DE19700844A1 - Nematode resistance gene - Google Patents

Nematode resistance gene

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DE19700844A1
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Daguang Dr Cai
Christian Prof Dr Jung
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Christian Prof Dr Jung
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Abstract

The invention concerns a nucleic acid that induces resistance to sedentary nematodes in plants of the solanaceae, chenopodiaceae and/or brassicaceae family. Said nucleic acid comprises specially a translated area, that is at least 60 % homologous to the sequence of the Hsl<pro-1>-gene of <u>beta procumbens</u>. The invention also covers the sequence of a cDNA clone and a genomic clone of said nucleic acid. Moreover, it covers a vector, which can be, for instance, a yeast artificial chromosome "YAC", containing the nucleic acid for resistance to sedentary nematodes in plants. The invention also relates to the use of the nucleic acid or the vector to induce resistance to sedentary nematodes in plants as well as a transgenic plant containing the nucleic acid or the vector. In addition, the invention concerns the protein coded by the nucleic acid, a test kit containing the nucleic acid and/or the vector and a method for a transgenic plant as well as a method for producing a nematode resistance in plants. Lastly, the invention also concerns the promoter of the nucleic acid, its use and a primer for the PCR.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Nukleinsäure, die in Pflanzen, vorzugsweise der Gattung Beta und/oder Brassica, eine Resistenz gegen sedentäre Nematoden induziert.The present invention relates to a nucleic acid which in Plants, preferably of the Beta and / or Brassica genus, a Resistance to sedentary nematodes induced.

Die vorliegende Erfindung betrifft außerdem die DNA-Sequenz ei­ nes cDNA-Klons und eines genomischen Klons dieser Nukleinsäure. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung einen Vektor, der z. B. ein künstliches Hefechromosom (yeast artificial chromoso­ me) "YAC" sein kann, der die Nukleinsäure für eine Resistenz gegen sedentäre Nematoden in Pflanzen enthält. Schließlich be­ trifft die vorliegende Erfindung die Verwendung der Nukleinsäu­ re oder des Vektors zur Induktion einer Resistenz gegen seden­ täre Nematoden in Pflanzen sowie eine transgene Pflanze, die die Nukleinsäure oder den Vektor enthält.The present invention also relates to the DNA sequence egg nes cDNA clone and a genomic clone of this nucleic acid. The present invention further relates to a vector which e.g. B. an artificial yeast chromosome (yeast artificial chromoso me) "YAC" can be the nucleic acid for resistance against sedentary nematodes in plants. Finally be the present invention addresses the use of nucleic acid right or the vector to induce resistance to sedimentation tary nematodes in plants and a transgenic plant that contains the nucleic acid or the vector.

Ferner betrifft die Erfindung das durch die Nukleinsäure ko­ dierte Protein, einen die Nukleinsäure und/oder den Vektor ent­ haltenden Testkit und ein Verfahren einer transgenen Pflanze sowie ein Verfahren zum Erzeugen einer Nematodenresistenz in Pflanzen.Furthermore, the invention relates to the ko by the nucleic acid dated protein, the nucleic acid and / or the vector ent holding test kit and a method of a transgenic plant and a method for generating a nematode resistance in Plants.

Schließlich betrifft die Erfindung den Promotor des Resistenz­ gens.Finally, the invention relates to the resistance promoter gens.

Es ist bekannt, daß Pflanzen von verschiedenen Erregern und Pa­ rasitenarten befallen werden. Es ist ebenfalls bekannt, daß Kulturpflanzen meist anfälliger sind für einen Parasitenbefall als ihre wildwachsenden Verwandten. Häufig trifft man Pflanzen­ parasiten aus der Familie der Nematoden an, mit einer Flüssig­ keits-erfüllten, von einem Hautmuskelschlauch umschlossenen Pseudocylomhülle. Nematoden sind wichtige Parasiten, die in den Ernten überall auf der Welt einen Schaden von ca. 150 Millionen DM pro Jahr verursachen. Besonders schädlich sind Nematoden der Gattungen Meloidogyne, Heterodera und Globodera, die sich per­ manent in den Wurzeln der befallenen Pflanze festsetzen, nach­ dem sie bestimmte Ernährungsstrukturen induziert haben. Der Ne­ matode Heterodera schachtii hat ein breites Wirtsspektrum, das viele Arten verschiedener Pflanzenfamilien umfaßt, z. B. die Chenopodiaceae und Brassicaceae.It is known that plants from various pathogens and Pa types of rasite are attacked. It is also known that Cultivated plants are usually more susceptible to parasites than their wild relatives. You often meet plants Parasites from the family of nematodes, with a liquid filled with a skin muscle tube Pseudocyloma envelope. Nematodes are important parasites in the Harvest damage of around 150 million all over the world Cause DM per year. Nematodes are particularly harmful Genera Meloidogyne, Heterodera and Globodera, which are per manent in the roots of the infested plant, after which they have induced certain nutritional structures. The Ne  matode Heterodera schachtii has a broad host range, the includes many species of different plant families, e.g. B. the Chenopodiaceae and Brassicaceae.

Der Lebenszyklus von Nematoden ist in vier larvale Stadien un­ tergliedert (J1-J4). Die Wurzeln werden von J2 Juvenilstadien infiziert, die zum Zentralzylinder wandern, wo sie die Entwick­ lung von Syncytien induzieren. Diese extensiven Nahrungsstruk­ turen resultieren aus einem teilweisen Zellwandabbau zwischen den Zellen des Xylen-Parenchyms. Der Nematode beendet seinen Lebenszyklus zum Erwachsenen nach drei Abschnitten. Die weibli­ chen Nematoden schwellen an und zerstören schließlich den Wur­ zelcortex, während sie sich immer noch aus den Syncytien ernäh­ ren. Die männlichen Stadien ernähren sich nach Beendigung des dritten Stadiums nicht mehr und bewegen sich, wenn sie erwach­ sen sind, auf die weiblichen Stadien zu, von denen sie durch Sexpheromone angezogen werden. Die reifen weiblichen Stadien sind mit Eiern angefüllt. Nach ihrem Tod formen sie eine Zyste, in der die infektösen Larven (J2) in der Erde für bis zu 10 Jahre überleben können.The life cycle of nematodes is divided into four larval stages divided (J1-J4). The roots are from J2 juvenile stadiums infected, which migrate to the central cylinder, where they develop induction of syncytia. This extensive food structure structures result from partial cell wall degradation between the cells of the xylene parenchyma. The nematode ends its Adult life cycle after three stages. The feminine The nematodes swell and eventually destroy the sausage zelcortex while still feeding on the syncytia ren. The male stages feed upon completion of the third stage no longer and move when they awaken are towards the female stages from which they are passing Sex pheromones are attracted. The mature female stages are filled with eggs. After their death they form a cyst in which the infectious larvae (J2) in the earth for up to 10 Can survive for years.

Es wird angenommen, daß Nematodenresistenzgene eine inkompati­ ble Reaktion zwischen dem Wirt und dem Parasiten auslösen, die auf zellulärem Niveau bereits beschrieben wurden. Die Wurzeln von Pflanzen, die dieses bzw. diese Gen(e) tragen, werden von J2-Juvenilstadien zwar befallen, aber die meisten der Nematoden sterben im späten J2-Stadium aufgrund des Abbaus des initiier­ ten Syncytiums. In seltenen Fällen können sich weibliche Stadi­ en entwickeln, die jedoch ein durchsichtiges Aussehen zeigen und ihr Wachstum einstellen. Auf diese Weise können die Nemato­ den ihren Lebenszyklus nicht vollenden.It is believed that nematode resistance genes are an incompatible ble trigger reaction between the host and the parasite that have already been described at the cellular level. The roots of plants that carry this or these gene (s) are from J2 juvenile stages are affected, but most of the nematodes die in the late J2 stage due to the dismantling of the initiator ten syncytium. In rare cases, female stadiums s that develop a transparent appearance and stop growing. In this way, the Nemato that do not complete their life cycle.

