DE19914792A1 - Production of transgenic plants by transforming metabolically defective plants with DNA that can complement the defect, eliminating need for e.g. antibiotic resistance markers - Google Patents

Production of transgenic plants by transforming metabolically defective plants with DNA that can complement the defect, eliminating need for e.g. antibiotic resistance markers

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Abstract

Preparation of transgenic plant cells, plant tissues or plants (A) comprises: (i) transforming (A) that has a metabolic defect with a DNA molecule (I) that includes a sequence able to complement the defect; and (ii) selection of transformants on suitable media. Independent claims are also included for the following: (1) (A) transformed this way; (2) harvested and replicative materials from the products of (a); (3) a method for producing a selection marker for plants; (4) a recombinant DNA (Ia) comprising regulatory sequences of a promoter functional in plants linked to (I), optionally also to regulatory sequences that function in plants as transcription terminator and/or polyadenylation signal; (5) a vector containing (Ia); (6) a host cell containing (Ia) or the vector of (e); and (7) a kit comprising (Ia) or the vector of (e), optionally also a suitable plant selection medium.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung von DNA-Sequenzen, die in der Lage sind einen Stoffwechseldefekt in einer Pflanze zu komplementieren, als Selektionsmarker in Pflanzenzehen zur Selektion transformierter Pflanzen. Weiterhin betrifft diese Erfindung rekombinante DNA-Moleküle, die derartige DNA-Sequenzen enthalten, wobei diese mit regulatorischen Sequenzen eines in Pflanzen aktiven Promotors und gegebenenfalls Transkriptions-Terminations und/oder Polyadenylierungssignalen operativ verbunden sind. Ferner werden Vektoren, Wirtszellen und Kits beschrieben, die derartige rekombinante DNA-Moleküle enthalten, sowie mit den rekombinanten DNA-Molekülen transformierte Pflanzenzellen und Pflanzen. Die vorliegenden Erfindung betrifft ebenfalls Verfahren zur Herstellung transgener Pflanzen, die aufgrund der Einführung der oben beschriebenen rekombinanten DNA-Moleküle auf selektiven Medien selektioniert werden können. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung transgene Pflanzen, Pflanzenzellen und Gewebe, die das erfindungsgemäße DNA-Molekül enthalten oder durch das vorstehend beschriebene Verfahren erhalten werden, sowie Ernteprodukte und Vermehrungsmaterial der beschriebenen transgenen Pflanzen.The present invention relates to the use of DNA sequences which in the Able to complement a metabolic defect in a plant Selection markers in plant toes for selection of transformed plants. Furthermore, this invention relates to recombinant DNA molecules that such Contain DNA sequences, these with regulatory sequences one in Plant active promoter and optionally transcription termination and / or polyadenylation signals are operatively linked. Furthermore Vectors, host cells and kits described such recombinant Contain DNA molecules, as well as with the recombinant DNA molecules transformed plant cells and plants. The present invention relates to likewise processes for the production of transgenic plants which, owing to the Introduction of the recombinant DNA molecules described above to selective ones Media can be selected. The present invention further relates to transgenic plants, plant cells and tissues that the invention Contain DNA molecule or obtained by the method described above be, as well as crop products and propagation material of the described transgenic plants.

Nachfolgend werden Dokumente aus dem Stand der Technik zitiert, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Bezugnahme in dieser Anmeldung enthalten ist.In the following, documents from the prior art are cited, the Disclosure content is hereby incorporated by reference into this application.

Mittels gentechnischer Verfahren ist es möglich, gezielt Fremdgene in das pflanzliche Genom zu übertragen. Dieser Prozeß wird als Transformation und die resultierenden Pflanzen als transgen bezeichnet. Die vornehmlichen Ziele sind zum einen der Pflanzenschutz und zum anderen eine Qualitätssteigerung der Ernteprodukte. Beispiele für Pflanzenschutzmaßnahmen sind: (i) Herbizidtolerante Pflanzen (Stalker (1988) Science 242, 419), (ii) Insektenresistente Pflanzen (Vaek (1987) Plant Cell 5, 159-169), (iii) Virusresistente Pflanzen (Powell (1986) Science 232, 738-743) und (iv) Ozon-resistente Pflanzen (Van Camp (1994) BioTech. 12, 165-168). Beispiele für Qualitätssteigerungen sind: (i) Erhöhung der Haltbarkeit von Früchten (Oeller (1991) Science 254, 437-439), (ii) Erhöhung der Stärkeproduktion in Kartoffelknollen (Stark (1992) Science 242, 419), (iii) Veränderung der Stärke (Visser (1991) Mol. Gen. Genet. 225, 289-296) und Lipidzusammensetzung (Voelker (1992) Science 257, 72-74) und (iv) Produktion pflanzenfremder Polymere (Poirer (1992) Science 256, 520-523). Grundvoraussetzung für die Erzeugung transgener Pflanzen ist die Verfügbarkeit geeigneter Transformationssysteme und das Vorhandensein von Selektionsmarkern, die die Identifizierung erfolgreich transformierter Pflanzenzellen ermöglichen.Using genetic engineering, it is possible to target foreign genes into the to transmit plant genome. This process is called transformation and the resulting plants referred to as transgenic. The primary goals are to one of crop protection and the other an increase in quality of Harvest products. Examples of crop protection measures are: (i) herbicide tolerant Plants (Stalker (1988) Science 242, 419), (ii) insect-resistant plants (Vaek  (1987) Plant Cell 5, 159-169), (iii) Virus Resistant Plants (Powell (1986) Science 232, 738-743) and (iv) ozone-resistant plants (Van Camp (1994) BioTech. 12, 165-168). Examples of quality improvements are: (i) Increasing the durability of Fruit (Oeller (1991) Science 254, 437-439), (ii) increase in starch production in potato tubers (Stark (1992) Science 242, 419), (iii) change in starch (Visser (1991) Mol. Gen. Genet. 225, 289-296) and lipid composition (Voelker (1992) Science 257, 72-74) and (iv) production of non-plant polymers (Poirer (1992) Science 256, 520-523). Basic requirement for production transgenic plants is the availability of suitable transformation systems and the presence of selection markers that make the identification successful enable transformed plant cells.

Die Entwicklung neuer Selektionsmarker gewinnt durch den stärker werdenden Einsatz von Pflanzen in der Biotechnologie immer mehr an Bedeutung. Bislang wurden vornehmlich Antibiotika- oder Herbizidresistenzen, beispielsweise Kanamycin, Hygromycin oder BASTA, zur Selektion transgener Pflanzen eingesetzt, die je nach Pflanzenart, nicht immer effektiv und häufig die Pflanzenregeneration negativ beeinflussen. Darüber hinaus ist der Einsatz von Genen, die Antibiotikaresistenzen vermitteln, im Lebensmittelbereich unerwünscht. Desweiteren ist zur Steuerung komplexer Stoffwechselprozesse die Manipulation mehrerer enzymatischer Schritte notwendig. Als weitere Selektionsmarker werden Gene überexprimiert, die Resistenzen gegen Methotrexat bzw. 2-Difluoromethylornithin erzeugen oder die Verwendung stoffwechselfremder Substrate, beispielsweise Indol/Thryptophan, Histinol/Histidin oder Mannose, zulassen.The development of new selection markers wins through the growing Use of plants in biotechnology is becoming increasingly important. So far were primarily antibiotic or herbicide resistance, for example Kanamycin, hygromycin or BASTA, used to select transgenic plants, which, depending on the type of plant, is not always effective and often the regeneration of plants influence negatively. In addition, the use of genes that Providing resistance to antibiotics, undesirable in the food sector. Furthermore is the manipulation of several to control complex metabolic processes enzymatic steps necessary. Genes are another selection marker overexpressed, the resistance to methotrexate or 2-difluoromethylornithine generate or the use of non-metabolic substrates, for example Allow indole / thryptophane, histinol / histidine or mannose.

Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, Mittel und Verfahren zur Verfügung zu stellen, die zur Herstellung transgener Pflanzenzellen und Pflanzen genutzt werden können.The present invention is therefore based on the object, means and methods to be made available for the production of transgenic plant cells and Plants can be used.

Diese Aufgabe wird durch die Bereitstellung der in den Patentansprüchen gekennzeichneten Ausführungsformen gelöst.This task is accomplished by the provision of the claims characterized embodiments solved.

Somit betrifft die vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von transgenen Pflanzenzellen, Pflanzengewebe oder Pflanzen umfassend:
The present invention thus relates to a method for producing transgenic plant cells, plant tissue or plants comprising:

  • a) Transformation der Pflanzenzellen, Pflanzengewebe oder Pflanzen, die einen Stoffwechseldefekt aufweisen, mit einem DNA-Molekül, das eine DNA-Sequenz enthält die in der Lage ist den Stoffwechseldefekt zu komplementieren oder aufzuheben;a) transformation of the plant cells, plant tissue or plants that a Have a metabolic defect with a DNA molecule that has a DNA sequence contains which is able to complement the metabolic defect or repeal;
  • b) Selektion der transformierten Pflanzenzellen, Pflanzengewebe oder Pflanzen auf geeignetem Selektionsmedium.b) selection of the transformed plant cells, plant tissue or plants on a suitable selection medium.

Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung wird unter einem Stoffwechseldefekt ein durch natürlich oder künstlich erzeugte Mutation im Genom der Pflanze oder Pflanzenzelle hervorgerufener Defekt verstanden, durch den die Pflanzenzelle oder Pflanze nicht mehr in der Lage ist einen für sie essentiellen Metaboliten in ausreichender Menge selbst zu synthetisieren, so daß sie auf die Zuführung dieses Metaboliten oder geeigneter Vorstufen von außen angewiesen ist, um den durch den Metabolitenmangel verursachten Phänotyp zu kompensieren oder vorzugsweise aufzuheben. Unter dem Begriff "komplementieren" wird in der vorliegenden Erfindung die Fähigkeit verstanden, den vorgenannten durch den Stoffwechseldefekt verursachten Phänotyp zu kompensieren oder aufzuheben.In connection with the present invention, a Metabolic defect caused by a naturally or artificially created mutation in the genome understood in the plant or plant cell caused by the Plant cell or plant is no longer able to do an essential one for them Metabolites in sufficient amount to synthesize themselves, so that they on the Supply of this metabolite or suitable precursors is dependent on the outside, to compensate for the phenotype caused by the lack of metabolites or preferably to cancel. The term "complement" is used in the present invention understood the ability to perform the aforementioned through the Compensate for or cancel the phenotype caused by the metabolic defect.

Beispiele für "Metabolite" im Sinne der vorliegenden Erfindung umfassen Aminosäuren bzw. ihre Vorstufen bspw. die Aminosäuren Methionin und Threonin bzw. Homocystein. Unter "Phänotyp" wird die Ausprägung eines Merkmals verstanden, das mittels augenscheinlicher Betrachtung, biochemischer Analysen oder vorzugsweise selektiven Bedingungen ausgelesen werden kann. Im Sinne der vorliegenden Erfindung äußert sich der verursachte Phänotyp in einem verlangsamten Wachstum der Pflanzen bis hin zum Absterben der Pflanze.Examples of "metabolites" in the sense of the present invention include Amino acids or their precursors, for example the amino acids methionine and threonine or homocysteine. "Phenotype" is the expression of a characteristic understood that by means of obvious observation, biochemical analyzes or preferably selective conditions can be read out. In the sense of the In the present invention, the phenotype caused is expressed in one slowed growth of the plants up to the death of the plant.

Die vorliegende Erfindung basiert auf dem überraschenden Befund, daß die genetische Komplementation von Stoffwechseldefekten in Pflanzen, beispielsweise innerhalb der Aminosäurebiosynthese der Aspartatfamilie, mittels Expression homologer bzw. heterologer Gene als Selektionssystem für die Herstellung transgener Pflanzen dienen kann. Die Stoffwechselmutanten können durch verschiedene Verfahren erlangt und mittels Metabolitensupplementation in vitro propagiert werden. Durch Anwendung dieses Verfahrens kann auf andere Selektionsmarker verzichtet werden, indem der Stoffwechseldefekt zum Wildtypzustand zurückgeführt wird bei gleichzeitiger Expression der neuen gewünschten Eigenschaft. Unter Verwendung homologer Gene zur Komplementation der Defekte wird vorteilhafter Weise der Anteil an Fremd-DNA in den erzeugten transgenen Linien reduziert. Das erfindungsgemäße Verfahren wird in den Beispielen anhand der Erzeugung und Komplementation einer Methioninauxotrophen Kartoffelpflanze erläutert. Das Gen für die Cystathionin- beta-Lyase (CbL; EC 4.4.1.8), die eine essentielle Rolle in der Biosynthese der Aminosäure Methionin spielt, wurde durch die Komplementation der Methionin-auxotrophen E.-coli-Mutante GUC41 isoliert. Ausgehend von einer λZapII- cDNA-Bank von Kartoffelblättern wurden mittels in-vivo-Excision Plasmide (pBluescript SK-), die verschiedene cDNAs enthalten, in ihrer Gesamtheit isoliert und in der Mutante etabliert. Zunächst wurde lediglich auf die vom eingebrachten Plasmid ausgehende Resistenz selektiert und in einem zweiten Durchgang auf die Auxotrophie der Mutante auf einem geeigneten Selektionsmedium. Die Analyse der aus dieser Durchmusterung hervorgegangenen Kolonien ergab ein einheitliches Bild mit cDNA-Fragmenten einer Größe. Das von der cDNA-Sequenz abgeleitete Protein weist eine hohe Homologie zu den abgeleiteten Proteinen aus E. coli (Belfazia, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 83 (1986), 867-871) und Arabidopsis thaliana (Ravanel, Plant Mol. Biol. 29 (1995), 875-882) auf. Durch das Einbringen der cDNA für Cystathionin beta-Lyase in inverser Orientierung bezüglich des Promotors konnten Kartoffelpflanzen regeneriert werden, die auf Komplementationsmedium keine Veränderung zum Wildtyp aufweisen. Werden die transgenen Linien jedoch in Töpfen ins Gewächshaus gebracht, ist ein breit gefächertes Phänotypenspektrum sichtbar. In der Regel findet man in Anhängigkeit vom Grad des Antisenseeffektes eine Retardierung des Wachstums bis zum Verlust der Pflanze; siehe auch Anwendungsbeispiel 1 und 3, letzteres für das Enzym Threoninsynthase. Der bei den Antisensepflanzen von Anwendungsbeispiel 1 beobachtete Phänotyp konnte durch Supplementation (gießen bzw. sprühen mit Methionin-haltigem Wasser) zum Wildtyp revertiert werden. In einem ähnlichen Experiment konnte durch Expression des CbL-Gens aus E. coli der genetische Defekt einer Tabak-Mutante, die den gleichen Phänotyp aufweist wie die Antisensepflanzen, erfolgreich komplementiert werden (Anwendungsbeispiel 2). The present invention is based on the surprising finding that genetic complementation of metabolic defects in plants, for example within the amino acid biosynthesis of the aspartate family, by means of expression homologous or heterologous genes as a selection system for the production can serve transgenic plants. The metabolic mutants can by Different methods have been achieved and by means of metabolite supplementation in vitro  be propagated. By applying this procedure to others Selection markers can be dispensed with by changing the metabolic defect to Wild type status is attributed with simultaneous expression of the new desired property. Using homologous genes for complementation the defect is advantageously the proportion of foreign DNA in the generated reduced transgenic lines. The inventive method is in the Examples based on the generation and complementation of a Methionine auxotrophic potato plant explained. The gene for the cystathionin beta-lyase (CbL; EC 4.4.1.8), which play an essential role in the biosynthesis of Amino acid methionine plays by complementation Methionine auxotrophic E. coli mutant GUC41 isolated. Starting from a λZapII cDNA library of potato leaves were plasmids by in vivo excision (pBluescript SK-), which contain different cDNAs, isolated in their entirety and established in the mutant. At first it was only brought in by the Resistance from the plasmid selected and in a second run to the Auxotrophy of the mutant on a suitable selection medium. The analysis of the Colonies that emerged from this survey gave a uniform picture with cDNA fragments of one size. The protein derived from the cDNA sequence shows high homology to the derived proteins from E. coli (Belfazia, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 83 (1986), 867-871) and Arabidopsis thaliana (Ravanel, Plant Mol. Biol. 29 (1995), 875-882). By inserting the cDNA for Cystathionin beta-lyase in inverse orientation with respect to the promoter could Potato plants are regenerated that have no complementary medium Show change to wild type. However, if the transgenic lines are in Bringing pots into the greenhouse is a broad spectrum of phenotypes visible. As a rule, one finds depending on the degree of the antisense effect a retardation of growth until the loss of the plant; see also Application examples 1 and 3, the latter for the enzyme threonine synthase. The at phenotype observed in the antisense plants of use example 1 by supplementation (pour or spray with water containing methionine) to Wild type can be reverted. In a similar experiment, expression of the E. coli CbL gene, the genetic defect of a tobacco mutant that affects the has the same phenotype as the antisense plants, successfully complemented be (application example 2).  

