DE4442179C2 - Pathogen resistant plants and processes for their production - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft pathogenresistente Pflanzen und Verfahren zu ihrer Herstellung nach den Ansprüchen 1 und 4.The invention relates to pathogen-resistant plants and processes for their production according to claims 1 and 4.
Pflanzen sind nicht in der Lage, aus eigener Kraft ihren Standort zu verändern. Demzufolge werden sie häufig wechselnden physikalischen, chemischen und biologischen Streßsituationen ausgesetzt. Im Verlauf der Evolution haben sie Schutzmechanismen entwickelt, die eine Adaptation an wechselnde Umweltbedingungen ermöglichen.Plants are unable to change their location on their own. As a result they become frequently changing physical, chemical and biological stressful situations exposed. In the course of evolution, they have developed protective mechanisms that one Enable adaptation to changing environmental conditions.
Eine dieser Reaktionen ist die sogenannte "Hypersensitive Reaktion" nach Pathogenbefall. Nach Befall findet in den betroffenen Geweben ein schneller Zelltod statt, der zum Einschluß des Pathogens führt. Hierdurch wird die Vermehrung und die Ausbreitung des Pathogens verhindert (zusammengefaßt in Dixon et al. (1994) Annu. Rev. Phytopathol. 32, 479). Als Folge der lokalen Reaktion werden Botenstoffe an andere Gewebe übermittelt, wodurch eine systemische Resistenz bei erneutem Befall in nicht betroffenen Geweben erzielt wird (Ross (1961) Virology 14, 340). Als möglicher Botenstoff wird Salicylsäure diskutiert (Raskin (1992) Annu. Rev. Plant Physiol. Plant Mol. Biol. 43, 439). Parallel zu der lokalen und systemischen Resistenz wird das Auftreten neuer löslicher Proteine beobachtet (van Loon & van Kammen (1970) Virology 40, 199). Diese Proteine werden von der Pflanze hergestellt und sind nicht Pathogen-spezifisch. Da die Proteine durch Pathogene induziert werden, wurden sie "Pathogen related proteins" (PR-Proteine) genannt (Van Loon (1985) Plant Molec. Biol. 4, 11). Durch ihr Auftreten bei lokaler und systemischer Resistenz, werden ihnen Funktionen bei der Inhibierung der Pathogenvermehrung und/oder Verbreitung zugesprochen. Die derzeit bekannten PR-Proteine wurden aufgrund ihrer Eigenschaften in fünf serologisch verwandte Gruppen zusammengefaßt. Durch ihren isoelektrischen Punkt werden die PR Proteine in basische und saure Isoformen unterteilt. Die sauren Isoformen werden sekretiert und akkumulieren in der interzellulären Flüssigkeit, wohingegen die basischen Formen in der Vakuole akkumulieren.One of these reactions is the so-called "hypersensitive reaction" after pathogen attack. After infestation, rapid cell death takes place in the affected tissues, which leads to inclusion of the pathogen. This causes the multiplication and spread of the pathogen prevented (summarized in Dixon et al. (1994) Annu. Rev. Phytopathol. 32, 479). As As a result of the local reaction, messenger substances are transmitted to other tissues, causing a systemic resistance is achieved in the case of renewed infestation in unaffected tissues (Ross (1961) Virology 14, 340). Salicylic acid is discussed as a possible messenger (Raskin (1992) Annu. Rev. Plant Physiol. Plant Mol. Biol. 43, 439). Parallel to the local and systemic resistance, the appearance of new soluble proteins is observed (van Loon & van Kammen (1970) Virology 40, 199). These proteins are made by the plant and are not pathogen specific. Since the proteins are induced by pathogens, they have been "Pathogen related proteins" (PR proteins) called (Van Loon (1985) Plant Molec. Biol. 4, 11). Through their occurrence with local and systemic resistance, they become functions in the Inhibition of pathogen multiplication and / or distribution awarded. The currently Known PR proteins have been serologically related due to their properties in five Groups summarized. Due to their isoelectric point, the PR proteins in divided basic and acidic isoforms. The acidic isoforms are secreted and accumulate in the intercellular fluid, whereas the basic forms in the Accumulate vacuole.
Etablierung einer systemischen Infektion durch Viren erfordert, daß die Viruspartikel vom Ort der Infektion in andere Bereiche der Pflanze transportiert werden. Dieser Ausbreitungsprozeß wird in zwei Abschnitte unterteilt: (i) Kurzstreckentransport von Zelle zu Zelle und (ii) Langstreckentransport im vaskulären Gewebe (McLean et al. (1993) Trends in Microbiol. 1, 105). Der Kurzstreckentransport verläuft über Plasmodesmata, die durch virale "Movement" Proteine in ihrer Transporteigenschaft verändert werden (Wolf & Lucas (1994) Plant Cell Environ. 17, 573; Lucas & Gilbertson (1994) Annu. Rev. Phytopathol. 32, 387). Die Wechselwirkung zwischen pflanzlichen und viralen Proteinen ist für die Ausbreitung der Viruspartikel notwendig (Meshi et al. (1989) Plant Cell 1, 515). Über die molekularen Mechanismen des Langstreckentransportes ist nichts bekannt.Establishing a systemic virus infection requires the virus particles to be removed the infection can be transported to other areas of the plant. This spreading process is divided into two sections: (i) short-distance transport from cell to cell and (ii) Long-distance transport in vascular tissue (McLean et al. (1993) Trends in Microbiol. 1, 105). The short-distance transport runs via plasmodesmata, which are caused by viral "movement" Proteins are changed in their transport properties (Wolf & Lucas (1994) Plant Cell Environ. 17, 573; Lucas & Gilbertson (1994) Annu. Rev. Phytopathol. 32, 387). The Interaction between plant and viral proteins is essential for the spread of Virus particles necessary (Meshi et al. (1989) Plant Cell 1, 515). About the molecular Mechanisms of long-distance transport are not known.
- (1) Immunisierung von Kulturpflanzen durch Inokulation nekrotisierender Agentien. Dieser Prozeß wird als "Cross protection" bezeichnet. Inokulation mit einem abgeschwächten viralen Pathogen führt zur Unterdrückung einer Zweitinfektion, wodurch Ernteverluste minimiert werden können. Potentielle Gefahren bei dieser Vorgehensweise sind (a) Mutationen, die zur Pathogenizität führen können nicht ausgeschlossen werden, (b) die eingesetzten Viren könnten als Pathogene auf andere Pflanzenarten wirken und (c) synergistische Wechselwirkungen mehrerer Virusarten können zu neuen Krankheitssymptomen führen.(1) Immunization of crops by inoculating necrotizing agents. This Process is called "cross protection". Inoculation with an attenuated viral Pathogen suppresses a second infection, which minimizes crop losses can be. Potential dangers with this procedure are (a) mutations that lead to Pathogenicity cannot be excluded, (b) the viruses used could act as pathogens on other plant species and (c) synergistic interactions Several types of virus can lead to new symptoms of the disease.