Da der Einsatz von Nematiziden aufgrund umweltpolitischer Über­ legungen nur begrenzt möglich ist, ist es besonders wünschens­ wert, diese Resistenzgene auch in Kulturpflanzen zu verwirkli­ chen. Because the use of nematicides due to environmental policy is only possible to a limited extent, it is particularly desirable worth to confuse these resistance genes in crops chen.  

Insbesondere Kulturrüben der Gattung Beta (z. B. Zuckerrübe, Futterrübe, Mangold, Rote-Bete) sind hochanfällig gegen den Rü­ benzystennematoden Heterodera schachtii. Es wird bereits seit langem daran gearbeitet, Resistenzen gegen Heterodera schachtii und andere phytopathogene Nematoden in Pflanzen, insbesondere Kulturpflanzen, zu erzeugen, da diesen entsprechende Resistenz­ gene fehlen. Einzige Quellen für eine Resistenz sind die Wild­ art Beta procumbens und ihre nahen Verwandten B. webbiana und B. patellaris.In particular, cultivated beet of the Beta genus (e.g. sugar beet, Beet, Swiss chard, beetroot) are highly susceptible to beet benzystennematodes Heterodera schachtii. It's been around since long worked on resistance to Heterodera schachtii and other phytopathogenic nematodes in plants, in particular Cultivated plants to produce, since this corresponding resistance genes are missing. The only sources of resistance are game art Beta procumbens and her close relatives B. webbiana and B. patellaris.

Gene für die Resistenz gegen verschiedene Nematodenarten werden in unterschiedlichen Nutzpflanzenarten züchterisch genutzt (z. B. Kartoffel, Tomate, Weizen, Ölrettich). Es wurde auch ein Resistenzgen aus der Wildart Beta procumbens mittels Artkreu­ zung in die Zuckerrübe überführt. Daraus konnten resistente Zuckerrüben selektiert werden, die jedoch den Nachteil aufwie­ sen, daß sie durch mangelnde Qualitäts- und Leistungseigen­ schaften charakterisiert waren. Die resistenten Zuckerrübenli­ nien, die aus der Artkreuzung mit Beta procumbens hervorgingen, verfügen über wechselnd große Translokationen aus den Wildrüben der Sektion Procumbentes. Ihre geringe Leistungsfähigkeit und verminderte Qualität liegt vermutlich darin begründet, daß sich neben dem Resistenzgen noch weitere leistungsmindernde Gene aus den Wildarten in diesen Zuckerrübenlinien befinden. Auch ist die Transmission der Resistenzeigenschaft auf nachfolgende Ge­ nerationen unvollständig. Auf rein züchterischem Wege lassen sich diese Nachteile nicht beseitigen, da eine Züchtung durch Kreuzung kaum spezifische Eigenschaften selektieren kann, ohne daß auch andere - unter Umständen nachteilige - Eigenschaften mitübertragen werden.Genes for resistance to various types of nematodes are found used for breeding in different types of crops (e.g. potato, tomato, wheat, oil radish). It also became a Resistance gene from the wild species Beta procumbens using species cross into the sugar beet. From this could be resistant Sugar beets were selected, which, however, had the disadvantage that they lack quality and performance were characterized. The resistant sugar beet that resulted from the crossing with Beta procumbens, have alternately large translocations from the wild beets the Procumbentes section. Their low performance and reduced quality is probably due to the fact that in addition to the resistance gene, other performance-reducing genes the wild species in these sugar beet lines. Is too the transmission of the resistance property to subsequent Ge generations incomplete. Leave in a purely breeding way these disadvantages cannot be eliminated, since breeding by Crossing can hardly select specific properties without that other - possibly disadvantageous - properties are also transmitted.

Weiterhin wurden zahlreiche Versuche unternommen, um künstliche Nematodenresistenz in Pflanzen durch eine Kombination von "Selbstmordgenen" mit Syncytien-spezifischen Promotoren zu in­ duzieren. Bislang konnten daraus jedoch keine resistenten Pflanzen gezüchtet werden. Numerous attempts have also been made to make artificial Nematode resistance in plants by a combination of "Suicide genes" with syncytia-specific promoters to in reduce. So far, however, no resistant Plants are grown.  

Es ist außerdem bisher noch nicht gelungen, ein natürliches Re­ sistenzgen molekular zu identifizieren und für die Erzeugung einer Resistenz in Kulturpflanzen zu nutzen.In addition, a natural re to identify molecular genes and genes for generation to use resistance in crops.

Es war daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Nu­ kleinsäure bereitzustellen, die eine Resistenz gegen Nematoden in Pflanzen vermittelt. Es war eine weitere Aufgabe der vorlie­ genden Erfindung, die diesem Gen zugrunde liegende DNA-Sequenz bereitzustellen.It was therefore an object of the present invention, a nu provide small acid that is resistant to nematodes mediated in plants. It was another task at hand gene invention, the DNA sequence underlying this gene to provide.

Ferner war es eine weitere Aufgabe gemäß der vorliegenden Er­ findung, die Verwendung eines solchen Gens zur Induktion einer Resistenz gegen sedentäre Nematoden zu ermöglichen.It was also another task according to the present Er finding the use of such a gene for induction of a To enable resistance to sedentary nematodes.

Es war außerdem eine Aufgabe gemäß der vorliegenden Erfindung, eine transgene Pflanze anzugeben, die eine solche Resistenz vermittelnde Nukleinsäure enthält, sowie Zellen, Samen oder Pflanzenteile, die diese Nukleinsäure enthalten.It was also an object of the present invention to specify a transgenic plant that has such resistance mediating nucleic acid contains, as well as cells, seeds or Parts of plants that contain this nucleic acid.

Schließlich war es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Vektoren anzugeben, in die das Gen zur Resistenzvermittlung ge­ gen Nematoden in Pflanzen wirksam eingebaut werden kann und darin enthalten ist.Finally, it was an object of the present invention Specify vectors in which the gene for resistance mediation ge gene nematodes can be effectively incorporated into plants and is included in it.

Es war weiterhin eine Aufgabe gemäß der vorliegenden Erfindung, das von der Nukleinsäure kodierte Protein und einen Testkit, der die Nukleinsäure enthält, anzugeben.It was a further object according to the present invention the protein encoded by the nucleic acid and a test kit, which contains the nucleic acid.

Schließlich war es eine Aufgabe gemäß der vorliegenden Erfin­ dung, ein Verfahren zur Herstellung einer transgenen Pflanze und ein Verfahren zum Erzeugen einer Resistenz gegen Nematoden anzugeben.After all, it was a task according to the present invention dung, a process for the production of a transgenic plant and a method of creating resistance to nematodes specify.

Es war auch eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den Promo­ tor anzugeben, der die Expression des oben angegebenen Resi­ stenzgens kontrolliert. It was also an object of the present invention, the promo tor to indicate the expression of the above Resi stenzgens controlled.  

Diese Aufgaben werden durch die in den Ansprüchen angegebenen Gegenstände der Erfindung gelöst.These tasks are performed by those specified in the claims Objects of the invention solved.