Für andere toxische Verbindungen, die als Selektionsmarker in der Pflanzentransformation eingesetzt werden, sind vielfältige Wirkungen auf den Metabolismus der Pflanze beschrieben. So führt z. B. die Zugabe von manchen Antibiotika oftmals zur Regeneration von transgenen Pflanzen, die physiologische und morphologische Veränderungen gegenüber dem Phänotyp des Wildtyps aufweisen und/oder steril sind. Hingegen werden bei Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens in Verbindung mit der Selektion auf geeigneten Komplementationsmedien phänotypisch normale und fertile transgene Pflanzen regeneriert.For other toxic compounds that act as selection markers in the Plant transformation are used, have multiple effects on the Metabolism of the plant described. So z. B. the addition of some Antibiotics are often used to regenerate transgenic plants, the physiological and morphological changes compared to the phenotype of the wild type have and / or are sterile. However, when using the The inventive method in connection with the selection of suitable Complementation media phenotypically normal and fertile transgenic plants regenerates.

DNA-Sequenzen, die zur Erzeugung von Stoffwechseldefekten in Pflanzen genutzt werden können, bzw. zu deren Komplementation, können aus natürlichen Quellen isoliert werden, vorzugsweise Pflanzen, beispielsweise durch Komplementation von entsprechenden auxotrophen Bakterien- oder Hefemutanten, vorzugsweise, E. coli und Saccharomyces cerevisae. Beispiele solcher DNA-Sequenzen sind beschrieben in Kim, Plant Mol. Biol. 32 (1996), 1117-1124; Ravanel et al., Biochem. J 331 (1998), 639-648; Curien et al., FEBS Letters 390 (1996), 85-90; Leggewie et al., Plant Cell 9 (1997), 381-392.DNA sequences used to generate metabolic defects in plants can, or their complementation, can be from natural sources are isolated, preferably plants, for example by complementing corresponding auxotrophic bacterial or yeast mutants, preferably E. coli and Saccharomyces cerevisae. Examples of such DNA sequences are described in Kim, Plant Mol. Biol. 32 (1996), 1117-1124; Ravanel et al., Biochem. J 331 (1998) 639-648; Curien et al., FEBS Letters 390 (1996), 85-90; Leggewie et al., Plant Cell 9 (1997), 381-392.

Mittels gängiger molekularbiologischer Techniken ist es möglich (siehe z. B. Sambrook, 1989, Molecular Cloning, A Laboratory Manual, 2. Aufl. Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, NY), verschiedenartige Mutationen in die vorgenannten DNA-Sequenzen einzuführen, wodurch es zur Synthese von RNA und gegebenenfalls Proteinen mit eventuell veränderten biologischen Eigenschaften kommt. Hierbei ist zum einen die Erzeugung von Deletionsmutanten möglich, bei denen durch fortschreitende Deletionen vom 5'- oder vom 3'-Ende der codierenden DNA-Sequenz, die Synthese entsprechend verkürzter Proteine erreicht werden kann. Ferner ist es möglich, gezielt Enzyme herzustellen, die durch Addition entsprechende Signalsequenzen in bestimmten Kompartimenten der Pflanzenzelle lokalisiert sind. Derartige Sequenzen sind bekannt (siehe beispielsweise Braun, EMBO J. 11 (1992), 3219-3227; Wolter, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 85 (1988), 846 850; Sonnewald, Plant J 1 (1991), 95-106). Bevorzugte Signalsequenzen sind das Transitpeptid von Rubisco: Krebbers et al., Plant Mol. Biol. 11 (1988), 745-759 und Signalsequenzen für das Targeting in Mitochondrien: Boutry et al., Nature 328 (1987), 340-342. Andererseits ist auch die Einführung von Punktmutationen denkbar an Positionen, bei denen eine Veränderung der Aminosäuresequenz einen Einfluß beispielsweise auf die Enzymaktivität oder die Regulierung des Enzyms hat. Auf diese Weise können z. B. Mutanten hergestellt werden, die einen veränderten Km- Wert besitzen oder nicht mehr den normalerweise in der Zelle vorliegenden Regulationsmechanismen über allosterische Regulation oder kovalente Modifizierung unterliegen. Desweiteren können Mutanten hergestellt werden, die eine veränderte Substrat- oder Produktspezifität aufweisen. Weiterhin können Mutanten hergestellt werden, die ein verändertes Aktivitäts-Temperatur-Profil aufweisen.Using common molecular biological techniques, it is possible (see, for example, Sambrook, 1989, Molecular Cloning, A Laboratory Manual, 2nd ed. Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, NY) to introduce various types of mutations into the aforementioned DNA sequences , which leads to the synthesis of RNA and possibly proteins with possibly changed biological properties. On the one hand, it is possible to generate deletion mutants in which the synthesis of correspondingly shortened proteins can be achieved by progressive deletions from the 5 'or from the 3' end of the coding DNA sequence. Furthermore, it is possible to specifically produce enzymes which are localized in certain compartments of the plant cell by adding corresponding signal sequences. Such sequences are known (see, for example, Braun, EMBO J. 11 (1992), 3219-3227; Wolter, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 85 (1988), 846 850; Sonnewald, Plant J 1 (1991), 95 -106). Preferred signal sequences are the transit peptide from Rubisco: Krebbers et al., Plant Mol. Biol. 11 (1988), 745-759 and signal sequences for targeting in mitochondria: Boutry et al., Nature 328 (1987), 340-342. On the other hand, the introduction of point mutations is also conceivable at positions in which a change in the amino acid sequence has an influence, for example on the enzyme activity or the regulation of the enzyme. In this way, e.g. B. Mutants are produced which have a changed K m value or are no longer subject to the regulatory mechanisms normally present in the cell via allosteric regulation or covalent modification. Furthermore, mutants can be produced which have an altered substrate or product specificity. Furthermore, mutants can be produced which have a changed activity-temperature profile.

Für die gentechnische Manipulation in prokaryontischen Zellen können die DNA-Moleküle oder Teile dieser Moleküle in Plasmide eingebracht werden, die eine Mutagenese oder eine Sequenzveränderung durch Rekombination von DNA-Sequenzen erlauben. Mit Hilfe von Standardverfahren (vgl. Sambrook, 1989, Molecular Cloning: A laboratory manual, 2. Aufl., Cold Spring Harbor Laboratory Press, NY, USA) können Basenaustausche vorgenommen oder natürliche oder synthetische Sequenzen hinzugefügt werden. Für die Verbindung der DNA-Fragmente untereinander können an die Fragmente Adaptoren oder Linker angesetzt werden. Ferner können Manipulationen, die passende Restriktionsschnittstellen zur Verfügung stellen oder die überflüssige DNA oder Restriktionsschnittstellen entfernen, eingesetzt werden. Wo Insertionen, Deletionen oder Substitutionen in Frage kommen, können in-vitro-Mutagenese, "primer repair", Restriktion oder Ligation verwendet werden. Als Analysemethode werden im allgemeinen eine Sequenzanalyse, eine Restriktionsanalyse und weitere biochemisch-molekularbiologische Methoden durchgeführt. Die Degeneration des genetischen Codes bietet dem Fachmann u. a. die Möglichkeit, die Nucleotidsequenz der DNA-Sequenz an die Codon-Präferenz des jeweiligen Wirts, vorzugsweise Pflanzen, anzupassen.For genetic engineering manipulation in prokaryotic cells, the DNA molecules or parts of these molecules are introduced into plasmids, which are a Mutagenesis or a sequence change by recombination of Allow DNA sequences. Using standard procedures (see Sambrook, 1989, Molecular Cloning: A laboratory manual, 2nd ed., Cold Spring Harbor Laboratory Press, NY, USA) can be base exchanged or natural or synthetic sequences can be added. For connecting the DNA fragments among themselves can be adapters or linkers to the fragments can be scheduled. Manipulations can also be the appropriate Provide restriction interfaces or the superfluous DNA or Remove restriction interfaces, are used. Where insertions, deletions or substitutions can be considered, in vitro mutagenesis, "primer repair", Restriction or ligation can be used. As an analysis method in generally sequence analysis, restriction analysis and others biochemical-molecular biological methods carried out. The degeneration of the genetic codes offers u. a. the possibility that Nucleotide sequence of the DNA sequence to the codon preference of the respective host, preferably plants.

Die gewünschte DNA-Sequenz kann synthetisch hergestellt oder natürlich gewonnen sein oder eine Mischung aus synthetischen und natürlichen DNA-Bestandteilen enthalten. Im allgemeinen werden synthetische DNA-Sequenzen mit Codons erzeugt, die von Pflanzen bevorzugt werden. Diese von Pflanzen bevorzugten Codons können aus Tripletts mit der höchsten Proteinhäufigkeit bestimmt werden, die in den meisten interessanten Pflanzenspezies exprimiert werden. Bei der Präparation einer Expressionskassette können verschiedene DNA-Fragmente manipuliert werden, um eine DNA-Sequenz zu erhalten, die in der korrekten Richtung liest und die mit einem korrekten Leseraster ausgestattet ist. Für die Verbindung der DNA-Fragmente miteinander können an die Fragmente Adaptoren oder Linker angesetzt werden.The desired DNA sequence can be made synthetically or naturally be won or a mixture of synthetic and natural Contain DNA components. Generally synthetic  Generated DNA sequences with codons that are preferred by plants. This Plant-preferred codons can be made from triplets with the highest Protein frequency can be determined in the most interesting Plant species are expressed. When preparing an expression cassette Different DNA fragments can be manipulated to create a DNA sequence to get that reads in the correct direction and those with a correct one Reading frame is equipped. For connecting the DNA fragments together adapters or linkers can be attached to the fragments.

Verfahren zur Verringerung der Aktivität bzw. der Menge eines bestimmten Enzyms, die zur Erzeugung von Stoffwechseldefekten in Pflanzen genutzt werden können, sind gängiger Stand der Technik. Hierzu wird ein in der Regel chimäres Gen in die Pflanze eingeführt. Es besteht aus einem in der Pflanze aktiven Promotor, einer in der antisense-Richtung an den Promotor gebundenen kodierenden Sequenz des Enzyms, dessen Aktivität zu verringern ist, (3'-Ende der kodierenden Sequenz am 3'-Ende des Promotors) und einem in der Pflanze funktionalen Terminationssignal für die Transkription. Die Erzeugung von Stoffwechselmutanten kann natürlich auch durch andere gängige Techniken wie Cosuppressionseffekten und Expression von Ribozymen erfolgen, siehe beispielsweise Hans Heldt, Pflanzenbiochemie, Spektrum, Akad.-Verl., 1996; Benjamin Lewin, Molekularbiologie der Gene, Akad. Verl., 1998; William Dashek, Methods in plant biochemistry and molecular biology, CRC Press, 1997. Zur Einführung derartiger Gene in Pflanzenzellen stehen verschiedene Verfahren zur Verfügung. Aus den transformierten Zellen können intakte transgene Pflanzen regeneriert werden, unter denen solche mit dem gewünschten Phänotyp (Verringerung der Aktivität des Zielenzyms) ermittelt werden. Vorzugsweise handelt es sich bei den vorgenannten stoffwechseldefekten Pflanzen um auxotrophe Mutanten, die beispielsweise auf die äußere Zufuhr von (einer) Aminosäure(n) oder deren Vorstufen angewiesen sind.Process for reducing the activity or the amount of a specific enzyme, that can be used to create metabolic defects in plants, are common state of the art. For this purpose, a generally chimeric gene is inserted into the Plant introduced. It consists of a promoter active in the plant, one in the antisense direction of the coding sequence bound to the promoter Enzyme whose activity is to be reduced (3 'end of the coding sequence on 3 'end of the promoter) and a termination signal functional in the plant for transcription. The production of metabolic mutants can of course also through other common techniques such as cosuppression effects and expression of Ribozymes occur, see for example Hans Heldt, plant biochemistry, Spectrum, Akad.-Verl., 1996; Benjamin Lewin, Molecular Biology of Genes, Akad. Publ., 1998; William Dashek, Methods in plant biochemistry and molecular biology, CRC Press, 1997. Stand for the introduction of such genes in plant cells different procedures are available. From the transformed cells intact transgenic plants are regenerated, among which those with the desired phenotype (reduction in the activity of the target enzyme) become. The aforementioned metabolic defects are preferably involved Plants around auxotrophic mutants, for example due to the external supply of (a) amino acid (s) or their precursors.

In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahren liegt der Stoffwechseldefekt innerhalb der Aminosäurebiosynthese vor, vorzugsweise in der Aminosäurebiosynthese der Aspartatfamilie.In a preferred embodiment of the method according to the invention, the Metabolic defect within the amino acid biosynthesis before, preferably in the Amino acid biosynthesis of the aspartate family.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt der Stoffwechseldefekt in der Biosynthese der Aminosäure Cystein, Methionin oder Threonin.In a particularly preferred embodiment of the invention  The metabolic defect lies in the biosynthesis of the amino acid cysteine, Methionine or threonine.

Im allgemeinen kann der Stoffwechseldefekt in den Pflanzenzellen und Pflanzen für das erfindungsgemäße Verfahren durch eine Mutation, Antisense, CoSuppression, oder einen dominanten Mutanten-Effekt erzeugt werden. Derartige Techniken sind dem Fachmann bekannt; siehe beispielsweise Negrutiu et al., Mol. Gen. Genet. 199 (1985), 330-337, oder die oben angegebenen Literaturstellen.In general, the metabolic defect in the plant cells and plants for the method according to the invention by mutation, antisense, co-suppression, or a dominant mutant effect. Such techniques are known to the expert; see, for example, Negrutiu et al., Mol. Gen. Genet. 199 (1985), 330-337, or the references cited above.

Die oben beschriebenen DNA-Sequenzen umfassen auch Fragmente, Derivate und allelische Varianten der oben beschriebenen DNA-Sequenzen, die zur Erzeugung des Stoffwechseldefekt oder dessen Komplementation eingesetzt werden können. Unter "Fragmenten" werden dabei Teile der DNA-Sequenz verstanden, die lang genug sind, um eines der beschriebenen Proteine zu codieren. Der Ausdruck "Derivat" bedeutet in diesem Zusammenhang, daß die Sequenzen sich von den oben beschriebenen DNA-Sequenzen an einer oder mehreren Positionen unterscheiden aber einen hohen Grad an Homologie zu diesen Sequenzen aufweisen. Homologie bedeutet dabei eine Sequenzidentität von mindestens 40%, insbesondere eine Identität von mindestens 60%, vorzugsweise über 80% und besonders bevorzugt über 90%. Die Abweichungen zu den im Stand der Technik beschriebenen DNA-Sequenzen können dabei beispielsweise durch Deletion, Substitution, Insertion und/oder Rekombination entstanden sein.The DNA sequences described above also include fragments, derivatives and allelic variants of the DNA sequences described above, which are used to generate of the metabolic defect or its complementation can be used. “Fragments” mean parts of the DNA sequence that are long are enough to encode one of the proteins described. The expression In this context, "derivative" means that the sequences differ from the DNA sequences described above at one or more positions but distinguish a high degree of homology to these sequences exhibit. Homology means a sequence identity of at least 40%, in particular an identity of at least 60%, preferably over 80% and particularly preferably over 90%. The deviations from those in the prior art DNA sequences described can, for example, by deletion, Substitution, insertion and / or recombination have arisen.

