DE19927575A1 - Increasing resistance of crop plants to fungal or bacterial pathogens, by engineering a reduction in activity of flavanone-3-hydroxylase - Google Patents

Increasing resistance of crop plants to fungal or bacterial pathogens, by engineering a reduction in activity of flavanone-3-hydroxylase

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DE19927575A1
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Abstract

Increasing (M1) the resistance of crop plants to bacterial or fungal pathogens by genetically engineering plants to have reduced activity of flavanone-3-hydroxylase (I), is new. An Independent claim is also included for plants produced by (M1).

Description

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Erhö­ hung der Widerstandskraft von Kulturpflanzen gegen bakterielle und pilzliche Pathogene, dadurch gekennzeichnet, daß mit moleku­ largenetischen Methoden eine Pflanze hergestellt wird, in der die Aktivität des Enzyms Flavanon-3-hydroxylase reduziert ist.The present invention is a method for increasing the resilience of crops to bacterial and fungal pathogens, characterized in that with moleku largenetic methods a plant is produced in the the activity of the enzyme flavanone-3-hydroxylase is reduced.

Das Verfahren ist weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß das Enzym Flavanon-3-hydroxylase durch molekularbiologische Verfahren (z. B. Anti-Sense-Konstrukte, Co-Suppressionen, der Expression spezifi­ scher Antikörper oder der Expression spezifischer Inhibitoren) ganz oder teilweise, andauernd oder vorübergehend, in der ge­ samten Pflanze oder in Teilen der Pflanze in seiner Aktivität ge­ hemmt wird.The method is further characterized in that the enzyme Flavanone 3-hydroxylase by molecular biological methods (eg. Anti-sense constructs, co-suppression, expression specifi shear antibody or the expression of specific inhibitors) in whole or in part, permanently or temporarily, in the ge velvet plant or in parts of the plant in its activity ge is inhibited.

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind Pflanzen mit erhöhter Widerstandskraft gegen bakterielle und pilzliche Pa­ thogene, dadurch gekennzeichnet, daß durch molekulargenetische Methoden die Aktivität des Enzyms Flavanon-3-hydroxylase redu­ ziert ist.Another object of the present invention are plants with increased resistance to bacterial and fungal Pa thogens, characterized in that by molecular genetic Methods the activity of the enzyme flavanone-3-hydroxylase redu is decorated.

Die Produktivität von Kulturpflanzen kann in vielfältiger Weise durch Streßfaktoren reduziert werden. Zu nennen sind hier unter anderem: Virenerkrankungen, bakterielle und pilzliche Pathogene, schädigende Insekten, Nematoden, Schnecken, Wildverbiß, Hitze, Kühle, Kälte, Wassermangel, zu hoher Wassergehalt des Bodens, Bo­ denversalzung, zu hohe Strahlungsintensität, zu hoher Ozongehalt, Konkurrenz um Licht, Wasser und Nährstoffe durch Begleitflora, unsachgemäße oder nicht optimal auszubringende Herbizidanwendun­ gen (besonders in Obstkulturen), Behandlungen mit Herbiziden, Insektiziden, Fungiziden, Bioregulatoren oder Blattdüngern von zu geringer Selektivität, Blattapplikationen von Pflanzenschutzmit­ teln oder Düngern während intensiver Sonneneinstrahlung.The productivity of crops can be varied in many ways be reduced by stress factors. To call here are below other: viral diseases, bacterial and fungal pathogens, damaging insects, nematodes, snails, game bites, heat, Cool, cold, lack of water, too high water content of the soil, Bo salinization, too high radiation intensity, too high ozone content, Competition for light, water and nutrients through accompanying flora, improper or not optimally applied herbicide application (especially in fruit crops), treatments with herbicides, Insecticides, fungicides, bioregulators or foliar fertilizers from to low selectivity, foliar applications of crop protection or fertilizer during intense sunlight.

Eine Reihe dieser durch Stressoren hervorgerufenen Probleme kann durch den Einsatz von Pflanzenschutzmitteln, durch die Verwendung resistenten Pflanzenmaterials oder geeigneter Anbautechniken mi­ nimiert werden. Der Umfang dieser Möglichkeiten ist jedoch be­ grenzt. Insbesondere Bakteriosen sind, wenn überhaupt, nur sehr schwer zu bekämpfen. Dabei werden (z. B. gegen Feuerbrand bei Ap­ fel und Birne) Antibiotika wie Streptomycin oder Tetracycline eingesetzt, was die Gefahr einer Resistenzbildung auch bei Human­ pathogenen in sich birgt. Weiterhin zeigen z. B. pilzliche Patho­ gene häufig eine Anpassung an Fungizide, so daß deren Wirksamkeit nachläßt. Eine ähnliche Anpassung besteht auch bei "pathogenresi­ stenten" Züchtungen, die durch konventionelle Verfahren herge­ stellt werden.A number of these problems caused by stressors can through the use of pesticides, through the use resistant plant material or suitable growing techniques mi be optimized. However, the scope of these possibilities is be borders. In particular, bacteriosens are, if anything, very much hard to fight. In this case (eg against fire blight at Ap fel and pear) antibiotics such as streptomycin or tetracyclines  used, which is the risk of resistance even in human pathogenic. Furthermore, z. B. fungal patho often adapt to fungicides, so that their effectiveness subsides. A similar adaptation exists even with "pathogenresi stents ", which are produced by conventional methods be presented.

Ein Bedarf an Pflanzen, die gegen Pathogene widerstandsfähig sind, besteht nicht nur bei einjährigen ackerbaulichen oder gärt­ nerischen Kulturen, sondern auch bei wertvollen Dauerkulturen wie Obst und Wein.A need for plants that are resistant to pathogens are not just annual or arable neric cultures, but also in valuable permanent crops such as Fruit and wine.

Aufgabe der Erfindung war es, ein einfaches und kostengünstiges Verfahren zur dauerhaften Verbesserung der Widerstandsfähigkeit gegen bakterielle und pilzliche Pathogene, insbesondere bei Kul­ turpflanzen, zu finden.The object of the invention was a simple and inexpensive Process for permanently improving the resistance against bacterial and fungal pathogens, especially in Kul turplants.

Ausgehend von physiologischen Untersuchungen mit Wachstums­ regulatoren aus der Gruppe der Acylcyclohexandione wurden nun überraschend gentechnologische Verfahren verfügbar, mit deren Hilfe sich Kulturpflanzen erzeugen lassen, die gegen eine Reihe von phytopathogenen Bakterien und Pilzen widerstandsfähig sind.Based on physiological studies with growth Regulators from the group of acylcyclohexandione were now Surprisingly, genetic engineering methods available with the Help produce crops that are against a series of phytopathogenic bacteria and fungi are resistant.