Fig. 1 zeigt eine Northern-Analyse von Gesamt-RNA aus Blättern und Wurzeln. Die Gesamt-RNA wurde aus Blättern und Wurzeln von sechs Wochen alten Pflanzen isoliert, die entweder (1) infi­ ziert oder (2) nicht infiziert waren. Die Vollängen-cDNA 1832 wurde als Sonde verwendet. 20 µg Gesamt-RNA wurden in 1,3%iger Agarose aufgetrennt und auf Nylonmembranen transferiert. Der Filter wurde über Nacht mit der radioaktiv markierten Sonde bei 60°C hybridisiert und anschließend für 2×30 min bei 60°C in 0,2×SSC gewaschen. Fig. 1 shows a Northern analysis of total RNA from leaves and roots. Total RNA was isolated from leaves and roots of six week old plants that were either (1) infected or (2) uninfected. The full length 1832 cDNA was used as a probe. 20 µg of total RNA was separated in 1.3% agarose and transferred to nylon membranes. The filter was hybridized with the radioactively labeled probe at 60 ° C. overnight and then washed for 2 × 30 min at 60 ° C. in 0.2 × SSC.

Gemäß Anspruch 1 der vorliegenden Erfindung wird eine Nuklein­ säure, die in Pflanzen, vorzugsweise der Gattung Beta und/oder Brassica, eine Resistenz gegen sedentäre Nematoden induziert, bereitgestellt. Die Bereitstellung eines solchen Gens erlaubt es, Kulturpflanzen zu züchten, die eine Resistenz gegen seden­ täre Nematoden aufweisen. Derartig resistente Kulturpflanzen sind selbstverständlich ihren nicht resistenten Verwandten weit überlegen, da sie nicht von Nematoden befallen werden können und daher weniger kranheitsanfällig sind. Durch die Bereitstel­ lung der Nukleinsäure, die die Resistenz gegen sedentäre Nema­ toden in Pflanzen trägt, ist es weiterhin möglich, resistente Pflanzen zu erhalten, die dennoch eine gleichhohe Qualität und Leistungsfähigkeit wie andere, nicht resistente Kulturpflanzen aufweisen. Dies ist darauf zurückzuführen, daß eine einzelne Nukleinsäure, nämlich die Nukleinsäure für die Resistenz gegen sedentäre Nematoden, in die Pflanzen übertragen wird, während bei konventionellen Züchtungsverfahren neben den gewünschten Genen auch andere DNA-Sequenzen übertragen werden, die unter Umständen für unerwünschte Eigenschaften kodieren.According to claim 1 of the present invention, a nucleus acid in plants, preferably of the beta and / or genus Brassica, induced resistance to sedentary nematodes, provided. The provision of such a gene allowed cultivating crops that are resistant to seding tary nematodes. Such resistant crops are of course far from their non-resistant relatives because they cannot be affected by nematodes and are therefore less prone to illness. By providing lung nucleic acid that shows resistance to sedentary nema deaths in plants, it is still possible to become resistant Get plants that are of the same high quality and Performance like other, non-resistant crops exhibit. This is due to the fact that a single Nucleic acid, namely the nucleic acid for resistance to sedentary nematodes into which plants are transferred while in conventional breeding methods in addition to the desired Genes can also be transferred to other DNA sequences that are under Code circumstances for undesirable properties.

Besonders bevorzugt umfaßt die Nukleinsäure, die die Resistenz gegen sedentäre Nematoden induziert, einen translatierten Be­ reich, der zu der Sequenz des Hs1Pro-1-Gens aus Beta procumbens mindestens 60% homolog ist. Hierzu zählen unter anderem die homologen Gene aus Beta webbiana und Beta patellaris. Das HS1Pro-1-Gen aus Beta procumbens trägt eine Resistenz gegen se­ dentäre Nematoden in Pflanzen. Eine 60%-ige Homologie mit der oben aufgeführten DNA-Sequenz ist bereits ausreichend, um die gewünschte Eigenschaft der Resistenz gegen sedentäre Nematoden in einer Pflanze zu induzieren, die diese Nukleinsäure trägt. Erfindungsgemäße Gene sind ebenfalls erhältlich durch Absuchen von Genbanken mit der Sequenz 1832, wobei die Hybridisierungs­ bedingungen wie folgt gewählt werden können:The nucleic acid which induces resistance to sedentary nematodes particularly preferably comprises a translated region which is at least 60% homologous to the sequence of the Hs1 Pro-1 gene from Beta procumbens. These include the homologous genes from Beta webbiana and Beta patellaris. The HS1 Pro-1 gene from Beta procumbens bears resistance to secondary nematodes in plants. A 60% homology with the DNA sequence listed above is already sufficient to induce the desired property of resistance to sedentary nematodes in a plant which carries this nucleic acid. Genes according to the invention can also be obtained by searching gene banks with the sequence 1832, the hybridization conditions being able to be selected as follows:

Hybridisierungstemperatur 50°C, vorzugsweise 60°C, und Waschen der Filter in 0,5×SSC, vorzugsweise in 0,2×SSC für bei­ spielsweise 30 Minuten.Hybridization temperature 50 ° C, preferably 60 ° C, and washing the filter in 0.5 × SSC, preferably in 0.2 × SSC for at for example 30 minutes.

Besonders bevorzugt ist die Nukleinsäure, die eine Resistenz gegen sedentäre Nematoden in Pflanzen induziert, die folgende DNA-Sequenz umfaßt:The nucleic acid having resistance is particularly preferred induced against sedentary nematodes in plants, the following DNA sequence includes:

Diese Sequenz soll im folgenden als Nr. 1832 bezeichnet werden.This sequence is referred to below as No. 1832.

Ebenfalls von der vorliegenden Erfindung umfaßt sind Nuklein­ säuren, die ein Protein kodieren, das die gleiche Nematodenre­ sistenz verleiht, wie das durch obige Nukleinsäure Nr. 1832 ko­ dierte Genprodukt, wobei vorzugsweise alle diese Genprodukte die gleiche Aminosäuresequenz umfassen. Also included in the present invention are nuclein acids that encode a protein that has the same nematode gives, as is the case with the above nucleic acid no. 1832 ko dated gene product, preferably all of these gene products comprise the same amino acid sequence.  

Vorzugsweise ist die Nukleinsäure eine cDNA.The nucleic acid is preferably a cDNA.

In einer weiteren Ausführungsform ist die Nukleinsäure, die die Resistenz gegen sedentäre Nematoden in Pflanzen induziert, eine genomische DNA, die die folgende DNA-Sequenz umfaßt:In a further embodiment, the nucleic acid which is the Resistance to sedentary nematodes induced in plants, a genomic DNA comprising the following DNA sequence:

An Positionen mit (?) kann sich A, G, C oder T befinden oder das Nukleotid ist nicht vorhanden. Der Translationsstart ist unterstrichen. Die fettgedruckten Buchstaben stellen den cDNA-Anteil dar. In dem beigefügten Sequenzprotokoll entspricht (?) dem Buchstaben N. Positions with (?) Can be A, G, C or T or the nucleotide is absent. The translation start is underlined. The bold letters represent the cDNA portion. In the attached sequence listing (?) the letter N.  

Diese Sequenz soll im folgenden als Nr. 1832.1 bezeichnet wer­ den. Die ursprüngliche Sequenz von 5407 Nukleotiden, wie in Fig. 2 angegeben, enthielt Sequenzierfehler, die sich jedoch nicht auf den proteinkodierenden Bereich auswirken.This sequence will be referred to as No. 1832.1 in the following. The original sequence of 5407 nucleotides, as shown in Figure 2, contained sequencing errors, but these did not affect the protein coding region.

Umfaßt ist auch eine Nukleinsäure, die erhältlich ist durch Ab­ suchen einer DNA-Bank mit einer wie oben beschriebenen DNA-Sequenz und die für eine Nematodenresistenz kodiert, wie für Klon 1832 nachgewiesen.Also included is a nucleic acid available from Ab search for a DNA bank with a DNA sequence as described above and which codes for nematode resistance as for Clone detected in 1832.

Vorzugsweise stammt die Nukleinsäure aus einer Wildart der Sek­ tion Procumbentes der Gattung Beta.The nucleic acid preferably comes from a wild species of the sec tion Procumbentes of the genus Beta.