Bei den DNA-Sequenzen, die homolog zu den oben beschriebenen Sequenzen sind und Derivate dieser Sequenzen darstellen, handelt es sich in der Regel um Variationen dieser Sequenzen, die Modifikationen darstellen, die dieselbe biologische Funktion ausüben. Es kann sich dabei sowohl um natürlicherweise auftretende Variationen handeln, beispielsweise um Sequenzen aus anderen Organismen, oder um Mutationen, wobei diese Mutationen auf natürliche Weise aufgetreten sein können oder durch gezielte Mutagenese eingeführt wurden. Ferner kann es sich bei den Variationen um synthetisch hergestellte Sequenzen handeln. Bei den allelischen Varianten kann es sich sowohl um natürlich auftretende Varianten handeln, als auch um synthetisch hergestellte oder durch rekombinante DNA-Techniken erzeugte Varianten. Dem Fachmann ist natürlich auch bekannt, daß das zur Komplementation des genetischen Defekts verwendete Gen nicht unbedingt homolog zu oder identisch mit dem entsprechenden defekten Gen in der Pflanze sein muß. Es muß lediglich ein Genprodukt codieren und exprimieren das in der Lage ist den Gendefekt zu komplementieren, beispielsweise ein Protein, das zumindest als eine seiner enzymatischen Aktivitäten diejenige(n) des Proteins anweist, das durch den genetischen Defekt nicht mehr oder nicht in genügender Menge oder in inaktiver Form gebildet wird. Mit CbL ist beispielsweise ein Gen aus E. coli bekannt (maIY, Zdych et al., J. Bacteriol. 177 (1995), 5035-5039), das für ein Enzym aus einem anderen Stoffwechselweg codiert und trotzdem signifikante CbL- Aktivität aufweist und somit potentiell zur Komplementation des genetischen Defekes eingesetzt werden kann. Wie weiter in der vorliegenden Anmeldung beschrieben, werden auch Verfahren bereitgestellt geeignete Seletionsmarker zu isolieren, die in der Lage sind, die oben beschriebenen genetischen Defekte zu komplementieren.For the DNA sequences that are homologous to the sequences described above and represent derivatives of these sequences, they are usually Variations on these sequences that represent modifications that are the same perform biological function. It can be both natural occurring variations are, for example, sequences from others Organisms, or around mutations, these mutations occurring naturally may have occurred or were introduced through targeted mutagenesis. Further the variations can be synthetically produced sequences. The allelic variants can be both naturally occurring Act variants, as well as synthetically produced or by recombinant Variants generated by DNA techniques. Of course, the expert is also aware that the gene used to complement the genetic defect is not  necessarily homologous to or identical to the corresponding defective gene in the Must be a plant. It only has to encode a gene product and express that in is able to complement the gene defect, for example a protein that at least as one of its enzymatic activities that of the protein instructs that due to the genetic defect no longer or not sufficiently Amount or is formed in inactive form. With CbL, for example, a gene is out E. coli (MaIY, Zdych et al., J. Bacteriol. 177 (1995), 5035-5039), which for a Enzyme encoded from another metabolic pathway and yet significant CbL Has activity and thus potentially to complement the genetic Defects can be used. As further in the present application described, methods are also provided for suitable selection markers isolate who are able to overcome the genetic defects described above complement.

Die von den verschiedenen Varianten der in den rekombinanten DNA-Molekülen enthaltenen DNA-Sequenzen codierten Proteine, weisen vorzugsweise bestimmte gemeinsame Charakteristika auf, wie Enzymaktivität, Molekulargewicht, immunologische Reaktivität oder Konformation oder physikalische Eigenschaften, wie das Laufverhalten in Gelelektrophoresen, chromatographisches Verhalten, Sedimentationskoeffizienten, Löslichkeit, spektroskopische Eigenschaften, Stabilität; pH-Optimum, Temperatur-Optimum.That of the different variants in the recombinant DNA molecules contained DNA sequences encoded proteins, preferably have certain common characteristics such as enzyme activity, molecular weight, immunological reactivity or conformation or physical properties, such as the running behavior in gel electrophoresis, chromatographic behavior, Sedimentation coefficient, solubility, spectroscopic properties, stability; pH optimum, temperature optimum.

Zur Expression der in den erfindungsgemäßen rekombinanten DNA-Molekülen enthaltenen DNA-Sequenz in pflanzlichen Zellen ist diese mit regulatorischen Sequenzen verknüpft, die die Transkription in pflanzlichen Zellen gewährleisten. Hierzu zählen insbesondere Promotoren. Generell kommt für die Expression jeder in pflanzlichen Zellen aktive Promotor in Frage.For expression of the recombinant DNA molecules according to the invention DNA sequence contained in plant cells is this with regulatory Linked sequences that ensure transcription in plant cells. These include promoters in particular. Generally everyone comes for expression promoter active in plant cells.

Der Promotor kann dabei vorzugsweise so gewählt sein, daß die Expression konstitutiv erfolgt oder nur in einem bestimmten Gewebe, zu einem bestimmten Zeitpunkt der Pflanzenentwicklung oder zu einem durch äußere Einflüsse determinierten Zeitpunkt. In Bezug auf die Pflanze kann der Promotor homolog oder heterolog sein. Sinnvolle Promotoren sind z. B. der Promotor der 35S RNA des Cauliflower Mosaic Virus und der Ubiquitin-Promotor aus Mais für eine konstitutive Expression. Besonders bevorzugt ist ein Promotor, der während der Pflanzentransformation, der Pflanzenregeneration oder bestimmten Stadien dieser Prozesse aktiv ist, z. B. Zellteilungsspezifische Promotoren; siehe beispielsweise den meristematischen Promotor meri-5 (Medford et al., Plant Cell 3 (1991), 359-370). Eine Übersicht weiterer in Frage kommender Promotoren ist z. B. in Ward (1993) Plant Mol. Biol. 22, 361-366 gegeben.The promoter can preferably be chosen so that the expression constitutive or only in a certain tissue, to a certain one Time of plant development or due to external influences determined time. With respect to the plant, the promoter can be homologous or be heterologous. Useful promoters are e.g. B. the promoter of the 35S RNA of Cauliflower Mosaic Virus and the ubiquitin promoter from maize for a constitutive Expression. A promoter that is particularly preferred during the  Plant transformation, plant regeneration or certain stages of this Processes is active, e.g. B. Cell division specific promoters; see for example the meristematic promoter meri-5 (Medford et al., Plant Cell 3 (1991), 359-370). An overview of further promoters in question is e.g. B. in Ward (1993) Plant Mol. Biol. 22, 361-366.

Ferner ist vorzugsweise eine Transkriptions-Terminationssequenz vorhanden, die der korrekten Beendigung der Transkription dient sowie der Addition eines Poly-ASchwanzes an das Transkript dienen kann, dem eine Funktion bei der Stabilisierung der Transkripte beigemessen wird. Derartige Elemente, z. B. der Terminator des Octopinsynthasegens aus Agrobakterien, sind in der Literatur beschrieben (vgl. Gielen, EMBO J. 8 (1989), 23-29) und sind beliebig austauschbar.Furthermore, there is preferably a transcription termination sequence which serves the correct termination of the transcription and the addition of a Poly-A-tail can serve the transcript, which has a function in the Stabilization of the transcripts is attributed. Such elements, e.g. B. the Terminators of the octopine synthase gene from agrobacteria are in the literature described (cf. Gielen, EMBO J. 8 (1989), 23-29) and are interchangeable.

In einer bevorzugten Ausführungsform stammen die vorgenannten DNA-Sequenzen aus Bakterien oder Pflanzen.In a preferred embodiment, the aforementioned DNA sequences originate from bacteria or plants.

Wie in den Beispielen beschrieben konnten Stoffwechsel auxotrophe Pflanzen erfolgreich durch die Expression des CbL-Gens aus E. coli komplementiert werden. Phänotypische und physiologische Untersuchungen dieser transgenen Linien zeigten keinen Unterschied zu den ebenfalls untersuchten Kontrollpflanzen. Diese Methode führt demzufolge zu keiner Veränderung der Pflanzen, wie es bei Anwendung dieser Technik in der Biotechnologie erwünscht ist. Ein Einfluß auf andere Metabolite kann demzufolge ausgeschlossen werden.As described in the examples, metabolism allowed auxotrophic plants can be successfully complemented by the expression of the CbL gene from E. coli. Phenotypic and physiological studies of these transgenic lines showed no difference to the control plants also examined. This The method therefore does not lead to any change in the plants, as it does with Application of this technique in biotechnology is desirable. An influence on other metabolites can therefore be excluded.

Daher codiert in einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens die DNA-Sequenz ein Enzym, vorzugsweise Cystathionin-beta-Lyase oder Threoninsynthase.Therefore coded in a preferred embodiment of the invention Method the DNA sequence an enzyme, preferably cystathionine beta lyase or threonine synthase.

Die Einführung erfindungsgemäßer DNA-Moleküle in pflanzliche Zellen erfolgt vorzugsweise unter Verwendung von Vektoren wie Plasmiden, die eine stabile Intergration der eingeführten DNA in das pflanzliche Genom gewährleisten. Für die vorliegende Erfindung können beispielsweise die binären Vektoren BIN 19 und Derivate verwendet werden. Der Vektor BIN 19 wurde von Bevan (Nucl. Acids Res. 12 (1984), 8711-8721) beschrieben und ist kommerziell erhältlich (Clontech Laboratories, Inc., USA). Es ist jedoch auch jeder andere Pflanzentransformationsvektor geeignet, in den eine Expressionskassette integriert werden kann, und die Integration der Expressionskassette in das pflanzliche Genom gewährleistet.DNA molecules according to the invention are introduced into plant cells preferably using vectors such as plasmids that are stable Ensure the integration of the inserted DNA into the plant genome. For the For example, the present invention can use binary vectors BIN 19 and Derivatives are used. The vector BIN 19 was developed by Bevan (Nucl. Acids Res. 12 (1984), 8711-8721) and is commercially available (Clontech Laboratories, Inc., USA). However, it is everyone else  Plant transformation vector suitable in which an expression cassette is integrated and the integration of the expression cassette into the plant genome guaranteed.

Zur Vorbereitung der Einführung fremder Gene in höhere Pflanzen stehen eine große Anzahl von Klonierungsvektoren zur Verfügung, die ein Replikationssignal für E. coli und ein Markergen zur Selektion transformierter Bakterienzellen enthalten. Beispiele für derartige Vektoren sind pBR322, pUC-Derivate, M13mp-Derivate, pBluescript-Derivate, pACYC184, usw. Die gewünschte DNA-Sequenz kann an einer passenden Restriktionsschnittstelle in den Vektor eingeführt werden. Das erhaltene Plasmid wird für die Transformation von E.-coli-Zellen verwendet. Transformierte E.-coli-Zellen werden in einem geeigneten Medium kultiviert, anschließend geerntet und lysiert. Das Plasmid wird nach Standardmethoden wiedergewonnen. Als Analysemethode zur Charakterisierung der gewonnenen Plasmid-DNA werden im allgemeinen Restriktionsanalysen und Sequenzanalysen eingesetzt. Nach jeder Manipulation kann die Plasmid-DNA gespalten werden und resultierende DNA-Fragmente mit anderen DNA-Sequenzen verknüpft werden.To prepare for the introduction of foreign genes into higher plants there is a large number of cloning vectors are available that provide a replication signal for E. coli and a marker gene for the selection of transformed bacterial cells. Examples of such vectors are pBR322, pUC derivatives, M13mp derivatives, pBluescript derivatives, pACYC184, etc. The desired DNA sequence can be a suitable restriction interface into the vector. The The plasmid obtained is used for the transformation of E. coli cells. Transformed E. coli cells are cultivated in a suitable medium, then harvested and lysed. The plasmid is made using standard methods recovered. As an analysis method to characterize the obtained Plasmid DNA is generally used for restriction analysis and sequence analysis used. After each manipulation, the plasmid DNA can be cleaved and resulting DNA fragments can be linked to other DNA sequences.

In einer bevorzugten Ausführungsform enthält der erfindungsgemäße Vektor mindestens ein weiteres rekombinantes DNA-Molekül. Durch die Bereitstellung der erfindungsgemäßen DNA-Moleküle und Vektoren kann jede beliebige Information, die in einem weiteren rekombinanten DNA-Molekül enthalten ist, auf Pflanzen bzw. Pflanzenzellen übertragen werden und anschließend mittels Selektion auf geeigneten Medien auf die gewünschte Information selektioniert werden. Natürlich weiß der Fachmann, daß das rekombinante DNA-Molekül, das die zusätzliche Information enthält, nicht unbedingt in dem Vektor, der den Selektionsmarker trägt, anwesend sein muß, sondern auch mit diesen co-transformiert werden kann (Lyznik (1989) Plant Mol. Biol. 13, 151-161; Peng (1995) Plant Mol. Biol. 27, 91-104). Diese Möglichkeit bietet sich zum Beispiel an, wenn keine physikalische Koppelung des Markergens und der zu übertragenden Information gewünscht wird. In diesem Fall können nach der Selektion der primären transgenen Pflanze das Markergen und die gewünschte Information in nachfolgenden Kreuzungen unabhängig voneinander seggregieren. In a preferred embodiment, the vector according to the invention contains at least one further recombinant DNA molecule. By providing the DNA molecules and vectors according to the invention can contain any information, contained in another recombinant DNA molecule, on plants or Plant cells are transferred and then selected using suitable media for the desired information. Naturally the person skilled in the art knows that the recombinant DNA molecule which is the additional Contains information, not necessarily in the vector that carries the selection marker, must be present, but can also be co-transformed with them (Lyznik (1989) Plant Mol. Biol. 13, 151-161; Peng (1995) Plant Mol. Biol. 27, 91-104). This This is an option, for example, if there is no physical coupling of the Marker gene and the information to be transmitted is desired. In this case after selection of the primary transgenic plant, the marker gene and the desired information in subsequent crossings independently of each other segregate.  

In einer bevorzugten Ausführungsform enthält das weitere rekombinante DNA- Molekül eine DNA-Sequenz, die ein Peptid, Protein, Antisense-, Sense-RNA, virale RNA, oder Ribozym codiert. Einige Beispiele zur heterologen (Über)expression und zur Antisense-Inhibierung mit dem Ziel, Stoffwechselflüsse in transgenen Pflanzen zu manipulieren sind in Herbers & Sonnewald (1996) TIBTECH 14, 198-205 zusammengefaßt. Ein Beispiel für Ribozyme wurde von Feyter (1996) Mol. Gen. Genet. 250, 329-338 publiziert. Durch Expression eines "hammerhead" Ribozyms gelang es den Autoren, eine TMV-Resistenz in transgenen Tabakpflanzen zu erzeugen. Vielfältige Anwendungsmöglichkeiten von transgenen Pflanzen, die mit Hilfe der erfindungsgemäßen rekombinanten DNA-Moleküle und Vektoren erzeugt werden können, sind auch in TIPTEC Plant Product & Crop Biotechnology, 13 (1995), 312-397 beschrieben.In a preferred embodiment, the further recombinant DNA Molecule a DNA sequence that is a peptide, protein, antisense, sense RNA, viral RNA, or ribozyme encoded. Some examples of heterologous (over) expression and for antisense inhibition with the aim of metabolic flows in transgenic plants can be manipulated in Herbers & Sonnewald (1996) TIBTECH 14, 198-205 summarized. An example of ribozymes has been published by Feyter (1996) Mol. Gen. Genet. 250, 329-338. By expression of a "hammerhead" ribozyme the authors managed to achieve TMV resistance in transgenic tobacco plants produce. Diverse applications of transgenic plants with Generated with the aid of the recombinant DNA molecules and vectors according to the invention can also be found in TIPTEC Plant Product & Crop Biotechnology, 13 (1995), 312-397.