Acylcyclohexandione wie Prohexadion-Ca und Trinexapacethyl (äl­ tere Bezeichnung: Cimectacarb) werden als Bioregulatoren zur Hem­ mung des pflanzlichen Längenwachstums eingesetzt. Ihre bioregu­ latorische Wirkung kommt dadurch zustande, daß sie die Bio­ synthese von längenwachstumsfördernden Gibberellinen blockieren. Dabei hemmen sie aufgrund ihrer strukturellen Verwandtschaft zu 2-Oxoglutarsäure bestimmte Dioxygenasen, die 2-Oxoglutarsäure als Co-Substrat benötigen (Rademacher, W, Biochemical effects of plant growth retardants, in: Plant Biochemical Regulators, Gaus­ man, HW (ed.), Marcel Dekker, Inc., New York, pp. 169-200 (1991)). Es ist bekannt, daß derartige Verbindungen auch in den Stoffwechsel von Phenolen eingreifen und so bei mehreren Pflan­ zenarten eine Hemmung der Anthocyanbildung bewirken können (Rade­ macher, W et al., The mode of action of acylcyclohexanediones - a new type of growth retardant, in: Progress in Plant Growth Regu­ lation, Karssen, cm, von Loon, LC, Vreugdenhil, D (eds.), Kluwer Academic Publishers, Dordrecht (1992)). Derartige Effekte auf den Haushalt phenolischer Inhaltsstoffe werden als ursächlich für die Nebenwirkung von Prohexadion-Ca gegen Feuerbrand angegeben (Rade­ macher, W et al., Prohexadione-Ca - a new plant growth regulator for apple with interesting biochemical features, Poster auf dem 25th Annual Meeting of the Plant Growth Regulation Society of Ame­ rica, 7.-10. Juli 1998, Chicago). A. Lux-Endrich (Dissertation Technische Universität München in Weihenstephan, 1998) findet im Verlauf ihrer Untersuchungen zum Wirkmechanismus von Prohexadion- Ca gegen Feuerbrand, daß es in Zellkulturen von Apfel durch Pro­ hexadion-Ca zu einer mehrfachen Erhöhung des Gehaltes an phenolischen Substanzen kommt und daß dabei eine Reihe von sonst nicht vorhandenen Phenolen auftritt. Im Rahmen dieser Untersu­ chungen wurde weiterhin gefunden, daß unter dem Einfluß von Pro­ hexadion-Ca relativ hohe Mengen von Luteoliflavan und Eriodyctiol in Sproßgewebe von Apfel auftreten. Luteoliflavan kommt in Apfel­ gewebe normalerweise nicht vor und Eriodyctiol tritt als Inter­ mediat des Flavonoidstoffwechsels nur in geringen Mengen auf. Die zu erwartenden Flavonoide Catechin und Cyanidin waren im behan­ delten Gewebe jedoch nicht nachweisbar oder traten nur in deut­ lich reduzierten Mengen auf (S. Römmelt et al. Vortrag 8th Inter­ national Workshop on Fire Blight, Kusadasi, Türkei, 12.-15. Okto­ ber 1998).Acylcyclohexanediones such as prohexadione-Ca and trinexapacethyl (former term: Cimectacarb) are used as bioregulators for inhibition of plant growth. Their bioreguatory effect is due to the fact that they block the biosynthesis of length-growth-promoting gibberellins. Due to their structural similarity to 2-oxoglutaric acid, they inhibit certain dioxygenases which require 2-oxoglutaric acid as co-substrate (Rademacher, W, Biochemical effects of plant growth retardants, in: Plant Biochemical Regulator, Gaus man, HW (ed.), Marcel Dekker, Inc., New York, pp. 169-200 (1991)). It is known that such compounds also intervene in the metabolism of phenols and thus in several Pflan zenarten can cause an inhibition of Anthocyanbildung (Rade macher, W et al., The mode of action of acylcyclohexanediones - a new type of growth retardant, in Progress in Plant Growth Regu lation, Karssen, CM, by Loon, LC, Vreugdenhil, D (eds.), Kluwer Academic Publishers, Dordrecht (1992)). Such effects on the phenolic content are reported as the cause of the side-effect of prohexadione-Ca against fire blight (Rade macher, W et al., Prohexadione-Ca - a new plant growth regulator for apple with interesting biochemical features, poster on the 25 th Annual Meeting of the Plant Growth Regulation Society of America, 7-10 July 1998, Chicago). A. Lux-Endrich (Dissertation Technical University of Munich in Weihenstephan, 1998) found in the course of their studies on the mechanism of action of prohexadione-Ca against fire blight that there is a multiple increase in the content of phenolic substances in cell cultures of apple by Pro hexadione-Ca and that a number of otherwise non-existent phenols occurs. In the context of these investigations it was further found that relatively high levels of luteoliflavan and eryodyctiol occur in shoot tissue of apple under the influence of prohexadione-Ca. Luteoliflavan is not normally found in apple tissue, and erythodyctiol occurs only in small amounts as an intermediate in flavonoid metabolism. However, the expected flavonoids catechin and cyanidin were undetectable in the treated tissue or occurred only in significantly reduced amounts (S. Römmelt et al., Lecture 8 th International Workshop on Fire Blight, Kusadasi, Turkey, 12.-15. October 1998).

Es kann als gesichert gelten, daß Prohexadion-Ca, Trinexapac­ ethyl und andere Acylcyclohexandione 2-Oxoglutarsäure-abhängige Hydroxylasen inhibieren, die im Stoffwechsel phenolischer Sub­ stanzen von Bedeutung sind. Dabei handelt es sich primär um Chal­ consynthetase (CHS) und um Flavanon-3-hydroxylase (F3H) (W. Heller und G. Forkmann, Biosynthesis, in: The Flavonoids, Har­ borne, JB (ed.), Chapman and Hall, New York, 1988). Es kann je­ doch nicht ausgeschlossen werden, daß Acylcyclohexandione auch weitere, bislang unbekannte, 2-Oxoglutarsäure-abhängige Hydroxy­ lasen hemmen. Es dürfte ferner naheliegend sein, daß ein Mangel an Catechin, Cyanidin oder anderen Endprodukten der Flavonoid­ synthese von der Pflanze registriert wird und daß über einen Feedback-Mechanismus die Aktivität des Schlüsselenzyms Phenylala­ ninammoniumlyase (PAL) erhöht wird. Durch die weiterhin existie­ rende Hemmung von CHS und F3H können diese Flavoniod-Endprodukte jedoch nicht gebildet werden, und es kommt zu einer vermehrten Bildung von Luteoliflavan, Eriodyctiol und anderer Phenole (Abb. 1).It can be taken for granted that prohexadione-Ca, Trinexapac ethyl and other acylcyclohexanediones inhibit 2-oxoglutaric acid-dependent hydroxylases, which are important in the metabolism of phenolic sub stances. These are primarily chal consynthetase (CHS) and flavanone 3-hydroxylase (F3H) (W. Heller and G. Forkmann, Biosynthesis, in: The Flavonoids, Har borne, JB (ed.), Chapman and Hall, New York, 1988). However, it can not ever be ruled out that acylcyclohexanediones also inhibit further, as yet unknown, 2-oxoglutaric acid-dependent hydroxylases. It should also be apparent that a lack of catechol, cyanidin or other end products of the flavonoid synthesis is registered by the plant and that via a feedback mechanism, the activity of the key enzyme Phenylala ninammoniumlyase (PAL) is increased. However, with the continued inhibition of CHS and F3H, these flavoniodic end products can not be formed and luteoliflavan, eryodyctiol, and other phenols are increasingly formed ( Figure 1).