Besonders bevorzugt löst die Nukleinsäure, wie oben beschrie­ ben, eine Resistenz gegen sedentäre Nematoden der Gattungen Me­ loidogyne, Heterodera und/oder Globodera aus. Ganz besonders bevorzugt ist die Induktion einer Resistenz gegen Heterodera schachtii in Pflanzen. Besonders bevorzugt wird die Resistenz gegen sedentäre Nematoden in Pflanzen der Art Beta vulgaris in­ duziert.The nucleic acid is particularly preferably dissolved, as described above ben, resistance to sedentary nematodes of the genera Me loidogyne, heterodera and / or globodera. Most notably induction of resistance to heterodera is preferred schachtii in plants. Resistance is particularly preferred against sedentary nematodes in plants of the species Beta vulgaris in induced.

Bei der Einschleusung eines derartigen Gens in die zu verän­ dernden Pflanzen wird in aller Regel lediglich die Eigenschaft Nematodenresistenz beeinflußt. Es sind keine pleiotropen Genef­ fekte zu erwarten. Damit bleibt die Leistungsfähigkeit des Zuchtmaterials unberührt. Die transgenen Pflanzen, die das o.g. Gen exprimieren, zeigen eine inkompatible Reaktion gegenüber Zystennematoden. Damit können sie für die Züchtung resistenter Sorten eingesetzt werden. Da es sich um eine natürliche Resi­ stenz-Nukleinsäure aus Wildarten der Sektion Procumbentes der Gattung Beta handelt, werden keine Akzeptanzprobleme hinsicht­ lich gentechnisch veränderter Pflanzen erwartet. Nematodenresi­ stente Sorten, die das oben genannte Gen besitzen, können zu einer Erhöhung des Anteils von Wirtskulturen in der Fruchtfolge führen. Im Falle der Zuckerrübe bedeutet das theoretisch, daß eine Kultur mit hohem Deckungsbeitrag in verstärktem Maß ange­ baut werden kann. Ferner ist die HS1Pro-1-Sequenz nicht nur in Pflanzen der Gattung Beta aktiv, sondern sie vermag auch eine Nematodenresistenz in Pflanzen anderer Gattungen, wie bei­ spielsweise in Arabidopsis thaliana, zu erzeugen.When such a gene is introduced into the plants to be changed, usually only the property of nematode resistance is influenced. No pleiotropic effects are to be expected. The performance of the breeding material remains unaffected. The transgenic plants that express the above gene show an incompatible reaction to cyst nematodes. This means that they can be used to breed resistant varieties. Since it is a natural resistance nucleic acid from wild species of the Procumbentes section of the genus Beta, no acceptance problems with regard to genetically modified plants are expected. Nematode-resistant varieties that have the gene mentioned above can lead to an increase in the proportion of host cultures in the crop rotation. In the case of sugar beet, this means theoretically that a crop with a high contribution margin can be grown to an increased extent. Furthermore, the HS1 Pro-1 sequence is not only active in plants of the genus Beta, but is also capable of generating nematode resistance in plants of other genera, such as, for example, in Arabidopsis thaliana.

Ob eine aufgefundene Sequenz das Potential besitzt, einer Pflanze Nematodenresistenz zu verleihen, läßt sich anhand übli­ cher Teste überprüfen, wie sie beispielsweise im folgenden noch näher erläutert werden.Whether a sequence found has the potential, one Giving plant nematode resistance can be based on the usual Check tests, such as those below are explained in more detail.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegen­ den Erfindung wird ein Vektor, besonders bevorzugt ein künstli­ ches Hefechromosom, zur Verfügung gestellt (yeast artificial chromosome, YAC), das eine Resistenz gegen sedentäre Nematoden in Pflanzen vermittelt und die Nukleinsäure, wie oben beschrie­ ben, enthält.According to a further preferred embodiment of the present The invention is a vector, particularly preferably an artificial ches yeast chromosome, provided (yeast artificial chromosome, YAC), which is resistant to sedentary nematodes mediated in plants and the nucleic acid as described above ben, contains.

Das YAC kann z. B. folgende DNA-Sequenz enthalten:The YAC can e.g. B. contain the following DNA sequence:

  • 1. (Nr. 1832)1. (No. 1832)
  • 2. (Nr. 1832.1).2. (No. 1832.1).

Eine 60%-ige Homologie der in den YACs enthaltenen Nukleinsäu­ ren genügt zur Induktion einer Resistenz in den Pflanzen. Bevorzugte YACs sind die folgenden:A 60% homology of the nucleic acid contained in the YACs Ren is sufficient to induce resistance in the plants. Preferred YACs are the following:

TABELLE 1 TABLE 1

In einer bevorzugten Ausführungsform wird eine Resistenz gegen Nematoden der Gattungen Meloidogyne, Heterodera und/oder Globo­ dera in Pflanzen induziert. Besonders bevorzugt richtet sich die Resistenz gegen Heterodera schachtii.In a preferred embodiment, resistance to Nematodes of the genera Meloidogyne, Heterodera and / or Globo dera induced in plants. It is particularly preferred resistance to Heterodera schachtii.

Vorzugsweise wird die Resistenz gegen sedentäre Nematoden in Pflanzen der Art Beta vulgaris induziert.Resistance to sedentary nematodes is preferred in Plants of the Beta vulgaris species induced.

Weiterhin richtet sich die Erfindung auf die Verwendung der Nu­ kleinsäure oder des Vektors, wie oben beschrieben, zur Indukti­ on einer Resistenz gegen sedentäre Nematoden in Pflanzen.Furthermore, the invention is directed to the use of nu small acid or of the vector, as described above, for induction on resistance to sedentary nematodes in plants.

Die Erfindung ist außerdem auf eine transgene Pflanze gerich­ tet, die die Nukleinsäure oder den Vektor, wie oben beschrie­ ben, enthält.The invention is also directed to a transgenic plant tet, the nucleic acid or the vector as described above ben, contains.

Das Gen kann durch Transformation mit Standardmethoden entweder unter der Kontrolle eines konstitutiven Promotors oder unter der Kontrolle des internen Promotors, der stromaufwärts der translatierten Sequenz liegt, in Pflanzen zur Expression ge­ bracht werden. Dadurch wird eine inkompatible Reaktion mit den sedentären Nematoden, insbesondere dem Zystennematoden Hetero­ dera schachtii, hervorgerufen.The gene can either be transformed by standard methods under the control of a constitutive promoter or under control of the internal promoter upstream of the translated sequence is located in plants for expression be brought. This will result in an incompatible reaction with the sedentary nematodes, especially the cyst nematode hetero dera schachtii, caused.

Die stromaufwärts gelegene, ca. 1500 Nukleotide umfassende Pro­ motorregion des Gens kann zur wurzelspezifischen Expression be­ liebiger Gene in beliebigen Pflanzen verwendet werden. Umfaßt sind Promotoren, die sich von der 5′ nicht translatierten Regi­ on des HS1Pro-1-Gens ableiten und die gleiche Promotoraktivität zeigen wie der HS1Pro-1-Genpromotor.The upstream, approximately 1500 nucleotides Pro motor region of the gene can be used for the root-specific expression of any genes in any plants. Included are promoters which are derived from the 5 'untranslated region of the HS1 Pro-1 gene and show the same promoter activity as the HS1 Pro-1 gene promoter.

In einer bevorzugten Ausführungsform gehört die transgene Pflanze der Gattung Beta oder der Gattung Brassica an. Beson­ ders bevorzugt gehört die transgene Pflanze der Art Beta vulga­ ris an. In a preferred embodiment, the transgenic belongs Plant of the genus Beta or the genus Brassica. Especially the transgenic plant of the type Beta vulga is preferred ris on.  