Die erfindungsgemäßen Vektoren können weitere Funktionseinheiten besitzen, die eine Stabilisierung des Vektors im Wirtsorganismus bewirken, wie einen bakteriellen Replikationsursprung oder die 2-Mikron-DNA zur Stabilisation in Saccharomyces cerevisiae. Ferner können "left border"- und "right border"-Sequenzen agrobakterieller T-DNA enthalten sein, wodurch eine stabile Integration in das Erbgut von Pflanzen ermöglicht wird. Eine weitere Strategie, markerfreie transgene Pflanzen zu erzeugen, ist die Verwendung von Sequenz-spezifischen Rekombinasen. Zu diesem Zweck sind z. B. zwei Strategien einsetzbar: (i) Re-Transformation einer Rekombinase exprimierenden Ausgangslinie und Auskreuzung der Rekombinase nach erfolgter Entfernung des Selektionsmarkers, welches mit dem gewünschten Gen assoziiert war. (ii) Co-Transformation mit anschließender Auskreuzung. Voraussetzung für diese Rekombinase-Strategie sind (i) Flankierung des Selektionsmarkers mit Erkennungssequenzen für die Rekombinase und (ii) eine Rekombinase, die in Pflanzen aktiv ist und keine Pflanzen-eigenen Sequenzen zur Rekombination nutzt. Derartige Verfahren kann der Fachmann dem Stand der Technik entnehmen, z. B. RecA (Reiss (1996) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 93, 3094-3098), Cre/Iox (Bayley (1992) Plant Mol. Biol. 18, 353-361), FLPIFRT (Lloyd (1994) Mol. Gen. Genet. 242, 653-657), Gin (Maeser (1991) Mol. Gen. Genet. 230, 170-176) und RIRS (Onouchi (1991) Nucl. Acids Res. 19, 6373-6378). The vectors according to the invention can have further functional units which stabilize the vector in the host organism, like a bacterial one Origin of replication or the 2 micron DNA for stabilization in Saccharomyces cerevisiae. Furthermore, "left border" and "right border" sequences Agrobacterial T-DNA can be included, which ensures stable integration into the Genetic material of plants is made possible. Another strategy, marker-free transgenic Generating plants is the use of sequence-specific Recombinases. For this purpose, e.g. B. Two strategies can be used: (i) Re-transforming a starting line expressing recombinase and Outcrossing of the recombinase after removal of the selection marker, which was associated with the desired gene. (ii) Co-transform with subsequent outcrossing. The prerequisites for this recombinase strategy are (i) Flanking the selection marker with recognition sequences for the Recombinase and (ii) a recombinase that is active in plants and none Plants own sequences used for recombination. Such methods can the expert can take from the prior art, for. B. RecA (Reiss (1996) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 93, 3094-3098), Cre / Iox (Bayley (1992) Plant Mol. Biol. 18, 353-361), FLPIFRT (Lloyd (1994) Mol. Gen. Genet. 242, 653-657), Gin (Maeser (1991) Mol. Gen. Genet. 230, 170-176) and RIRS (Onouchi (1991) Nucl. Acids Res. 19, 6373-6378).  

Für die Einführung von DNA in eine pflanzliche Wirtszelle stehen eine Vielzahl von Techniken zur Verfügung. Diese Techniken umfassen die Transformation pflanzlicher Zellen mit T-DNA unter Verwendung von Agrobacterium tumefaciens oder Agrobacferium rhizogenes als Transformationsmittel, die Fusion von Protoplasten, die Injektion, die Elektroporation von DNA, die Einbringung von DNA mittels der biolistischen Methode sowie weitere Möglichkeiten.There are a large number of for the introduction of DNA into a plant host cell Techniques available. These techniques include transformation plant cells with T-DNA using Agrobacterium tumefaciens or Agrobacferium rhizogenes as a transformation agent, the fusion of Protoplasts, injection, electroporation of DNA, introduction of DNA using the biolistic method and other possibilities.

Bei der Injektion und Elektroporation von DNA in Pflanzenzellen werden an sich keine speziellen Anforderungen an die verwendeten Plasmide gestellt. Es können einfache Plasmide wie z. B. pUC-Derivate verwendet werden. Sollen aber aus derartig transformierten Zellen ganze Pflanzen regeneriert werden, ist die Anwesenheit eines selektierbaren Markergens notwendig.When injecting and electroporation of DNA into plant cells are in themselves no special requirements were placed on the plasmids used. It can simple plasmids such as B. pUC derivatives can be used. But should out Whole plants are regenerated in such a transformed cells Presence of a selectable marker gene necessary.

Je nach Einführungsmethode gewünschter Gene in Pflanzenzellen können weitere DNA-Sequenzen erforderlich sein. Werden z. B. für die Transformation der Pflanzenzelle das Ti- oder Ri-Plasmid verwendet, so muß mindestens die rechte Begrenzung, häufig jedoch die rechte und linke Begrenzung der Ti- und Ri-Plasmid T-DNA als Flankenbereich mit den einzuführenden Genen verbunden werden.Depending on the method of introducing desired genes into plant cells, others can DNA sequences may be required. Are z. B. for the transformation of Plant cell that uses the Ti or Ri plasmid, at least the right one Limitation, but often the right and left limitation of the Ti and Ri plasmid T-DNA as a flank region with the genes to be introduced.

Werden für die Transformation Agrobakterien verwendet, muß die einzuführende DNA in spezielle Plasmide kloniert werden, und zwar entweder in einen intermediären Vektor oder in einen binären Vektor. Die intermediären Vektoren können aufgrund von Sequenzen, die homolog zu Sequenzen in der T-DNA sind, durch homologe Rekombination in das Ti- oder Ri-Plasmid der Agrobakterien integriert werden. Dieses enthält außerdem die für den Transfer der T-DNA notwendige vir-Region. Intermediäre Vektoren können nicht in Agrobakterien replizieren. Mittels eines Helferplasmids kann der intermediäre Vektor auf Agrobacterium tumefaciens übertragen werden (Konjugation). Binäre Vektoren können sowohl in E. coli als auch in Agrobakterien replizieren. Sie enthalten ein Selektionsmarker-Gen und einen linker oder polylinker, weiche von der rechten und linken T-DNA Grenzregion eingerahmt werden. Sie können direkt in die Agrobakterien transformiert werden (Holsters et al., Mol. Gen. Genet. (1978), 181-187). Die zur Transformation der Agrobakterien verwendeten Plasmide enthalten weiterhin ein Selektionsmarkergen, beispielsweise das NPT II-Gen, das die Selektion transformierter Bakterien erlaubt. Das als Wirtszelle dienende Agrobakterium soll ein Plasmid, das eine vir-Region trägt, enthalten. Die vir-Region ist für den Transfer der T-DNA in die Pflanzenzelle notwendig. Zusätzliche T-DNA kann vorhanden sein. Das derartig transformierte Agrobakterium wird zur Transformation von Pflanzenzellen verwendet.If Agrobacteria are used for the transformation, the one to be introduced DNA can be cloned into special plasmids, either in one intermediate vector or into a binary vector. The intermediate vectors Due to sequences that are homologous to sequences in the T-DNA, by homologous recombination in the Ti or Ri plasmid of the agrobacteria to get integrated. This also contains those for the transfer of T-DNA necessary vir region. Intermediate vectors cannot be found in agrobacteria replicate. The intermediate vector can be found by means of a helper plasmid Agrobacterium tumefaciens are transmitted (conjugation). Binary vectors can replicate in both E. coli and Agrobacteria. They contain one Selection marker gene and a left or polylinker, different from the right and left T-DNA border region to be framed. You can go straight to the Agrobacteria are transformed (Holsters et al., Mol. Gen. Genet. (1978), 181-187). The plasmids used to transform the agrobacteria also contain a selection marker gene, for example the NPT II gene, the  allows the selection of transformed bacteria. That serving as the host cell Agrobacterium is said to contain a plasmid that carries a vir region. The vir region is necessary for the transfer of T-DNA into the plant cell. Additional T-DNA can be present. The agrobacterium transformed in this way becomes Transformation of plant cells used.

Die Verwendung von T-DNA für die Transformation von Pflanzenzellen ist intensiv untersucht und ausreichend in EP 120516; Hoekema, In: The Binary Plant Vector System Offsetdrukkerij Kanters B. V., Alblasserdam (1985), Chapter V; Fraley et al., Crit. Rev. Plant Sci. 4, 1-46; Ann et al., EMBO J. 4 (1985), 277-287) beschrieben worden. Binäre Vektoren sind bereits z. T. kommerziell erhältlich.The use of T-DNA for the transformation of plant cells is intensive examined and sufficient in EP 120516; Hoekema, In: The Binary Plant Vector System Offsetdrukkerij Kanters B.V., Alblasserdam (1985), Chapter V; Fraley et al., Crit. Rev. Plant Sci. 4, 1-46; Ann et al., EMBO J. 4 (1985), 277-287) been. Binary vectors are already e.g. T. commercially available.

Für den Transfer der DNA in die Pflanzenzelle können Pflanzen-Explantate mit Agrobacterium fumefaciens oder A. rhizogenes cokultiviert werden. Aus dem infizierten Pflanzenmaterial (z. B. Blattstücke, Stengelsegmente, Wurzeln, aber auch Protoplasten oder Suspensions-kultivierte Pflanzenzellen) können dann in einem geeigneten Medium, welches Antibiotika oder Biozide zur Selektion transformierter Zellen enthalten kann, wieder ganze Pflanzen regeneriert werden. Die so erhaltenen Pflanzen können dann auf Anwesenheit der eingeführten DNA untersucht werden.Plant explants can be used to transfer the DNA into the plant cell Agrobacterium fumefaciens or A. rhizogenes can be cocultivated. From the infected plant material (e.g. leaf pieces, stem segments, roots, but also Protoplasts or suspension-cultivated plant cells) can then be used in one suitable medium, which transformed antibiotics or biocides for selection Cells can contain, whole plants can be regenerated again. The so obtained Plants can then be examined for the presence of the introduced DNA.

Ist die eingeführte DNA einmal im Genom der Pflanzenzelle integriert, ist sie dort in der Regel stabil und bleibt auch in den Nachkommen der ursprünglich transformierten Zelle erhalten. Sie enthält normalerweise einen Selektionsmarker, der den transformierten Pflanzenzellen Resistenz gegenüber einem Biozid oder einen Antibiotikum wie Kanamycin, G 418, Bleomycin, Hygromycin oder Phosphinotricin u. a. vermittelt. Der individuelle gewählte Marker sollte daher die Selektion transformierter Zellen gegenüber Zellen, denen die eingeführte DNA fehlt, gestatten.Once the introduced DNA is integrated in the genome of the plant cell, it is in there usually stable and also remains in the offspring of the original obtained transformed cell. It usually contains a selection marker, the resistance of the transformed plant cells to a biocide or an antibiotic such as kanamycin, G 418, bleomycin, hygromycin or Phosphinotricin and the like. a. mediated. The individually chosen marker should therefore be the Selection of transformed cells against cells that lack the inserted DNA allow.

Die für die erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten stoffwechseldefekten Pflanzenzellen, Pflanzengewebe oder Pflanzen werden vorzugsweise auf Komplementationsmedium kultiviert, insbesondere dann, wenn der Stoffwechseldefekt letal für die Pflanze ist. Die transformierten Zellen wachsen innerhalb der Pflanze in der üblichen Weise (siehe auch McCormick et al., Plant Cell Reports 5 (1986), 81-84). Beispielsweise werden die stoffwechseldefekten Pflanzen unter Zugabe von Methionin angezogen. Nach Transformation mit einem der vorstehend beschriebenen DNA-Moleküle, die in der Lage sind, den Stoffwechseldefekt zu komplementieren oder aufzuheben, können die resultierenden Pflanzenzellen, Pflanzengewebe und Pflanzen auf Medien kultiviert werden, die das in den stoffwechseldefekten Pflanzen fehlende Stoffwechselprodukt oder ein entsprechendes Intermediat nicht mehr enthalten. Ein entsprechendes Selektionsmedium kann direkt zu Anfang der Kultivierung der transformierten transgenen Pflanzenzellen, Pflanzengewebe und Pflanzen verwendet werden oder in jeder beliebigen Stufe der Regeneration transgener Pflanzen. Die Wahl des Zeitpunktes Einsatzes des selektiven Mediums mag beispielsweise von der Wahl der Promotoren abhängen, die mitverantwortlich für Stoffwechseldefekt sind und/oder die die DNA-Sequenz steuern, die in der Lage ist, den entsprechenden Stoffwechseldefekt zu komplementieren oder aufzuheben.The metabolic defects used for the method according to the invention Plant cells, plant tissues or plants are preferred on Complementation medium cultivated, especially if the Metabolic defect is lethal to the plant. The transformed cells grow within the plant in the usual way (see also McCormick et al., Plant Cell  Reports 5 (1986), 81-84). For example, the metabolically defective plants attracted with the addition of methionine. After transformation with one of the DNA molecules described above, which are able to Complementing or eliminating metabolic defects can resulting plant cells, plant tissue and plants cultivated on media be the missing metabolic product in the metabolically defective plants or no longer contain a corresponding intermediate. A corresponding one Selection medium can be transformed right at the beginning of cultivation transgenic plant cells, plant tissue and plants are used or at any stage of transgenic plant regeneration. The choice of When the selective medium is used, for example, may depend on the choice depend on the promoters who are jointly responsible for metabolic defects and / or which control the DNA sequence which is capable of the corresponding one Complement or cancel metabolic defect.

Es sollten zwei oder mehrere Generationen angezogen werden, um sicherzustellen, daß das phänotypische Merkmal stabil beibehalten und vererbt wird. Als Wirtspflanzen sind alle Pflanzenspezies, insbesondere Kulturpflanzenspezies, geeignet.Two or more generations should be attracted to ensure that the phenotypic trait is stably maintained and inherited. As Host plants are all plant species, especially cultivated plant species, suitable.

Unter Kulturpflanzenspezies sind z. B. Zuckerrübe, Kartoffel, Tabak, Tomate, Raps, Weizen und Mais, aber auch andere Kulturpflanzenspezies zu verstehen, insbesondere auch solche Spezies, die als landwirtschaftliche Hilfspflanzen verwendbar sind.Among crops are z. B. sugar beet, potato, tobacco, tomato, rapeseed, To understand wheat and corn, but also other crop species, especially those species that are used as agricultural auxiliary plants are usable.

Durch die Bereitstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es möglich, neue Selektionsmittel für die Pflanzentransformation zu benutzen, vorzugsweise zur Selektion transformierter Pflanzen, die von Hochleistungssorten abstammen, für die die im Stand der Technik beschriebenen Selektionsmarker oftmals nur im beschränkten Maße von Nutzen sind. Die vorliegende Erfindung betrifft somit auch transgene Pflanzenzellen, die ein erfindungsgemäßes rekombinantes DNA-Molekül oder einen erfindungsgemäßen Vektor enthalten oder durch das erfindungsgemäße Verfahren erhalten wurden sowie transgene Pflanzenzellen, die von derartig transformierten Pflanzenzellen abstammen. Derartige Zellen lassen sich von natürlicherweise vorkommenden Pflanzenzellen dadurch unterscheiden, daß sie mindestens ein erfindungsgemäßes rekombinantes DNA-Molekül enthalten, das natürlicherweise in diesen Zellen nicht vorkommt oder dadurch, daß ein solches Molekül an einem Ort im Genom der Zelle integriert vorliegt, in dem es natürlicherweise nicht vorkommt, d. h. in einer anderen genomischen Umgebung.By providing the method according to the invention, it is possible to create new ones To use selection agents for plant transformation, preferably for Selection of transformed plants derived from high-performance varieties for which the selection markers described in the prior art often only in limited dimensions are useful. The present invention thus also relates transgenic plant cells which have a recombinant DNA molecule according to the invention or contain a vector according to the invention or by the inventive Procedures have been obtained as well as transgenic plant cells that are of such transformed plant cells. Such cells can be from  distinguish naturally occurring plant cells in that they contain at least one recombinant DNA molecule according to the invention, the does not occur naturally in these cells or because such Molecule is integrated at a location in the genome of the cell in which it is does not occur naturally, d. H. in a different genomic environment.