Durch die Reduktion der Enzymaktivität des Enzyms Flavanon-3-hy­ droxylase (F3H) werden die Flavonoide Eriodictyol, Proanthocyani­ dine, die am C-Atom 3 mit Wasserstoff substituiert sind, z. B. Lu­ teoforol, Luteoliflavan, Apigeniflavan und Tricetiflavan, sowie homogene und heterogene Oligomere und Polymere aus den genannten und strukturell verwandten Substanzen vermehrt gebildet.By reducing the enzyme activity of the enzyme flavanone-3-hy droxylase (F3H) are the flavonoids eriodictyol, proanthocyani dines which are substituted on the C-atom 3 by hydrogen, z. B. Lu teoforol, luteoliflavan, apigeniflavan and tricetiflavan, as well as homogeneous and heterogeneous oligomers and polymers from the mentioned and structurally related substances increasingly formed.

Erhöhte Konzentrationen der Phenole Hydroxyzimtsäuren (p-Cumar­ säure, Ferulasäure, Sinapinsäure), Salicylsäure oder Umbellife­ ron, einschließlich der aus ihnen gebildeten homogenen und hete­ rogenen Oligomere und Polymere werden nach Reduktion der Enzym­ aktivität des Enzyms Flavanon-3-hydroxylase (F3H) in Pflanzen festgestellt. Ebenso erhöht sich die Konzentration der Chalcone, wie z. B. Phloretin, und der Stilbene, wie z. B. Resveratrol.Increased concentrations of phenols hydroxycinnamic acids (p-coumar acid, ferulic acid, sinapinic acid), salicylic acid or umbellife ron, including the homogeneous and het formed from them Rogenic oligomers and polymers are used after reduction of the enzyme activity of the enzyme flavanone-3-hydroxylase (F3H) in plants  detected. Likewise, the concentration of chalcone increases, such as B. phloretin, and the stilbenes, such as. B. Resveratrol.

Durch Reduktion der Enzymaktivität des Enzyms Flavanon-3-hydroxy­ lase wird auch die Konzentration der Glykoside der Flavonoide, der phenolischen Verbindungen, der Chalcone und der Stilbene er­ höht.By reducing the enzyme activity of the enzyme flavanone-3-hydroxy The concentration of glycosides in flavonoids, phenolic compounds, chalcone and stilbene increased.

Ausgehend von diesen Befunden und Schlußfolgerungen wurden gen­ technisch veränderte Kulturpflanzen erzeugt, in denen F3H durch Anti-Sense-Konstrukte ganz oder teilweise, dauerhaft oder vor­ übergehend, in der gesamten Pflanzen oder in einzelnen Pflanzen­ organen oder -geweben in ihren Aktivitäten reduziert war, mit der Folge, daß der Gehalt an phenolischen Verbindungen in der ganzen Pflanze reduziert ist. Experimentell konnte sodann gezeigt werden, daß diese Pflanzen in ihrer Widerstandsfähigkeit gegen bakterielle und/oder pilzliche Pathogene erhöht sind.Based on these findings and conclusions gen produced technically altered crops in which F3H by Anti-sense constructs in whole or in part, permanently or before passing, throughout the plants or in individual plants organs or tissues was reduced in their activities with the consequence that the content of phenolic compounds in the whole plant is reduced. Experimental could then be shown be that these plants in their resistance to bacterial and / or fungal pathogens are increased.

Alternativ zur Herstellung von Pflanzen, die mit Hilfe der Anti­ sense Technologie in ihrer Flavonon-3-hydorxylase Aktivität redu­ ziert sind, lassen sich auch andere literaturbekannte molekular­ genetische Methoden wie Co-Suppression oder die Expression von spezifischen Antikörpern verwenden, um diesen Effekt zu errei­ chen.Alternatively to the production of plants, with the help of anti sense technology in its flavonone-3-hydorxylase activity redu are graced, other literature known molecular genetic methods such as co-suppression or expression of use specific antibodies to achieve this effect chen.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Erhöhung der Widerstandkraft gegen den Befall mit bakteriellen und pilzlichen Pathogenen durch Reduktion der Flavonon-3-hydroxylase Enzymaktivität kann erfolg­ reich bei folgenden Kulturpflanzen ausgeübt werden: Weizen, Ger­ ste, Roggen, Hafer, Reis, Mais, Hirse, Zuckerrohr, Banane, To­ mate, Tabak, Paprika, Kartoffel, Raps, Zuckerrübe, Soja, Baum­ wolle, Obstgehölze aus der Familie der Rosaceen, wie Apfel und Birne, Pflaume, Zwetschge, Pfirsich, Nektarine und Kirsche sowie Weinreben.The inventive method for increasing the resistance force against infestation with bacterial and fungal pathogens Reduction of flavonone-3-hydroxylase enzyme activity can be successful rich in the following crops: Wheat, Ger ste, rye, oats, rice, corn, millet, sugar cane, banana, to mate, tobacco, paprika, potato, oilseed rape, sugar beet, soybean, tree Wool, fruit trees of the family Rosacea, such as apple and Pear, plum, plum, peach, nectarine and cherry as well Grapevines.

Besonders geeignet ist das erfindungsgemäße Verfahren zur Erhö­ hung der Widerstandskraft gegen Venturia inaequalis in Apfel und Birne sowie gegen Botrytis cinerea bei Weinreben.Particularly suitable is the inventive method for increasing resistance to Venturia inaequalis in apple and Pear and Botrytis cinerea in grapevines.

Transgene Pflanzen mit reduzierter Aktivität des Enzyms Flava­ non-3-hydroxylase hergestellt nach der in den Beispielen be­ schriebenen Methode zeigen überraschenderweise eine erhöhte Wi­ derstandskraft gegenüber dem Befall mit phytopathogenen Bakte­ rien. Dies konnte am Beispiel des Befalls von transgenen Tomaten­ pflanzen, deren Flavanon-3-hydroxylase Aktivität reduziert ist, mit Clavibacter michiganensis subsp. michiganensis (C mm) gezeigt werden, siehe Beispiel 3.Transgenic plants with reduced activity of the enzyme flava non-3-hydroxylase prepared according to the in the examples be Surprisingly, the method described shows an increased Wi Resistance to infestation with phytopathogenic bacteria rien. This could be exemplified by the infestation of transgenic tomatoes plants whose flavanone 3-hydroxylase activity is reduced,  with Clavibacter michiganensis subsp. michiganensis (C mm) see example 3.