Die Erfindung ist auch auf Zellen, Samen oder Pflanzenteile ge­ richtet, die die Nukleinsäure oder den Vektor, wie oben be­ schrieben, enthalten.The invention is also applicable to cells, seeds or parts of plants directs the nucleic acid or vector as above wrote, included.

Ferner ist die Erfindung auf das von der Nukleinsäure kodierte Protein gerichtet, sowie auf Derivate davon mit den gleichen resistenzverleihenden Eigenschaften.Furthermore, the invention is based on that encoded by the nucleic acid Protein directed, as well as derivatives thereof with the same resistance-imparting properties.

Die Erfindung betrifft außerdem einen Testkit, der eine Nu­ kleinsäure oder einen Vektor, wie oben beschrieben, oder ein Protein, wie oben beschrieben, enthält. Ferner betrifft die Er­ findung ein Verfahren zur Herstellung einer Pflanze, dadurch gekennzeichnet, daß eine Nukleinsäure, wie oben beschreiben, in eine Pflanzenzelle eingebracht wird und eine Pflanze aus der Pflanzenzelle regeneriert wird.The invention also relates to a test kit that a Nu small acid or a vector as described above, or a Contains protein as described above. He also concerns a process for producing a plant, thereby characterized in that a nucleic acid as described above in a plant cell is introduced and a plant from the Plant cell is regenerated.

Desweiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Erzeugen einer Nematodenresistenz in Pflanzen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß eine Nukleinsäure, wie oben beschrie­ ben, in eine nematodensensitive Pflanze eingebracht wird.Furthermore, the present invention relates to a method to create nematode resistance in plants, thereby is characterized in that a nucleic acid as described above ben, is introduced into a nematode-sensitive plant.

Die Erfindung betrifft außerdem einen Promotor, der die Expres­ sion der oben beschriebenen Nukleinsäure mit steuert und der dadurch gekennzeichnet ist, daß er wurzelspezifisch aktiv ist.The invention also relates to a promoter which expresses sion controls the nucleic acid described above and the is characterized in that it is root-specific active.

Der 5′-flankierende Bereich des Gens, ein 1,6 kb XbaI-Fragment, enthält typische Elemente eukaryotischer Promotoren, wie z. B. die TATA-Box. Der Promotor ist offensichtlich wurzelspezifisch, weil nach Northern-Analyse mit Blatt- und Wurzel-RNA lediglich ein Signal mit Wurzel-RNA gefunden wurde. Dies bestätigen auch Experimente mit transgenen Kartoffeln, die mit einem Fusions­ produkt aus dem 1832-Promotor und dem GUS-Gen transformiert worden sind. Dort zeigten die Wurzeln eine eindeutige Farbreak­ tion, die auf eine Aktivität des 1832-Promotors schließen ließ.The 5′-flanking region of the gene, a 1.6 kb XbaI fragment, contains typical elements of eukaryotic promoters, such as B. the TATA box. The promoter is obviously root specific, because according to Northern analysis with leaf and root RNA only a signal with root RNA was found. This also confirm Experiments with transgenic potatoes using a fusion transformed product from the 1832 promoter and the GUS gene have been. There the roots showed a clear color craze tion, which suggested activity of the 1832 promoter.

Damit kann der ca. 1500 Nukleotide umfassende 5′-Bereich des 1832-Gens und Derivate davon mit entsprechender Promotoraktivi­ tät für die Expression beliebiger Gene, insbesondere in Wurzel­ geweben, unterschiedlicher Pflanzen genutzt werden. Anwendungs­ beispiele sind die Expressionen von Genen für Resistenz gegen Nematoden sowie Resistenz gegen weitere wurzelbürtige Schader­ reger, sowie Expression von Genen, die an der Saccharose-Trans­ lokation beteiligt sind und allgemein von Genen, die an der Saccharose- oder Inulinspeicherung beteiligt sind. Derivate des erfindungsgemäßen Promotors sind Sequenzen, die sich von dem Promotor des 1832-Gens z. B. durch Deletionen, Insertionen, Ba­ senaustausche usw. ableiten, wobei die Promotoreigenschaften des 1832-Genpromotors beibehalten werden.This means that the 5′-region of the approx. 1500 nucleotides 1832 gene and derivatives thereof with corresponding promoter activi  act for the expression of any genes, especially in root tissues, different plants can be used. Application examples are the expression of genes for resistance to Nematodes and resistance to other root-borne pests lively, as well as expression of genes that are involved in the sucrose trans location and generally of genes involved in the Sucrose or inulin storage are involved. Derivatives of Promoters according to the invention are sequences that differ from the Promoter of the 1832 gene e.g. B. by deletions, insertions, ba derived exchanges, etc., the promoter properties of the 1832 gene promoter.

Schließlich betrifft die Erfindung einen Primer für die PCR, erhältlich aus der Sequenz Nr. 1832.1.Finally, the invention relates to a primer for PCR, available from sequence no. 1832.1.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Beispielen im ein­ zelnen beschrieben, wobei diese Beispiele den Umfang der Erfin­ dung nicht begrenzen sollen.In the following the invention is illustrated by examples in a described, these examples reflect the scope of the inven not limit.

Beispiel 1example 1 Klonierung des HS1Pro-1-GensCloning of the HS1 Pro-1 gene

Für die Klonierung des HS1Pro-1-Gens wurden eng miteinander ver­ bundene Marker identifiziert. Ein B. procumbens-spezifischer Satellit (pRK643) wurde von einer der Fragment-Additionslinien kloniert. Eine Southern-Analyse zeigte, daß alle getesteten, resistenten Linien diesen Satelliten trugen, was andeutete, daß er in der Region des Genoms der Wildart B. procumbens verteilt ist, in der das Gen lokalisiert ist. Dieser Marker erwies sich als hilfreich bei der Identifizierung der Translokationslinie mit dem kleinsten Segment der Wildrübe unter einer Mehrzahl chromosomaler Mutanten. Diese Linie wurde für die positionale Klonierung des Gens ausgewählt. Der Marker pRK643 kosegregierte perfekt mit der Resistenz in einer segregierenden F2-Population von 241 Individuen. Unter Verwendung dieses Satellitenmarkers als Sonde wurden 3 Klone aus einer YAC-Bibliothek der Line A906001 extrahiert, die die HS1Pro-1-Genregion umfaßten. For the cloning of the HS1 Pro-1 gene, closely linked markers were identified. A B. procumbens-specific satellite (pRK643) was cloned from one of the fragment addition lines. Southern analysis showed that all the resistant lines tested carried this satellite, suggesting that it was distributed in the region of the wild species B. procumbens genome where the gene is located. This marker was found to be helpful in identifying the translocation line with the smallest segment of the beet among a plurality of chromosomal mutants. This line was chosen for the positional cloning of the gene. The marker pRK643 co-segregated perfectly with resistance in a segregating F2 population of 241 individuals. Using this satellite marker as a probe, 3 clones were extracted from a YAC library of line A906001, which included the HS1 Pro-1 gene region.

