitzellen-Komplexes mit Saccharose durch den Saccharose-Protonen-Cotransporter ge­ steigert werden, was zu einer Erhöhung der Transportrate von Photoassimilaten führt. In gleicher Weise kann die Aufnahme von anorganischen Ionen wie Phosphat, Sulfat u. a. aus dem Boden über die Wurzel gesteigert werden.By providing plant cells with a ge increased rate of glycolysis it is now possible to transgene Plants with changed advantageous properties put. For example, by increasing the Glycolysis rate specific in escort cells of transgenic plants  loading the sieve element-guide cell complex with Sucrose through the sucrose-proton cotransporter be increased, resulting in an increase in the transport rate of Photoassimilates leads. In the same way, the recording of inorganic ions such as phosphate, sulfate and. a. from the Soil above the roots.

Eine Steigerung der Glykolyserate spezifisch in Wurzelzel­ len, insbesondere in Wurzelhaaren und Epidermiszellen, kann aufgrund der gesteigerten H⁺-ATPase-Aktivität zu einer ver­ stärkten Ausscheidung von Protonen in den Boden führen. Eine derartige Ansäuerung des Bodens führt zur Mobilisierung und somit erleichterten Aufnahme verschiedener Mineralien, wie z. B. Phosphat aus dem Boden.An increase in the rate of glycolysis specifically in root cells len, especially in root hairs and epidermal cells due to the increased H⁺-ATPase activity to a ver lead to increased excretion of protons in the soil. A such acidification of the soil leads to mobilization and thus facilitated absorption of various minerals, such as e.g. B. Phosphate from the soil.

Von besonderer Bedeutung ist die Möglichkeit, durch Erhöhung der Glykolyserate in ölspeichernden Geweben einer Pflanze, wie z. B. dem Endosperm oder den Cotyledonen von Samen oder in anderen ölspeichernden Organen, den Fluß der in den Samen bzw. Organen abgelieferten Photoassimilate in Richtung der Bildung von Pyruvat und AcetylCoA zu lenken. Die Bereitstel­ lung von erhöhten Mengen dieser Vorstufen für die Biosyn­ these von Triglyceriden führt zu einer gesteigerten Synthese von Ölen und somit zu einem erhöhten Ertrag. Eine Bereit­ stellung von erhöhten Mengen an AcetylCoA ist auch für viele andere natürlicherweise in Pflanzen ablaufende Prozesse wie die Isoprenoid-Biosynthese, aber auf für die Bildung von Po­ lymeren wie Polyhydroxyalkansäuren von Bedeutung (vgl. z. B. Poivier et al., Bio/Technology 13, 1995, 142-150).Of particular importance is the possibility of increasing the rate of glycolysis in the oil-storing tissues of a plant, such as B. the endosperm or the cotyledons of seeds or in other oil-storing organs, the flow of the seeds or organs delivered Photoassimilate in the direction of To direct formation of pyruvate and AcetylCoA. The ready development of increased amounts of these precursors for the Biosyn thesis of triglycerides leads to an increased synthesis of oils and thus to an increased yield. A ready Providing increased amounts of AcetylCoA is also common for many other processes naturally occurring in plants such as the isoprenoid biosynthesis, but on for the formation of Po important such as polyhydroxyalkanoic acids (see e.g. Poivier et al., Bio / Technology 13, 1995, 142-150).

Durch eine Erhöhung der Glykolyserate in stärkespeichernden Geweben, beispielsweise in Samen verschiedenster Getreidear­ ten oder in den Knollen der Kartoffel, kommt es zu einer Veränderung des Flusses der Photoassimilate von der Stärke­ biosynthese in Richtung Pyruvat-abhängiger Biosynthesewege, beispielsweise der Fettsäurebiosynthese. Das Resultat ist eine Verringerung der Stärkemenge in dem entsprechenden Ge­ webe bei eventueller gleichzeitiger Zunahme der Fettsäure­ biosynthese.By increasing the rate of glycolysis in starch-storing Tissues, for example in seeds of various cereals or in the tubers of the potato, there is a Change in the flow of photoassimilates from starch biosynthesis towards pyruvate-dependent biosynthetic pathways, for example fatty acid biosynthesis. The result is a decrease in the amount of starch in the corresponding Ge  weave with possible simultaneous increase in fatty acid biosynthesis.

Weiterhin ist von Bedeutung, daß die durch die Steigerung der Glykolyserate erzeugten hohen AcetylCoA-Konzentrationen auch zu einer erhöhten Isoprenoidsynthese oder, in Kombina­ tion mit der Expression entsprechender Gene für die Synthese von Polyhydroxyalkansäuren, zu einer Polyhydroxyalkansäure- Synthese in den transgenen Pflanzenzellen führen kann.It is also important that the increase of the glycolysis rate produced high levels of AcetylCoA also to increased isoprenoid synthesis or, in Kombina tion with the expression of appropriate genes for synthesis from polyhydroxyalkanoic acids to a polyhydroxyalkanoic acid Synthesis in the transgenic plant cells can lead.

Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung transgener Pflanzenzellen, die im Vergleich zu nicht-transformierten Pflanzenzellen eine gesteigerte Glyko­ lyserate aufweisen, bei dem in pflanzliche Zellen DNA-Se­ quenzen eingebracht werden, die für eine cytosolische Inver­ tase codieren, sowie DNA-Sequenzen, die für eine cytosoli­ schen Hexokinase codieren, und diese Sequenzen in den trans­ formierten Pflanzenzellen exprimiert werden.The present invention further relates to a method for Production of transgenic plant cells compared to non-transformed plant cells have an increased glyco have lysis rate, in which in plant cells DNA Se sequences are introduced which are necessary for a cytosolic invert encode tase, as well as DNA sequences necessary for a cytosoli coded hexokinase, and these sequences in the trans formed plant cells are expressed.

Ein derartiges Verfahren besteht vorzugsweise aus den fol­ genden Schritten:Such a method preferably consists of the fol steps:

  • (a) Herstellung eines rekombinanten doppelsträngigen DNA-Mo­ leküls, das folgende DNA-Sequenzen umfaßt:
    • (i) einen Promotor, der die Transkription in pflanzli­ chen Zellen gewährleistet;
    • (ii) eine DNA-Sequenz, die für ein Protein mit der enzy­ matischen Aktivität einer Invertase codiert und in sense-Richtung mit dem Promotor verknüpft ist;
    (a) Preparation of a recombinant double-stranded DNA molecule which comprises the following DNA sequences:
    • (i) a promoter that ensures transcription in plant cells;
    • (ii) a DNA sequence which codes for a protein with the enzymatic activity of an invertase and is linked in the sense direction to the promoter;
  • (b) die Herstellung eines rekombinanten doppelsträngigen DNA-Moleküls, das folgende DNA-Sequenzen umfaßt:
    • (i) einen Promotor, der die Transkription in pflanzli­ chen Zellen gewährleistet;
    • (ii) eine DNA-Sequenz, die für ein Protein mit der enzy­ matischen Aktivität einer Hexokinase codiert und in sense-Richtung mit dem Promotor verknüpft ist; und
    (b) the production of a recombinant double-stranded DNA molecule which comprises the following DNA sequences:
    • (i) a promoter that ensures transcription in plant cells;
    • (ii) a DNA sequence which codes for a protein with the enzymatic activity of a hexokinase and is linked in the sense direction to the promoter; and
  • (c) Transfer der gemäß Schritt (a) und (b) hergestellten DNA-Moleküle in pflanzliche Zellen.(c) Transfer of those prepared according to step (a) and (b) DNA molecules in plant cells.

Für die Wahl der Pflanzenspezies, der Promotoren, weiterer flankierender DNA-Sequenzen, sowie für die Wahl und Modifi­ kationen der DNA-Sequenzen, die für eine Invertase bzw. eine Hexokinase codieren, gilt dasselbe was bereits oben im Zu­ sammenhang mit den erfindungsgemäßen Zellen ausgeführt wurde.For the choice of plant species, promoters, others flanking DNA sequences, as well as for choice and modification cations of the DNA sequences for an invertase or a Coding hexokinase is the same as in the previous section in connection with the cells according to the invention has been.