Pflanzen, dessen Flavanon-3-hydroxylase mit Hilfe von molekular­ genetischen Methoden reduziert wurde, zeigten auch eine erhöhte Widerstandkraft gegen Befall mit Erwinia amylovora und anderen phytopathogenen Bakterien. Die wichtigsten phytopathogenen Bakte­ rien können aus der Publikation "European Handbook of Plant Di­ seases", Eds. Smith, I. M., Dunez, J., Lelliott, R. A. Phillips, D. H. and Archer, S. A. Blackwell Scientific Publications, 1988, entnommen werden.Plants whose flavanone 3-hydroxylase with the help of molecular genetic methods was reduced, also showed an increased Resistance to infestation with Erwinia amylovora and others phytopathogenic bacteria. The most important phytopathogenic bacteria can be found in the publication "European Handbook of Plant Di Smiths, I.M., Dunez, J., Lelliott, R.A. Phillips, D.H. and Archer, S.A. Blackwell Scientific Publications, 1988, be removed.

Insbesondere eignet sich das erfindungsgemäße Verfahren zur Erhö­ hung der Widerstandskraft gegen folgende pflanzenpathogene Pilze:
Erysiphe graminis (echter Mehltau) an Getreide
Erysiphe cichoracearum und Sphaerotheca fuliginea an Kürbisge­ wächsen
Podosphaera leucotricha an Äpfeln,
Uncinula necator an Reben,
Puccinia-Arten an Getreide,
Rhizoctonia-Arten an Baumwolle, Reis und Rasen,
Ustilago-Arten an Getreide und Zuckerrohr,
Venturia-Arten (Schorf) an Äpfeln und Birnen
Helminthosporium-Arten an Getreide,
Septoria-Arten an Weizen
Botrytis cinerea (Grauschimmel) an Erdbeeren, Gemüse, Zierpflan­ zen und Reben,
Cercospora arachidicola an Erdnüssen,
Pseudocercosporella herpotrichoides an Weizen und Gerste,
Pyricularia oryzae an Reis,
Phytophthora infestans an Kartoffeln und Tomaten,
Plasmopara viticola an Reben,
Pseudoperonospora-Arten in Hopfen und Gurken,
Alternaria-Arten an Gemüse und Obst,
Mycosphaerella-Arten in Bananen und Erdnüssen sowie Fusarium- und Verticillium-Arten in Getreide, Gemüse und Zier­ pflanzen.
In particular, the method according to the invention is suitable for increasing the resistance to the following phytopathogenic fungi:
Erysiphe graminis (powdery mildew) on cereals
Erysiphe cichoracearum and Sphaerotheca fuliginea on cucurbits
Podosphaera leucotricha on apples,
Uncinula necator on vines,
Puccinia species on cereals,
Rhizoctonia species on cotton, rice and turf,
Ustilago species on cereals and sugarcane,
Venturia species (scab) on apples and pears
Helminthosporium species on cereals,
Septoria species on wheat
Botrytis cinerea (gray mold) on strawberries, vegetables, ornamental plants and vines,
Cercospora arachidicola on peanuts,
Pseudocercosporella herpotrichoides on wheat and barley,
Pyricularia oryzae on rice,
Phytophthora infestans on potatoes and tomatoes,
Plasmopara viticola on vines,
Pseudoperonospora species in hops and cucumbers,
Alternaria species on vegetables and fruits,
Mycosphaerella species in bananas and peanuts; Fusarium and Verticillium species in cereals, vegetables and ornamental plants.

Beispiel 1example 1

Klonierung des Gens einer Flavanone-3-Hydroxylase aus Lycopersicon esculentum Mill.cv. Moneymaker.Cloning of the gene of a flavanone-3-hydroxylase Lycopersicon esculentum Mill.cv. Moneymaker.

Reife Tomatenfrüchte von Lycopersicon esculentum Mill.cv. Mo­ neymaker wurden gewaschen, getrocknet und mittels einer sterilen Klinge das Perikarp von Samen, mittlere Kolumnella und Holzteilen befreit. Das Perikarp (ca. 50 g) wurde in flüssigem Stickstoff eingefroren. Das Material wurde anschliessend in einem Mixer zer­ kleinert. Das zerkleinerte Material wurde in einem vorgekühlten Mörser mit 100 ml Homogenisierungs-Medium versetzt und gemischt. Die Suspension wurde dann in Zentrifugenbecher überführt, indem es durch sterile Mulltücher gepreßt wurde. Anschließend wurde 1/10 Vol 10% SDS hinzugefügt und gut gemischt. Nach 10 Minuten auf Eis, wurde 1 Vol Phenol/Chloroform zugegeben, der Zentrifu­ genbecher verschlossen und gut gemischt. Nach 15 minütiger Zen­ tritugation bei 4000 rpm wurde der Überstand in ein neues Reakti­ onsgefäß überführt. Es schlossen sich drei weitere Phenol/Chloro­ form Extraktionen und eine Chloroform Extraktion an. Im folgenden wurde 1 Vol 3 M NaAC und 2.5 Vol Ethanol zugegeben. Die Fällung der Nukleinsäuren erfolgte über Nacht bei -20°C. Am nächsten Mor­ gen wurden die Nukleinsäuren für 15 Minuten bei 10000 rpm in der Kühlzentrifuge (4°C) pelletiert. Der Überstand wurde verworfen und das Pellet in 5-10 ml kaltem 3 M NaAc resuspendiert. Dieser Waschschritt wurde zweimal wiederholt. Das Pellet wurde mit 80%igem Ethanol gewaschen. Das vollständig getrocknet Pellet wurde in ca. 0,5 ml sterilem DEPC Wasser aufgenommen und die RNA- Konzentration photometrisch bestimmt.Ripe tomato fruits from Lycopersicon esculentum Mill.cv. Mo Neymakers were washed, dried and sterilized by means of a sterile Blade the pericarp of seeds, middle columnar and wooden parts  freed. The pericarp (about 50 g) was in liquid nitrogen frozen. The material was then crushed in a blender kleinert. The crushed material was in a pre-cooled Mortar mixed with 100 ml homogenization medium and mixed. The suspension was then transferred to centrifuge beakers by it was pressed through sterile cheesecloths. Subsequently was 1/10 vol 10% SDS added and mixed well. After 10 minutes on ice, 1 volume of phenol / chloroform was added, the centrifuge closed and well mixed. After 15 minutes Zen tritugation at 4000 rpm, the supernatant was in a new Reakti transferred onsgefäß. It was followed by three more phenol / chloro form extractions and a chloroform extraction. Hereinafter 1 volume of 3M NaAC and 2.5 volumes of ethanol were added. The precipitation the nucleic acids were overnight at -20 ° C. The next Mor The nucleic acids were incubated at 10,000 rpm for 15 minutes in the Refrigerated centrifuge (4 ° C) pelleted. The supernatant was discarded and The pellet is resuspended in 5-10 ml of cold 3 M NaAc. This Washing step was repeated twice. The pellet was washed with Washed 80% ethanol. The completely dried pellet was taken up in about 0.5 ml of sterile DEPC water and the RNA Concentration determined photometrically.