In einer bevorzugten Ausführungsform enthält die erfindungsgemäße Pflanzenzelle mindestens ein weiteres Fremdgen. Wie bereits in der Einleitung dieser Patentanmeldung erwähnt, ist für die Möglichkeit der Steuerung komplexer Stoffwechselprozesse die Manipulation mehrerer enzymatischer Schritte notwendig und daher die Möglichkeit transgene Pflanzen mehrfach zu transformieren essentiell. Mit Hilfe der erfindungsgemäßen rekombinanten DNA-Moleküle und Vektoren kann der Fachmann nun auf neue Marker zur Selektion mehrfach transformierter Pflanzenzellen zurückgreifen.In a preferred embodiment, the plant cell according to the invention contains at least one other foreign gene. As already mentioned in the introduction to this Patent application mentioned is more complex for the possibility of control Metabolic processes require the manipulation of several enzymatic steps and therefore the possibility to transform transgenic plants several times essential. With the help of the recombinant DNA molecules and The person skilled in the art can now multiply vectors for new markers for selection use transformed plant cells.

Die transgenen Pflanzenzellen können nach dem Fachmann bekannten Techniken zu ganzen Pflanzen regeneriert werden. Die durch Regeneration der erfindungsgemäßen transgenen Pflanzenzellen erhältlichen Pflanzen sind ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung. Ferner sind Gegenstand der Erfindung.The transgenic plant cells can be used according to techniques known to those skilled in the art to be regenerated into whole plants. The regeneration of the Plants obtainable from transgenic plant cells according to the invention are also Subject of the present invention. The invention also relates to.

Pflanzen und Pflanzengewebe, die die oben beschriebenen transgenen Pflanzenzellen enthalten. Bei den transgenen Pflanzen kann es sich prinzipiell um Pflanzen jeder beliebigen Pflanzenspezies handeln, d. h. sowohl monokotyle als auch dikotyle Pflanzen. Bevorzugt handelt es sich um Nutzpflanzen wie Weizen, Gerste, Reis, Raps, Erbse, Mais, Zuckerrübe, Zuckerrohr oder Kartoffel.Plants and plant tissues that are transgenic as described above Plant cells included. In principle, the transgenic plants can be Trade plants of any plant species, d. H. both monocotyledon also dicotyledonous plants. They are preferably useful plants such as wheat, Barley, rice, rapeseed, pea, corn, sugar beet, sugar cane or potato.

Die Erfindung betrifft ebenfalls Vermehrungsmaterial und Ernteprodukte der erfindungsgemäßen Pflanzen, beispielsweise Früchte, Samen, Knollen, Wurzelstöcke, Sämlinge, Stecklinge etc.The invention also relates to propagation material and crop products of the plants according to the invention, for example fruits, seeds, bulbs, Rhizomes, seedlings, cuttings etc.

In einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von Selektionsmarkern für Pflanzen umfassend
In a further aspect, the present invention relates to a method for producing selection markers for plants comprising

  • a) Transformation eines durch einen Stoffwechseldefekt auxotrophen Mikroorganismus mit einer DNA-Bibliothek; a) Transformation of an auxotrophic due to a metabolic defect Microorganism with a DNA library;  
  • b) Züchten des Mikroorganismus unter geeigneten Bedingungen die die Komplementation des Stoffwechseldefekts erlauben,b) cultivating the microorganism under suitable conditions Allow complementation of the metabolic defect,
  • c) Durchmustern des Mikroorganismus auf geeignetem Selektionsmedium;c) screening the microorganism on a suitable selection medium;
  • d) Isolierung der(s) DNA-Moleküle(s), die (das) den Stoffwechseldefekt komplementieren (kann) können; und gegebenenfallsd) Isolation of the (s) DNA molecules (s) that (the) the metabolic defect complement (can); and if necessary
  • e) Verknüpfung der(s) DNA-Moleküle(s) aus (d) mit den regulatorischen Sequenzen eines in Pflanzen aktiven Promotorse) Linking the (s) DNA molecules (s) from (d) with the regulatory ones Sequences of a promoter active in plants

Grundlage für dieses Verfahren ist die Herstellung geeigneter DNA-Bibliotheken, den sogenannten Expressionsbanken. Als Spender können dabei sowohl eukaryotische als auch prokaryotische Organismen dienen. Ausgehend von RNA, die in cDNA (copy-DNA) überschrieben wird, bzw. von genomischer DNA werden DNA-Fragmente in Expressionsvektoren kloniert. In diesen Vektoren stehen dann die Fragmente unter der Kontrolle eines Wirts-spezifischen Promotor, der u. a. die Expression des gesuchten Proteins/Enzyms zuläßt. Als Wirt dienen Bakterien- (z. B. E. coli) und Hefe- (S. cerevisiae) Mutanten, die einen Defekt in einem biosynthetischen Schritt aufweisen, bspw. in der Aminosäurebiosynthese. Werden dann mit den hergestellten DNA-Bibliotheken transformierte Mikroorganismen auf Medium ausplattiert, das lediglich Grundbestandteile enthält (z. B. für Bakterien M9- Medium, für Hefen SD-Medium) werden nur solche Zellen überleben, die das Gen exprimieren, das den Defekt der verwendeten Mutante komplementiert. Material und Methoden die im Sinne des erfindungsgemäßen Verfahrens genutzt werden können sind beschrieben, beispielsweise in Kim, Leustek, Plant. Mol. Biol. 32 (1996), 1117 - 1124; Curien et al., FEBS Letters 390 (1996), 85-90; Leggewie et al., Plant Cell 9 (1997), 381-392.The basis for this process is the production of suitable DNA libraries, the so-called expression banks. As a donor, both serve eukaryotic as well as prokaryotic organisms. Starting from RNA, which is overwritten in cDNA (copy-DNA) or by genomic DNA DNA fragments cloned into expression vectors. Then stand in these vectors the fragments under the control of a host-specific promoter which u. a. the Expression of the protein / enzyme sought allows. Bacteria (e.g. E. coli) and yeast (S. cerevisiae) mutants that have a defect in one Have biosynthetic step, for example in amino acid biosynthesis. Become then transformed microorganisms with the prepared DNA libraries Plated medium that contains only basic components (e.g. for bacteria M9- Medium, for yeasts SD medium) only those cells that have the gene will survive express that complements the defect of the mutant used. Material and Methods that can be used in the sense of the method according to the invention are described, for example in Kim, Leustek, Plant. Mol. Biol. 32 (1996), 1117 - 1124; Curien et al., FEBS Letters 390 (1996), 85-90; Leggewie et al., Plant Cell 9 (1997), 381-392.

Vorzugsweise betrifft der Stoffwechseldefekt einen Stoffwechseldefekt wie er in einem der vorstehenden Ausführungsformen definiert wurde.The metabolic defect preferably relates to a metabolic defect as in one of the above embodiments was defined.

In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist der Mikroorganismus E. coli.In a preferred embodiment of the method according to the invention, the Microorganism E. coli.

Wie bereits oben dargelegt stellt die vorliegende Erfindung neue Selektionsmarker für Pflanzen bereit. Daher betrifft die vorliegende Erfindung auch Selektionsmarker in der Form von rekombinanten DNA-Molekülen umfassend
As already stated above, the present invention provides new selection markers for plants. The present invention therefore also relates to selection markers in the form of recombinant DNA molecules

  • a) regulatorische Sequenzen eines in Pflanzen aktiven Promotors;a) regulatory sequences of a promoter active in plants;
  • b) funktionell verknüpft mit einem in einem der vorstehenden Ausführungsform definierten oder nach einem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltenen DNA- Molekül; und gegebenenfallsb) functionally linked to one in one of the above embodiment defined or obtained by a method according to the invention Molecule; and if necessary
  • c) funktionell daran verknüpft regulatorische Sequenzen, die als Transkriptions- Terminations- und/oder Polyadenylierungssignale in Pflanzen dienen können.c) functionally linked regulatory sequences that act as transcription Termination and / or polyadenylation signals can serve in plants.

Geeignete Promotoren und Terminations- bzw. Polyadenylierungssignale sind im Stand der Technik beschrieben; siehe auch oben.Suitable promoters and termination or polyadenylation signals are in the State of the art described; see also above.

Die Erfindung betrifft ferner Vektoren, die erfindungsgemäße rekombinante DNA- Moleküle enthalten. Vorzugsweise handelt es sich dabei um Plasmide, Cosmide, Viren, Bacteriophagen und andere in der Gentechnik übliche Vektoren. Zur Vorbereitung der Einführung fremder Gene in höhere Pflanzen stehen eine große Anzahl von Clonierungsvektoren zur Verfügung, die ein Replikationssignal für E. coli und ein Markergen zur Selektion transformierter Bakterienzellen enthalten. Beispiele für derartige Vektoren sind pBR322, pUC-Serien, M13mp-Serien, pACYC184 usw. Die gewünschte Sequenz kann an einer passenden Restriktionsschnittstelle in den Vektor eingeführt werden. Das erhaltene Plasmid wird für die Transformation von E. coli-Zellen verwendet. Transformierte E. coli-Zellen werden in einem geeigneten Medium gezüchtet, anschließend geerntet und lysiert. Das Plasmid wird wiedergewonnen. Als Analysemethode zur Charakterisierung der gewonnenen Plasmid-DNA werden im allgemeinen Restriktionsanalysen, Gelelektrophoresen und weitere biochemisch-molekularbiologische Methoden eingesetzt. Nach jeder Manipulation kann die Plasmid-DNA gespalten und gewonnene DNA-Fragmente mit anderen DNA-Sequenzen verknüpft werden. Jede Plasmid-DNA-Sequenz kann in den gleichen oder anderen Plasmiden cloniert werden.The invention further relates to vectors which contain recombinant DNA Contain molecules. These are preferably plasmids, cosmids, Viruses, bacteriophages and other vectors common in genetic engineering. For Preparing for the introduction of foreign genes into higher plants is a major challenge Number of cloning vectors available that provide a replication signal for E. coli and contain a marker gene for the selection of transformed bacterial cells. Examples for such vectors are pBR322, pUC series, M13mp series, pACYC184 etc. The desired sequence can be inserted at a suitable restriction site in the Vector are introduced. The plasmid obtained is used for the transformation of E. coli cells used. Transformed E. coli cells are in a suitable Medium grown, then harvested and lysed. The plasmid will recovered. As an analysis method to characterize the obtained Plasmid DNA are generally used for restriction analysis, gel electrophoresis and other biochemical-molecular biological methods used. After every Manipulation can cleave the plasmid DNA and recover DNA fragments with it other DNA sequences. Each plasmid DNA sequence can be in the same or different plasmids can be cloned.

In einer weiteren Ausführungsform betrifft die Erfindung Wirtszellen, die die erfindungsgemäßen rekombinanten DNA-Moleküle oder Vektoren transient oder stabil enthalten. Unter einer Wirtszelle wird ein Organismus verstanden, der in der Lage ist, in vitro rekombinierte DNA aufzunehmen und gegebenenfalls die in der erfindungsgemäßen rekombinanten DNA-Molekülen enthaltene DNA-Sequenz zu exprimieren.In a further embodiment, the invention relates to host cells that recombinant DNA molecules or vectors according to the invention transient or stable included. A host cell is understood to mean an organism that is in the Is able to record in vitro recombined DNA and, if necessary, that in the DNA sequence contained recombinant DNA molecules according to the invention  express.

Vorzugsweise sind dies prokaryontische oder eukaryontische Zellen. Insbesondere betrifft die Erfindung Pflanzenzellen, die die erfindungsgemäßen Vektorsysteme oder Derivate oder Teile davon enthalten. Diese weisen vorzugsweise aufgrund der Aufnahme der erfindungsgemäßen Vektorsysteme, Derivate oder Teile der Vektorsysteme einen der oben beschriebenen Stoffwechseldefekte auf. Diese Pflanzenzellen bzw. daraus regenerierte Pflanzen können dann wiederum in einem der vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren benutzt werden. Vorzugsweise sind die erfindungsgemäßen Zellen dadurch gekennzeichnet, daß das eingeführte erfindungsgemäße rekombinante DNA-Molekül entweder heterolog in Bezug auf die transformierte Zelle ist, d. h. natürlicherweise nicht in diesen Zellen vorkommt, oder an einem anderen Ort im Genom lokalisiert ist als die entsprechende natürlicherweise auftretende Sequenz.These are preferably prokaryotic or eukaryotic cells. In particular The invention relates to plant cells containing the vector systems according to the invention or derivatives or parts thereof. These preferably have due to the Inclusion of the vector systems, derivatives or parts of the invention Vector systems on one of the metabolic defects described above. This Plant cells or plants regenerated from them can then in turn in one of the inventive method described above can be used. The cells according to the invention are preferably characterized in that the introduced recombinant DNA molecule according to the invention either heterologously with respect to the transformed cell, i. H. naturally not in these cells occurs or is located at a different location in the genome than that corresponding naturally occurring sequence.

In einer weiteren Ausführungsform betrifft die Erfindung Kits, die ein erfindungsgemäßes rekombinantes DNA-Molekül oder einen erfindungsgemäßen Vektor enthalten und gegebenenfalls ein geeignetes Selektionsmedium für die vorstehend beschriebenen Pflanzen. Die vorstehend beschriebenen DNA-Moleküle und Vektoren können in dem erfindungsgemäßen Kit in Behältern verpackt sein, beispielsweise in Gefäßen, gegebenenfalls in Puffern und/oder Lösungen. Die erfindungsgemäßen Kits können vielseitig eingesetzt werden. Beispielhafte Anwendungsbereiche wie die Züchtung wurden vorstehend angegeben. Die Herstellung der Kits selbst erfolgt vorzugsweise nach Standardverfahren.In a further embodiment, the invention relates to kits comprising a recombinant DNA molecule according to the invention or one according to the invention Contain vector and optionally a suitable selection medium for the plants described above. The DNA molecules described above and vectors can be packed in containers in the kit according to the invention, for example in vessels, possibly in buffers and / or solutions. The Kits according to the invention can be used in a variety of ways. Exemplary Areas of application such as breeding have been indicated above. The The kits themselves are preferably produced using standard processes.

Wie oben bereits dargelegt, stellt die vorliegende Erfindung rekombinante DNA- Moleküle und Vektoren zur Verfügung, die als Selektionsmarker in Pflanzenzellen zur Selektion transformierter Pflanzenzellen sowie davon abgeleitete transgene Pflanzen, Pflanzenzellen und/oder Gewebe zur Verfügung. So betrifft die vorliegende Erfindung auch die Verwendung eines erfindungsgemäßen rekombinanten DNA-Moleküls, eines erfindungsgemäßen Vektors oder der erfindungsgemäß hergestellten Selektionsmarker zur Herstellung von transgenen Pflanzen, Pflanzenzellen und/oder Gewebe sowie deren Nutzung als selektierbare Marker in pflanzlicher Zell- und Gewebekultur und/oder Pflanzenzüchtung. As stated above, the present invention provides recombinant DNA Molecules and vectors are available that act as selection markers in plant cells for the selection of transformed plant cells and transgene derived therefrom Plants, plant cells and / or tissues are available. So that affects present invention also the use of an inventive recombinant DNA molecule, a vector according to the invention or the Selection markers produced according to the invention for the production of transgenic Plants, plant cells and / or tissues and their use as selectable Markers in plant cell and tissue culture and / or plant breeding.  

Diese und andere Ausführungsformen sind dem Fachmann offenbart und offensichtlich und umfaßt durch die Beschreibung und die Beispiele der vorliegenden Erfindung. Weiterführende Literatur kann zu einer der oben angeführten Methoden, Mittel und Verwendungen, die im Sinne der vorliegenden Erfindung angewendet werden können, dem Stand der Technik entnommen werden, z. B. aus öffentlichen Bibliotheken unter z. B. der Benutzung von elektronischen Hilfsmitteln. Zu diesem Zweck bieten sich unter anderem öffentliche Datenbanken an wie die "Medline", die über Internet zur Verfügung stehen, z. B. unter der Adresse http://www.ncbi.nim.nih.gov/PubMed/medline.html. Weitere Datenbanken und Adressen sind dem Fachmann geläufig und können aus dem Internet entnommen werden, z. B. unter der Adresse http://www.lycos.com. Eine Übersicht über Quellen und Informationen zu Patenten bzw. Patentanmeldungen in der Biotechnologie ist in Berks, TIBTECH 12 (1994), 352-364 gegeben.These and other embodiments are disclosed to those skilled in the art obvious and encompassed by the description and examples of the present invention. Further literature can be found in one of the above the methods, means and uses mentioned within the meaning of the present Invention can be applied, taken from the prior art be, e.g. B. from public libraries under z. B. the use of electronic aids. For this purpose, there are, among others, public ones Databases such as the "Medline", which are available on the Internet, e.g. B. at the address http://www.ncbi.nim.nih.gov/PubMed/medline.html. Further Databases and addresses are familiar to the person skilled in the art and can be extracted from the Internet can be removed, e.g. B. at http://www.lycos.com. A Overview of sources and information on patents and patent applications in biotechnology is given in Berks, TIBTECH 12 (1994), 352-364.