- (2) Expression viraler Proteine in transgenen Pflanzen. Bei diesem Verfahren werden zum Beispiel Virus Hüllproteine überexprimiert (EP 0480310 A2), wodurch die Virusausbreitung in befallenen Pflanzen unterdrückt wird (zusammengefaßt in Beachy et al. (1990) Annu. Rev. Phytopathol. 28, 451). Ein weiteres Beispiel ist die Kombination aus Expression viraler Proteine und einer Herbizidresistenz (DE 40 03 045 A1). Die Expression viraler Proteine beinhaltet die Gefahren, daß im pflanzlichen Genom vorliegende, inaktive Viren durch Komplementation aktiviert und die Eigenschaften anderer Viren verändert werden können. Darüberhinaus bietet dieses Verfahren nur einen eingeschränkten Schutz gegenüber den ausgewählten Pathogenen. Neben dem Verfahren zur Unterdrückung viraler Hüllproteine wurden auch Verfahren zur Unterdrückung viraler Replikasen (WO 93106710; Baulcomb (1994) Curr. Opinion Biotech. 5, 117) und zur Expression defekter Hüllproteine (Smith et al. (1994) Plant Cell 6, 1441) beschrieben. Obwohl Rekombinationsereignisse bei diesen Verfahren minimiert werden, bieten sie nur einen eingeschränkten Schutz gegenüber den ausgewählten Viren.(2) Expression of viral proteins in transgenic plants. In this procedure, the Example virus coat proteins overexpressed (EP 0480310 A2), whereby the virus spread in infected plants is suppressed (summarized in Beachy et al. (1990) Annu. Rev. Phytopathol. 28, 451). Another example is the combination of viral expression Proteins and herbicide resistance (DE 40 03 045 A1). The expression of viral proteins includes the dangers of inactive viruses present in the plant genome due to complementation activated and the properties of other viruses can be changed. Furthermore offers this procedure provides limited protection against the selected pathogens. In addition to the method for suppressing viral coat proteins, methods for Suppression of viral replicases (WO 93106710; Baulcomb (1994) Curr. Opinion Biotech. 5, 117) and for the expression of defective envelope proteins (Smith et al. (1994) Plant Cell 6, 1441) described. Although recombination events are minimized with these methods, they only offer limited protection against the selected viruses.
- (3) Expression zelldestruktiver Enzyme in transgenen Pflanzen. Zwei Varianten zur Expression zelldestruktiver Enzyme wurden bislang beschrieben. Bei einem dieser Verfahren wird die Expression des toxischen Proteins durch virale Replikasen nach Infektion gesteuert (EP 0479 180 A2). Beim zweiten Verfahren wird die Expression (z. B. einer RNase) unter Kontrolle eines induzierbaren Promoters gestellt (WO 93/06710). Das erste Verfahren richtet sich wie die unter Punkt 2 aufgeführten Verfahren nur gegen bestimmte Viren und ist demzufolge nur begrenzt einsetzbar. Das zweite Verfahren birgt die Gefahr, daß durch Umwelteinflüsse eine ungewollte Expression des chimaeren Gens nicht ausgeschlossen werden kann, wodurch Ernteverluste hervorgerufen werden können.(3) Expression of cell destructive enzymes in transgenic plants. Two variants for expression cell destructive enzymes have been described so far. In one of these procedures, the Expression of the toxic protein controlled by viral replicases after infection (EP 0479 180 A2). In the second method, expression (e.g. an RNase) is controlled by a inducible promoter (WO 93/06710). The first procedure is directed like that The procedure listed under point 2 only against certain viruses and is therefore only limited use. The second method runs the risk of being affected by environmental influences unwanted expression of the chimeric gene cannot be ruled out Harvest losses can be caused.
- (4) Inhibierung der Proteinbiosynthese in transgenen Pflanzen. In der DE 40 40 954 A1 wird ein Verfahren zur induzierbaren Expression eines Proteinsynthese-Inhibitorgens aus Gerste beschrieben. Bei diesem Verfahren soll die für die Vermehrung der Pathogene essentielle Proteinbiosynthese nach Befall inhibiert werden, wodurch ein Schutz der transgenen Pflanze erreicht wird. Die sogenannten RIP Proteine (Ribosomen inhibierende Proteine) beeinflussen pflanzeneigene Ribosomen nicht, während pflanzenfremde Ribosomen inhibiert werden. Da Viren die pflanzeneigenen Ribosomen für ihre Vermehrung verwenden, bietet das beschriebene Verfahren keinen Schutz gegen Virusbefall und ist nur zur Bekämpfung bakterieller und pilzlicher Pathogene geeignet(4) Inhibition of protein biosynthesis in transgenic plants. DE 40 40 954 A1 describes a Process for the inducible expression of a protein synthesis inhibitor gene from barley described. This method is said to be essential for the multiplication of pathogens Protein biosynthesis can be inhibited after infestation, thereby protecting the transgenic plant is achieved. The so-called RIP proteins (ribosome inhibiting proteins) influence plant-specific ribosomes not, while non-plant ribosomes are inhibited. There Viruses that use the plant's own ribosomes to reproduce are offered by this The method does not protect against virus attacks and is only used to combat bacterial and suitable for fungal pathogens
- (5) Überexpression pflanzlicher PR-Proteine in transgenen Pflanzen. Die Berichte zu diesem Verfahren in der Literatur sind widersprüchlich. Überexpression der einzelnen PR-Proteine in transgenen Tabakpflanzen führte zu keiner (Linthorst et al. (1989) Plant Cell 1, 285) oder einer eingeschränkten Resistenz gegenüber bestimmten Pathogenen (Uknes et al. (1993) Plant Response to Environ. 2, 1; CRC Press). Eine Schlußfolgerung aus diesen Experimenten ist, daß für eine vollständige Resistenz weitere Faktoren erforderlich sind.(5) Overexpression of plant PR proteins in transgenic plants. The reports on this Procedures in the literature are contradictory. Overexpression of the individual PR proteins in Transgenic tobacco plants led to none (Linthorst et al. (1989) Plant Cell 1, 285) or one limited resistance to certain pathogens (Uknes et al. (1993) Plant Response to environments. 2, 1; CRC Press). One conclusion from these experiments is that further factors are required for complete resistance.
Die Erfindung hat das Ziel, neue PR-Proteine (VIP-Proteine) zu isolieren und mit Hilfe geeigneter Genkonstrukte in Pflanzen zu transferieren.The aim of the invention is to isolate new PR proteins (VIP proteins) and with the help of suitable ones Transfer gene constructs into plants.
Bestandteil der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung von DNA-Sequenzen, die die VIP- Proteine kodieren. Ferner werden Pflanzen bereitgestellt, die eine veränderte VIP-Protein Expression aufweisen.Part of the present invention is the provision of DNA sequences which the VIP Encode proteins. Plants are also provided which have an altered VIP protein expression.
Die vorliegende Erfindung betrifft Pflanzen, die aus transformierten Pflanzenzellen, die besagtes rekombinantes DNA Molekül enthalten, hervorgegangen sind, deren Samen, sowie Nachkommen der Pflanzen, die aus besagten transformierten Pflanzenzellen entstanden sind sowie Mutanten und Varianten davon. Ebenso umfaßt die vorliegende Erfindung alle Kreuzungs- und Fusionsprodukte mit dem zuvor erwähnten transformierten Pflanzenmaterial.The present invention relates to plants which are derived from transformed plant cells contain said recombinant DNA molecule, their seeds, as well as Descendants of the plants that have arisen from said transformed plant cells as well as mutants and variants thereof. The present invention also encompasses all of them Crossover and fusion products with the aforementioned transformed plant material.