20 µg gesamt RNA wurden zunächst mit 3,3 µl 3 M Natriumacetat-Lö­ sung, 2 µl 1 M Magnesiumsulfat-Lösung versetzt und auf 100 µl End­ volumen mit DEPC Wasser aufgefüllt. Dazu wurde ein Microliter Rnase freie Dnase (Boehringer Mannheim) gegeben und 45 min bei 37° Grad inkubiert. Nach Entfernen des Enzyms durch ausschütteln mit Phenol/Chloroform/Isoamylalkohol wurde die RNA mit Ethanol ge­ fällt und das Pellet in 100 µl DEPC Wasser aufgenommen. 2,5 µg RNA aus dieser Lösung wurden mittels eines cDNA-Kits (Gibco BRL) in cDNA umgeschrieben.20 μg of total RNA were first mixed with 3.3 μl 3 M sodium acetate Lö solution, 2 .mu.l 1 M magnesium sulfate solution and 100 .mu.l end Volume filled up with DEPC water. This was a microliter Rnase-free DNase (Boehringer Mannheim) and 45 min at 37 ° Degree incubated. After removing the enzyme by shaking out with Phenol / chloroform / isoamyl alcohol was the RNA ge with ethanol drops and the pellet is taken up in 100 μl of DEPC water. 2.5 μg RNA from this solution were analyzed by means of a cDNA kit (Gibco BRL) in rewritten cDNA.

Unter Verwendung von Aminosäuresequenzen die aus für Flava­ none-3-Hydroxylase kodierenden cDNA Klonen abgeleitet wurden, konnten konservierte Bereiche in der Primärsequenz identifiziert werden (Britsch et al., Eur. J. Biochem. 217, 745-754 (1993), die als Grundlage für das Design von degenerierten PCR Oligo­ nukleotiden dienten. Das 5' Oligonukleotid wurde unter Verwendung der Peptidsequenz SRWPDK (Aminosäure 147-152 in der Sequenz FL3H PETHY aus Petunia hybrida) ermittelt und hatte folgende Se­ quenz:
Using amino acid sequences derived from cDNA clones coding for Flava none-3 hydroxylase, conserved regions in the primary sequence could be identified (Britsch et al., Eur. J. Biochem., 217, 745-754 (1993) The basis for the design of degenerate PCR oligo nucleotides The 5 'oligonucleotide was determined using the peptide sequence SRWPDK (amino acid 147-152 in the sequence FL3H PETHY from Petunia hybrida) and had the following sequence:

5'-TCI (A/C) G (A/G) TGG CC(A/C/G) GA (C/T) AA (A/G) CC-3.
5'-TCI (A / C) G (A / G) TGG CC (A / C / G) GA (C / T) AA (A / G) CC-3.

Die Sequenz des unter Verwendung der Peptidsequenz DHQAW (Amino­ säure 276281 in der Sequenz FL3H PETHY aus Petunia hybrida) abge­ leiteten Oligonukleotides lautete wie folgt: 5'-CTT CAC ACA (C/G/T) GC (C/T) TG (A/G)TG (A/G)TC-3.The sequence of using the peptide sequence DHQAW (Amino acid 276281 in the sequence FL3H PETHY from Petunia hybrida) oligonucleotide read as follows: 5'-CTT CAC ACA (C / G / T) GC (C / T) TG (A / G) TG (A / G) TC-3.

Die PCR-Reaktion wurde unter Verwendung der tTth-Polymerase von Perkin-Elmer nach Herstellerangaben durchgeführt. Als Template wurden 1/8 der cDNA eingesetzt (entspricht 0,3 µg RNA). Das PCR- Programm lautete:
The PCR reaction was carried out using the Perkin-Elmer tTth polymerase according to the manufacturer's instructions. 1/8 of the cDNA was used as template (corresponding to 0.3 μg RNA). The PCR program was:

AL=L<30 ZyklenAL = L <30 cycles 94 Grad94 degrees 4 sec4 sec 40 Grad40 degrees 30 sec30 sec 72 Grad72 degrees 2 min2 min 72 Grad72 degrees 10 min10 min

Das Fragment wurde nach Herstellerangaben in den Vektor pGEM-T von Promega kloniert.The fragment was according to manufacturer's instructions in the vector pGEM-T cloned by Promega.

Die Richtigkeit des Fragmentes wurde durch Sequenzierung über­ prüft. Das PCR Fragment wurde unter Verwendung der im Polylinker des Vektors pGEM-T vorhandenen Restriktionsschnittstellen Ncol und Pstl isoliert und die überstehenden Enden unter Verwendung der T4-Polymerase und glatte Enden überführt. Dieses Fragment wurde in einen Smal (blunt)geschnittenen Vektor pBinAR (Höfgen und Willmitzer, Plant Sci. 66 : 221-230 (1990)) kloniert (siehe Abb. 2). Dieser enthält den 35S-Promotor des CaMV (Blumen­ kohlmosaikvirus) (Franck et al., Cell 21 : 285-294 (1980)) und das Terminationssignal des Octopin-Synthase Gens (Gielen et al., EMBO J. 3 : 835-846(1984)). Dieser Vector vermittelt in Pflan­ zen Resistenz gegen das Antibiotikum Kanamycin. Die erhaltenen DNA Konstrukte enthielten das PCR Fragment in Sense und Antisense Orientierung. Das Antisensekonstrukt wurde zur Erzeugung transgener Pflanzen eingesetzt.The correctness of the fragment was checked by sequencing. The PCR fragment was isolated using the restriction sites Ncol and PstI present in the polylinker of vector pGEM-T and the protruding ends were transformed using T4 polymerase and blunt-ended. This fragment was cloned into a Smal (blunt) cut vector pBinAR (Hofgen and Willmitzer, Plant Sci. 66: 221-230 (1990)) (see Figure 2). This contains the 35S promoter of the CaMV (flower kohl mosaic virus) (Franck et al., Cell 21: 285-294 (1980)) and the termination signal of the octopine synthase gene (Gielen et al., EMBO J. 3: 835-846 (1984)). This vector mediates in plant resistance to the antibiotic kanamycin. The resulting DNA constructs contained the PCR fragment in sense and antisense orientation. The antisense construct was used to generate transgenic plants.

Abb. 2: Fragment A (529 bp) beinhaltet den 35S-Promotor des CaMV (Nukleotide 6909 bis 7437 des Blumenkohlmosaikvirus). Frag­ ment B das Fragment des F3H Gens in Antisense-Orientierung. Frag­ ment C (192 Bp) enthält das Terminationssignal des Octopin-Syn­ thase Gens. Fig. 2: Fragment A (529 bp) contains the 35S promoter of CaMV (nucleotides 6909 to 7437 of cauliflower mosaic virus). Fragment B addresses the fragment of the F3H gene in antisense orientation. Fragment C (192 bp) contains the termination signal of the octopine synthase gene.

Klonierung eines größeren cDNA Fragmentes der Flavanone-3-Hydro­ xylase aus Lycopersicon esculentum Mill.cv. Moneymaker unter Verwendung des 5'RACESystems. Cloning of a larger cDNA fragment of flavanone-3-Hydro xylase from Lycopersicon esculentum Mill.cv. Moneymaker under Use of the 5'RACESystem.  