In den Beispielen verwendete Methoden (wenn nicht anders angegeben):Methods used in the examples (unless otherwise stated):

1. Klonierungsverfahren1. Cloning procedure

Zur Klonierung in E. coli wurde der Vektor pBluescript SK- (Stratagene) verwendet. Für die Pflanzentransformation wurden die Genkonstruktionen in die binären Vektoren BIN 19 (Bevan, Nucl. Acids Res. 12 (1984), 8711-8720) kloniert. Wenn nicht anders erwähnt, wurden die in Sambrook, 1989 oder Ausubel et al., eds, Current Protocols in Molecular Biology, John Wiley and Sons, USA, beschriebenen Techniken verwendet.The vector pBluescript SK- (Stratagene) was used for cloning in E. coli. For the plant transformation, the gene constructions were converted into binary Vectors BIN 19 (Bevan, Nucl. Acids Res. 12 (1984), 8711-8720). If not mentioned otherwise, those in Sambrook, 1989 or Ausubel et al., eds, Current Protocols in Molecular Biology, John Wiley and Sons, USA Techniques used.

2. Bakterienstämme2. Bacterial strains

Für die unter 1. genannten Plasmid-Vektoren wurde der E.-coli-Stamm XL-1 Blue (Stratagene) und zur Komplementation der auxotrophe E. coli Stamm GUC41 (Gutermann, J. Bact. 114 (1973), 1225-1230) verwendet. Für die Komplementation der E.-coli-Mutante wurde eine cDNA-Bank von Kartoffelblättern eingesetzt. Die cDNA-Bank wurde in einem Phagenvektor kloniert (λZAP II, Stratagene, USA). Der Phagenvektor enthält das Plasmid Bluescript SK- (Stratagene, USA) integriert, in das die cDNA kloniert ist. Mit Hilfe eines Helfer-Phagen wurde das Plasmid herausgeschnitten und für die Transformation eingesetzt. Zur Komplementation wurden die Bakterien auf einem Minimal-Medium (M9-Medium) ausplattiert (Sambrook et al., 1989) und für drei Tage bei 37°C inkubiert.The E. coli strain XL-1 Blue (Stratagene) was used for the plasmid vectors mentioned under 1. and the auxotrophic E. coli strain GUC41 (Gutermann, J. Bact. 114 (1973), 1225-1230) for complementation. used. A cDNA bank of potato leaves was used to complement the E. coli mutant. The cDNA library was cloned in a phage vector (λZAP II, Stratagene, USA). The phage vector contains the plasmid Bluescript SK - (Stratagene, USA) integrated, into which the cDNA is cloned. With the help of a helper phage, the plasmid was cut out and used for the transformation. For complementation, the bacteria were plated on a minimal medium (M9 medium) (Sambrook et al., 1989) and incubated for three days at 37 ° C.

Die Transformation der binären Plasmide in die Kartoffelpflanzen wurde mit Hilfe des Agrobacterium tumefaciens-Stammes C58C1 pGV2260 (Deblaere, Nucl. Acids Res. (1985), 4777-4788) durchgeführt.The transformation of the binary plasmids into the potato plants was done with the help of the Agrobacterium tumefaciens strain C58C1 pGV2260 (Deblaere, Nucl. Acids Res. (1985), 4777-4788).

3. Transformation von Agrobacterium tumefaciens3. Transformation of Agrobacterium tumefaciens

Der Transfer der DNA erfolgte durch direkte Transformation nach der Methode von Höfgen & Willmitzer (Nucl. Acids Res. 7 (1989), 1513-1523) isoliert und nach geeigneter Restriktionsspaltung gelelektrophoretisch analysiert.The DNA was transferred by direct transformation using the method of Höfgen & Willmitzer (Nucl. Acids Res. 7 (1989), 1513-1523) isolated and after suitable restriction cleavage analyzed by gel electrophoresis.

4. Transformation von Kartoffel4. Transformation of potato

Zehn kleine mit dem Skalpell verwundete Blätter einer Kartoffel-Sterilkultur (Solanum tuberosum L. cv. Desiree) wurden in 10 ml MS-Medium (Murashige & Skoog, Physiol. Plant. 15 (1962), 473-497) mit 2% Saccharose gelegt, welches 50 µl 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% Glucose, 5 mg/l Naphthylessigsäure, 0,2 mg/l Benzylaminopurin, 250 mg/l Claforan bzw. 125 mg/l b-Bactyl, 50 mg/l Kanamycin bzw. 1 mg 1 mg/l, Hygromycin B, und 0,8% Bacto Agar gelegt. Nach einwöchiger Inkubation bei 25°C und 3000 Lux wurden die Blätter zur Sproßexpression auf MS-Medium mit 1,6% Giucose, 1,4 mg/l Zeatinribose, 20 mg/l Naphthylessigsäure, 20 mg/l Giberellinsäure, 250 mg/l Claforan bzw. 125 mg/l b-Bactyl, 50 mg/l Kanamycin bzw. 3 mg/l Hygromycin B und 0,8% Bacto Agar gelegt.Ten small leaves of a potato sterile culture wound with the scalpel (Solanum tuberosum L. cv.Desiree) were dissolved in 10 ml MS medium (Murashige & Skoog, Physiol. Plans. 15 (1962), 473-497) with 2% sucrose, which 50 µl of an Agrobacterium tumefaciens overnight culture grown under selection contained. After gentle shaking for 3-5 minutes, another incubation for 2 days in the dark. The leaves were then opened for callus induction MS medium with 1.6% glucose, 5 mg / l naphthylacetic acid, 0.2 mg / l Benzylaminopurine, 250 mg / l claforan or 125 mg / l b-bactyl, 50 mg / l kanamycin or 1 mg 1 mg / l, hygromycin B, and 0.8% Bacto agar. After a week Incubation at 25 ° C and 3000 lux was used to express the leaves on the shoot MS medium with 1.6% giucose, 1.4 mg / l zeatin ribose, 20 mg / l naphthylacetic acid, 20 mg / l giberellic acid, 250 mg / l claforan or 125 mg / l b-bactyl, 50 mg / l Kanamycin or 3 mg / l hygromycin B and 0.8% Bacto agar.

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 Herstellers durchgeführt.The radioactive labeling of DNA fragments was carried out using a  DNA random primer labeling kits from Boehringer (Germany) according to the Manufacturer's information carried out.

6. Pflanzenhaltung6. Plant husbandry

Kartoffelpflanzen wurden im Gewächshaus unter folgenden Bedingungen gehalten:
Lichtperiode 16 h bei 25 000 Lux und 22°C
Dunkelperiode 8 h bei 15°C
Luftfeuchte 60%
Komplementationsmedium der Bakterien: M9-Medium (Sambrook et al., 1989), versetzt mit 1 mM IPTG, 40 mg/l Threonin, 40 mg/l Leucin.
Supplementationsmedium für Antisense-Pflanzen: MS-Medium (Murashige, Skoog, Plant Physiol. 15, 573-497, 1962), versetzt mit 2% Saccharose, 125 mg/l β-Bactyl, 45 mg/l Methionin, 200 mg/l Caseinhydrolysat
Potato plants were kept in the greenhouse under the following conditions:
Light period 16 h at 25,000 lux and 22 ° C
Dark period 8 h at 15 ° C
Humidity 60%
Complementation medium of the bacteria: M9 medium (Sambrook et al., 1989), mixed with 1 mM IPTG, 40 mg / l threonine, 40 mg / l leucine.
Supplementation medium for antisense plants: MS medium (Murashige, Skoog, Plant Physiol. 15, 573-497, 1962), mixed with 2% sucrose, 125 mg / l β-bactyl, 45 mg / l methionine, 200 mg / l Casein hydrolyzate

7. Analyse genomischer DNA aus transgenen Kartoffelpflanzen7. Analysis of genomic DNA from transgenic potato plants

Die Isolation genomischer Pflanzen-DNA erfolgte nach Rogers & Bendich (Plant Mol. Biol. 5 (1985), 69-76). Mit Hilfe von "Southern Blot"-Analysen wurden 10-30 µg DNA nach geeigneter Restriktionsspaltung der einführenden DNA-Sequenzen hin untersucht.Genomic plant DNA was isolated according to Rogers & Bendich (Plant Mol. Biol. 5 (1985), 69-76). With the help of "Southern Blot" analyzes 10-30 µg DNA after appropriate restriction cleavage of the introductory DNA sequences examined.

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

Anwendungsbeispiel 1Application example 1 Herstellung Stoffwechsel auxotropher PflanzenProduction of metabolism of auxotrophic plants

Das Gen für die Cystathionin-beta-Lyase wurde durch die Komplementation der Methionin-auxotrophen-E. coli-Mutante GUC41 isoliert. Ausgehend von einer λZapII- cDNA-Bank von Kartoffelblättern wurden mittels in vivo Excision Plasmide (pBluescript SK-), die verschiedene cDNAs enthalten, in ihrer Gesamtheit isoliert und in der E. coli-Mutante etabliert. Zunächst wurde lediglich auf die vom eingebrachten Plasmid ausgehende Resistenz selektiert und in einem zweiten Durchgang auf die Auxotrophie der Mutante auf einem geeigneten Selektionsmedium (M9 ohne Methionin). Die Analyse der aus dieser Durchmusterung hervorgegangenen Kolonien ergab ein einheitliches Bild mit cDNA-Fragmenten einer Länge. Teile der Sequenz der genomischen DNA wurden durch Standardverfahren mittels der Didesoxynukleotidmethode (Sanger, Proc. Natl. Acad. Sci. USA (1977), 5463-5467) partiell bestimmt. Ein Vergleich der ermittelten Sequenzen mit der ermittelten Arabidopsis-Sequenz belegte eindeutig, daß es sich bei der DNA-Insertion um ein Fragment nukleärer DNA handelt. Das von der cDNA-Sequenz abgeleitete Protein weist eine hohe Homologie zu den abgeleiteten Proteinen aus E. coli und Arabidopsis thaliana auf.The gene for the cystathionin beta lyase has been complemented by the Methionine auxotrophen-E. coli mutant GUC41 isolated. Starting from a λZapII cDNA library of potato leaves were analyzed using in vivo excision plasmids (pBluescript SK-), which contain different cDNAs, isolated in their entirety and established in the E. coli mutant. Initially, only the dated inserted plasmid selected outgoing resistance and in a second Passage on the auxotrophy of the mutant on an appropriate Selection medium (M9 without methionine). The analysis of this  Colonies emerged from screening gave a uniform picture with cDNA fragments of one length. Parts of the sequence of the genomic DNA were cut by standard methods using the dideoxynucleotide method (Sanger, Proc. Natl. Acad. Sci. USA (1977), 5463-5467) partially determined. A comparison of the determined Sequences with the determined Arabidopsis sequence clearly demonstrated that it was the DNA insertion is a fragment of nuclear DNA. That from the Protein derived from cDNA sequence exhibits high homology to the derived Proteins from E. coli and Arabidopsis thaliana.

Durch das Einbringen der cDNA für Cystathionin beta-Lyase in inverser Orientierung bezüglich des Promotors (CaMV 35S) konnten Kartoffelpflanzen regeneriert werden, die auf Komplentationsmedium keine Veränderung zum Wildtyp aufweisen. Werden die transgenen Linien jedoch in Töpfen ins Gewächshaus gebracht, ist ein breit gefächertes Phänotypenspektrum sichtbar. In der Regel findet man in Anhängigkeit vom Grad des Antisenseeffektes eine Retardierung des Wachstums bis hin zu lethalen Effekten.By inserting the cDNA for cystathionin beta-lyase in inverse Potato plants were able to orient themselves with regard to the promoter (CaMV 35S) be regenerated on the complementation medium no change to the wild type exhibit. However, the transgenic lines are in pots in the greenhouse brought, a broad spectrum of phenotypes is visible. Usually takes place depending on the degree of the antisense effect, a retardation of the Growth to lethal effects.

Über die Bedeutung der Cystathionin beta-Lyase im Stoffwechselweg konnte bislang nur spekuliert werden. Es liegen Enzymdaten vor, die eine cytosolische Isoform nicht ausschließen. Neuere Erkenntnisse können diese Hypothese jedoch nicht unterstützen. Bislang konnten aus Arabidopsis thaliana und Solanum tuberosum nur plastidär lokalisierte Varianten isoliert werden. Ferner konnte erfolgreich eine Tabakmutante, die einen Defekt für die Cystathionin beta-Lyase trägt, durch plastidäre Expression des E. coli metc-Gens (kodiert für Cystathionin beta-Lyase) komplementiert werden. Diese Tabakmutante ist auch bislang die einzige beschriebene Mutante innerhalb des Methioninstoffwechselweges. Der beobachtete Phänotyp bei den Antisensepflanzen unterstützt demzufolge die Ergebnisse der Tabakmutante. Daraus läßt sich die Essentialität der Cystathionin beta-Lyase für den Stoffwechselweg und demzufolge für die Pflanze ableiten. About the importance of cystathionin beta-lyase in the metabolic pathway have so far only been speculated. Enzyme data are available that are cytosolic Do not rule out isoform. However, more recent findings can support this hypothesis not support. So far, Arabidopsis thaliana and Solanum tuberosum only plastid localized variants can be isolated. Furthermore could successfully a tobacco mutant that has a defect for the cystathionin beta-lyase by plastid expression of the E. coli metc gene (encoding cystathionin beta-lyase) can be complemented. This mutant tobacco has so far been the one the only mutant described within the methionine pathway. The The observed phenotype in the antisense plants therefore supports the Results of the mutant tobacco. This explains the essentiality of cystathionin Derive beta-lyase for the metabolic pathway and consequently for the plant.  

Anwendungsbeispiel 2Example of use 2 Komplementation einer auxotrophen TabakmutanteComplementation of an auxotrophic tobacco mutant 1. Pflanzenkulturbedingungen1. Plant growing conditions

N. plumbaginifolia-Pflanzen wurden in Gewebekultur auf 2MS Medium (Murashige und Skoog, Plant Physiol. 15 (1962), 573-497) mit 0,3 mM Methionin (Negrutiu et al., Int. J. Dev. Biol. 36 (1992), 73-84) und Caseinhydrolysat (200 mg/l,) supplementiert. Die Pflanzen wurden 16 h pro Tag beleuchtet.N. plumbaginifolia plants were grown in tissue culture on 2MS medium (Murashige and Skoog, Plant Physiol. 15 (1962), 573-497) with 0.3 mM methionine (Negrutiu et al., Int. J. Dev. Biol. 36 (1992), 73-84) and casein hydrolyzate (200 mg / l,) supplemented. The plants were illuminated for 16 hours a day.

2. Binäre Vektorkonstruktion2. Binary vector construction

Das E. coli metC Gen wurde mittels PCR aus genomischer DNA von E. coli K12 (Laber et al., FEBS Letter 379 (1996), 94-96) mit Primern isoliert, die eine BamHI- Schnittstelle enthalten. Das amplifizierte DNA-Fragment mit einer Länge von 1187 bp wurde mit BamHI verdaut und in die BamHI-Schnittstelle des pBinAR-Vektors (Höfgen und Willmitzer, Plant Sci. 66 (1990), 221-230) ligiert. Der binäre Vektor enthält den CaMV 35S Promotor und den OCS Terminator, sowie das nptII Gen für eine Kanamycin-Selektion der transformierten Pflanzen. Für die plastidäre Lokalisierung der E. coli CbL wurde das Transitpeptid der kleinen Untereinheit der Spinat Rubisco mit dem offenen Leseraster der CbL fusioniert. Das daraus resultierende Plasmid wurde pEc-TP-metC bezeichnet.The E. coli metC gene was generated by PCR from genomic DNA from E. coli K12 (Laber et al., FEBS Letter 379 (1996), 94-96) with primers which isolated a BamHI Interface included. The amplified DNA fragment with a length of 1187 bp was digested with BamHI and into the BamHI site of the pBinAR vector (Höfgen and Willmitzer, Plant Sci. 66 (1990), 221-230). The binary vector contains the CaMV 35S promoter and the OCS terminator, as well as the nptII gene for a kanamycin selection of the transformed plants. For the plastid Localization of the E. coli CbL was the transit peptide of the small subunit of the Spinach Rubisco merged with the open reading frame of the CbL. That from it resulting plasmid was named pEc-TP-metC.