Die DNA-Sequenzen, die für eine Invertase bzw. eine Hexoki­ nase codieren, können entweder auf getrennten DNA-Molekülen lokalisiert sein, oder gemeinsam auf einem rekombinanten DNA-Molekül. Befinden sich die Sequenzen auf zwei verschie­ denen DNA-Molekülen, kann der Transfer der DNA-Moleküle ent­ weder gleichzeitig erfolgen, oder derart, daß Pflanzenzellen zunächst mit einem DNA-Molekül transformiert werden und se­ lektierte Pflanzenzellen anschließend mit dem zweiten DNA-Molekül transformiert werden. Ferner können Pflanzen, die sowohl eine zusätzliche cytosolische Invertase als auch eine zusätzliche cytosolische Hexokinase exprimieren, hergestellt werden, indem zunächst zwei unabhängige transgene Pflanzen­ linien erzeugt werden, die eine Invertase bzw. eine Hexo­ kinase codieren, und diese anschließend gekreuzt werden.The DNA sequences for an invertase or a hexoki nose encoding can either be on separate DNA molecules be localized, or together on a recombinant DNA molecule. The sequences are on two different those DNA molecules, the transfer of the DNA molecules can ent not done simultaneously, or in such a way that plant cells are first transformed with a DNA molecule and se then read plant cells with the second DNA molecule to be transformed. Furthermore, plants that both an additional cytosolic invertase and one express additional cytosolic hexokinase by first creating two independent transgenic plants lines are created that an invertase or a hexo encode kinase and then cross them.

Der Transfer der DNA-Moleküle, die DNA-Sequenzen enthalten, die für Invertase bzw. Hexokinase codieren, erfolgt vor­ zugsweise unter Verwendung von Plasmiden, insbesondere sol­ chen Plasmiden, die eine stabile Integration des DNA-Mole­ küls in das Genom transformierter Pflanzenzellen gewährlei­ sten, beispielsweise binären Plasmiden oder Ti-Plasmiden des Agrobacterium tumefaciens-Systems. Neben dem Agrobacterium- System kommen andere Systeme zur Einführung von DNA-Molekü­ len in pflanzliche Zellen in Frage, wie z. B. das sogenannte biolistische Verfahren oder aber die Transformation von Pro­ toplasten (vgl. Willmitzer L. (1993), Transgenic Plants, Biotechnology 2; 627-659 für eine Übersicht). Zur Transfor­ mation kommen grundsätzlich Zellen aller Pflanzenspezies in Frage. Von Interesse sind sowohl monokotyle als auch diko­ tyle Pflanzen. Für verschiedene monokotyle und dikotyle Pflanzenspezies sind bereits Transformationstechniken be­ schrieben worden. Bevorzugt werden in den Verfahren Zellen landwirtschaftlicher Nutzpflanzen verwendet, insbesondere von Getreidearten, z. B. Roggen, Hafer, Gerste, Weizen, Kar­ toffel, Mais, Reis, Raps, Erbse, Zuckerrübe, Sojabohne, Ta­ bak, Baumwolle, Sonnenblume, Ölpalme, Wein, Tomate usw. oder Zellen von Zierpflanzen. Gegenstand der Erfindung sind eben­ falls die aus dem Verfahren erhältlichen transgenen Pflan­ zenzellen und aus diesen durch Regeneration erhältliche Pflanzen, die aufgrund der zusätzlichen Expression einer cy­ tosolischen Invertase und einer cytosolischen Hexokinase eine Steigerung der Glykolyserate aufweisen.The transfer of DNA molecules that contain DNA sequences which code for invertase or hexokinase, occurs before preferably using plasmids, especially sol Chen plasmids that have a stable integration of the DNA mole Ensure plant cells transformed into the genome most, for example binary plasmids or Ti plasmids of Agrobacterium tumefaciens system. In addition to the Agrobacterium System come other systems to introduce DNA molecule len in plant cells in question, such as. B. the so-called biolistic processes or the transformation of Pro toplasts (cf.Willmitzer L. (1993), Transgenic Plants, Biotechnology 2; 627-659 for an overview). To the Transfor Basically, cells of all plant species come in Question. Both monocot and diko are of interest  tyle plants. For various monocot and dicot styles Plant species are already transformation techniques been written. Cells are preferred in the processes agricultural crops used, in particular of cereals, e.g. B. rye, oats, barley, wheat, kar potato, corn, rice, rapeseed, pea, sugar beet, soybean, ta bak, cotton, sunflower, oil palm, wine, tomato etc. or Ornamental plant cells. The subject of the invention are if the transgenic plant obtainable from the process cells and from them obtainable by regeneration Plants that due to the additional expression of a cy Tuscan invertase and a cytosolic hexokinase have an increase in the rate of glycolysis.

Die vorliegende Erfindung betrifft ferner rekombinante DNA- Moleküle, die eine DNA-Sequenz enthalten, die für ein Pro­ tein mit der enzymatischen Aktivität einer Hexokinase, vor­ zugsweise eine Glucokinase, codiert, in Kombination mit DNA- Sequenzen, die die Transkription und Translation in pflanz­ lichen Zellen gewährleisten. Bei der Hexokinase handelt es sich vorzugsweise um ein dereguliertes oder unreguliertes Enzym.The present invention further relates to recombinant DNA Molecules that contain a DNA sequence required for a pro with the enzymatic activity of a hexokinase preferably a glucokinase, encoded, in combination with DNA Sequences that transcription and translation in plant ensure cells. The hexokinase is preferably a deregulated or unregulated one Enzyme.

Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung rekombinante DNA-Moleküle, die folgende DNA-Sequenzen umfassen:The present invention further relates to recombinant DNA molecules that include the following DNA sequences:

  • (i) eine DNA-Sequenz, die für eine cytosolische Invertase codiert, in Kombination mit DNA-Sequenzen, die die Transkription und Translation in pflanzlichen Zellen gewährleisten; und(i) a DNA sequence necessary for a cytosolic invertase encoded, in combination with DNA sequences that the Transcription and translation in plant cells guarantee; and
  • (ii) eine DNA-Sequenz, die für eine cytosolische Hexokinase codiert, in Kombination mit DNA-Sequenzen, die die Transkription und Translation in pflanzlichen Zellen gewährleisten.(ii) a DNA sequence necessary for a cytosolic hexokinase encoded, in combination with DNA sequences that the Transcription and translation in plant cells guarantee.

Für die Wahl der DNA-Sequenzen, die die Transkription und Translation in pflanzlichen Zellen erlauben, gilt bei den rekombinanten DNA-Molekülen dasselbe, was oben bereits im Zusammenhang mit den erfindungsgemäßen Zellen und Verfahren ausgeführt wurde, ebenso wie für die Wahl der DNA-Sequenzen, die für eine Invertase bzw. Hexokinase codieren.For the choice of the DNA sequences, the transcription and Allow translation in plant cells applies to  recombinant DNA molecules the same as that already mentioned above Connection with the cells and methods according to the invention was carried out, as well as for the choice of DNA sequences, which code for an invertase or hexokinase.

Schließlich betrifft die vorliegende Erfindung die Verwen­ dung von DNA-Sequenzen, die für eine Invertase codieren, vorzugsweise für eine deregulierte oder unregulierte, zur Herstellung transgener Pflanzenzellen, die im Vergleich zu nicht-transformierten Pflanzenzellen eine gesteigerte Glyko­ lyserate aufweisen. Ebenso ist Gegenstand der Erfindung die Verwendung von DNA-Sequenzen, die für eine Hexokinase co­ dieren, vorzugsweise für eine deregulierte oder unregu­ lierte, zur Herstellung von transgenen Pflanzenzellen, die im Vergleich zu nicht transformierten Pflanzenzellen eine gesteigerte Glykolyserate aufweisen.Finally, the present invention relates to uses DNA sequences coding for an invertase, preferably for a deregulated or unregulated, for Production of transgenic plant cells compared to non-transformed plant cells have an increased glyco exhibit lysis rate. The invention also relates to Use of DNA sequences which are suitable for a hexokinase co dieren, preferably for a deregulated or unregu giert, for the production of transgenic plant cells, the compared to non-transformed plant cells have increased glycolysis rate.

Beschreibung der AbbildungDescription of the picture

Fig. 1 zeigt das 12,68 kb große Plasmid pB33Hyg-GK. Das Plasmid enthält folgende Fragmente: Figure 1 shows the 12.68 kb plasmid pB33Hyg-GK. The plasmid contains the following fragments:

A = Fragment A (1498 bp) enthält das DraI-DraI Fragment (Position -1512 bis Position +14) der Promotorregion des Patatin Gens B33 (Rocha-Sosa et al. (1989) EMBO J. 8, 23-29).A = fragment A (1498 bp) contains the DraI-DraI fragment (Position -1512 to position +14) of the promoter region of the Patatin Gens B33 (Rocha-Sosa et al. (1989) EMBO J. 8, 23-29).