Um auszuschließen, dass die Erzeugung von Pflanzen mit reduzier­ ter mRNA Fließgleichgewichtsmenge der F3H aufgrund der geringen Größe des im Antisensekonstrukt verwendeten F3H PCR Fragmentes nicht erfolgreich ist, sollte ein zweites Antisense-Konstrukt unter Verwendung eines größeren F3H Fragmentes erzeugt werden.To rule out that the production of plants with reduce mRNA steady-state amount of F3H due to the low Size of the F3H PCR fragment used in the antisense construct not successful, should be a second antisense construct be generated using a larger F3H fragment.

Zum Zweck der Klonierung eines größeren Fragmentes der F3H wurde die 5'RACE Methode (System for Rapid amplification of cDNA ends) angewendet.For the purpose of cloning a larger fragment of F3H was the 5'RACE method (System for Rapid amplification of cDNA ends) applied.

Verlängerung des F3H PCR Fragmentes durch die 5'RACE-Methode unter Verwendung des 5'RACE System for rapid amplification of cDNA ends, Version 2 ~ 0 von Life Tecgnologies™.Extension of the F3H PCR fragment by the 5'RACE method using the 5'RACE System for rapid amplification of cDNA ends, version 2 ~ 0 of Life Tecgnologies ™.

Aus reifen Tomatenfrüchten von Lycopersicon esculentum Mill.cv.Mo­ neymaker wurde gesamt RNA isoliert (siehe oben).From ripe tomato fruits of Lycopersicon esculentum Mill.cv.Mo neymaker total RNA was isolated (see above).

Die cDNA Erststrang-Synthese wurde nach Herstellerangaben unter Verwendung des GSP-1 (Gen spezifischer Primer) 5'-TTCAC- CACTGCCTGGTGGTCC-3' durchgeführt. Im Anschluß an einen Rnase Ver­ dau, wurde die cDNA unter Anwendung des GlassMAX spin Systems von Life Tecgnologies™ gemäß den Herstellerangaben aufgereinigt.The cDNA first strand synthesis was according to the manufacturer Use of the GSP-1 (Gene Specific Primer) 5'-TTCAC CACTGCCTGGTGGTCC-3 '. Following a Rnase Ver the cDNA was synthesized using the GlassMAX spin system of Life Tecgnologies ™ according to the manufacturer's instructions.

An das 3'Ende der gereinigten einzelsträngigen F3H cDNA wurde unter Verwendung der terminalen deoxynukleotydil-Transferase ge­ mäß den Herstellerangaben ein Cytosin Homopolymer addiert.At the 3 'end of the purified single-stranded F3H cDNA using the terminal deoxynucleotide transferase ge according to the manufacturer's instructions added a cytosine homopolymer.

Die Amplifikation der 5' verlängerten F3H cDNA erfolgte unter Verwendung eines zweiten Gen spezifischen Primers (GSP-2) der im Bereich 3' vor der GSP-1 Erkennungssequenz bindet und somit eine "nested" PCR ermöglichte. Als 5'Primer wurde der vom Hersteller gelieferte "5'RACE abrided anchor primer" verwendet, der komple­ mentär zum homopolymeren dC-Schwanz der cDNA ist.Amplification of the 5 'extended F3H cDNA was performed under Use of a second gene specific primer (GSP-2) in the Area 3 'before the GSP-1 recognition sequence binds and thus a "nested" PCR enabled. As 5'Primer was the manufacturer supplied "5'RACE abrided anchor primer" used the komple to the homopolymeric dC tail of the cDNA.

Das so amplifizierte und als F3Hextended bezeichnete cDNA Fragment wurde nach Herstellerangaben in den Vektor pGEM-T von Promega kloniert.The thus amplified and designated as F3H extended cDNA fragment was cloned according to the manufacturer's instructions in the vector pGEM-T Promega.

Die Identität der cDNA wurde durch Sequenzierung bestätigt.The identity of the cDNA was confirmed by sequencing.

Das F3Hextended cDNA Fragment wurde unter Verwendung der im Poly­ linker des Vektors pGEM-T vorhandenen Restriktionsschnittstellen Ncol und Pstl isoliert und die überstehenden Enden unter Verwendung der T4-Polymerase und glatter Enden überführt. Dieses Fragment wurde in einen Smal (blunt) geschnittenen Vektor pBinAR (Höfgen und Willmitzer, 1990) kloniert (siehe Abbildung . . .). Die­ ser enthält den 35S-Promotor des CaMV (Blumenkohlmosaikvirus) (Franck et al., 1980) und das Terminationssignal des Octopin-Syn­ thase Gens (Gielen et al., 1984). Dieser Vektor vermittelt in Pflanzen Resistenz gegen das Antibiotikum Kanamycin. Die erhaltenen DNA Konstrukte enthielten das PCR Fragment in Sense und Antisense Orientierung. Das Antisensekonstrukt wurde zur Er­ zeugung transgener Pflanzen eingesetzt.The F3H extended cDNA fragment was isolated using the restriction sites Ncol and PstI present in the poly left of the vector pGEM-T and the protruding ends were transformed using the T4 polymerase and blunt ends. This fragment was cloned into a Smal (blunt) cut vector pBinAR (Hofgen and Willmitzer, 1990) (see Figure). The sera contains the 35S promoter of CaMV (cauliflower mosaic virus) (Franck et al., 1980) and the termination signal of the octopine synthase gene (Gielen et al., 1984). This vector mediates resistance to the antibiotic kanamycin in plants. The resulting DNA constructs contained the PCR fragment in sense and antisense orientation. The antisense construct was used to generate transgenic plants.

Abb. 3: Fragment A (529 bp) beinhaltet den 35S-Promotor des CaMV (Nukleotide 6909 bis 7437 des Blumenkohlmosaikvirus). Frag­ ment B das Fragment des F3H Gens in Antisense-Orientierung. Frag­ ment C (192 Bp) enthält das Terminationssignal des Octopin-Syn­ thase Gens. FIG. 3: Fragment A (529 bp) contains the 35S promoter of CaMV (nucleotides 6909 to 7437 of cauliflower mosaic virus). Fragment B addresses the fragment of the F3H gene in antisense orientation. Fragment C (192 bp) contains the termination signal of the octopine synthase gene.

Beispiel 2Example 2

Herstellung transgener Lycopersicon esculentum Mill.cv. Moneyma­ ker die ein Teilfragment der Flavanone-3-Hydroxylase in Antisense Orientierung exprimieren.Production of Transgenic Lycopersicon esculentum Mill.cv. Moneyma ker which is a partial fragment of flavanone-3-hydroxylase in antisense Express orientation.

Es wurde die Methode nach Ling et al., Plant Cell Report 17, 843-847 (1998) genutzt. Die Kultivierung erfolgt bei ca. 22°C unter einem 16 h-Licht/8 h-Dunkel-Regime.The method according to Ling et al., Plant Cell Report 17, 843-847 (1998). Cultivation takes place at approx. 22 ° C under a 16 h light / 8 h dark regime.