Als regulatorische Sequenzen zur Expression der VIP-Proteine in transgenen Pflanzen werden Promotoren und Terminationssequenzen eingesetzt, die in Pflanzen aktiv sind. Als Promotoren können Sequenzen verwendet werden, die eine konstitutive (z. B. der 35S Promotor des Cauliflower-Mosaik-Virus), eine Licht-regulierte (z. B. der ST-LS1 Promotor aus Kartoffeln), eine Blatt-spezifische (cy-FBPase Promotor aus Kartoffel) oder eine induzierbare (z. B. der PR- 1b Promotor aus Tabak) Expression vermitteln.As regulatory sequences for the expression of VIP proteins in transgenic plants Promoters and termination sequences used that are active in plants. As promoters sequences can be used which are constitutive (e.g. the 35S promoter of the Cauliflower mosaic virus), a light-regulated (e.g. the ST-LS1 promoter from potatoes), a leaf-specific (cy-FBPase promoter from potato) or an inducible one (e.g. the PR- 1b promoter from tobacco) mediate expression.
Zur Konstruktion der zur Pflanzentransformation vorgesehenen chimaeren Genkonstrukte stehen eine große Anzahl von Klonierungsvektoren in E. coli zur Verfügung. Über geeignete Restriktionsschnittstellen können die chimaeren Gene in die Vektoren eingeführt werden. Die erhaltenen Plasmide werden in E. coli transformiert und die resultierenden Zellen in geeigneten Medien angezogen. Die Plasmide können aus den E. coli Zellen isoliert werden und einer Sequenz- bzw. Restriktionsanalyse unterzogen werden. Je nach Einführungsmethode gewünschter Gene in Pflanzen können weitere DNA-Sequenzen erforderlich sein. Werden zum Beispiel für die Transformation Ti-Plasmide verwendet, so muß mindestens die rechte Begrenzung der T-DNA als flankierender Bereich vorhanden sein. Zur Selektion der transformierten Pflanzenzellen enthält die zu integrierende DNA normalerweise einen Selektionsmarker. Der Selektionsmarker vermittelt häufig eine Resistenz gegenüber einem Biozid oder einem Antibiotikum.For the construction of the chimeric gene constructs intended for plant transformation a large number of cloning vectors are available in E. coli. About suitable Restriction sites allow the chimeric genes to be introduced into the vectors. The Plasmids obtained are transformed into E. coli and the resulting cells in suitable Media attracted. The plasmids can be isolated from the E. coli cells and one Sequence or restriction analysis are subjected. Depending on the implementation method desired DNA genes in plants may require additional DNA sequences. Become a Example for transformation Ti plasmids used, at least the right one Limitation of the T-DNA to be present as a flanking region. To select the transformed plant cells, the DNA to be integrated normally contains one Selection marker. The selection marker often conveys resistance to one Biocide or an antibiotic.
Zur Transformation von Pflanzenzellen stehen unterschiedliche Verfahren zur Verfügung. Sie beinhalten die Transformation mit T-DNA unter Verwendung von Agrobakterien (tumefaciens oder rhizogenes), die Fusion, die Injektion oder Elektroporation sowie weitere Möglichkeiten. Bei Transformation mit Agrobakterien werden vorzugsweise binäre Vektoren eingesetzt. Diese Vektoren können sowohl in E. coli als auch in Agrobakterien replizieren. Nach Transfer der gewünschten DNA aus E. coli in Agrobakterien können die so erhaltenen Zellen zur Transformation von Pflanzen eingesetzt werden. Nach erfolgter Transformation können durch die Wahl der geeigneten Medien, die Antibiotika oder Biozide zur Selektion enthalten, ganze Pflanzen regeneriert werden. Die so erhaltenen Pflanzen können dann auf die Anwesenheit der eingeführten DNA getestet werden. Sie haben eine erhöhte Pathogenresistenz.Various methods are available for transforming plant cells. she involve transformation with T-DNA using Agrobacteria (tumefaciens or rhizogenes), fusion, injection or electroporation, and other options. Binary vectors are preferably used for transformation with agrobacteria. These Vectors can replicate in both E. coli and Agrobacteria. After transfer of the desired DNA from E. coli in agrobacteria, the cells thus obtained can Transformation of plants can be used. After the transformation, you can the choice of suitable media containing antibiotics or biocides for selection, whole Plants are regenerated. The plants thus obtained can then be checked for the presence of imported DNA can be tested. You have increased pathogen resistance.
Klonierungsverfahren wie z. B.: Restriktionsspaltungen, Agarose-Gelelektophorese, Reinigung von DNA-Fragmenten, Transfer von Nukleinsäuren auf Nitozellulose und Nylon Membranen, Verknüpfen von DNA-Fragmenten, Transformation von E. coli Zellen, Anzucht von Bakterien, Vermehrung von Phagen und Sequenzanalyse rekombinanter DNA wurden wie bei Sambrook et al. (1989) Cold Spring Harbor Laboratory Press; ISBN 0-87969-309-6) beschrieben durchgeführt. Die Transformation von Agrobacterium tumefaciens wurde entsprechend der Methode von Höfgen und Willmitzer (Nucl. Acid Res. (1988) 16, 9877) ausgeführt. Die Anzucht der Agrobakterien erfolgte in YEB Medium (Vervliet et al. J. Gen. Virol. (1975) 26, 33).Cloning procedures such as For example: restriction cleavages, agarose gel electophoresis, purification of DNA fragments, transfer of nucleic acids to nitocellulose and nylon membranes, Linking DNA fragments, transforming E. coli cells, growing bacteria, Multiplication of phages and sequence analysis of recombinant DNA were carried out as in Sambrook et al. (1989) Cold Spring Harbor Laboratory Press; ISBN 0-87969-309-6) carried out. The transformation of Agrobacterium tumefaciens was carried out according to the Höfgen and Willmitzer method (Nucl. Acid Res. (1988) 16, 9877). The The agrobacteria were grown in YEB medium (Vervliet et al. J. Gen. Virol. (1975) 26, 33).
Zur Herstellung von Blatt-spezifischen cDNA Bibliotheken wurde Gesamt-RNA aus Blättern von untransformierten Kontrollpflanzen (Wildtyp) und PPa1 Pflanzen (Sonnewald (1992) Plant J. 2, 571) nach einer von Logemann et al. (Anal. Biochem. (1987) 163, 21) beschriebenen Methode isoliert. Anschließend wurde die poly (A)-RNA über Oligo(dT)-Cellulose Type 7 (Pharmacia Biotech Europe, Munzgerstr. 9, 79111 Freiburg) nach Angaben des Herstellers gereinigt. Nach photometrischer Konzentrationsbestimmung wurden 5 µg der so erhaltenen RNA für die cDNA Synthese eingesetzt. Alle für die Herstellung der cDNA notwendigen Chemikalien und Enzyme wurden durch die Firma Stratagene (11099 North Torrey Pines Road, La Jolla, CA 92037, USA) bezogen. Die angewandten Methoden wurden nach Angaben des Herstellers durchgeführt. Die Synthese des ersten und zweiten Stranges der cDNA wurde mit dem ZAP-cDNA Synthese Kit durchgeführt. Die erhaltenen doppelsträngigen cDNAs wurden anschließend mit EcoRI-NotI Adaptoren versehen und in einen EcoRI verdauten Lambda ZAPII Vektor kloniert. Nach in vitro Verpackung (Gigapack II Verpackungsextrakt) der rekombinanten Lambda DNA wurden XL-1 E. coli Zellen (Stratagene) transformiert. Durch Auszählen der gebildeten Plaques wurde der Titer der cDNA-Bibliotheken bestimmt.Total RNA from leaves was used to produce leaf-specific cDNA libraries of untransformed control plants (wild type) and PPa1 plants (Sonnewald (1992) Plant J. 2, 571) according to one of Logemann et al. (Anal. Biochem. (1987) 163, 21) Method isolated. The poly (A) RNA was then analyzed via oligo (dT) cellulose type 7 (Pharmacia Biotech Europe, Munzgerstr. 9, 79111 Freiburg) according to the manufacturer cleaned. After determination of the photometric concentration, 5 μg of the thus obtained were RNA used for cDNA synthesis. All necessary for the production of the cDNA Chemicals and enzymes were obtained from Stratagene (11099 North Torrey Pines Road, La Jolla, CA 92037, USA). The methods used have been specified carried out by the manufacturer. The synthesis of the first and second strand of the cDNA was performed with the ZAP-cDNA synthesis kit. The double-stranded cDNAs obtained were then provided with EcoRI-NotI adapters and digested in an EcoRI Lambda ZAPII vector cloned. After in vitro packaging (Gigapack II packaging extract) the recombinant lambda DNA was transformed into XL-1 E. coli cells (Stratagene). By The titer of the cDNA libraries was determined by counting the plaques formed.