B = Fragment B (1025 bp) beinhaltet ein DNA-Fragment mit der Codierregion der Glucokinase aus Zymomonas mobilis (Genembl Accession Nummer: M60615; Nucleotide 5128 bis 6153).B = fragment B (1025 bp) contains a DNA fragment with the Coding region of Zymomonas mobilis glucokinase (Genembl accession number: M60615; nucleotides 5128 to 6153).

C = Fragment C (192 bp) beinhaltet das Polyadenylierungs­ signal des Gens 3 der T-DNA des Ti-Plasmides pTi-ACH5, Nucleotide 11749-11939. C = fragment C (192 bp) contains the polyadenylation signal of gene 3 of the T-DNA of the Ti plasmid pTi-ACH5, Nucleotides 11749-11939.  

MethodenMethods 1. Clonierungsverfahren1. Cloning procedure

Zur Clonierung in E. coli wurde der Vektor pUC18 verwen­ det. Für die Pflanzentransformation wurden die Genkon­ struktionen in den binären Vektor pBinAR (Höfgen und Willmitzer (1990) Plant Sci. 66, 221-233) cloniert.The vector pUC18 was used for cloning in E. coli det. For the plant transformation, the gene cones structures in the binary vector pBinAR (Höfgen and Willmitzer (1990) Plant Sci. 66, 221-233).

2. Bakterienstämme2. Bacterial strains

Für die pUC-Vektoren und für die pBinAR-Konstrukte wurde der E. coli-Stamm DH5α (Bethesda Research Laboratories, Gaithersburgh, USA) verwendet.For the pUC vectors and for the pBinAR constructs the E. coli strain DH5α (Bethesda Research Laboratories, Gaithersburgh, USA) used.

Die Transformation der Plasmide in die Kartoffelpflanzen wurde mit Hilfe des Agrobacterium tumefaciens-Stammes C58C1 pGV2260 durchgeführt (Deblaere et al. (1985) Nucl. Acids Res. 13, 4777-4788).The transformation of the plasmids into the potato plants was made using the Agrobacterium tumefaciens strain C58C1 pGV2260 performed (Deblaere et al. (1985) Nucl. Acids Res. 13, 4777-4788).

3. Transformation von Agrobacterium tumefaciens3. Transformation of Agrobacterium tumefaciens

Der Transfer der DNA erfolgte durch direkte Transforma­ tion nach der Methode von Höfgen und Willmitzer ((1988), Nucleic Acids Res. 16, 9877). Die Plasmid-DNA transfor­ mierter Agrobakterien wurde nach der Methode von Birnboim und Doly ((1979), Nucleic Acids Res. 7, 1513-1523) isoliert und nach geeigneter Restriktionsspaltung gelelektrophoretisch analysiert.The DNA was transferred by direct transforma tion according to the method of Höfgen and Willmitzer ((1988), Nucleic Acids Res. 16, 9877). The plasmid DNA transfor mated agrobacteria was made using the method of Birnboim and Doly ((1979), Nucleic Acids Res. 7, 1513-1523) isolated and after a suitable restriction cleavage analyzed by gel electrophoresis.

4. Transformation von Kartoffeln4. Transformation of potatoes

Zehn kleine mit dem Skalpell verwundete Blätter einer Kartoffel-Sterilkultur (Solanum tuberosum L. cv. Desir´e) wurden in 10 ml MS-Medium (Murashige und Skoog (1962) Physiol. Plant 15, 473) mit 2% Saccharose ge­ legt, welches 50 ml einer unter Selektion gewachsenen Agrobacterium tumefaciens-Übernachtkultur enthielt. Nach 3-5-minütigem leichtem Schütteln erfolgte eine weitere Inkubation für 2 Tage im Dunkeln. Daraufhin wurden die Blätter zur Kallusinduktion auf MS-Medium mit 1,6% Glu­ cose, 5 mg/l Naphthylessigsäure, 0,2 mg/l Benzylaminopu­ rin, 250 mg/l Claforan, 50 mg/l Kanamycin und 0,80% Bacto Agar gelegt. Nach einwöchiger Inkubation bei 25°C und 3000 Lux wurden die Blätter zur Sproßinduktion auf MS-Medium mit 1,6% Glucose, 1,4 mg/l Zeatinribose, 20 mg/l Naphthylessigsäure, 20 mg/l Giberellinsäure, 250 mg/l Claforan, 50 mg/l Kanamycin und 0,80% Bacto Agar gelegt.Ten small leaves wound with a scalpel one Sterile potato culture (Solanum tuberosum L. cv. Desir´e) were in 10 ml MS medium (Murashige and Skoog (1962) Physiol. Plant 15, 473) with 2% sucrose which 50 ml of a grown under selection  Agrobacterium tumefaciens overnight culture contained. After Another shaking was carried out for 3-5 minutes Incubation for 2 days in the dark. Then the Callus induction leaves on MS medium with 1.6% Glu cose, 5 mg / l naphthylacetic acid, 0.2 mg / l benzylaminopu rin, 250 mg / l claforan, 50 mg / l kanamycin and 0.80% Bacto agar laid. After a week's incubation at 25 ° C and 3000 lux the leaves were on for sprout induction MS medium with 1.6% glucose, 1.4 mg / l zeatin ribose, 20 mg / l naphthylacetic acid, 20 mg / l giberellic acid, 250 mg / l Claforan, 50 mg / l Kanamycin and 0.80% Bacto Agar placed.

5. Radioaktive Markierung von DNA-Fragmenten5. Radioactive labeling of DNA fragments

Die radioaktive Markierung von DNA-Fragmenten wurde mit Hilfe eines DNA-Random Primer Labelling Kits der Firma Boehringer (Deutschland) nach den Angaben des Herstel­ lers durchgeführt.The radioactive labeling of DNA fragments was carried out with Using a DNA random primer labeling kit from the company Boehringer (Germany) according to the manufacturer carried out.

6. Pflanzenhaltung6. Plant husbandry

Kartoffelpflanzen wurden im Gewächshaus unter folgenden Bedingungen gehalten:Potato plants were grown in the greenhouse under the following Conditions kept:

Lichtperiode: 16 h bei 25000 Lux und 22°C
Dunkelperiode: 8 h bei 15°C
Luftfeuchte: 60%.
Light period: 16 h at 25000 lux and 22 ° C
Dark period: 8 h at 15 ° C
Air humidity: 60%.

7. Bestimmung des Stärkegehaltes und der Trockensubstanz von Kartoffelknollen7. Determination of starch content and dry matter of potato tubers

Die Bestimmung des Stärkegehaltes und der Trockensub­ stanz der Kartoffelknolle erfolgte mittels der Bestim­ mung des spezifischen Gewichtes (Scheele et al. (1937) Landw. Vers. Sta., 127, 67-96) nach den folgenden For­ meln:The determination of the starch content and the dry sub The potato tuber was punched using the Bestim specific gravity (Scheele et al. (1937) Landw. Vers. Sta., 127, 67-96) according to the following For meln:

% Trockensubstanz = 24,182 + 211,04 × (spez. Gew. - 1.0988)
% Stärke = 17,546 + 199,07 × (spez. Gew. - 1.0988)
% Dry matter = 24.182 + 211.04 × (specific weight - 1.0988)
% Strength = 17.546 + 199.07 × (special weight - 1.0988)

8. Bestimmung phosphorylierter Stoffwechselintermediate in Kartoffelknollen8. Determination of phosphorylated metabolic intermediates in Potato tubers

Die Bestimmung phosphorylierter Stoffwechselintermediate in Kartoffelknollen erfolgte mit geringen Abänderungen nach Weiner und Stitt ((1987) Biochim. Biophys. Acta, 893, 13-21).The determination of phosphorylated metabolic intermediates in potato tubers was made with minor changes after Weiner and Stitt ((1987) Biochim. Biophys. Acta, 893, 13-21).