3. Pflanzentransformation3. Plant transformation

Blattstücke der N. plumbaginifolia-Mutante wurde mittels des Agrobacterium tumefaciens Stammes GV2260 (Deblaere et al., Nucl. Acids. Res. 13 (1985), 4777-4788) nach einem Protokoll von Rosahl et al. (EMBO J. 6 (1987), 1155-1159) transformiert. Zur Selektion betrug die Kanamycinkonzentration 50 µg/ml. Methionin wurde auf 0,3 mM eingestellt bis die Pflanzen auf metC-Expression untersucht wurden.Leaf pieces of the N. plumbaginifolia mutant were extracted using the Agrobacterium tumefaciens strain GV2260 (Deblaere et al., Nucl. Acids. Res. 13 (1985), 4777-4788) according to a protocol by Rosahl et al. (EMBO J. 6 (1987), 1155-1159) transformed. For selection, the kanamycin concentration was 50 µg / ml. Methionine was adjusted to 0.3 mM until the plants were examined for metC expression were.

4. DNA- und RNA-Analyse4. DNA and RNA analysis

Für molekularbiologische Arbeiten wurden Standardtechniken eingesetzt (Sambrook et al., Molecular Cloning: A Laboratory Manual, 2nd ed. Cold Spring Harbor Laboratory Press, NY, 1989). Das komplette metC Gen wurde als Hybridisierungssonde für Southern und Northern Blot Analysen eingesetzt. Das aus pMet33 mit herausgeschnittene 1,2 kb Fragment wurde in einem 0,8%igen Agarosegel aufgetrennt, im Anschluß elektroeluiert und für die radioaktiven Markierungen mit 32P-dCTP nach den Angaben des Herstellers (Rediprime, Amersham) eingesetzt.Standard techniques were used for molecular biological work (Sambrook et al., Molecular Cloning: A Laboratory Manual, 2nd and Cold Spring Harbor Laboratory Press, NY, 1989). The complete metC gene was used as a hybridization probe for Southern and Northern blot analyzes. The 1.2 kb fragment cut out of pMet33 was separated in a 0.8% agarose gel, then electroeluted and used for the radioactive labeling with 32 P-dCTP according to the manufacturer's instructions (Rediprime, Amersham).

Genomische DNA von N. plumbaginifolia wurde nach der Methode von Dellaporta et al. (Plant Mol. Biol. Reporter 1 (1983), 19-21) isoliert. Der Southern Blot wurde mit 10 µg DNA pro Restriktionsverdau durchgeführt. Positiv geladene Nylonmembranen wurden von Boehringer bezogen. Gesamt RNA wurde nach einem veränderten Protokoll nach Rerie et al. (Mol. Gen. Genet. 225 (1991), 148-157) ausgehend von zwei g frischem Blattmaterial isoliert. Für die Northern Blots wurden je 10 µg RNA pro Spur aufgetragen. Als Marker wurde eine RNA-Leiter (Gibco BRL) verwendet. Gleichmäßige Beladung der RNA-Gele wurde nach dem Transfer auf die Membran durch Färbung mit Methylenblau kontrolliert (Brown und Mackey, Current Protocols in Molecular Biology, Vol. 1, John Wiley and Sons, USA (1995), 4.9.1-4.9.16).N. plumbaginifolia genomic DNA was obtained by the method of Dellaporta et al. (Plant Mol. Biol. Reporter 1 (1983), 19-21). The Southern blot was with 10 µg DNA per restriction digest performed. Positively charged nylon membranes were purchased from Boehringer. Total RNA was changed after one Protocol according to Rerie et al. (Mol. Gen. Genet. 225 (1991), 148-157) starting from two g fresh leaf material isolated. For the Northern blots, 10 µg RNA each plotted per track. An RNA ladder (Gibco BRL) was used as a marker. Uniform loading of the RNA gels was achieved after transfer to the membrane controlled by staining with methylene blue (Brown and Mackey, Current Protocols in Molecular Biology, Vol. 1, John Wiley and Sons, USA (1995), 4.9.1-4.9.16).

5. Partialreinigung der Cystathionin-beta-Lyase5. Partial purification of the cystathionin beta lyase

Alle Schritte wurden bei 4°C durchgeführt. Fünfzehn g gefrorenes Blattmaterial wurde in fl. Stickstoff gemörsert und anschließend in Puffer E (100 mM KHPO4, pH 8,0, 1 mM EDTA, 5 mM Thioharnstoff, 20% Glycerin, 10 mM β-Mercaptoethanol) homogenisiert. Der Extrakt wurde durch Miracloth (Calbiochem) filtriert und anschließend für 15 min bei 10 000 rpm zentrifugiert. Der Überstand wurde durch sukzessive Zugaben von Ammoniumsulfat innerhalb einer Stunde auf 65% Sättigung gebracht. Nach der Zentrifugation für 20 min bei 10 000 rpm wurde das Pellet in 1 ml Puffer D (50 mM KHPO4, pH 7,5, 1 mM EDTA, 20% Glycerin, 1 mM DTT) resuspendiert. Die Proteinfraktion wurde mittels einer Sephadex G-25 Säule, die zuvor mit Puffer D equilibriert wurde, entsalzt. Cystathionin beta-Lyase-Aktivität coeluiert mit der dunkelgrünen Fraktion. Die Fraktionen wurden gesammelt und bis zur Verwendung bei -20°C gelagert. Der Proteingehalt wurde nach der Methode von Bradford (Anal. Biochem. 72 (1976), 248-254) mittels des BIO-Rad-Proteinassays mit Rinderserum als Standard gemessen.All steps were carried out at 4 ° C. Fifteen g of frozen leaf material was ground in liquid nitrogen and then homogenized in buffer E (100 mM KHPO 4 , pH 8.0, 1 mM EDTA, 5 mM thiourea, 20% glycerol, 10 mM β-mercaptoethanol). The extract was filtered through Miracloth (Calbiochem) and then centrifuged for 15 min at 10,000 rpm. The supernatant was brought to 65% saturation within one hour by the successive addition of ammonium sulfate. After centrifugation for 20 min at 10,000 rpm, the pellet was resuspended in 1 ml buffer D (50 mM KHPO 4 , pH 7.5, 1 mM EDTA, 20% glycerol, 1 mM DTT). The protein fraction was desalted using a Sephadex G-25 column, which had previously been equilibrated with buffer D. Cystathionin beta-lyase activity co-elutes with the dark green fraction. The fractions were collected and stored at -20 ° C until used. The protein content was measured by the Bradford method (Anal. Biochem. 72 (1976), 248-254) using the BIO-Rad protein assay with bovine serum as the standard.

6. Cystathionin beta-Lyase-Aktivität6. Cystathionin beta lyase activity

Zur Bestimmung der CbL-Aktivität wurde partiell gereinigte Enzymextrakte mit Cystathionin inkubiert. Das bei der Reaktion freigesetzte Pyruvat wurde in ein Hydrazon in alkalischer Lösung umgesetzt und die Absorption bestimmt (Sharma und Mazumber, J. Biol. Chem. 245 (1970), 3008-3014).To determine the CbL activity, partially purified enzyme extracts were used Cystathionin incubated. The pyruvate released in the reaction was converted into a  Implemented hydrazone in alkaline solution and determined the absorption (Sharma and Mazumber, J. Biol. Chem. 245 (1970), 3008-3014).

Der 200 µl Reaktionsmix besteht aus 60 µl entsalztem Proteinextrakt, 200 mM Tris- Puffer, pH 8,6, 5 mM Cystathionin. Nach einer Stunde Inkubation bei 37°C wurde die Reaktion durch Zugabe von 120 µl TCA gestoppt. Die denaturierten Proteine wurden durch Zentrifugation bei 13 000 rpm für 10 min pelletiert. Der Ketosäurengehalt im Überstand wurde nach Zugabe von 80 µl Dinitrophenylhydrazon (0,05% in HCl) und 10 minütiger Inkubation bei Raumtemperatur bestimmt. Nach Zugabe von 800 µl 0,4 N NaOH und weiteren 30 min Inkubation wurde dann die Absorption bei 505 nm gemessen. Die Pyruvatkonzentration wurde anhand einer Pyruvat-Eichgeraden für den Konzentrationsbereich zwischen 0 und 800 µM bestimmt. CbL-Aktivität wird in pmol Pyruvat pro min und mg Protein angegeben.The 200 µl reaction mix consists of 60 µl desalted protein extract, 200 mM Tris Buffer, pH 8.6, 5mM cystathionin. After an hour of incubation at 37 ° C the reaction was stopped by adding 120 μl of TCA. The denatured proteins were pelleted by centrifugation at 13,000 rpm for 10 min. The The keto acid content in the supernatant was determined after adding 80 µl Dinitrophenylhydrazone (0.05% in HCl) and incubation for 10 minutes Room temperature determined. After adding 800 µl of 0.4 N NaOH and another 30 After incubation, the absorbance was then measured at 505 nm. The Pyruvate concentration was determined using a pyruvate calibration line for the Concentration range between 0 and 800 µM determined. CbL activity is expressed in pmol Pyruvate given per min and mg protein.

7. Cystathionin beta-Lyase-Aktivitätsnachweis in nativen PAGE7. Cystathionin beta-lyase activity detection in native PAGE

Proteinproben wurden in einem vertikalen Kleingel nach Laemmli (Nature 227 (1970), 680-685) in nativen 7,5%igen Acrylamid PAGE-Gelen bei 4°C aufgetrennt. Nach der Elektrophorese wurde das Gel zwei Mal in 10 mM Tris/HCl, pH 8,6 gewaschen und anschließend bei 37°C mit einem Reaktionsgemisch bestehend aus 10 mM Tris/HCl, pH 8,6, 5 mM Cystathionin, 0,8% (w/v) Tetraphenylborat (TPB). Das bei der Reaktion freigesetzte Ammonium bildet mit TPB ein unlösliches Präzipitat, das auf dunklem Hintergrund gut nachweisbar ist (Turner, Ph.D. Thesis, University of Lancaster, UK (1994)). Kontrollen ohne Cystathionin wurden einbezogen.Protein samples were collected in a vertical small gel according to Laemmli (Nature 227 (1970), 680-685) separated in native 7.5% acrylamide PAGE gels at 4 ° C. After electrophoresis, the gel was washed twice in 10 mM Tris / HCl, pH 8.6 washed and then at 37 ° C with a reaction mixture consisting of 10mM Tris / HCl, pH 8.6, 5mM cystathionin, 0.8% (w / v) tetraphenylborate (TPB). The ammonium released during the reaction forms an insoluble with TPB Precipitate that is well detectable on a dark background (Turner, Ph.D. thesis, University of Lancaster, UK (1994)). Controls without cystathionin were performed involved.

8. Freie Aminosäureextraktion8. Free amino acid extraction

Zwischen 100 und 500 mg Pflanzenmaterial wurden im Mörser homogenisiert und mit einem Gemisch aus Methanol: Chloroform: Wasser (12 : 5 : 1) versetzt (Bieleski und Turner, Anal. Biochem. 17 (1966), 278-293). Das Homogenat wurde zentrifugiert und der Überstand in ein neues Gefäß überführt. Das Pellet wurde drei Mal hintereinander extrahiert und die Überstände vereinigt. Chlorophyll wurde durch Zugabe von zwei Volumen Chloroform und einem Teil Wasser entfernt. Die wässrige, Aminosäuren enthaltene Phase wurde komplett zur Trockne eingeengt. Der Rest wurde in Wasser aufgenommen und durch einen 1,3 µm Filter gegeben. Between 100 and 500 mg of plant material were homogenized in the mortar and mixed with a mixture of methanol: chloroform: water (12: 5: 1) (Bieleski and Turner, Anal. Biochem. 17 (1966), 278-293). The homogenate was centrifuged and the supernatant transferred to a new tube. The pellet was three Extracted once in a row and the supernatants combined. Chlorophyll was through Add two volumes of chloroform and a portion of water removed. The aqueous phase containing amino acids was completely evaporated to dryness. The rest was taken up in water and passed through a 1.3 µm filter.  

HCl wurde ad 2 N zugegeben und im Anschluß zur Hydrolyse der Amide bei 110°C für 2 h inkubiert. Nach einer zweiten Trocknung wurde der Rest in einem Probenpuffer (Na-Citrat-Puffer, pH 2,2) aufgenommen und durch einen 0,45 µm Filter filtriert. Die Aminosäuren wurden mittels Ninhydrin-Nachsäulenderivatisierung auf einer Beckman System Gold Anlage gemessen.HCl was added ad 2 N and then for the hydrolysis of the amides at 110 ° C. incubated for 2 h. After a second drying the rest was in one Sample buffer (Na citrate buffer, pH 2.2) was added and passed through a 0.45 µm Filter filtered. The amino acids were derivatized using ninhydrin post-column measured on a Beckman System Gold system.

9. Ergebnisse9. Results Transformation der auxotrophen Mutante und ihre EntwicklungTransformation of the auxotrophic mutant and its development

Mit dem Ziel, die Autotrophie der met- (10.1/9) N. plumbaginifolia-Mutante wieder herzustellen, wurde ein chimäres Gen bestehend aus der kodierenden Region des metC Gens und des Transitpeptids der kleinen Untereinheit von Rubisco konstruiert und in einen binären Vektor kloniert. Agrobacterien-vermittelter Gentransfer bei N. plumbaginifolia Mutante 10.1/9 mit dem Konstrukt führte auf 2MS Medium ohne Methioninzugabe in Gegenwart von Kanamycin zur Kallusentwicklung und Sproßbildung. Im Gegensatz dazu konnten lediglich Sprosse der untransformierten Mutante regeneriert werden, wenn zum Kulturmedium Methionin zugegeben wurde. Transformierte Sprosse wurzelten auch unter diesen Bedingungen. Fünf Primärtransformanten, die mit EcCbL 1-5 bezeichnet wurden, zeigten einen normalen Phänotyp und wurden für die weitere Analyse ausgewählt.With the aim of restoring the autotrophy of the met - (10.1 / 9) N. plumbaginifolia mutant, a chimeric gene consisting of the coding region of the metC gene and the transit peptide of the small subunit of Rubisco was constructed and cloned into a binary vector. Agrobacterium-mediated gene transfer in N. plumbaginifolia mutant 10.1 / 9 with the construct led to callus development and shoot formation on 2MS medium without addition of methionine in the presence of kanamycin. In contrast, only shoots of the untransformed mutant could be regenerated when methionine was added to the culture medium. Transformed shoots also took root under these conditions. Five primary transformants, designated EcCbL 1-5, showed a normal phenotype and were selected for further analysis.

Zur Überprüfung der phänotypischen Reversion unter Gewächshausbedingungen wurden die fünf regenerierten Linien in Erde gepflanzt. EcCbL 1-5 Pflanzen ähneln im Phänotyp dem Wildtyp von N. plumbaginifolia. Sie zeigten auch gleiche Fertilität und Samenbildung wie die Kontrollpflanzen.To check the phenotypic reversion under greenhouse conditions the five regenerated lines were planted in soil. EcCbL resemble 1-5 plants in the phenotype the wild type of N. plumbaginifolia. They also showed the same fertility and seed formation like the control plants.

Basierend auf den vorläufigen Analysen der Northern Blots und Enzymaktivität wurden zwei Linien (EcCbL 1 und 4) mit annähernd gleicher Expression und Aktivität für eine weitere detailliertere Untersuchung ausgewählt.Based on preliminary analysis of Northern blots and enzyme activity were two lines (EcCbL 1 and 4) with approximately the same expression and Activity selected for further detailed investigation.