In Abb. 1 ist die Herstellung einer subtraktiven cDNA Bibliothek schematisch dargestellt. Ein Vorteil der Lambda ZAPII Vektoren ist, daß durch Zugabe eines Helferphagens Plasmidvektoren entstehen, die die cDNA-Fragmente tragen. Dieser Prozeß wird als in vivo Excision bezeichnet und kann den Angaben des Herstellers (Stratagene) entsprechend durchgeführt werden. Zur Erzeugung einer subtraktiven Bank wurde nach in vivo Excision und Vermehrung der rekombinanten Plasmide die Wildtyp cDNA mit dem Restriktionsenzym NotI und die PPa1 cDNA mit dem Restriktionsenzym EcoRI gespalten. Nach erfolgter Restriktion wurden die cDNA-Fragmente in einem Agarosegel aufgetrennt und Fragmente zwischen 1.5 und 0.5 kb Länge aus dem Gel isoliert. Zur späteren Abtrennung wurden die Wildtyp cDNA- Fragmente photobiotinyliert. Die Photobiotinylierung wurde nach einem Protokoll von Strauss und Ausubel (Proc. Natl. Acad. Sci. USA 87, 1889 (1990)) durchgeführt. Im Anschluß an die Photobiotinylierung wurden die Wildtyp und PPa1 cDNA Fragmente in einem Verhältnis von 10 : 1 gemischt, bei 95°C denaturiert und anschließend durch Senkung der Temperatur auf 25°C renaturiert. Wildtyp und Hybrid cDNA Moleküle wurden durch Zugabe von Avidin (Vectrex Avidin, Vertrieb: Camon Labor Service, Bahnstr. 9a, 65183 Wiesbaden) mit anschließender Zentrifugation aus dem cDNA Gemisch entfernt. Die verbliebenen PPa1 spezifischen cDNA Moleküle wurden anschließend in EcoRI verdaute Lambda ZAPII Vektoren kloniert und wie oben beschrieben zur Transformation von E. coli Zellen eingesetzt. Die so erhaltene cDNA Bibliothek enthielt 10fach angereicht PPa1 spezifische Klone.The production of a subtractive cDNA library is shown schematically in Fig. 1. An advantage of the Lambda ZAPII vectors is that the addition of a helper phage results in plasmid vectors which carry the cDNA fragments. This process is called in vivo excision and can be carried out according to the manufacturer's (Stratagene) instructions. To generate a subtractive bank, after in vivo excision and propagation of the recombinant plasmids, the wild-type cDNA was cleaved with the restriction enzyme NotI and the PPa1 cDNA with the restriction enzyme EcoRI. After the restriction had been carried out, the cDNA fragments were separated in an agarose gel and fragments between 1.5 and 0.5 kb in length were isolated from the gel. The wild-type cDNA fragments were photobiotinylated for later separation. Photobiotinylation was carried out according to a protocol by Strauss and Ausubel (Proc. Natl. Acad. Sci. USA 87, 1889 (1990)). Following photobiotinylation, the wild-type and PPa1 cDNA fragments were mixed in a ratio of 10: 1, denatured at 95 ° C and then renatured by lowering the temperature to 25 ° C. Wild-type and hybrid cDNA molecules were removed from the cDNA mixture by adding avidin (Vectrex avidin, sales: Camon Labor Service, Bahnstrasse 9a, 65183 Wiesbaden), followed by centrifugation. The remaining PPa1-specific cDNA molecules were then cloned into EcoRI digested Lambda ZAPII vectors and used to transform E. coli cells as described above. The cDNA library obtained in this way contained 10-fold enriched PPa1-specific clones.
Zur Isolierung PPa1 spezifischer cDNA klone wurden 2 × 10⁵ Phagen auf Agarplatten angezogen. Nach Transfer der Phagen DNA auf Nylon Filter (Hybond N, Amersham Buchler) wurden die Filter erst mit der radioaktiv markierten Wildtyp cDNA hybridisiert. Hybridisierende Phagen DNAs wurden durch eine Autoradiographie sichtbar gemacht. Anschließend wurden die Filter mit der radioaktiv markierten PPa1 cDNA hybridisiert und ebenfalls einer Autoradiographie unterzogen. Durch Vergleich der beiden Autoradiogramme wurden Phagen DNAs identifiziert die spezifisch mit der PPa1 cDNA hybridisieren. Nach Aufreinigung der erhaltenen Phagen und anschließender in vivo Excission wurde die Identität der einzelnen Klone durch Sequenzierung ermittelt.For the isolation of PPa1-specific cDNA clones, 2 × 10⁵ phages were placed on agar plates attracted. After transferring the phage DNA to nylon filters (Hybond N, Amersham Buchler) the filters were first hybridized with the radioactively labeled wild-type cDNA. Hybridizing phage DNAs were visualized by autoradiography. The filters were then hybridized with the radioactively labeled PPa1 cDNA and also subjected to autoradiography. By comparing the two autoradiograms phage DNAs were identified which hybridize specifically with the PPa1 cDNA. To Purification of the phages obtained and subsequent in vivo excision became the identity of the individual clones determined by sequencing.
E. coli (XL-1 Blue) Bakterien wurden durch die Firma Stratagene bezogen. Der zur Pflanzentransformation eingesetzte Agrobacterium tumefaciens Stamm (C58C1 mit dem Plasmid pGV 3850kan) wurde von Debleare et al. (1985, Nucl. Acid Res. 13, 4777) beschrieben.E. coli (XL-1 Blue) bacteria were purchased from Stratagene. The for Plant transformation used Agrobacterium tumefaciens strain (C58C1 with the Plasmid pGV 3850kan) was developed by Debleare et al. (1985, Nucl. Acid Res. 13, 4777) described.