Darstellung des KartoffelknollenextraktesPresentation of the potato tuber extract

Es wurden jeweils ca. 200 mg Knollenmaterial unter flüs­ sigem Stickstoff in einem Mörser homogenisiert. Die phosphorylierten Intermediate wurden mit 16%iger Tri­ chloressigsäurelösung in Diethylether extrahiert. Nach dreistündiger Inkubation auf Eis wurde durch dreimaliges Extrahieren mit Diethylether die Trichloressigsäure ent­ fernt. Danach wurden die Extrakte mit 5 M KOH/1 M Triethanolamin neutralisiert. Die Bestimmung von Phosphoenolpyruvat (PEP) und Pyruvat erfolgte sofort. Für die Bestimmung der anderen Intermediate kann der Ex­ trakt bei -70°C mehrere Tage aufbewahrt werden.Approx. 200 mg of tuber material were in each case underflown Homogenized nitrogen in a mortar. The phosphorylated intermediates were with 16% tri chloroacetic acid solution extracted in diethyl ether. After three hour incubation on ice was by three times Extract the trichloroacetic acid with diethyl ether distant. The extracts were then treated with 5 M KOH / 1 M Triethanolamine neutralized. The determination of Phosphoenolpyruvate (PEP) and pyruvate took place immediately. To determine the other intermediates, the Ex can be stored for several days at -70 ° C.

Die Bestimmung der phosphorylierten Intermediate er­ folgte an einem Zweiwellenlängenphotometer (Sigma ZWS 11) mittels gekoppelter enzymatischer Reaktionen nach Stitt et al. (Methods in Enzymology, 174, 518-552)Determination of the phosphorylated intermediates followed on a two-wavelength photometer (Sigma ZWS 11) by means of coupled enzymatic reactions Stitt et al. (Methods in Enzymology, 174, 518-552)

a) Bestimmung von PEP und Pyruvatea) Determination of PEP and pyruvate

Der Reaktionspuffer enthielt:The reaction buffer contained:

50 mM Hepes-KOH pH 7,0;
5 mM MgCl₂;
0,025 mM NADH;
1 mM ATP
Pyruvat-Bestimmung: 1 U/ml Lactatdehydrogenase
PEP-Bestimmung: +2 U/ml Pyruvatkinase
50 mM Hepes-KOH pH 7.0;
5 mM MgCl₂;
0.025 mM NADH;
1 mM ATP
Pyruvate determination: 1 U / ml lactate dehydrogenase
PEP determination: +2 U / ml pyruvate kinase

Die Messung erfolgt bei 25°C mit 50 bis 100 µl Ex­ trakt.The measurement is carried out at 25 ° C with 50 to 100 µl Ex tract.

b) Bestimmung von UPD-Glucose (UDPG)b) Determination of UPD glucose (UDPG)

Der Reaktionspuffer enthielt:The reaction buffer contained:

200 mM Glycin pH 8,7;
5 mM MgCl₂;
1 mM NAD;
0,025 U/ml UDP-Glucose Dehydrogenase
200 mM glycine pH 8.7;
5 mM MgCl₂;
1mM NAD;
0.025 U / ml UDP-glucose dehydrogenase

Die Messung erfolgt bei 25°C mit 50 bis 100 µl Ex­ trakt.The measurement is carried out at 25 ° C with 50 to 100 µl Ex tract.

c) Bestimmung von Glucose-6-Phosphat (G6P), Fructose-6- Phosphat (F6P) und Glucose-1-Phosphat (G1P)c) Determination of glucose-6-phosphate (G6P), fructose-6- Phosphate (F6P) and Glucose-1-Phosphate (G1P)

Der Reaktionspuffer enthielt:The reaction buffer contained:

50 mM Hepes-KOH pH 7,0;
5 mM MgCl₂;
0,25 mM NADP;
G6P-Bestimmung: 2 U/ml Glucose-6-Phosphat Dehydrogenase
F1P-Bestimmung: + 2 U/ml Phosphoglucoisomerase
G1P-Bestimmung: + 2 U/ml Phosphoglucomutase
50 mM Hepes-KOH pH 7.0;
5 mM MgCl₂;
0.25 mM NADP;
G6P determination: 2 U / ml glucose-6-phosphate dehydrogenase
F1P determination: + 2 U / ml phosphoglucoisomerase
G1P determination: + 2 U / ml phosphoglucomutase

Die Messung erfolgt bei 25°C mit 50 bis 100 µl Ex­ trakt.The measurement is carried out at 25 ° C with 50 to 100 µl Ex tract.

d) Bestimmung von ATPd) Determination of ATP

Der Reaktionspuffer enthielt:The reaction buffer contained:

50 mM Hepes-KOH pH 7,0;
5 mM MgCl₂;
0,25 mM NADP;
1 mM Glucose;
2 U/ml Glucose-6-Phosphat Dehydrogenase;
2 U/ml Phosphoglucoisomerase;
1 U/ml Hexokinase
50 mM Hepes-KOH pH 7.0;
5 mM MgCl₂;
0.25 mM NADP;
1 mM glucose;
2 U / ml glucose-6-phosphate dehydrogenase;
2 U / ml phosphoglucoisomerase;
1 U / ml hexokinase

Die Messung erfolgt bei 25°C mit 50 bis 100 µl Ex­ trakt. The measurement is carried out at 25 ° C with 50 to 100 µl Ex tract.  

e) Bestimmungt von ADPe) Determined by ADP

Der Reaktionspuffer enthielt:The reaction buffer contained:

50 mM Hepes-KOH pH 7,0;
5 mM MgCl₂;
0,05 mM NADH;
0,2 mM PEP;
0,2 U/ml Lactatdehydrogenase;
1 U/ml Pyruvatkinase
50 mM Hepes-KOH pH 7.0;
5 mM MgCl₂;
0.05 mM NADH;
0.2 mM PEP;
0.2 U / ml lactate dehydrogenase;
1 U / ml pyruvate kinase

Die Messung erfolgt bei 25°C mit 50 bis 100 µl Ex­ traktThe measurement is carried out at 25 ° C with 50 to 100 µl Ex tract

f) Bestimmung von 3-Phosphoglycerat (3-PGA)f) Determination of 3-phosphoglycerate (3-PGA)

Der Reaktionspuffer enthielt:The reaction buffer contained:

100 mM Tris-HCl pH 8,1;
5 mM MgCl₂;
0,05 mM NADH;
1,33 mM ATP;
0,1 U/ml Phosphoglyceratkinase;
2 U/ml Glyceraldehydphosphatdehydrogenase
100 mM Tris-HCl pH 8.1;
5 mM MgCl₂;
0.05 mM NADH;
1.33 mM ATP;
0.1 U / ml phosphoglycerate kinase;
2 U / ml glyceraldehyde phosphate dehydrogenase

Die Messung erfolgt bei 25°C mit 50 bis 100 µl Ex­ trakt.The measurement is carried out at 25 ° C with 50 to 100 µl Ex tract.

9. Bestimmung der Aktivität von Enzymen des Kohlehydrat­ stoffwechsels in Kartoffelknollen9. Determination of the activity of carbohydrate enzymes metabolism in potato tubers

Zur Bestimmung von Enzymaktivitäten (z. B. der Glucoki­ nase, Fructokinase, Sucrose Synthase, Invertase, Phosphoglucomutase, Phosphofructokinase, Glyceraldehyd- 3-Phosphat Dehydrogenase, Phosphoglyceratkinase, Phosphoglyceratmutase oder Pyruvatkinase) in Kartoffel­ knollen wurden 200 mg Knollenmaterial in 500 µl Extrak­ tionspuffer (50 mM Hepes-KOH pH 7,5; 5 mM MgCl₂; 1 mM EDTA; 1 mM EGTA; 1 mM DTT; 2 mM Benzamidin; 2 mM ε- Amino-n-Capronsäure; 0,5 mM PMSF; 10% (Vol./Vol.) Gly­ cerin; 0,1% (Vol./Vol.) Triton X-100) homogenisiert. Nach Zentrifugation werden 10 bis 40 µl des zellfreien entsalzten Extraktes für die Enzymaktivitätsmessung ein­ gesetzt. Die Enzymaktivitäten wurden mit Ausnahme der Sucrose-Synthase- und Invertase-Aktivität mittels gekop­ pelter enzymatischer Reaktionen an einem Spektralphoto­ meter bestimmt.For the determination of enzyme activities (e.g. the glucoki nose, fructokinase, sucrose synthase, invertase, Phosphoglucomutase, phosphofructokinase, glyceraldehyde 3-phosphate dehydrogenase, phosphoglycerate kinase, Phosphoglycerate mutase or pyruvate kinase) in potato 200 mg of tuber material were extracted in 500 µl extract tion buffer (50 mM Hepes-KOH pH 7.5; 5 mM MgCl₂; 1 mM EDTA; 1mM EGTA; 1mM DTT; 2mM benzamidine; 2 mM ε- Amino-n-caproic acid; 0.5 mM PMSF; 10% (v / v) gly cerin; 0.1% (v / v) Triton X-100) homogenized. After centrifugation, 10 to 40 µl of the cell-free desalted extract for the enzyme activity measurement set. The enzyme activities were with the exception of Sucrose synthase and invertase activity by means of kop  pelter enzymatic reactions on a spectral photo meter determined.