Tomatensamen (Lycopersicon esculentum Mill. cv. Moneymaker) wur­ den durch 10 minütige Inkubation in 4%iger Natriumhypochlorit­ lösung inkubiert, anschließend 3-4 mal mit sterilem destili­ siertem Wasser gewaschen und auf MS Medium mit 3% Saccharose, pH 6,1 zur Keimung ausgelegt. Nach einer Keimdauer von 7-10 d konnten die Kotyledonen für die Transformation eingesetzt werden.Tomato seeds (Lycopersicon esculentum Mill. Cv. Moneymaker) wur by incubation in 4% sodium hypochlorite for 10 minutes incubated, then 3-4 times with sterile distillate washed water and on MS medium with 3% sucrose, pH 6.1 designed for germination. After a germination period of 7-10 d the cotyledons could be used for the transformation.

Tag 1: Petrischalen mit dem Medium "MSBN" wurden mit 1,5 ml einer ca. 10 d alten Tabaksuspensionskultur überschichtet. Die Platten wurden mit Folie abgedeckt und bis zum nächsten Tag bei Raumtem­ peratur inkubiert.Day 1: Petri dishes containing the medium "MSBN" were mixed with 1.5 ml of a Overcoated about 10 d old tobacco suspension culture. The plates were covered with foil and until the next day at Raumtem incubated.

Tag 2: Auf die mit der Tabaksuspensionskultur beschichteten Plat­ ten wurde steriles Filterpapier luftblasenfrei aufgelegt. Darauf wurden die quer geschnittenen Keimblätter mit der Oberseite nach unten aufgelegt. Die Petrischalen wurden für 3 Tage im Kulturen­ raum inkubiert.Day 2: On the tobacco suspension culture coated plat In this case, sterile filter paper was applied without air bubbles. Thereon the cross-cut cotyledons receded with the top side placed on the bottom. The Petri dishes were cultured for 3 days room incubated.

Tag 5: Die Agrobakterienkultur (LBA4404) wurde durch Zentri­ fugation bei ca. 3000 g für 10 min sedimentiert und in MS-Medium resuspendiert, so daß die OD 0,3 beträgt. In diese Suspension wurden die Keimblattstückchen gegeben, die unter leichtem Schüt­ teln für 30 Minuten bei Raumtemperatur inkubiert wurden. An­ schließend wurden die Keimblattstückchen auf sterilem Filterpa­ pier etwas abgetrocknet und wieder zurück auf ihre Ausgangsplat­ ten für die Fortsetzung der Cocultivierung für 3 Tage im Kultu­ renraum gelegt.Day 5: The culture of agrobacteria (LBA4404) was determined by Zentri Fungation sedimented at about 3000 g for 10 min and in MS medium resuspended so that the OD is 0.3. In this suspension the cotyledons were added, which under light shake were incubated for 30 minutes at room temperature. to closing the cotyledons were on sterile Filterpa  pierced a bit and returned to its original location for the continuation of cocultivation for 3 days in culture Renraum laid.

Tag 8: Die cocultivierten Keimblattstückchen wurden auf MSZ2K50+β gelegt und für die nächsten 4 Wochen im Kulturenraum inkubiert. Danach erfolgte die Subkultivierung.Day 8: The cocultivated cotyledons were assayed for MSZ2K50 + β and incubated in the culture room for the next 4 weeks. Then the subcultivation took place.

Sich bildende Sprosse wurden auf Wurzelinduktionsmedium gebracht.Forming shoots were placed on root induction medium.

Nach erfolgreicher Bewurzelung konnten die Pflanzen getestet und ins Gewächshaus überführt werden.After successful rooting the plants could be tested and be transferred to the greenhouse.

Beispiel 3Example 3

Transgene Tomatenpflanzen mit reduzierter Flavanon-3-hydroxylase Aktivität wurden mit Clavibacter michiganensis subsp. michiganen­ sis (Cmm) infiziert.Transgenic tomato plants with reduced flavanone 3-hydroxylase Activity was detected with Clavibacter michiganensis subsp. michiganen sis (Cmm) infected.

Cmm wurde auf Hefe-Dextrose-Ca Agar (YDC) bei 28°C 2 Tage kulti­ viert. Die Bakterien wurden mit sterilem Wasser abgeschwemmt und ihre Zelldichte bestimmt. Zur Inokulation wurde die Zelldichte mit sterilem Wasser auf 106 Zellen/ml eingestellt. Die Injektio­ nen wurden mit Injektionsnadeln (Nr. 20), die mit der Bakterien­ suspension gefüllt waren, durchgeführt. Sie erfolgten in die Blattachsel des obersten voll entwickelten Blattes junger Pflan­ zen, die insgesamt 3-4 Blätter besaßen. Die Evaluierung der In­ fektion erfolgte durch Beurteilung des sich entwickelnden Phäno­ typs.Cmm was cultured on yeast dextrose Ca agar (YDC) at 28 ° C for 2 days fourth. The bacteria were washed off with sterile water and determines their cell density. Inoculation was the cell density adjusted to 106 cells / ml with sterile water. The injection NEN were using hypodermic needles (# 20) with the bacteria suspension filled goods were carried out. They took place in the Blattachsel of the uppermost fully developed leaf young Pflan zen, which had a total of 3-4 leaves. The evaluation of In Fektion was made by assessing the developing pheno type.

Während in Wildtyp-Pflanzen mehr als 75% der Blätter verwelkt waren, war demgegenüber in den transgenen Tomatenpflanzen ein si­ gnifikant geringerer Verwelkungsgrad zu verzeichnen.While in wild-type plants more than 75% of the leaves wither In contrast, in the transgenic tomato plants, a si Significantly lower Verwelkungsgrad recorded.

Beispiel 4Example 4

Test auf Erhöhung der Widerstandskraft gegen den Befall mit Phytophthora infestans in Tomaten mit Flavanon-3-hydroxylase in Antisens-Orientierung.Test for increased resistance to infestation with Phytophthora infestans in tomatoes with flavanone 3-hydroxylase in Antisense orientation.

Die Blätter von nicht gentechnisch modifizierten bzw. erfindungs­ gemäß gentechnisch modifizierten Tomatenpflanzen der Sorte "Mo­ neymaker" wurden eine Woche nach dem 4-Blattstadium mit einer wäßrigen Zoosporenaufschwemmung von Phytophthora infestans infi­ ziert. Anschließend wurden die Pflanzen in einer wasserdampf­ gesättigten Kammer bei Temperaturen zwischen 16 und 180° aufge­ stellt. Nach 6 Tagen hatte sich die Krautfäule auf den gentech­ nisch nicht modifizierten Kontrollpflanzen so stark entwickelt. Tomatenpflanzen, die ein Antisens-Konstrukt der Flavanon-3-hydro­ xylase exprimierten zeigten einen deutlich geringeren Befall mit Phytophthora infestans als die Kontrolle.The leaves of non-genetically modified or fiction according to genetically modified tomato plants of the variety "Mo neymaker "was given a week after the 4-leaf stage with one aqueous zoospore suspension of Phytophthora infestans infi ed. Subsequently, the plants were in a steam saturated chamber at temperatures between 16 and 180 ° up provides. After 6 days, the blight on the gentech  unmodified control plants are so strongly developed. Tomato plants containing an antisense construct of flavanone-3-hydro xylase expressed a significantly lower infestation Phytophthora infestans as the control.