Molekulare AnalyseMolecular analysis

Primärtransformanten wurden auf Integration des Konstruktes in die DNA und auf Expression untersucht. Gesamt-RNA wurde aus Kontrollpflanzen und den transgenen Linien EcCbL 1 und 4 isoliert und durch Northern Blot analysiert. Starke Expressionssignale mit einer Größe von 1,7 kb wurden lediglich für die transgenen Pflanzen erhalten, während kein Signal in den Kontrollpflanzen detektiert wurde. Primary transformants were based on integrating the construct into the DNA and on Expression examined. Total RNA was obtained from control plants and the transgenic lines EcCbL 1 and 4 isolated and analyzed by Northern blot. Strength Expression signals with a size of 1.7 kb were only for the transgenic Plants obtained while no signal was detected in the control plants.  

Genomische DNA wurde mit verschiedenen Restriktionsenzymen verdaut und auf Integration des E. coli metC-Gens in das pflanzliche Genom der Primärtransformanten untersucht. Es konnte das Ergebnis der Northern Blot- Analyse bestätigt werden. Eine Kreuzreaktion zwischen der E. coli DNA-Probe und dem pflanzlichen Gen konnte nicht beobachtet werden. Die Größe der erhaltenen Signale stimmt mit den kalkulierten Größen der korrespondierenden Restriktionsstellen in der T-DNA überein, wobei die BamHI- und HindIII-Banden um ca. 0,3 kb durch das Terminationssignal abweichen. Durch den EcoRl-Verdau konnte für EcCbL 1 eine Kopie und für EcCbL 4 zwei Kopien ermittelt werden.Genomic DNA was digested with different restriction enzymes Integration of the E. coli metC gene into the plant genome Primary transformants examined. The result of the Northern blot Analysis to be confirmed. A cross reaction between the E. coli DNA sample and the vegetable gene could not be observed. The size of the received Signals coincides with the calculated sizes of the corresponding ones Restriction sites in the T-DNA match, with the BamHI and HindIII bands around 0.3 kb deviate due to the termination signal. Through the EcoRI digestion one copy was found for EcCbL 1 and two copies for EcCbL 4.

CbL-EnzymaktivitätCbL enzyme activity

Teilgereinigtes Protein von Kontrollpflanzen, der Mutante und den transformierten Linien EcCbl 1 und 4 wurden für die Analyse der CbL-Aktivität eingesetzt. In den Extrakten von Kontrollpflanzen konnte nur eine geringe Aktivität, in der auxotrophen Mutante gar keine Aktivität bestimmt werden. Dagegen wurden für die beiden transgenen Linien bis zu 500 mal höhere Aktivitäten als in den Kontrollpflanzen ermittelt werden. Diese Zunahme konnte auch in nativen PAGE-Gelen durch Aktivitätsfärbung gezeigt werden. Gleiche Proteinmengen wurden dazu geladen und nur in den transgenen Linien konnte eine weiße, dicke Präzipitationsbande nachgewiesen werden. Dies konnte für den Wildtyp aufgrund des geringen Vorkommens nicht gezeigt werden. Eine weitere Aufreinigung wäre dazu nötig, um dies zu zeigen.Partially purified protein from control plants, the mutant and the transformed Lines EcCbl 1 and 4 were used for the analysis of the CbL activity. In the Extracts from control plants could show little activity in the auxotroph Mutant no activity can be determined. In contrast, for the two transgenic lines up to 500 times higher activities than in the control plants be determined. This increase could also be seen in native PAGE gels Activity staining can be shown. Equal amounts of protein were loaded and only in the transgenic lines could a white, thick precipitation band be detected. This could be due to the low for the wild type Occurrence are not shown. Further purification would be necessary in order to to show this.

Freier AminosäuregehaltFree amino acid content

Um die Wirkung der Überexpression der CbL auf die Aminosäurebiosynthese zu zeigen wurden die freien Aminosäuren von Blättern unter Berücksichtigung der Aminosäuren der Aspartatfamilie in vitro gewachsener transgener Pflanzen analysiert. Der Aminosäuregehalt der transgenen Linien hat sich im Vergleich zu den Kontrollpflanzen einschließlich des Methioningehaltes nicht verändert. Es konnte zwar die Methioninmenge auf Wildtypniveau zurückgeführt werden aber es kam zu keiner Erhöhung. Während der gesamten Pflanzenentwicklung konnte keine Veränderung der freien Aminosäuregehalte in den verschiedenen Linien beobachtet werden. Auch für S-Adenosylmethionin- und Methioninsulfoxidgehalte, die aus dem Methioninmetabolismus hervorgehen, konnte keine Veränderung festgestellt werden. Der Methioningehalt der auxotrophen Mutante rührt von der Aufnahme der Aminosäure vom supplementierten Kulturmedium.To see the effect of overexpression of CbL on amino acid biosynthesis show the free amino acids of leaves taking into account the Amino acids of the aspartate family of transgenic plants grown in vitro analyzed. The amino acid content of the transgenic lines has been compared to the control plants including the methionine content were not changed. It the amount of methionine could be reduced to the wild type level, but it there was no increase. During the entire plant development, none Changes in free amino acid levels were observed in the different lines become. Also for S-adenosylmethionine and methionine sulfoxide contents resulting from the No change was found in methionine metabolism  become. The methionine content of the auxotrophic mutant stems from the uptake of the Amino acid from the supplemented culture medium.

Anwendungsbeispiel 3Example of use 3

Eine weiteres Beispiel für die Anwendung dieser Technik ist das Enzym Threoninsynthase. In einem Antisense-Ansatz konnten ebenfalls transgene Pflanzen erzeugt werden, die einen der CbL ähnlichen Phänotyp aufweisen. Die erste Analyse erlaubt die Aussage, daß auch hier wie im Fall der CbL ein weiteres Gen als Selektionsmarker zur Verfügung steht.Another example of using this technique is the enzyme Threonine synthase. In an antisense approach, it was also possible to use transgenic Plants are produced that have a CbL-like phenotype. The The first analysis allows the statement that here, as in the case of the CbL, another Gene is available as a selection marker.

Anwendungsbeispiel 4Example of use 4

Derzeitig stehen neben bereits vorhandenen supplementierbaren Mutanten verschiedene Verfahren zur Erzeugung von Pflanzenmaterial mit definierten Stoffwechseldefekten zur Anwendung der beschriebenen Technik zur Verfügung; siehe beispielsweise Negrutiu, Mol. Gen. Genet. 199 (1985), 330-337. Zum einen sind es Mutageneseverfahren, bei denen Protoplasten durch Verwendung alkylierender Agentien derart modifiziert werden, daß sie in der Folge auf speziellen Selektionsmedien komplementiert werden müssen. Zum anderen erlaubt ein Verfahren durch "Gene knock out" mittels RNA/DNA-Hybriden gezielt Gene zu verändern. Die anschließende Selektion erfolgt wie bei einer Mutagenese. Ferner ist die Anwendung der Antisense-Technik ohne Antibiotikamarker aufgrund der hohen Transformationseffizienz möglich. Die Selektion von lethalen Mutanten ist im Gewächshaus durchführbar und kann mittels Metabolitenkomplentation in vivo propagiert werden.Currently there are mutable supplements that are already available different processes for the production of plant material with defined Metabolic defects available to apply the technique described; see, for example, Negrutiu, Mol. Gen. Genet. 199: 330-337 (1985). On the one hand They are mutagenesis methods in which protoplasts are used alkylating agents are modified so that they subsequently on special Selection media must be complemented. On the other hand allows one Process by "gene knock out" using RNA / DNA hybrids to target genes change. The subsequent selection is the same as for a mutagenesis. Further is the use of the antisense technique without antibiotic markers due to the high Transformation efficiency possible. The selection of lethal mutants is in the Greenhouse feasible and can by metabolite complementation in vivo be propagated.

Claims (23)

1. Verfahren zur Herstellung von transgenen Pflanzenzellen, Pflanzengewebe oder Pflanzen umfassend
  • a) Transformation der Pflanzenzellen, Pflanzengewebe oder Pflanzen, die einen Stoffwechseldefekt aufweisen, mit einem DNA-Molekül, das eine DNA-Sequenz enthält die in der Lage ist den Stoffwechseldefekt zu komplementieren oder aufzuheben;
  • b) Selektion der transformierten Pflanzenzellen, Pflanzengewebe oder Pflanzen auf geeignetem Selektionsmedium.
1. A method for producing transgenic plant cells, plant tissue or plants comprising
  • a) transformation of the plant cells, plant tissue or plants which have a metabolic defect with a DNA molecule which contains a DNA sequence which is capable of complementing or eliminating the metabolic defect;
  • b) Selection of the transformed plant cells, plant tissue or plants on a suitable selection medium.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Stoffwechseldefekt innerhalb der Aminosäurebiosynthese vorliegt.2. The method of claim 1, wherein the metabolic defect within the Amino acid biosynthesis is present. 3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Aminosäurebiosynthese die Aspartatfamilie betrifft.3. The method of claim 2, wherein the amino acid biosynthesis Aspartate family affects. 4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Aminosäure Cystein, Methionin oder Threonin ist.4. The method according to claim 2 or 3, wherein the amino acid cysteine, methionine or is threonine. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Stoffwechseldefekt durch eine Mutation, Antisense, Cosuppression, oder einen dominanten Mutanten-Effekt erzeugt wird.5. The method according to any one of claims 1 to 4, wherein the metabolic defect through a mutation, antisense, cosuppression, or a dominant Mutant effect is generated. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die DNA-Sequenz an die regulatorische Sequenz eines in Pflanzen aktiven Promotors funktionell verknüpft ist.6. The method according to any one of claims 1 to 5, wherein the DNA sequence to the regulatory sequence of a promoter active in plants functional is linked. 7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei der Promotor ein konstitutiver Promotor ist.7. The method of claim 6, wherein the promoter is a constitutive promoter. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die DNA-Sequenz aus Bakterien oder Pflanzen stammt. 8. The method according to any one of claims 1 to 7, wherein the DNA sequence from Bacteria or plants.   9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die DNA-Sequenz ein Enzym codiert.9. The method according to any one of claims 1 to 8, wherein the DNA sequence Enzyme encoded. 10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei das Enzym Cystathionin beta-Lyase oder Threoninsynthase ist.10. The method of claim 9, wherein the enzyme is cystathionin beta-lyase or Is threonine synthase. 11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das DNA-Molekül in einem Vektor enthalten ist.11. The method according to any one of claims 1 to 10, wherein the DNA molecule in a vector is included. 12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei der Vektor ein weiteres rekombinantes DNA-Molekül enthält, das eine DNA-Sequenz enthält, die ein Peptid, Protein, Antisense-, Sense-RNA, virale RNA oder Ribozym codiert.12. The method of claim 11, wherein the vector is another recombinant DNA molecule that contains a DNA sequence that contains a peptide, protein, Antisense, sense RNA, viral RNA or ribozyme encoded. 13. Transgene Pflanzenzelle, Pflanzengewebe oder Pflanze hergestellt nach dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12 enthaltend ein gemäß nach einem der Ansprüche 1 bis 10 definiertes DNA-Molekül.13. Transgenic plant cell, plant tissue or plant manufactured according to the method according to any one of claims 1 to 12 containing a according DNA molecule defined according to one of claims 1 to 10. 14. Ernteprodukte oder Vermehrungsmaterial einer Pflanze nach Anspruch 13 enthaltend Pflanzenzellen nach Anspruch 13.14. crop products or propagation material of a plant according to claim 13 containing plant cells according to claim 13. 15. Verfahren zur Herstellung von Selektionsmarkern für Pflanzen umfassend
  • a) Transformation eines durch einen Stoffwechseldefekt auxotrophen Mikroorganismus mit einer DNA-Bibliothek;
  • b) Züchten des Mikroorganismus unter geeigneten Bedingungen, die die Komplementation des Stoffwechseldefekts erlauben;
  • c) Durchmustern des Mikroorganismus auf geeignetem Selektionsmedium;
  • d) Isolierung der(s) DNA-Moleküle(s), die (das) den Stoffwechseldefekt komplementieren (kann) können; und gegebenenfalls
  • e) Verknüpfung der(s) DNA-Moleküle(s) aus (d) mit den regulatorischen Sequenzen eines in Pflanzen aktiven Promotors.
15. A method for producing selection markers for plants comprising
  • a) transformation of a microorganism auxotrophic due to a metabolic defect with a DNA library;
  • b) cultivating the microorganism under suitable conditions which allow the metabolic defect to be complemented;
  • c) screening the microorganism on a suitable selection medium;
  • d) isolation of the DNA molecule (s) which can (may) complement the metabolic defect; and if necessary
  • e) Linking the (s) DNA molecules (s) from (d) with the regulatory sequences of a promoter active in plants.
16. Verfahren nach Anspruch 15, wobei der Stoffwechseldefekt wie in einem der Ansprüche 2 bis 5 definiert ist. 16. The method of claim 15, wherein the metabolic defect as in one of the Claims 2 to 5 is defined.   17. Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, wobei der Mikroorganismus E. coli ist.17. The method according to claim 15 or 16, wherein the microorganism is E. coli. 18. Rekombinantes DNA-Molekül umfassend
  • a) regulatorische Sequenzen eines in Pflanzen aktiven Promotors;
  • b) funktionell verknüpft mit einem in einem der Ansprüche 1 bis 10 definierten oder nach einem der Ansprüche 15 bis 17 erhaltenen DNA-Molekül; und gegebenenfalls
  • c) funktionell daran verknüpft regulatorische Sequenzen, die als Transkriptions-Terminations und/oder Polyadenylierungssignale in Pflanzen dienen können.
18. Including recombinant DNA molecule
  • a) regulatory sequences of a promoter active in plants;
  • b) functionally linked to a DNA molecule defined in one of claims 1 to 10 or obtained according to one of claims 15 to 17; and if necessary
  • c) functionally linked regulatory sequences which can serve as transcription termination and / or polyadenylation signals in plants.
19. Vektor umfassend ein rekombinantes DNA-Molekül nach Anspruch 18.19. A vector comprising a recombinant DNA molecule according to claim 18. 20. Vektor nach Anspruch 19, der mindestens ein weiteres rekombinantes DNA- Molekül mit einer DNA-Sequenz enthält, die ein Peptid, Protein, Antisense-, Sense-RNA, virale RNA oder Ribozym codiert.20. The vector of claim 19, which at least one further recombinant DNA Molecule with a DNA sequence that contains a peptide, protein, antisense, Sense RNA, viral RNA or ribozyme encoded. 21. Wirtszelle, enthaltend ein rekombinantes DNA-Molekül nach Anspruch 18 oder einen Vektor nach Anspruch 19 oder 20.21. A host cell containing a recombinant DNA molecule according to claim 18 or a vector according to claim 19 or 20. 22. Kit umfassend ein rekombinantes DNA-Molekül nach Anspruch 18 oder einen Vektor nach Anspruch 19 oder 20 und gegebenenfalls ein geeignetes Selektionsmedium für Pflanzen.22. Kit comprising a recombinant DNA molecule according to claim 18 or one Vector according to claim 19 or 20 and optionally a suitable one Selection medium for plants. 23. Verwendung eines DNA-Moleküls nach Anspruch 18 oder wie es in einem der Ansprüche 1 bis 10 definiert ist, eines Vektors nach Anspruch 19 oder 20 oder wie er in Anspruch 11 oder 12 definiert ist oder des Selektionsmarkers erhältlich nach dem Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17 als Selektionsmarker zur Herstellung von transgenen Pflanzen, Pflanzenzellen und/oder Gewebe oder in pflanzlicher Zell- und Gewebekultur und/oder Pflanzenzüchtung.23. Use of a DNA molecule according to claim 18 or as in one of claims 1 to 10 is defined, a vector according to claim 19 or 20 or as defined in claim 11 or 12 or the selection marker obtainable by the process according to any one of claims 15 to 17 Selection marker for the production of transgenic plants, plant cells and / or tissue or in plant cell and tissue culture and / or Plant breeding.
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