Beispiel 2Example 2 Identifizierung der transkribierten Sequenzen der YACsIdentification of the transcribed sequences of the YACs

Um die transkribierten Sequenzen der YACs zu identifizieren, wurde eine cDNA-Bibliothek aus den Wurzeln von mit Nematoden infizierten A906001-Pflanzen erstellt und mit den drei YACs gescreent, was zu der Isolierung von drei cDNA-Klonen, nämlich den Nummern 1832, 1845 und 1859 führt. Der Klon 1849 zeigte ei­ ne Kreuzhybridisierung mit Zuckerrüben-DNA, während der Klon 1859 multiple Bandenmuster mit der DNA von sowohl anfälligen als auch resistenten Rüben ergab. Die weiterführende Arbeit konzentrierte sich auf die cDNA 1832, da:To identify the transcribed sequences of the YACs, was a cDNA library from the roots of with nematodes infected A906001 plants and created with the three YACs screened, resulting in the isolation of three cDNA clones, namely numbers 1832, 1845 and 1859. The clone in 1849 showed egg ne hybridization with sugar beet DNA during the clone 1859 multiple band patterns with the DNA of both susceptible as well as resistant beets. The continuing work focused on the cDNA 1832 because:

  • 1. Diese cDNA ein Einzelkopiesignal mit DNA der resistenten Li­ nien ergab, während kein Signal mit DNA von der anfälligen Zuckerrübe sichtbar war, was die Annahme zuläßt, daß dieses Gen in kultivierten Rüben nicht vorhanden ist. Alle monosomen Additi­ onslinien, die das HS1Pro-1-Gen trugen, ergaben ein Signal mit dieser Sonde.1. This cDNA gave a single copy signal with DNA of the resistant lines, while no signal with DNA from the susceptible sugar beet was visible, which allows the assumption that this gene is not present in cultivated beets. All monosomal addition lines carrying the HS1 Pro-1 gene gave a signal with this probe.
  • 2. Es zeigte eine vollständige Cosegregation mit der Resistenz­ eigenschaft in den segregierenden F2-Populationen.2. It showed complete co-segregation with resistance property in the segregating F2 populations.
  • 3. Ein 1,6 kb-Transkript war nur in Wurzeln von resistenten Pflanzen vorhanden, wie durch Northern-Analyse gezeigt wurde. Ein deutlich stärkeres Hybridisierungssignal wurde im Vergleich zu nichtinfizierten Wurzeln mit RNA von Wurzeln gefunden, die mit Heterodera schachtii infiziert waren.3. A 1.6 kb transcript was resistant only in roots Plants present as shown by Northern analysis. A significantly stronger hybridization signal was compared found to uninfected roots with RNA from roots that were infected with Heterodera schachtii.
  • 4. Die Sequenzanalyse des vorhergesagten Polypeptids zeigte Mo­ tive, die typisch sind für in letzter Zeit klonierte Resistenz­ genprodukte.4. Sequence analysis of the predicted polypeptide showed Mo tives that are typical of recently cloned resistance gene products.

Unter Zusammenfassung dieser Resultate repräsentierte der Klon 1832 ein wildrübenspezifisches Gen, das nur in Wurzeln expri­ miert wird und nach Nematodeninfektion stimuliert wird.Taking these results together, the clone represented 1832 a wild beet-specific gene that only expri in roots is lubricated and stimulated after nematode infection.

Beispiel 3Example 3 Genetische KomplementierungsanalyseGenetic complement analysis

Für die genetische Komplementierungsanalyse wurden Haarwurzel­ kulturen durch Induktion mit Agrobacterium rhizogenes erhalten und verwendet. Die Haarwurzelkulturen der Zuckerrübe erwiesen sich als geeignetes Substrat für Wurzelpathogene. Die kompati­ ble Reaktion der anfälligen wie auch die inkompatible Reaktion der resistenten Wurzeln auf Zystennematoden wird in Haarwurzel­ kulturen der Zuckerrübe aufrecht erhalten. Eine anfällige Zuckerrübenlinie (Nr. 93161p) wurde mit der 1450 Basenpaar (bp) cDNA 1832 unter Verwendung eines A. rhizogenes-vermittelten Gentransfers transformiert. Die gentechnische Veränderung der Transformanden wurde durch GUS-Assay und DNA-Blot-Analyse be­ stätigt. Nach Inokulierung mit J2-Juvenilen wurden sechs unab­ hängig voneinander transformierte Wurzeln gefunden, die das 1832-Gen exprimierten und dieselbe inkompatible Reaktion wie die resistente Linie A906001 zeigten, während sich Nematoden regelmäßig auf den anfälligen Kontrollen entwickelten und auf den Haarwurzeln, die das Gen nicht enthielten. Anfälligkeit konnte nach Transformation von einer resistenten Wurzelkultur mit einem Gegensinnkonstrukt der cDNA 1832 wiederhergestellt werden.Hair roots were used for the genetic complementation analysis cultures obtained by induction with Agrobacterium rhizogenes and used. The hair root cultures of the sugar beet proved itself as a suitable substrate for root pathogens. The compati ble reaction of the susceptible as well as the incompatible reaction The resistant roots on cyst nematodes become in hair roots Beet crops are maintained. A vulnerable beet line (No. 93161p) was with the 1450 base pair (bp) cDNA 1832 using an A. rhizogenes-mediated Gene transfers transformed. The genetic modification of the Transformants were determined by GUS assay and DNA blot analysis confirms. After inoculation with J2 juveniles, six were independent roots transformed from one another that 1832 gene expressed and the same incompatible response as the resistant line A906001 showed up while nematodes regularly developed and based on the vulnerable controls the hair roots that did not contain the gene. susceptibility was able to transform from a resistant root culture with an antisense construct of cDNA 1832 restored will.

Diese experimentellen Daten belegen, daß die Resistenz in Haar­ wurzeln aus der Linie 93161p von der Expression des 1832 Gens abhängt. Das isolierte Gen wird als HS1Pro-1-Gen bezeichnet, da es die Nematodenresistenz auf die anfällige Zuckerrübenlinie derartig überträgt, daß sie vollständig mit der Resistenz in der Linie A906001 übereinstimmt. These experimental data demonstrate that resistance in hair roots from the 93161p line depends on the expression of the 1832 gene. The isolated gene is referred to as the HS1 Pro-1 gene because it transfers the nematode resistance to the susceptible sugar beet line in such a way that it completely matches the resistance in the A906001 line.

Beispiel 4Example 4 Sequenzierung der cDNASequencing of the cDNA

Die Sequenzierung der gesamten cDNA und des korrespondierenden genomischen Klons zeigte einen offenen Leserahmen ohne Introns von 846 bp, die ein vorhergesagtes Genprodukt von 282 Aminosäu­ ren kodierten, was mit den von den RNA-Blots erhaltenen Daten übereinstimmt.Sequencing of the entire cDNA and the corresponding one genomic clones showed an open reading frame without introns of 846 bp, which is a predicted gene product of 282 amino acids encoded what with the data obtained from the RNA blots matches.

Beispiel 5Example 5 Strukturanalyse der AminosäuresequenzStructural analysis of the amino acid sequence