Zur Transformation von Tabakpflanzen (Nicotiana tabacum L. cv. Samsun NN) wurden 10 ml einer unter Selektion gewachsenen Übernachtkultur von Agrobacterium tumefaciens abzentrifugiert, der Überstand verworfen, und die Bakterien im gleichen Volumen Antibiotika- freien Mediums resuspendiert. In einer sterilen Petrischale wurden Blattscheiben steriler Pflanzen (Durchmesser ca. 1 cm) in dieser Bakterienlösung gebadet. Anschließend wurden die Blattscheiben in Petrischalen auf MS-Medium (Murashige und Skoog, Physiol. Plant. (1962) 15, 473) mit 2% Saccharose und 0.8% Bacto-Agar ausgelegt. Nach 2-tägiger Inkubation im Dunkeln bei 25°C wurden sie auf MS-Medium mit 100 mg/l Kanamycin, 500 mg/l Claforan, 1 mg/l Benzylaminopurin (BAP), 0.2 mg/l Naphtylessigsäure (NAA), 1.6% Glukose und 0.8% Bacto-Agar übertragen und die Kultivierung (16 Stunden Licht/8 Stunden Dunkelheit) fortgesetzt. Wachsende Sprosse wurden auf hormonfreies MS-Medium mit 2% Saccharose, 250 mg/l Claforan und 0.8% Bacto-Agar überführt.To transform tobacco plants (Nicotiana tabacum L. cv. Samsun NN), 10 ml an overnight culture of Agrobacterium tumefaciens grown under selection centrifuged, the supernatant discarded, and the bacteria in the same volume of antibiotics free medium resuspended. Leaf disks became more sterile in a sterile petri dish Plants (diameter approx. 1 cm) bathed in this bacterial solution. Then the Leaf disks in petri dishes on MS medium (Murashige and Skoog, Physiol. Plant. (1962) 15, 473) with 2% sucrose and 0.8% Bacto agar. After 2 days of incubation in In the dark at 25 ° C they were on MS medium with 100 mg / l kanamycin, 500 mg / l claforan, 1 mg / l benzylaminopurine (BAP), 0.2 mg / l naphthylacetic acid (NAA), 1.6% glucose and 0.8% Bacto agar transfer and cultivation (16 hours light / 8 hours dark) continued. Growing sprouts were placed on hormone-free MS medium with 2% sucrose, 250 mg / l Claforan and 0.8% Bacto agar transferred.
Gesamt RNA aus pflanzlichen Geweben wurde wie bei Logemann et al. (Anal. Biochem. (1987) 163, 21) beschrieben isoliert. Für die Analyse wurden jeweils 20-40 µg RNA in einem Formaldehyd-haltigen 1.5%igen Agarosegel aufgetrennt. Nach elektrophoretischer Auftrennung der RNA Moleküle wurde die RNA mittels Kapillartransfer auf eine Nylon Membran übertragen. Der Nachweis spezifischer Transkripte wurde wie bei Amasino (Anal. Biochem. (1986) 152, 304) beschrieben durchgeführt. Die als Sonde eingesetzten cDNA-Fragmente wurden mit einem Random Primed DNA Labeling Kit (Boehringer, Mannheim) radioaktiv markiert.Total RNA from plant tissues was determined as in Logemann et al. (Anal. Biochem. (1987) 163, 21). For the analysis, 20-40 µg RNA were in one Formaldehyde-containing 1.5% agarose gel separated. After electrophoretic separation the RNA molecules were transferred to a nylon membrane by capillary transfer transfer. The detection of specific transcripts was carried out as for Amasino (Anal. Biochem. (1986) 152, 304). The cDNA fragments used as a probe were radioactive with a Random Primed DNA Labeling Kit (Boehringer, Mannheim) marked.
Pflanzenmaterial wurde mit PBS-Puffer (pro Liter: 8 g NaCl, 0.24 g KH₂PO₄, 1.44 g Na₂HPO₄ × 12 H₂0, 0.2 g KCl, pH 7.4) versetzt mit 0.5 ml/l Tween-20, 2% Polyvinylpyrollidone 25000, 9.2% Rinderserum Albumin) homogenisiert (auf 1 g Pflanzenmaterial 20 ml Puffer) und mittels monoklonaler Antikörper gegen KVY (BIOREBA AG, 4153 Reinach, Schweiz) im "Doppelten Antikörper Sandwich Test" analysiert. Das Elisa- Test Verfahren wurde nach Angaben des Herstellers (BIOREBA AG) durchgeführt.Plant material was mixed with PBS buffer (per liter: 8 g NaCl, 0.24 g KH₂PO₄, 1.44 g Na₂HPO₄ × 12 H₂0, 0.2 g KCl, pH 7.4) mixed with 0.5 ml / l Tween-20, 2% Polyvinylpyrollidone 25000, 9.2% bovine serum albumin) homogenized (to 1 g Plant material 20 ml buffer) and by means of monoclonal antibodies against KVY (BIOREBA AG, 4153 Reinach, Switzerland) in the "Double Antibody Sandwich Test". The Elisa Test procedure was carried out according to the manufacturer (BIOREBA AG).
Das infektiöse Material zum Abreiben der Blätter wurde aus infiziertem Blattmaterial hergestellt, indem dieses in 50 mM Phosphat-Puffer, pH 7.2 (1 : 20) homogenisiert wurde. Die zu infizierenden Blätter wurden mit Carborundum bestäubt und anschließend mit dem Homogenat mithilfe eines Pistills abgerieben. Nach einigen Minuten wurden die Blätter mit Wasser abgespritzt.The infectious material for rubbing the leaves was made from infected leaf material, by homogenizing it in 50 mM phosphate buffer, pH 7.2 (1:20). The too infecting leaves were dusted with carborundum and then with the homogenate rubbed off with a pestle. After a few minutes, the leaves were washed with water hosed.
Durch differenzielle Durchmusterung der subtraktiven cDNA Bibliothek mit den radioaktiv markierten Wildtyp und PPa1-cDNA Fragmenten konnten neun Klone identifiziert werden, die spezifisch in der cDNA-Bibliothek angereichert vorliegen. Sequenzanalyse der erhaltenen Klone ergab, daß vier der isolierten Klone bereits beschriebenen Klonen entsprechen (Acc-Oxidase, SAR-8.2, PR-1b und PR-3). Bei den verbliebenen fünf Klonen handelt es sich um bislang unveröffentlichte cDNA-Klone. Die Induzierbarkeit der isolierten cDNA Klone durch Pathogene wurde in Northernblotexperimenten getestet. Ein Klon zeigte eine eindeutige Induktion bei Pathogenbefall und wurde daher einer genaueren Analyse unterzogen.By differential screening of the subtractive cDNA library with the radioactive labeled wild-type and PPa1 cDNA fragments could be identified in nine clones are specifically enriched in the cDNA library. Sequence analysis of the clones obtained showed that four of the isolated clones correspond to clones already described (Acc oxidase, SAR-8.2, PR-1b and PR-3). The remaining five clones are so far unpublished cDNA clones. The inducibility of the isolated cDNA clones by Pathogens were tested in Northern blot experiments. One clone showed a clear one Induction in pathogen infestation and was therefore subjected to a more detailed analysis.
Das EcoRI cDNA Insert des aus der subtraktiven cDNA Bibliothek isolierten Klons wurde eingesetzt, um die Ausgangs-PPa1 cDNA Bank zu durchmustern. Von mehreren Hundert hybridisierender Plaquebereiche wurden 25 unabhängige bis zu Einzelplaques angereichert. Nach in vivo Excisionen wurden die cDNA Klone durch Restriktionsverdaus und Sequenzieren analysiert. Es stellte sich heraus, daß die cDNAs aufgrund ihrer verschiedenen Sequenzen in drei Klassen eingeordnet werden konnten, die als VIP-20a, -20b oder -20c bezeichnet wurden In Abb. 2a, b und c ist die cDNA Sequenz jeweils eines Klons der drei Klassen aufgeführt.The EcoRI cDNA insert of the clone isolated from the subtractive cDNA library was used to screen the starting PPa1 cDNA library. From several hundred hybridizing plaque areas, 25 independent to single plaques were enriched. After in vivo excisions, the cDNA clones were analyzed by restriction digestion and sequencing. It turned out that, due to their different sequences, the cDNAs could be classified into three classes, which were designated VIP-20a, -20b or -20c. In FIGS. 2a, b and c, the cDNA sequence is in each case a clone of the three classes listed.