Die Glucokinase- und Fructokinase-Aktivität wurde nach Renz et al. ((1993) Planta, 190, 156-165), die Sucrose- Synthase- und Invertase-Aktivität nach Zrenner et al. ((1995) Plant J., 7; 97-107), die Phosphofructokinase-, Glyceraldehyd-3-Phosphat-Dehydrogenase-, Phosphoglyce­ ratkinase-, Phosphoglyceratmutase-, Pyruvatkinase-Akti­ vität nach Burell et al. ((1994) Planta, 194, 95-101), und die Phosphoglucomutaseaktivität nach Pressey ((1967) Journal of Food Science, 32, 381-385) bestimmt.The glucokinase and fructokinase activity was decreased Renz et al. ((1993) Planta, 190, 156-165), the sucrose- Synthase and invertase activity according to Zrenner et al. ((1995) Plant J., 7; 97-107), the phosphofructokinase, Glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase, phosphoglyce ratkinase, phosphoglycerate mutase, pyruvate kinase stocks according to Burell et al. ((1994) Planta, 194, 95-101), and Pressey's phosphoglucomutase activity ((1967) Journal of Food Science, 32, 381-385).

Die Beispiele erläutern die Erfindung.The examples illustrate the invention.

Beispiel 1example 1 Konstruktion des binären Plasmides p33-Cy-InvConstruction of the binary plasmid p33-Cy-Inv

Die Herstellung des Plasmides p33-Cy-Inv und Einführung des Plasmides in das Genom der Kartoffel ist in EP-A2 0 442 592 beschrieben worden. Regenerierte Kartoffelpflanzen, die mit dem binären Konstrukt p33-Cy-Inv transformiert worden sind, wurden in Erde transferiert und bezüglich der Invertaseakti­ vität selektiert. Dabei wurden mehrere Genotypen identifi­ ziert, die eine bis zu hundertfach erhöhte Invertaseaktivi­ tät, verglichen mit den Kontrollpflanzen, aufweisen.The preparation of the plasmid p33-Cy-Inv and introduction of the Plasmids in the potato genome is in EP-A2 0 442 592 have been described. Regenerated potato plants with the binary construct p33-Cy-Inv has been transformed, were transferred to earth and regarding the invertase acti selected. Several genotypes were identified adorns the up to a hundred times higher invertase activi compared to the control plants, exhibit.

Beispiel 2Example 2 Konstruktion des binären Plasmides pB33Hyg-GKConstruction of the binary plasmid pB33Hyg-GK

Für die Pflanzentransformation wurde die Codierregion des Glucokinasegens aus Zymononas mobilis mittels der Polyme­ rasekettenreaktion (PCR) ausgehend von genomischer Zymomonas mobilis DNA amplifiziert. Die Sequenz der Glucokinase aus Zymomonas mobilis ist in der GenEmbl-Datenbank mit der Accession Nummer M60615 eingetragen. Das amplifizierte Frag­ ment entspricht der Region von den Nucleotiden 5128 bis 6153 dieser Sequenz. Hierbei wurde am 5′-Ende eine Asp718- Schnittstelle und am 3′-Ende eine HindIII-Schnittstelle ein­ gefügt. Das 1025 bp lange PCR Fragment wurde über die beiden zusätzlichen Schnittstellen in den Vektor pUCBM20 cloniert. Ausgehend von diesem Plasmid wurde die gesamte Codierregion der Glucokinase nach Restriktionsverdau mit EcoRI und HindIII in den Vektor pBluescriptSK subcloniert. In Extrak­ ten von E. coli-Zellen, die das resultierende Plasmid pSK-GK enthielten, wurde eine verglichen mit Extrakten von untrans­ formierten E. coli-Zellen 100fach erhöhte Glucokinaseakti­ vität nachgewiesen. Hierzu wurden die Zellen einer 20 ml Übernachtkultur geerntet und in 500 µl Extraktionspuffer re­ suspendiert (30 mM KH₂PO₄; 2 mM MgCl₂; 10 mM 2-Mercaptoetha­ nol; 0,1% (Vol./Vol.) Nonidet P40). Nach Zugabe des glei­ chen Volumens Säure-gewaschener Glasperlen (0,1 mm Durchmes­ ser) wurde die Suspension viermal für 30 Sekunden heftig durchmischt. Nach Zentrifugation wurde die Glucokinaseakti­ vität im zellfreien Extrakt wie bei Scopes et al. ((1985) Biochem. J., 228, 627-634) bestimmt.The coding region of the Zymononas mobilis glucokinase gene using the polyme Lawn chain reaction (PCR) based on genomic Zymomonas mobilis DNA amplified. The sequence of the glucokinase  Zymomonas mobilis is in the GenEmbl database with the Accession number M60615 entered. The amplified question ment corresponds to the region from nucleotides 5128 to 6153 this sequence. An Asp718- Interface and at the 3'-end a HindIII interface added. The 1025 bp PCR fragment was over the two additional interfaces cloned into the vector pUCBM20. Starting from this plasmid, the entire coding region was the glucokinase after restriction digestion with EcoRI and HindIII subcloned into the vector pBluescriptSK. In extrac of E. coli cells that contain the resulting plasmid pSK-GK contained, was compared with extracts from untrans E. coli cells formed glucokinase acts increased 100-fold vity proven. For this, the cells were a 20 ml Harvested overnight culture and re right in 500 µl extraction buffer suspended (30 mM KH₂PO₄; 2 mM MgCl₂; 10 mM 2-mercaptoetha nol; 0.1% (v / v) Nonidet P40). After adding the same volume of acid-washed glass beads (0.1 mm diam ser) the suspension became violent four times for 30 seconds mixed up. After centrifugation, the glucokinase was activated vity in the cell-free extract as in Scopes et al. ((1985) Biochem. J., 228, 627-634).

Nachdem auf diese Weise die Funktionalität des PCR-Produktes nachgewiesen worden war, wurde die Insertion in einen binären Vektor, der sich von pBIN19 (Bevan (1984) Nucl. Acids Res. 12, 8711-8720) ableitet, umcloniert. Dabei wurde folgendes Plasmid erstellt: das Plasmid pB33Hyg-GK (vgl. Fig. 1). Das Konstrukt enthält als Promotor für die Expres­ sion eines Transgens in Pflanzen den B33 Promotor von Solanum tuberosum (Rocha-Sosa et al. (1989) EMBO J., 8, 23-29).After the functionality of the PCR product had been demonstrated in this way, the insert was recloned into a binary vector derived from pBIN19 (Bevan (1984) Nucl. Acids Res. 12, 8711-8720). The following plasmid was created: the plasmid pB33Hyg-GK (cf. FIG. 1). As a promoter for the expression of a transgene in plants, the construct contains the B33 promoter from Solanum tuberosum (Rocha-Sosa et al. (1989) EMBO J., 8, 23-29).

Das Konstrukt pB33Hyg-GK wurde wie folgt erstellt:
Da das Konstrukt für die Transformation von bereits transge­ nen Kartoffelpflanzen, die das NPT-II-Gen exprimieren, ein­ gesetzt werden sollte, wurde das Plasmid pBIB, welches das HPT-Gen codierend für die Hygromycin B Phosphotransferase enthält, benutzt (Becker (1990) Nucl. Acids Res. 18, 203).
The construct pB33Hyg-GK was created as follows:
Since the construct should be used for the transformation of already transgenic potato plants which express the NPT-II gene, the plasmid pBIB, which contains the HPT gene coding for the hygromycin B phosphotransferase, was used (Becker (1990) Nucl. Acids Res. 18, 203).