Die Aminosäuresequenz des vorhergesagten Polypeptids kann in vier verschiedene Subdomänen unterteilt werden. Ein vermutli­ ches Signalpeptid (Domäne A) kann am N-Terminus definiert wer­ den, der vermutlich die Aufgabe hat, das Protein zur Cytoplas­ mamembran zu leiten. Eine leucinreiche Region (Domäne C), die in imperfekten, leucinreichen, sich wiederholenden Einheiten angeordnet ist, zeigt sich deutlich am N-Terminus des HS1Pro-1-Polypeptids. Die sich wiederholenden leucinreichen Einheiten (LRR) sind Teil der Protein-Protein-Interaktion und wurden in vorher klonierten Resistenzgenen aus Pflanzen gefunden, z. B. dem RPS2-Gen von A. thaliana. Ihre Funktion variiert von muta­ tiven Erkennungsstellen in Rezeptor-ähnlichen Molekülen, die extrazellulär lokalisiert sind, zu katalytischen Domänen von Enzymen, die im Cytoplasma aktiv sind. Ähnlich anderen LRRs, die in Pflanzenresistenzgenen identifiziert wurden, sind die LRRs des HS1Pro-1-Polypeptids wenig konserviert im Vergleich zu der Konsensussequenz der LRR-Konsensus-Superfamilie. Die LRRs des HS1Pro-1-Polypeptids sind gekennzeichnet durch ein 20aa- Konsensusmotiv (xLxxaxxaxLxxLxxaxxxL; L = Leucin oder Iso­ leucin, a = aliphatisches oder aromatisches aa, x = jedes aa). Die Leucin- und aliphatischen Reste an den Positionen 2, 5 und 16 sind in derselben Position lokalisiert wie im Konsensus der LRR-Superfamilie. Das hochkonservierte Asparagin an Position C ist mit einem Leucin/Isoleucin substituiert. Dieses Asparagin fällt ebenso in die Konsensus-LRRs des RPS2-Polypeptids. Die hydrophobe Domäne von 17aa des HS1Pro-1-Gens (Domäne F) zeigt ein Transmembransegment an. Die C-terminale Domäne enthält aa mit positiv geladenen Resten und eine putative N-Glycosylie­ rungsstelle.The amino acid sequence of the predicted polypeptide can be divided into four different subdomains. A suspected signal peptide (domain A) can be defined at the N-terminus, who is believed to have the task of directing the protein to the cytoplasmic membrane. A leucine-rich region (domain C), which is arranged in imperfect, leucine-rich, repeating units, is clearly shown at the N-terminus of the HS1 Pro-1 polypeptide. The repeating leucine-rich units (LRR) are part of the protein-protein interaction and were found in previously cloned resistance genes from plants, e.g. B. the RPS2 gene from A. thaliana. Their function varies from mutative recognition sites in receptor-like molecules that are located extracellularly to catalytic domains of enzymes that are active in the cytoplasm. Similar to other LRRs identified in plant resistance genes, the LRRs of the HS1 Pro-1 polypeptide are poorly conserved compared to the consensus sequence of the LRR consensus superfamily. The LRRs of the HS1 Pro-1 polypeptide are characterized by a 20aa consensus motif (xLxxaxxaxLxxLxxaxxxL; L = leucine or iso leucine, a = aliphatic or aromatic aa, x = each aa). The leucine and aliphatic residues at positions 2, 5 and 16 are located in the same position as in the LRR superfamily consensus. The highly conserved asparagine at position C is substituted with a leucine / isoleucine. This asparagine also falls within the consensus LRRs of the RPS2 polypeptide. The hydrophobic domain of 17aa of the HS1 Pro-1 gene (domain F) indicates a transmembrane segment. The C-terminal domain contains aa with positively charged residues and a putative N-glycosylation site.

Das Elicitor-Rezeptormodell der pflanzenpathogenen Interaktion deutet an, daß die Produkte der Resistenzgene als spezifische Rezeptoren für pathogene Auslöser gemäß der Gen-für-Gen-Hypo­ these wirken. Die Sequenzanalyse von HS1Pro-1 deutet an, daß es in einer Gen-für-Gen-Resistenz als Teil einer Kaskade von Ab­ wehrreaktionen involviert ist. Das vorhergesagte Polypeptid be­ steht aus imperfekten LRRs, die am N-Terminus lokalisiert sind mit einem zusätzlichen Signalpeptid, einer putativen Transmem­ bran-übergreifenden Domäne und einem positiv geladenen C-Termi­ nus, und paßt so in die zweite Gruppe von Pflanzenresistenzge­ nen.The Elicitor receptor model of the plant pathogenic interaction indicates that the products of the resistance genes act as specific receptors for pathogenic triggers according to the gene-for-gene hypothesis. Sequence analysis of HS1 Pro-1 indicates that it is involved in gene-for-gene resistance as part of a cascade of defense responses. The predicted polypeptide consists of imperfect LRRs located at the N-terminus with an additional signal peptide, a putative transmembrane-spanning domain and a positively charged C-terminus, and thus fits into the second group of plant resistance genes.

Ähnliche Proteinstrukturen zwischen HS1Pro-1 und dem Resistenz­ gen Cf-9 aus der Tomate konnten vorhergesagt werden, obwohl keine signifikante Sequenzhomologie festgestellt wurde. Als mögliche Art der Resistenzreaktion können die extracytoplasma­ tischen LRRs als rezeptorerkennende putative Auslöser wirken. Von Nematoden ist es bekannt, daß sie Sekrete produzieren, die mit membrangebundenen Pflanzenrezeptoren interagieren können. Der positiv geladene C-Terminus interagiert möglicherweise mit den cytoplasmatischen Bestandteilen für die Signalübertragung. Alternativ als Protein, das im Cytoplasma lokalisiert ist, kann es als Rezeptor für Auslöser wirken, die in die Zelle über den Mundstachel des Nematoden injiziert wurde.Similar protein structures between HS1 Pro-1 and the resistance gene Cf-9 from the tomato could be predicted, although no significant sequence homology was found. As a possible type of resistance reaction, the extracytoplasmic LRRs can act as receptor-recognizing putative triggers. Nematodes are known to produce secretions that can interact with membrane-bound plant receptors. The positively charged C-terminus may interact with the cytoplasmic components for signal transmission. Alternatively, as a protein located in the cytoplasm, it can act as a receptor for triggers injected into the cell via the nematode's mouth prick.

Durch die Klonierung des ersten Pflanzengenes, das in die Nema­ todenresistenz involviert ist, sollte es besser möglich sein, den Prozeß der wirtsspezifischen Abwehr gegen Nematoden zu ver­ stehen. Außerdem bietet die Isolierung des HS1Pro-1-Gens die Möglichkeit, eine Resistenz auf Wirtspezies mit landwirtschaft­ licher Bedeutung zu übertragen, in denen keine allele Form des Gens vorhanden ist. By cloning the first plant gene that is involved in nematode resistance, it should be better possible to understand the process of host-specific defense against nematodes. In addition, the isolation of the HS1 Pro-1 gene offers the possibility of transferring resistance to host species of agricultural importance in which no allelic form of the gene is present.

Beispiel 6Example 6 Identifizierung und Charakterisierung des HS1Pro-1-PromotorsIdentification and characterization of the HS1 Pro-1 promoter

Aus einer Lamda-DASHII-Bank wurde mit einem PCR-Fragment aus dem 5′-Bereich des HS1Pro-1-Gens ein 1,6 kb XbaI-Fragment iso­ liert, das dem 5′-flankierenden Bereich des Gens und der Se­ quenz mit der Nummer 1832 entspricht. Die isolierte Promotorse­ quenz enthält die typischen Elemente eukaryotischer Promotoren, wie die TATA-Box mit der Sequenz TACATAAA in der Position -33 vor dem Transkriptionsstart bzw. dem 5′-Ende der cDNA.A 1.6 kb XbaI fragment was isolated from a lamda DASHII bank with a PCR fragment from the 5′-region of the HS1 Pro-1 gene, which is the 5′-flanking region of the gene and the sequence with the number 1832. The isolated promoter sequence contains the typical elements of eukaryotic promoters, such as the TATA box with the sequence TACATAAA in position -33 before the start of transcription or the 5'-end of the cDNA.

Der identifizierte Promotor ist wurzelspezifisch, da in Nort­ hern-Blots ein Signal mit der Probe aus dem 5′-Bereich des 1832-Gens nur in Wurzelgewebe gefunden wird.The promoter identified is root-specific, since in Nort hern blots a signal with the sample from the 5′-range of 1832 gene is found only in root tissue.

Weiterhin zeigen Konstrukte enthaltend den erfindungsgemäßen Promotor und ein GUS-Reportergen ausschließlich eine Farbreak­ tion in Wurzeln transformierter Kartoffeln bzw. Tabak.Furthermore, constructs containing the invention Promoter and a GUS reporter gene exclusively a color freak tion of roots of transformed potatoes or tobacco.