Homologievergleiche der drei VIP cDNA-Klassen zeigten, daß die VIP-20a cDNAs eine deutlich höhere Ähnlichkeit gegenüber den VIP-20b cDNAs (90.6% Identität) als gegenüber den VIP-20c cDNAs (75.2% Identität) besitzt. Zwischen den VIP-20b und -20c cDNAs stellte sich eine 70.5%ige Identität heraus. Die Suche nach Protein-kodierenden Regionen führte zur Identifizierung eines Leserasters in allen VIP cDNA Klassen. Die Angaben zu den Positionen der Start und Stop-Kodons befinden sich in Abb. 3. Die Homologien zwischen den vermeintlich kodierenden Regionen lagen deutlich über denen der Gesamt-cDNAs; VIP- 20a/VIP-20b: 94.8%, VIP-20a/VIP-20c: 78.1% und VIP-20b/VIP-20c: 79%. In den vermeintlich 3′ nichttranslatierten Regionen gab es bis auf kürzere Bereiche keine Homologien zwischen den cDNA Klassen. In den 5′ nichttranslatierten Sequenzen konnte zwischen den VIP- 20a und VIP-20b cDNAs eine 82.4%ige Identität festgestellt werden; die DNA-Sequenzen zwischen den anderen Klassen zeigten kaum Ähnlichkeit. Diese Ergebnisse legen nahe, daß es sich bei den identifizierten Leserastern tatsächlich um Protein-kodierende Regionen handelt. Die Leseraster würden für Proteine mit einem theoretischem Molekulargewicht von 20 kDa kodieren. Homologie-Vergleiche auf Aminosäure-Ebene (Abb. 4) spiegelten im wesentlichen die Ähnlichkeiten auf DNA-Ebene wider. Die VIP-20a und -20b Proteine waren sich deutlich ähnlicher (90.3% Identität) als die VIP-20a und -20c Proteine (78.1% Identität) sowie die VIP-20b und -20c Proteine (79% Identität). Die drei VIP-Protein-Klassen wiesen bei Hydropathie-Diagrammen das gleiche Profil auf. Am N-Terminus befindet sich bei allen VIP- Proteinen eine hydrophobe Region von 28 Aminosäuren, die wahrscheinlich als Signalpeptid fungiert.Homology comparisons of the three VIP cDNA classes showed that the VIP-20a cDNAs has a significantly higher similarity to the VIP-20b cDNAs (90.6% identity) than to the VIP-20c cDNAs (75.2% identity). A 70.5% identity was found between the VIP-20b and -20c cDNAs. The search for protein coding regions led to the identification of a reading frame in all VIP cDNA classes. The information on the positions of the start and stop codons is shown in Fig. 3. The homologies between the supposedly coding regions were significantly higher than those of the total cDNAs; VIP-20a / VIP-20b: 94.8%, VIP-20a / VIP-20c: 78.1% and VIP-20b / VIP-20c: 79%. In the supposedly 3 ′ untranslated regions, there were no homologies between the cDNA classes except for shorter areas. In the 5 ′ untranslated sequences, an 82.4% identity was found between the VIP-20a and VIP-20b cDNAs; the DNA sequences between the other classes showed little similarity. These results suggest that the reading frames identified are indeed protein-coding regions. The reading frames would code for proteins with a theoretical molecular weight of 20 kDa. Homology comparisons at the amino acid level ( Fig. 4) essentially reflected the similarities at the DNA level. The VIP-20a and -20b proteins were significantly more similar (90.3% identity) than the VIP-20a and -20c proteins (78.1% identity) and the VIP-20b and -20c proteins (79% identity). The three VIP protein classes showed the same profile in hydropathy diagrams. All VIP proteins have a hydrophobic region of 28 amino acids at the N-terminus, which probably acts as a signal peptide.
Um nachzuweisen, daß VIP-mRNAs von Viren induziert werden, wurden Wildtyp- Tabakpflanzen durch mechanisches Abreiben eines unteren Blattes mit Kartoffelvirus Y infiziert. An mehreren Tagen nach der Infektion wurden Proben für RNA aus den infizierten als auch systemischen Blättern (dem 1. und 3. Blatt über dem infizierten) genommen und in Northern Blots mit der VIP-20a cDNA unter wenig stringenten Bedingungen, die eine Hybridisierung aller drei VIP mRNA Klassen zuließen, analysiert. Parallel genommene Proben wurden auf das Vorhandensein von Viruspartikeln mittels der ELISA Technik untersucht. Es stellte sich heraus, daß VIP-mRNAs in den lokal infizierten Blättern bereits nach 4 Tagen induziert vorlagen und eine weitere Akkumulation bis zum 9. Tag erfolgte (Abb. 5A). In den systemischen Blättern lagen die VIP-mRNAs am 8. Tag leicht induziert vor, Transkript-Mengen nahmen bis zum 12. Tag (der zuletzt untersuchte) zu (Abb. 5B). Virus-Partikel konnten am 3. (im lokalen) bzw. am 6. Tag (im 3. über dem infizierten Blatt) nachgewiesen werden. Erstaunlicherweise gab es keine Virus-Partikel im ersten systemischen Blatt. Dies beweist, daß VIP-mRNAs sowohl lokal wie systemisch induziert werden können. To demonstrate that VIP mRNAs were induced by viruses, wild-type tobacco plants were infected with potato virus Y by mechanical rubbing of a lower leaf. On several days after infection, samples for RNA were taken from the infected as well as systemic leaves (the 1st and 3rd leaves above the infected) and in Northern blots with the VIP-20a cDNA under less stringent conditions, which hybridized all three Allow VIP mRNA classes, analyzed. Samples taken in parallel were examined for the presence of virus particles using the ELISA technique. It was found that VIP mRNAs were already induced in the locally infected leaves after 4 days and that there was a further accumulation up to the 9th day ( FIG. 5A). The VIP mRNAs were slightly induced in the systemic leaves on the 8th day, transcript quantities increased up to the 12th day (the last examined) ( Fig. 5B). Virus particles could be detected on the 3rd (in the local) or on the 6th day (in the 3rd above the infected leaf). Amazingly, there were no virus particles in the first systemic leaf. This proves that VIP mRNAs can be induced both locally and systemically.