Der Promotor des B33 Gens von Solanum tuberosum wurde als DraI-Fragment (Position -1512 bis +14 nach Rocha-Sosa et al. (1989) EMBO J. 8, 23-29) nach Abbau überstehender Enden mit Polymerase II in die SacI-Schnittstelle des Plasmids pUC19 cloniert. Als EcoRI/SmaI-Fragment wurde die Promotorregion in den binären Vektor pBIN19 cloniert, der das Terminations­ signal des Octopinsynthase-Gens aus Agrobacterium tumefaciens in direkter Nachbarschaft zu einem Polylinker aus M13mp19 enthält. Hierbei entstand pB33. Das Promotor-Po­ lylinker-Terminator Fragment des Plasmids pB33 wurde als EcoRI/HindIII-Fragment in das mit EcoRI und HindIII lineari­ sierte Plasmid pBIB cloniert. Hierbei entstand das Plasmid pB33Hyg.The promoter of the B33 gene from Solanum tuberosum was named DraI fragment (position -1512 to +14 according to Rocha-Sosa et al. (1989) EMBO J. 8, 23-29) after removing protruding ends with Polymerase II in the SacI site of the plasmid pUC19 cloned. The promoter region became the EcoRI / SmaI fragment cloned into the binary vector pBIN19, which terminates signal of the octopine synthase gene from Agrobacterium tumefaciens in the immediate vicinity of a polylinker from M13mp19 contains. This resulted in pB33. The promoter bottom Lylinker terminator fragment of plasmid pB33 was identified as EcoRI / HindIII fragment in the linear with EcoRI and HindIII plasmid pBIB cloned. This gave rise to the plasmid pB33Hyg.

Die Codierregion der Glucokinase wurde anschließend nach Asp718/SalI Verdau des Plasmids pSK-GK isoliert und Asp718/SalI in das Plasmid pB33Hyg cloniert. Hieraus resul­ tierte das Plasmid pB33Hyg-GK, welches für die Transforma­ tion der transgenen Kartoffellinie U-Inv-2 (Linie 30) einge­ setzt wurde.The coding region of the glucokinase was subsequently made Asp718 / SalI digestion of plasmid pSK-GK isolated and Asp718 / SalI cloned into plasmid pB33Hyg. From this resul plasmid pB33Hyg-GK, which for the transforma tion of the transgenic potato line U-Inv-2 (line 30) was set.

Zur Transformation von Agrobacterium tumefaciens wird das binäre Plasmid durch direkte Transformation nach der Methode von Höfgen & Willmitzer ((1988) Nucl. Acids Res. 16, 9877) in die Zellen eingeführt. Die Plasmid-DNA transformierter Agrobakterien wurde nach der Methode von Birnboim et al. ((1979) Nucl. Acids Res., 7, 1513-1523) isoliert und nach geeigneter Restriktionsspaltung gelelektrophoretisch analy­ siert. Zur Transformation von Kartoffelpflanzen werden bei­ spielsweise 10 kleine, mit einem Skalpell verwundete Blätter einer Sterilkultur in 10 ml MS-Medium mit 2% (Gew./Vol.) Saccharose gelegt, welches 30 bis 50 µl einer unter Selek­ tion gewachsenen Agrobacterium tumefaciens-Übernachtkultur enthält. Nach 3 bis 5-minütigem, leichtem Schütteln werden die Petrischalen bei 25°C im Dunkeln inkubiert. Nach 2 Tagen werden die Blätter auf MS-Medium mit 1,6% (Gew./Vol.) Glu­ cose, 2 mg/l Zeatinribose, 0,02 mg/l Naphthylessigsäure, 0,02 mg/l Giberellinsäure, 500 mg/l Claforan, 3 mg/l Hygro­ mycin und 0,8% Bacto-Agar ausgelegt. Nach einwöchiger Inku­ bation bei 25°C und 3000 Lux wird die Claforankonzentration im Medium um die Hälfte reduziert. Die weitere Kultivierung erfolgte wie von Rocha-Sosa et al. ((1989) EMBO J., 8, 23-29) beschrieben.For the transformation of Agrobacterium tumefaciens the binary plasmid by direct transformation according to the method by Höfgen & Willmitzer ((1988) Nucl. Acids Res. 16, 9877) introduced into the cells. The plasmid DNA transformed Agrobacteria were determined using the method of Birnboim et al. ((1979) Nucl. Acids Res., 7, 1513-1523) isolated and after suitable restriction cleavage gel electrophoretic analy siert. For the transformation of potato plants at for example 10 small leaves wound with a scalpel a sterile culture in 10 ml MS medium with 2% (w / v) Sucrose placed, which 30 to 50 ul a Selek tion grown overnight Agrobacterium tumefaciens culture contains. After 3 to 5 minutes of gentle shaking the Petri dishes are incubated at 25 ° C in the dark. After 2 days  the leaves on MS medium with 1.6% (w / v) Glu cose, 2 mg / l zeatin ribose, 0.02 mg / l naphthylacetic acid, 0.02 mg / l giberellic acid, 500 mg / l claforan, 3 mg / l hygro mycin and 0.8% Bacto agar. After a week of inku bation at 25 ° C and 3000 lux becomes the Claforan concentration reduced by half in the medium. The further cultivation was carried out as described by Rocha-Sosa et al. ((1989) EMBO J., 8, 23-29).

Beispiel 3Example 3 Analyse von transgenen Kartoffelpflanzen die eine Invertase aus Hefe und eine Glucokinase aus Zymomonas mobilis in Knollen exprimierenAnalysis of transgenic potato plants that have an invertase from yeast and a glucokinase from Zymomonas mobilis in Express tubers

Regenerierte Kartoffelpflanzen der Linie U-Inv-2 (30), die mit dem binären Konstrukt pB33Hyg-GK transformiert worden sind, wurden in Erde transferiert und bezüglich der Glucoki­ naseaktivität in Knollen selektiert. Dabei wurden mehrere Genotypen identifiziert, die eine bis zu fünffach erhöhte Glucokinaseaktivität, verglichen mit den Kontrollpflanzen, aufweisen (z. B. GK-41, GK-29, GK-38). Des weiteren wurde nachgewiesen, daß diese Genotypen weiterhin das Invertasegen aus Hefe exprimieren (vgl. Tabelle I).Regenerated potato plants of the U-Inv-2 (30) line, the were transformed with the binary construct pB33Hyg-GK have been transferred into earth and regarding the glucoki selected nose activity in tubers. There were several Genotypes identified that increased up to five times Glucokinase activity compared to the control plants, have (e.g. GK-41, GK-29, GK-38). Furthermore was demonstrated that these genotypes continue to have the invertase gene express from yeast (see Table I).

Tabelle I Table I

Die hier dargestellten Enzymaktivitäten sind der Mittelwert von mindestens fünf Messungen ausgehend von fünf unabhängi­ gen Pflanzen.The enzyme activities shown here are the mean based on at least five measurements based on five independent against plants.

Die oben genannten Genotypen GK-41, GK-29 und GK-38 wurden amplifiziert, und jeweils 15 Pflanzen wurden in ein Gewächs­ haus transferiert. Die Ernte der Knollen erfolgte 4 Monate später.The above mentioned genotypes GK-41, GK-29 and GK-38 were amplified, and 15 plants each were grown house transferred. The tubers were harvested for 4 months later.

Überraschenderweise wurde festgestellt, daß die Knollen der transgenen Pflanzen GK-41, GK-29 und GK-38 nur noch 40 bis 60% der Stärkemenge von Kontrollpflanzen enthalten, wobei aber der stärkefreie Anteil an Trockensubstanz konstant bleibt (vgl. Tabelle II. Dies zeigt, daß ausschließlich der Stärkeanteil in den Knollen der GK-Pflanzen durch die Ex­ pression der Invertase in Kombination mit der Expression der Glucokinase reduziert ist. Es wurde des weiteren eine Er­ tragsdepression um 25% festgestellt. Dies korreliert wie­ derum mit der Reduktion des Stärkeanteiles.Surprisingly, it was found that the tubers of the transgenic plants GK-41, GK-29 and GK-38 only 40 to Contain 60% of the starch of control plants, whereby but the starch-free proportion of dry matter is constant remains (see Table II). This shows that only the Starch content in the tubers of the GK plants by the Ex pression of the invertase in combination with the expression of the Glucokinase is reduced. It also became an Er wearing depression was found to be 25%. This correlates like in turn with the reduction of the starch content.