Darüber hinaus ist der Promotor durch Nematoden induzierbar. Dies zeigt ein Vergleich der transkriptionellen Aktivität von mit H. schachtii infizierten und nicht infizierten Zuckerrüben­ wurzeln. Dies läßt darauf schließen, daß der erfindungsgemäße Promotor Transkriptionsfaktoren bindet, die von Nematoden stam­ men oder die infolge der Infektion gebildet werden.In addition, the promoter can be induced by nematodes. This shows a comparison of the transcriptional activity of sugar beet infected and uninfected with H. schachtii root. This suggests that the invention Promoter binds transcription factors derived from nematodes men or which are formed as a result of the infection.

Die genannten Versuche demonstrieren die Wurzelspezifität des HS1Pro-1-Promotors. The experiments mentioned demonstrate the root specificity of the HS1 Pro-1 promoter.

Sequenzprotokoll Sequence listing

Claims (25)

1. Nukleinsäure, die in Pflanzen, vorzugsweise der Gattung Beta und/oder Brassica, eine Resistenz gegen sedentäre Ne­ matoden induzieren kann.1. Nucleic acid found in plants, preferably the genus Beta and / or Brassica, resistance to sedentary Ne can induce matodes. 2. Nukleinsäure gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine translatierte Sequenz umfaßt, die zu der protein­ kodierenden Sequenz des Hs1Pro-1-Gens aus B. procumbens zu mindestens 60% homolog ist.2. Nucleic acid according to claim 1, characterized in that it comprises a translated sequence which is at least 60% homologous to the protein coding sequence of the Hs1 Pro-1 gene from B. procumbens. 3. Nukleinsäure gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß das HS1Pro-1-Gen die folgende Sequenz umfaßt: 3. Nucleic acid according to claim 1 or 2, characterized in that the HS1 Pro-1 gene comprises the following sequence: 4. Nukleinsäure gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine DNA, vorzugsweise eine cDNA, ist.4. Nucleic acid according to one of claims 1 to 3, characterized characterized in that it is a DNA, preferably a cDNA, is. 5. Nukleinsäure gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß sie eine genomische DNA ist, die die folgende Se­ quenz umfaßt: 5. Nucleic acid according to claim 1 or 2, characterized in that it is a genomic DNA which comprises the following sequence: 6. Nukleinsäure nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß sie erhältlich ist durch Absuchen einer DNA-Bank mit einer DNA-Sequenz wie in Anspruch 3 und/oder 5 angegeben.6. Nucleic acid according to one of claims 1 to 5, characterized ge indicates that it is available by searching one DNA bank with a DNA sequence as in claim 3 and / or 5 specified. 7. Nukleinsäure gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie einer Wildart der Sektion Procumbentes der Gattung Beta entstammt.7. Nucleic acid according to one or more of the preceding Claims, characterized in that they are a wild species comes from the Procumbentes section of the Beta genus. 8. Nukleinsäure gemäß einem oder mehreren der vorgehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Resistenz gegen sedentäre Nematoden der Gattungen Meloidogyne, Hete­ rodera und/oder Globodera induziert.8. Nucleic acid according to one or more of the preceding An sayings, characterized in that they have a resistance against sedentary nematodes of the genera Meloidogyne, Hete rodera and / or globodera induced. 9. Nukleinsäure gemäß einem oder mehreren der vorgehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Resistenz gegen Heterodera schachtii induziert. 9. Nucleic acid according to one or more of the preceding An sayings, characterized in that they have a resistance induced against Heterodera schachtii.   10. Nukleinsäure gemäß einem oder mehreren der vorgehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Resistenz gegen sedentäre Nematoden in Pflanzen der Art Beta vulga­ ris induziert.10. Nucleic acid according to one or more of the preceding An sayings, characterized in that they have a resistance against sedentary nematodes in plants of the Beta vulga species ris induced. 11. Vektor, enthaltend eine Nukleinsäure nach einem der An­ sprüche 1 bis 10.11. Vector containing a nucleic acid according to one of the An sayings 1 to 10. 12. Vektor nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß er ein YAC-Vektor ist.12. Vector according to claim 11, characterized in that it is a YAC vector. 13. Verwendung einer Nukleinsäure und/oder eines Vektors gemäß einem oder mehreren der vorgehenden Ansprüche zur Indukti­ on einer Resistenz gegen sedentäre Nematoden in Pflanzen.13. Use of a nucleic acid and / or a vector according to one or more of the preceding claims for inductance on resistance to sedentary nematodes in plants. 14. Transgene Pflanze, enthaltend eine Nukleinsäure und/oder einen Vektor gemäß einem oder mehreren der vorgehenden An­ sprüche.14. Transgenic plant containing a nucleic acid and / or a vector according to one or more of the preceding an claims. 15. Transgene Pflanze gemäß Anspruch 14, dadurch gekennzeich­ net, daß sie der Gattung Beta oder der Gattung Brassica angehört.15. Transgenic plant according to claim 14, characterized net that they are of the genus Beta or the genus Brassica listened to. 16. Transgene Pflanze gemäß Anspruch 14, dadurch gekennzeich­ net, daß sie Beta vulgaris angehört.16. Transgenic plant according to claim 14, characterized net that she belongs to Beta vulgaris. 17. Zelle, Samen oder Pflanzenteile, enthaltend eine Nuklein­ säure nach einem der Ansprüche 1 bis 10 und/oder einen Vektor nach einem der Ansprüche 11 oder 12.17. Cell, seeds or parts of plants containing a nucleus acid according to one of claims 1 to 10 and / or one Vector according to one of claims 11 or 12. 18. Protein, kodiert durch eine Nukleinsäure nach einem der Ansprüche 1 bis 10.18. Protein encoded by a nucleic acid according to one of the Claims 1 to 10. 19. Testkit, enthaltend eine Nukleinsäure nach einem der An­ sprüche 1 bis 10 und/oder einen Vektor nach einem der An­ sprüche 11 oder 12 und/oder ein Protein nach Anspruch 18. 19. Test kit containing a nucleic acid according to one of the An say 1 to 10 and / or a vector according to one of the An say 11 or 12 and / or a protein according to claim 18.   20. Verfahren zur Herstellung einer Pflanze, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine Nukleinsäure nach einem der Ansprüche 1 bis 10 in eine Pflanzenzelle eingebracht wird und eine Pflanze aus der Pflanzenzelle regeneriert wird.20. Process for the production of a plant, characterized thereby records that a nucleic acid according to any one of claims 1 up to 10 is introduced into a plant cell and one Plant is regenerated from the plant cell. 21. Verfahren zum Erzeugen einer Nematodenresistenz in Pflan­ zen, dadurch gekennzeichnet, daß eine Nukleinsäure nach einem der Ansprüche 1 bis 10 in eine nematodensensitive Pflanze eingebracht wird.21. Method for generating nematode resistance in Pflan zen, characterized in that a nucleic acid after one of claims 1 to 10 in a nematode sensitive Plant is introduced. 22. Wurzelspezifischer Promotor, erhältlich durch Absuchen ei­ ner Genbank mit der Sequenz, wie in Anspruch 5 angegeben, und Derivate davon mit gleicher Promotoraktivität.22. Root-specific promoter, obtainable by searching egg ner gene bank with the sequence as stated in claim 5, and derivatives thereof with the same promoter activity. 23. Promotor nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß er die Expression des HS1Pro-1-Gens kontrolliert.23. Promoter according to claim 22, characterized in that it controls the expression of the HS1 Pro-1 gene. 24. Verwendung des Promotors gemäß Anspruch 22 oder 23 für die Expression von Genen.24. Use of the promoter according to claim 22 or 23 for the Expression of genes. 25. Primer für die PCR, erhältlich aus der Sequenz Nr. 1832.1.25. Primer for PCR, available from sequence no. 1832.1.
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