Durch Northern Blot Analyse konnte gezeigt werden, daß in den PPa1-Pflanzen die VIP- mRNA Mengen gegenüber Wildtyp Pflanzen deutlich induziert sind (Abb. 6). Infolgedessen lag die Annahme nahe, daß diese Pflanzen durch das konstitutive Vorhandensein der VIP-Proteine einen präkonditionierten Schutz gegenüber Viren besitzen könnten. Um diese Annahme zu untersuchen, wurden PPa-1 (8 Pflanzen) und Kontroll-Wildtyp Pflanzen (9 Pflanzen) (jeweils 12-14 Blatt Stadium) mit Kartoffelvirus Y infiziert. Zu verschiedenen Zeitpunkten nach Infektion wurden gleiche Blattareale der lokalen und systemisch infizierten Blätter ausgestanzt, homogenisiert und verschiedene Verdünnungen des Homogenats mittels Elisa-Test auf das Vorhandensein von Virus untersucht. Es zeigte sich, daß die lokale Virusausbreitung und/oder Vermehrung infizierter Blätter in ppa-1 gegenüber Wildtyp Pflanzen stark reduziert ist (Tab. 1). Außerdem erfolgte die systemische Ausbreitung in den ppa1-Pf1anzen außerordentlich verzögert, was auf eine Inhibition des viralen Langstreckentransportes durch das Gefäßsystem schließen läßt. Während Wildtyp-Pflanzen schon am 12. Tag nach Infektion systemisch infiziert waren, war dies bei ppa-1 Pflanzen erst nach 32 Tagen der Fall (Tab. 2).Northern blot analysis showed that the VIP mRNA amounts in the PPa1 plants were clearly induced compared to wild-type plants ( FIG. 6). As a result, it was reasonable to assume that these plants could have preconditioned protection against viruses due to the constitutive presence of the VIP proteins. To test this assumption, PPa-1 (8 plants) and control wild-type plants (9 plants) (each 12-14 leaf stage) were infected with potato virus Y. At different times after infection, the same leaf areas of the local and systemically infected leaves were punched out, homogenized and different dilutions of the homogenate were examined for the presence of virus by means of the Elisa test. It was shown that the local virus spread and / or multiplication of infected leaves in ppa-1 is greatly reduced compared to wild-type plants (Table 1). In addition, the systemic spread in the ppa1 plants was extremely delayed, which indicates an inhibition of viral long-distance transport through the vascular system. While wild-type plants were systemically infected as early as the 12th day after infection, this was the case with ppa-1 plants only after 32 days (Table 2).
Untersuchungen zur Virus-induzierten Expression der VIP-Proteine haben ergeben, daß nach Virusbefall die Expression der VIP-Proteine stimuliert wird. Durch Aminosäurevergleich wurde festgestellt, daß die VIP-Proteine 20a und 20b eine sehr hohe Homologie zueinander aufweisen. Die Aminosäuresequenz der VIP-20c Proteine weicht deutlich von den beiden anderen ab. Um Pflanzen zu erzeugen, die durch eine konstitutive Expression der VIP-Proteine ihre Abwehrmechanismen schneller aktivieren können, wurden daher die cDNA Klone VIP-20a und VIP-20c mit einem eine konstitutive Expression bewirkenden Promotor sowie einem pflanzlichen Terminationssignal versehen. Die Plasmide BinAR-VIP-20a sense und BinAR- VIP-20c sense bestehen aus den drei Fragmenten A, der jeweiligen cDNA und C (s. Abb. 7 B und C) und wurden durch Insertion der entsprechenden cDNA Sequenzen in den Expressionsvektor pBinAR (Abb. 7 A) erzeugt.Studies on the virus-induced expression of the VIP proteins have shown that the expression of the VIP proteins is stimulated after a virus attack. By amino acid comparison it was found that the VIP proteins 20a and 20b have a very high degree of homology to one another. The amino acid sequence of the VIP-20c proteins differs significantly from the other two. In order to generate plants which can activate their defense mechanisms more quickly by constitutive expression of the VIP proteins, the cDNA clones VIP-20a and VIP-20c were therefore provided with a promoter which causes constitutive expression and a plant termination signal. The plasmids BinAR-VIP-20a sense and BinAR-VIP-20c sense consist of the three fragments A, the respective cDNA and C (see Fig. 7 B and C) and were inserted into the expression vector pBinAR by inserting the corresponding cDNA sequences ( Fig. 7 A).
Das Fragment A beinhaltet den 35S CaMV Promoter. Es enthält ein Fragment, welches die Nukleotide 6909 bis 7437 des Cauliflower-Mosaik Virus (CaMV) umfaßt (Franck et al. (1980) Cell 21, 285). Es wurde als EcoRI-KpnI Fragment aus dem Plasmid pDH51 (Pietrzak et al. (1986) Nucleic. Acid Res. 14, 5857) isoliert. Die VIP-20a cDNA wurde aus dem pBluescript SK- (Abb. 3) als SalI-BamlII Fragment und die VIP-20c cDNA als Asp718-BamHI Fragment gerichtet in den pBinAR Vektor kloniert (Abb. 7). Das Fragment C enthält das Polyadenylierungssignal des Gens 3 der T-DNA des Ti-Plasmids pTiACH5 (Gielen et al. (1984); EMBO J. 3, 835), Nukleotide 11749-11939, welches als PvuII-HindIII Fragment aus dem Plasmid pAOV 40 (Herrera-Estrella et al. (1983); Nature 303, 209) isoliert worden ist und nach Addition von SphI-Linkern an die PvuII-Schnittstelle zwischen die SphI-HindIII Schnittstelle des Vektors kloniert worden war.Fragment A contains the 35S CaMV promoter. It contains a fragment which comprises nucleotides 6909 to 7437 of the Cauliflower Mosaic Virus (CaMV) (Franck et al. (1980) Cell 21, 285). It was isolated as an EcoRI-KpnI fragment from the plasmid pDH51 (Pietrzak et al. (1986) Nucleic. Acid Res. 14, 5857). The VIP-20a cDNA was cloned from the pBluescript SK- ( Fig. 3) as SalI-BamlII fragment and the VIP-20c cDNA as Asp718-BamHI fragment directed into the pBinAR vector ( Fig. 7). Fragment C contains the polyadenylation signal of gene 3 of the T-DNA of the Ti plasmid pTiACH5 (Gielen et al. (1984); EMBO J. 3, 835), nucleotides 11749-11939, which is a PvuII-HindIII fragment from the plasmid pAOV 40 (Herrera-Estrella et al. (1983); Nature 303, 209) and was cloned after addition of SphI linkers to the PvuII site between the SphI-HindIII site of the vector.
Die erhaltenen Plasmide BinAR-VIP-20a und c sense wurden mit Hilfe des Agrobacteriumsystem in Tabak transformiert.The resulting plasmids BinAR-VIP-20a and c sense were analyzed using the Agrobacterium system transformed into tobacco.
Wildtyp entspricht einer Blatt-spezifischen cDN A Bibliothek aus untransformierten Tabakpflanzen. PPaI entspricht einer Blatt-spezifischen cDNA Bibliothek aus transgenen Tabakpflanzen mit verminderter Virusausbreitung. Die Proben zur Erstellung der cDNA Bibliotheken wurden nach 8 Stunden Belichtung von ausgewachsenen Tabakpflanzen genommen.Wild type corresponds to a leaf-specific cDN A library from untransformed Tobacco plants. PPaI corresponds to a leaf-specific cDNA library from transgenic Tobacco plants with reduced virus spread. The samples for creating the cDNA Libraries were grown after 8 hours of exposure to adult tobacco plants taken.
Die cDNA-Klone sind in 5′-3′Richtung bezogen auf den offenen Leseraster angegeben. Die Start- und Stopcodons sind unterstrichen. Der Klon VIP-20a besteht aus 727 bp, Klon VIP-20b aus 804 bp und Klon VIP-20c aus 817 bp (bp=Basenpaare).The cDNA clones are given in the 5'-3 'direction based on the open reading frame. The Start and stop codons are underlined. The clone VIP-20a consists of 727 bp, clone VIP-20b from 804 bp and clone VIP-20c from 817 bp (bp = base pairs).