Tabelle II Table II

Die Analyse von löslichen Zuckern wie Glucose, Fructose und Saccharose ergab erstaunlicherweise, daß der siebenfache An­ stieg der Glucosekonzentration in den U-Inv-2 Pflanzen ver­ glichen mit dem Wildtyp durch die Expression der Glucokinase stark reduziert wird, so daß die Glucosemenge nur noch 30% der Glucosemenge in Knollen von WT-Kontrollpflanzen beträgt. Die Fructosekonzentration ist in den transgenen Linien ge­ genüber den Kontrollpflanzen nicht verändert. Die starke Re­ duktion der Saccharosemenge in den U-Inv-2 Pflanzen wird durch die Expression der Glucokinase zum Teil aufgehoben (vgl. Tabelle III). Zusammenfassend wurde festgestellt, daß z. B. die Knollen der GK-38 Pflanzen nur noch 40% Stärke und 50% lösliche Zucker verglichen mit Knollen von untransfor­ mierten Kontrollpflanzen enthalten.Analysis of soluble sugars such as glucose, fructose and Sucrose surprisingly showed that seven times the An the glucose concentration in the U-Inv-2 plants increased compared with the wild type through the expression of glucokinase is greatly reduced so that the amount of glucose is only 30% the amount of glucose in tubers of WT control plants is. The fructose concentration is in the transgenic lines  not changed compared to the control plants. The strong re reduction in the amount of sucrose in the U-Inv-2 plants partially canceled out by the expression of glucokinase (see Table III). In summary, it was found that e.g. B. the tubers of the GK-38 plants only 40% starch and 50% soluble sugar compared to tubers from untransfor contained control plants.

Tabelle III Table III

Da es keinerlei Hinweise gibt, daß die Menge an Photoassimi­ laten, die über das Phloem aus den maturen Blättern in die Knollen transportiert wird, in den GK-Pflanzen reduziert ist, da aber andererseits reduzierte Gehalte an Stärke und löslichen Zuckern gemessen werden, ist davon auszugehen, daß die Expression einer Invertase im Cytosol von Pflanzenzellen in Kombination mit der Expression einer Glucokinase in Cyto­ sol von Pflanzenzellen zu einer Steigerung der Glykolyse und der Respiration führt.Since there is no evidence that the amount of Photoassimi laten that over the phloem from the mature leaves in the Bulbs transported are reduced in the GK plants is, but on the other hand reduced contents of strength and soluble sugars are measured, it can be assumed that the expression of an invertase in the cytosol of plant cells in combination with the expression of a glucokinase in Cyto of plant cells to increase glycolysis and of respiration.

Dieses überraschende Ergebnis wird durch veränderte Gehalte an Metaboliten und veränderte Enzymaktivitäten in Knollenex­ trakten der GK-Pflanzen unterstrichen. Es wurde eine fünffa­ che Erhöhung des Glucose-6-Phosphatgehaltes, eine fünffache Erhöhung des Fructose-6-Phosphatgehaltes, eine 40%ige Stei­ gerung des 3-Phosphoglyceratgehaltes, eine sechsfache Zu­ nahme des Pyruvatgehaltes und eine 50%ige Steigerung des ATP-Gehaltes nachgewiesen (vgl. Tabelle IV). This surprising result is due to changed levels of metabolites and altered enzyme activities in tuberex tracts of the GK plants underlined. It became a five che increase in the glucose-6-phosphate content, a five-fold Increase in fructose-6-phosphate content, a 40% increase reduction of the 3-phosphoglycerate content, a sixfold increase increase in pyruvate content and a 50% increase in ATP content detected (see Table IV).  

Tabelle IV Table IV

Die hier dargestellten Metabolitmengen sind der Mittelwert von mindestens fünf Messungen ausgehend von fünf unabhängi­ gen Pflanzen. Die Werte sind in nmol g-1 Frischgewicht ange­ geben.The metabolite amounts shown here are the average of at least five measurements based on five independent plants. The values are given in nmol g -1 fresh weight.

Des weiteren wurde gezeigt, daß die Aktivität von Enzymen, welche Reaktionen der Glykolyse katalysieren, in Knollenex­ trakten der GK-Pflanzen erhöht ist (vgl. Tabelle V).It has also been shown that the activity of enzymes, which reactions of glycolysis catalyze in Knollenex tracts of GK plants is increased (see Table V).

Es sind z. B. die spezifischen Aktivitäten der Fructokinase, der Phosphofructokinase, der Glyceraldehyd-3-Phosphat-Dehy­ drogenase (GAP-DH) und der Pyruvatkinase erhöht.There are e.g. B. the specific activities of fructokinase, the phosphofructokinase, the glyceraldehyde-3-phosphate dehy drugase (GAP-DH) and pyruvate kinase increased.

Die Expression einer Invertase im Cytosol von Pflanzenzellen in Kombination mit der Expression eine Glucokinase im Cyto­ sol von Pflanzenzellen stellt also ein Verfahren dar, wel­ ches zu einer Steigerung von Glykolyse und Respiration führt. Expression of an invertase in the cytosol of plant cells in combination with the expression a glucokinase in the cyto So of plant cells is a process which to increase glycolysis and respiration leads.  

Tabelle V Table V

Die hier dargestellten Enzymaktivitäten sind der Mittelwert von mindestens fünf Messungen ausgehend von fünf unabhängi­ gen Pflanzen. Die Werte sind in nmol min-1 mg-1 Frischge­ wicht angegeben.The enzyme activities shown here are the average of at least five measurements based on five independent plants. The values are given in nmol min -1 mg -1 fresh weight.

Claims (34)