Claims (6)

1. Verfahren zur Erhöhung der Widerstandskraft von Kulturpflan­ zen gegen bakterielle und pilzliche Pathogene, dadurch ge­ kennzeichnet, daß mit molekulargenetischen Methoden eine Pflanze hergestellt wird, in der die Aktivität des Enzyms Flavanon-3-hydroxylase reduziert ist.1. A method for increasing the resistance of Kulturpflan zen against bacterial and fungal pathogens, characterized in that by molecular genetic methods, a plant is produced in which the activity of the enzyme flavanone-3-hydroxylase is reduced. 2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Enzym Flavanon-3-hydroxylase durch molekularbiologische Ver­ fahren (z. B. Anti-Sense-Konstrukte, Co-Suppressionen, der Ex­ pression spezifischer Antikörper oder der Expression spezifi­ scher Inhibitoren) ganz oder teilweise, andauernd oder vor­ übergehend, in der gesamten Pflanze oder in Teilen der Pflanze in seiner Aktivität gehemmt wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the Enzyme Flavanon-3-hydroxylase by molecular biological Ver drive (eg anti-sense constructs, co-suppression, ex expression of specific antibody or expression specifi shear inhibitors) in whole or in part, on-going or before passing, throughout the plant or in parts of the Plant is inhibited in its activity. 3. Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeich­ net, daß es sich bei den Kulturpflanzen um Weizen, Gerste, Roggen, Hafer, Reis, Mais, Hirse, Zuckerrohr, Banane, Tomate, Tabak, Paprika, Kartoffel, Raps, Zuckerrübe, Soja, Baumwolle, Obstgehölze aus der Familie der Rosaceen, wie Apfel und Birne, Pflaume, Zwetschge, Pfirsich, Nektarine und Kirsche sowie um Weinreben handelt.3. Process according to claims 1 and 2, characterized net, that the crops are wheat, barley, Rye, oats, rice, corn, millet, sugarcane, banana, tomato, Tobacco, peppers, potatoes, rapeseed, sugarbeet, soya, cotton, Fruit trees from the family of the Rosacea, such as apple and Pear, plum, plum, peach, nectarine and cherry as well as grapevines. 4. Verfahren gemäß den Ansprüchen 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandskraft gegen Venturia inaequalis in Apfel und Birne erhöht wird.4. Process according to claims 1-3, characterized in that that the resistance to Venturia inaequalis in apple and pear is increased. 5. Verfahren gemäß den Ansprüchen 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandskraft gegen Botrytis cinerea bei Weinreben erhöht wird.5. Process according to claims 1-3, characterized that the resistance to Botrytis cinerea in grapevines is increased. 6. Pflanze mit erhöhter Widerstandskraft gegen bakterielle und pilzliche Pathogene, dadurch gekennzeichnet, daß durch mole­ kulargenetische Methoden die Aktivität des Enzyms Flava­ non-3-hydroxylase reduziert ist.6. Plant with increased resistance to bacterial and fungal pathogens, characterized in that by mole Kulargenetische methods the activity of the enzyme Flava non-3-hydroxylase is reduced.
DE19927575A 1999-06-17 1999-06-17 Increasing resistance of crop plants to fungal or bacterial pathogens, by engineering a reduction in activity of flavanone-3-hydroxylase Withdrawn DE19927575A1 (en)

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BR0006873-0A BR0006873A (en) 1999-06-17 2000-06-07 Process to increase the resistance of culture plants to bacterial and fungal pathogens, and, plant with increased resistance to bacterial and fungal pathogens
JP2001505721A JP2003505016A (en) 1999-06-17 2000-06-07 Methods for increasing the resistance of cultivated plants to phytopathogenic fungi and bacteria using molecular genetics techniques
TR2001/00561T TR200100561T1 (en) 1999-06-17 2000-06-07 The method of increasing the fungal and bacterial resistance of plants
EP00945715A EP1102856A1 (en) 1999-06-17 2000-06-07 Method of increasing the resistance of cultivated plants to phytopathogenic fungi and bacteria by methods of molecular genetics
AU59705/00A AU5970500A (en) 1999-06-17 2000-06-07 Method of increasing the resistance of cultivated plants to phytopathogenic fungi and bacteria by methods of molecular genetics
KR1020017001979A KR20010113630A (en) 1999-06-17 2000-06-07 Method of Increasing the Resistance of Cultivated Plants to Phytopathogenic Fungi and Bacteria by Methods of Molecular Genetics
PCT/EP2000/005259 WO2000078981A1 (en) 1999-06-17 2000-06-07 Method of increasing the resistance of cultivated plants to phytopathogenic fungi and bacteria by methods of molecular genetics
IL14124900A IL141249A0 (en) 1999-06-17 2000-06-07 Method of increasing the resistance of cultivated plants to phytopathogenic fungi and bacteria by methods of molecular genetics
ARP000103002A AR024382A1 (en) 1999-06-17 2000-06-16 PROCEDURE TO ELEVATE THE RESISTANCE OF CROP PLANTS AGAINST FUNCTIONAL AND BACTERIAL PATHOGEN AGENTS THROUGH GENETICAMOLECULAR METHODS
ZA200101327A ZA200101327B (en) 1999-06-17 2001-02-16 Method of increasing the resistance of cultivated plants to phytopathogenic fungi and bacteria by methods of mulecular genetics.

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008092505A1 (en) 2007-02-01 2008-08-07 Enza Zaden Beheer B.V. Disease resistant plants
EP2455475B1 (en) * 2007-02-01 2018-01-03 Enza Zaden Beheer B.V. Disease resistant plants
US10501754B2 (en) 2007-02-01 2019-12-10 Enza Zaden Beheer B.V. Disease resistant potato plants
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US11685926B2 (en) 2007-02-01 2023-06-27 Enza Zaden Beheer B.V. Disease resistant onion plants
UA118850C2 (en) 2013-07-22 2019-03-25 Ш'Єнца Байотекнолоджіз 5 Б.В. Downy mildew resistance providing genes in sunflower
HUE055977T2 (en) 2014-06-18 2022-02-28 Enza Zaden Beheer Bv Phytophthora resistant plants belonging to the solanaceae family

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5432068A (en) * 1990-06-12 1995-07-11 Pioneer Hi-Bred International, Inc. Control of male fertility using externally inducible promoter sequences
KR100292234B1 (en) * 1992-03-09 2001-06-01 시몬스메어 래리 엠. Control of Plant Fertility
GB9525459D0 (en) * 1995-12-13 1996-02-14 Zeneca Ltd Genetic control of fruit ripening
WO1999043825A1 (en) * 1998-02-25 1999-09-02 E.I. Du Pont De Nemours And Company Plant flavanone-3-hydroxylase
WO2000050613A2 (en) * 1999-02-22 2000-08-31 Yissum Research And Development Company Of The Hebrew University Of Jerusalem Transgenic plants and method for transforming carnations

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