Nach in vivo Excision liegen die als Lambda Phagen isolierten cDNA Fragmente im Vektor pBlueScript SK- (Stratagene) als EcoRI/NotI Fragmente vor. Die als A und B bezeichneten Bereiche stellen die linke (5′) bzw. rechte (3′) Polylinkersequenz dar. Start entspricht dem Initiationscodon der Translation (ATG). Stop entspricht dem Terminationssignal für die Translation (TAA). Die in Klammern angegebenen Zahlen entsprechen den Positionen der Start- bzw. Stop-Codons innerhalb der cDNA Fragmente. Die Pfeile geben die Orientierung der cDNA Klone an. Die Fragmentlängen der einzelnen Klone sind innerhalb der Pfeile in Basenpaaren (bp) angegeben.After in vivo excision, the cDNA fragments isolated as lambda phages lie in the vector pBlueScript SK- (Stratagene) as EcoRI / NotI fragments. Those designated as A and B. Areas represent the left (5 ′) or right (3 ′) polylinker sequence. Start corresponds to that Initiation Codon of Translation (ATG). Stop corresponds to the termination signal for the Translation (TAA). The numbers in brackets correspond to the positions of the start or stop codons within the cDNA fragments. The arrows give the orientation of the cDNA clones. The fragment lengths of the individual clones are within the arrows in Base pairs (bp) indicated.
Vergleich der von den VIP-20a, -20b und -20c DNAs abgeleiteten Aminosäuresequenzen Punkte entsprechen identischen Aminosäuren; Striche symbolisieren fehlende Aminosäuren. Der Aminosäurevergleich wurde mit dem Programm MacMolly (Unterprogramm Compare) auf einem Macintosh Computer durchgeführt.Comparison of the amino acid sequences derived from the VIP-20a, -20b and -20c DNAs Dots correspond to identical amino acids; Dashes symbolize missing amino acids. The amino acid comparison was based on the MacMolly program (Compare subroutine) a Macintosh computer.
Lokale und systemische Induktion der VIP-20 Transkripte in KVY infizierten Tabakblättern RNA wurde aus den infizierten (A) wie systemischen Blättern (B) isoliert und in Northern Blot Analysen mit radioaktiv markiertem VIP-20a cDNA Fragment unter wenig stringenten Bedingungen hybridisiert (Hybridisierungspuffer: 25% Formamid, Hybridisierung bei 42°C). Die Zahlenangaben beziehen sich auf den Tag der Probennahme nach Infektion.Local and systemic induction of the VIP-20 transcripts in KVY infected tobacco leaves RNA was isolated from the infected (A) and systemic leaves (B) and in Northern blot Analyzes with radioactively labeled VIP-20a cDNA fragment under less stringent Conditions hybridized (hybridization buffer: 25% formamide, hybridization at 42 ° C). The figures refer to the day of sampling after infection.
RNA wurde aus ausgewachsenen Blättern von Wildtyp-Pflanzen (con) und ppa1- Tabakpflanzen isoliert und in Northern Blot Analysen mit radioaktiv-markiertem VIP-20a cDNA Fragment unter wenig stringenten Bedingungen hybridisiert.RNA was derived from adult leaves of wild-type plants (con) and ppa1- Tobacco plants isolated and in Northern blot analyzes with radio-labeled VIP-20a cDNA fragment hybridized under less stringent conditions.
A: Pflanzliche Expressionskassette bestehend aus folgenden Fragmenten:A: Herbal expression cassette consisting of the following fragments:
A = Fragment A (529 bp): Beinhaltet den 35S Promotor des Cauliflower-Mosaik-Virus (CaMV). Es enthält ein Fragment, welches die Nukleotide 6909 bis 7437 des CaMV umfaßt.A = Fragment A (529 bp): Contains the 35S promoter of the Cauliflower mosaic virus (CaMV). It contains a fragment which contains the nucleotides 6909 to 7437 of the CaMV includes.
B = Fragment B enthält die multiple Klonierungsstelle mit den Restriktionsschnittstellen: KpnI, SmaI, BamHI, XbaI, SalI und SphI aus dem Polylinker des Plasmides puc18 Yanish-Perron et al. (1985) Gene 33, 103) zur Insertion von Gensequenzen.B = fragment B contains the multiple cloning site with the restriction sites: KpnI, SmaI, BamHI, XbaI, SalI and SphI from the polylinker of the plasmid puc18 Yanish-Perron et al. (1985) Gene 33, 103) for inserting gene sequences.
C = Fragment C (192 bp): Enthält das Polyadenylierungssignal des Gens 3 der T-DNA des Ti-Plasmids pTiACH5.C = fragment C (192 bp): contains the polyadenylation signal of gene 3 of the T-DNA of the Ti plasmids pTiACH5.
Die Fragmente A bis C wurden über EcoRI/HindIII in den binären Vektor Bin 19 (Bevan (1984) Nucl. Acid Res. 12, 8711) kloniert.The fragments A to C were in EcoRI / HindIII in the binary vector Bin 19 (Bevan (1984) Nucl. Acid Res. 12, 8711).
B: Pflanzliche Expressionskassette zur Überexpression des VIP-20a Proteins in transgenen Pflanzen. Die Fragmente A und C entsprechen den in 6A beschriebenen Fragmenten. Die schwarzen Balken geben die Polylinkersequenzen aus dem Plasmid pBlue SK- an, die bei der Klonierung der VIP-20a cDNA Sequenz in die Expressionskassettte übertragen wurden. Das cDNA-Fragment wurde als BamHI/SalI Fragment in die pflanzliche Expressionskassette kloniert.B: Plant expression cassette for overexpression of the VIP-20a protein in transgenic Plants. Fragments A and C correspond to the fragments described in Figure 6A. The black bars indicate the polylinker sequences from the plasmid pBlue SK-, which in the Cloning of the VIP-20a cDNA sequence were transferred into the expression cassette. The The cDNA fragment was inserted into the plant expression cassette as a BamHI / SalI fragment cloned.
C: Pflanzliche Expressionskassette zur Überexpression des VIP-20c Proteins in transgenen Pflanzen. Die Fragmente A und C entsprechen den in 6A beschriebenen Fragmenten. Die schwarzen Balken geben die Polylinkersequenzen aus dem Plasmid pBlue SK- an, die bei der Klonierung der VIP-20c cDNA Sequenz in die Expressionskassettte übertragen wurden. Das cDNA-Fragment wurde als KpnI/BamHI Fragment in die pflanzliche Expressionskassette kloniert. C: Herbal expression cassette for overexpression of the VIP-20c protein in transgenic Plants. Fragments A and C correspond to the fragments described in Figure 6A. The black bars indicate the polylinker sequences from the plasmid pBlue SK-, which in the Cloning of the VIP-20c cDNA sequence into the expression cassette were transferred. The The cDNA fragment was inserted as a KpnI / BamHI fragment in the plant expression cassette cloned.
Die Zahlen sind relative OD-Werte gemessen bei 405 nm nach Durchführung des Elisa-Test Verfahrens. Es handelt sich jeweils um Mittelwerte mit abgeleiteten Standardabweichungen aus 9 (Wildtyp) bzw. 8 (ppa-1) verschiedenen PflanzenThe numbers are relative OD values measured at 405 nm after performing the Elisa test Procedure. They are mean values with derived standard deviations 9 (wild type) or 8 (ppa-1) different plants
Claims (5)
- - einem aktiven Promoter,
- - einer Virus-induzierte Proteine (VIP-Proteine) kodierenden Region
- - und einem Polyadenylierungssignal,
- - an active promoter,
- a region coding for virus-induced proteins (VIP proteins)
- - and a polyadenylation signal,
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