1. Transgene Pflanzenzelle mit einer im Vergleich zu nicht­ transformierten Pflanzenzellen gesteigerten Glykoly­ serate, bei der es aufgrund der Einführung und Expres­ sion von DNA-Sequenzen, die eine cytosolische Invertase codieren, sowie von DNA-Sequenzen, die eine cytosoli­ schen Hexokinase codieren, zu einer Erhöhung der Inver­ tase- und Hexokinaseaktivität kommt.1. Transgenic plant cell with one compared to not transformed plant cells increased glycoly serate, due to the introduction and express sion of DNA sequences containing a cytosolic invertase encode, as well as DNA sequences that a cytosoli encoding hexokinase, to increase the Inver tase and hexokinase activity comes. 2. Transgene Pflanzenzelle nach Anspruch 1, wobei die In­ vertase ein dereguliertes Enzym ist.2. Transgenic plant cell according to claim 1, wherein the In vertase is a deregulated enzyme. 3. Transgene Pflanzenzelle nach Anspruch 1, wobei die In­ vertase ein unreguliertes Enzym ist.3. Transgenic plant cell according to claim 1, wherein the In vertase is an unregulated enzyme. 4. Transgene Pflanzenzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Hexokinase ein dereguliertes Enzym ist.4. Transgenic plant cell according to one of claims 1 to 3, wherein the hexokinase is a deregulated enzyme. 5. Transgene Pflanzenzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Hexokinase ein unreguliertes Enzym ist.5. Transgenic plant cell according to one of claims 1 to 3, where the hexokinase is an unregulated enzyme. 6. Transgene Pflanzen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wo­ bei die Hexokinase eine Glucokinase ist.6. Transgenic plants according to one of claims 1 to 5, where where the hexokinase is a glucokinase. 7. Transgene Pflanzenzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die die Invertase codierende DNA-Sequenz aus einem Pilz stammt.7. Transgenic plant cell according to one of claims 1 to 6, wherein the DNA sequence encoding the invertase from comes from a mushroom. 8. Transgene Pflanzenzelle nach Anspruch 7, wobei die DNA- Sequenz, die die Invertase codiert, aus Saccharomyces cerevisiae stammt.8. The transgenic plant cell according to claim 7, wherein the DNA Sequence encoding the invertase from Saccharomyces cerevisiae originates. 9. Transgene Pflanzenzelle nach Anspruch 8, wobei die DNA- Sequenz, die die Invertase codiert, das Suc2-Gen aus Saccharomyces cerevisiae ist. 9. The transgenic plant cell according to claim 8, wherein the DNA Sequence encoding the invertase from the Suc2 gene Saccharomyces cerevisiae is.   10. Transgene Pflanzenzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die DNA-Sequenz, die die Hexokinase codiert, aus einem prokaryontischen Organismus stammt.10. Transgenic plant cell according to one of claims 1 to 9, the DNA sequence encoding the hexokinase comes from a prokaryotic organism. 11. Transgene Pflanzenzelle nach Anspruch 10, wobei die DNA- Sequenz eine Glucokinase aus Zymomonas mobilis codiert.11. The transgenic plant cell according to claim 10, wherein the DNA Sequence encoded a Zymomonas mobilis glucokinase. 12. Transgene Pflanzenzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die DNA-Sequenz, die die Invertase codiert, unter der Kontrolle eines gewebespezifischen Promotors, eines Promotors, der zu einem bestimmten Entwicklungs­ zeitpunkt der Pflanze aktiv ist, oder eines Promotors, der durch äußere Faktoren induzierbar ist, steht.12. Transgenic plant cell according to one of claims 1 to 11, the DNA sequence encoding the invertase under the control of a tissue-specific promoter, of a promoter leading to a particular development when the plant is active, or a promoter, which is inducible by external factors. 13. Transgene Pflanzenzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die DNA-Sequenz, die die Hexokinase codiert, unter der Kontrolle eines gewebespezifischen Promotors, eines Promotors, der zu einem bestimmten Entwicklungs­ zeitpunkt der Pflanze aktiv ist, oder eines Promotors, der durch äußere Faktoren induzierbar ist, steht.13. Transgenic plant cell according to one of claims 1 to 12, the DNA sequence encoding the hexokinase under the control of a tissue-specific promoter, of a promoter leading to a particular development when the plant is active, or a promoter, which is inducible by external factors. 14. Transgene Pflanzenzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 13, die eine Zelle einer Nutzpflanze ist.14. Transgenic plant cell according to one of claims 1 to 13, which is a cell of a crop. 15. Transgene Pflanzenzelle nach Anspruch 14, die eine Zelle einer ölspeichernden Pflanze ist.15. Transgenic plant cell according to claim 14, which is a cell an oil-storing plant. 16. Transgene Pflanzenzelle nach Anspruch 15, die eine Zelle einer Raps-, Sojabohnen-, Sonnenblumen- oder Ölpalmen­ pflanze ist.16. Transgenic plant cell according to claim 15, which is a cell a rapeseed, soybean, sunflower or oil palm plant is. 17. Transgene Pflanzenzelle nach Anspruch 14, die eine Zelle einer stärkespeichernden Pflanze ist.17. The transgenic plant cell according to claim 14, which is a cell a starch-storing plant. 18. Transgene Pflanzenzelle nach Anspruch 17, die eine Zelle einer Mais-, Reis-, Weizen-, Gersten-, Roggen-, Hafer- oder Kartoffelpflanze ist. 18. Transgenic plant cell according to claim 17, which is a cell a corn, rice, wheat, barley, rye, oat or Potato plant is.   19. Transgene Pflanze erhältlich durch Regeneration einer Pflanzenzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 18.19. Transgenic plant obtainable by regeneration Plant cell according to one of claims 1 to 18. 20. Transgene Pflanze enthaltend Pflanzenzellen nach einem der Ansprüche 1 bis 18.20. Transgenic plant containing plant cells after a of claims 1 to 18. 21. Transgene Pflanze nach Anspruch 19 oder 20, bei der auf­ grund der Steigerung der Glykolyserate in Geleitzellen die Transportrate von Photoassimilaten erhöht ist.21. Transgenic plant according to claim 19 or 20, in which due to the increase in the rate of glycolysis in escort cells the transport rate of photoassimilates is increased. 22. Transgene Pflanze nach Anspruch 19 oder 20, bei der auf­ grund der Steigerung der Glykolyserate in Zellen der Wurzelepidermis oder der Wurzelhaare die Aufnahme von Mineralien aus dem Boden erhöht ist.22. Transgenic plant according to claim 19 or 20, in which due to the increase in the rate of glycolysis in cells of the Root epidermis or root hair the absorption of Minerals from the soil is elevated. 23. Transgene Pflanze nach Anspruch 19 oder 20, bei der auf­ grund der gesteigerten Glykolyserate im Endosperm und/oder in den Cotyledonen von Samen die Fettsäurebio­ synthese erhöht ist.23. Transgenic plant according to claim 19 or 20, in which due to the increased rate of glycolysis in the endosperm and / or in the cotyledons of seeds the fatty acid bio synthesis is increased. 24. Transgene Pflanze nach Anspruch 19 oder 20, bei der auf­ grund der gesteigerten Glykolyserate in einem Organ der Fettsäuregehalt erhöht ist bei gleichzeitiger Verringe­ rung des Stärkegehaltes.24. Transgenic plant according to claim 19 or 20, in which due to the increased rate of glycolysis in an organ of Fatty acid content is increased with a simultaneous reduction starch content. 25. Verfahren zur Herstellung transgener Pflanzenzellen mit gesteigerter Glykolyserate, bei dem in pflanzliche Zel­ len DNA-Sequenzen eingebracht werden, die eine cytosoli­ sche Invertase codieren, sowie DNA-Sequenzen, die eine cytosolische Hexokinase codieren, und diese DNA-Sequen­ zen in den transformierten Pflanzenzellen exprimiert werden.25. Process for the production of transgenic plant cells with increased glycolysis rate, in which in vegetable cell len DNA sequences are introduced that a cytosoli encode invertase, as well as DNA sequences that a encode cytosolic hexokinase, and these DNA sequences zen expressed in the transformed plant cells will. 26. Verfahren nach Anspruch 25, wobei die Invertase ein de­ reguliertes oder unreguliertes Enzym ist. 26. The method of claim 25, wherein the invertase is a de is regulated or unregulated enzyme.   27. Verfahren nach Anspruch 25 oder 26, wobei die Hexokinase ein dereguliertes oder unreguliertes Enzym ist.27. The method of claim 25 or 26, wherein the hexokinase is a deregulated or unregulated enzyme. 28. Verfahren nach einem der Ansprüche 25 bis 27, wobei die Hexokinase eine Glucokinase ist.28. The method according to any one of claims 25 to 27, wherein the Hexokinase is a glucokinase. 29. Rekombinantes DNA-Molekül enthaltend folgende DNA-Se­ quenzen:
  • (i) eine DNA-Sequenz, die eine cytosolische Invertase codiert, in Kombination mit DNA-Sequenzen, die die Transkription und Translation in pflanzlichen Zel­ len gewährleisten; und
  • (ii) eine DNA-Sequenz, die eine cytosolische Hexokinase codiert, in Kombination mit DNA-Sequenzen, die die Transkription und Translation in pflanzlichen Zel­ len gewährleisten.
29. Recombinant DNA molecule containing the following DNA sequences:
  • (i) a DNA sequence encoding a cytosolic invertase in combination with DNA sequences ensuring transcription and translation in plant cells; and
  • (ii) a DNA sequence that encodes a cytosolic hexokinase in combination with DNA sequences that ensure transcription and translation in plant cells.
30. Rekombinantes DNA-Molekül enthaltend eine DNA-Sequenz, die ein Protein mit der enzymatischen Aktivität einer Hexokinase codiert, in Kombination mit DNA-Sequenzen, die die Transkription und Translation in pflanzlichen Zellen gewährleisten.30. Recombinant DNA molecule containing a DNA sequence, which is a protein with the enzymatic activity of a Encoded hexokinase, in combination with DNA sequences, which are the transcription and translation in vegetable Ensure cells. 31. Rekombinantes DNA-Molekül nach Anspruch 29 oder 30, wo­ bei die Hexokinase eine Glucokinase ist.31. A recombinant DNA molecule according to claim 29 or 30, where where the hexokinase is a glucokinase. 32. Verwendung von DNA-Sequenzen, die eine Invertase codie­ ren, zur Herstellung von transgenen Pflanzenzellen, die im Vergleich zu nicht-transformierten Pflanzenzellen eine gesteigerte Glycolyserate aufweisen.32. Use of DNA sequences encoding an invertase ren, for the production of transgenic plant cells, the compared to non-transformed plant cells have an increased glycolysis rate. 33. Verwendung von DNA-Sequenzen, die eine Hexokinase co­ dieren, zur Herstellung von transgenen Pflanzenzellen, die im Vergleich zu nicht-transformierten Pflanzenzellen eine gesteigerte Glykolyserate aufweisen. 33. Use of DNA sequences that a hexokinase co dieren, for the production of transgenic plant cells, compared to non-transformed plant cells have an increased rate of glycolysis.   34. Verwendung nach Anspruch 33, wobei die Hexokinase eine Glucokinase ist.34. Use according to claim 33, wherein the hexokinase is a Is glucokinase.
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