EA042149B1 - TRANSGENIC CORN PLANT SHOWING INCREASED YIELD AND DROUGHT RESISTANCE - Google Patents

TRANSGENIC CORN PLANT SHOWING INCREASED YIELD AND DROUGHT RESISTANCE Download PDF

Info

Publication number
EA042149B1
EA042149B1 EA201991711 EA042149B1 EA 042149 B1 EA042149 B1 EA 042149B1 EA 201991711 EA201991711 EA 201991711 EA 042149 B1 EA042149 B1 EA 042149B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
corn plant
nucleic acid
plant
transgenic
yield
Prior art date
Application number
EA201991711
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Карл Пиох
Вольфганг Кох
Штефан Мелдау
Original Assignee
КВС ЗААТ СЕ & КО. КГаА
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by КВС ЗААТ СЕ & КО. КГаА filed Critical КВС ЗААТ СЕ & КО. КГаА
Publication of EA042149B1 publication Critical patent/EA042149B1/en

Links

Description

В течение срока жизни растения подвергаются ряду абиотических стрессовых состояний, таких как тепловой стресс, стресс от морозов, стресс при охлаждении, солевой стресс, стресс засухи и т.д. Такие стрессовые условия являются важными ограничивающими факторами для роста и продуктивности растений. Таким образом, воздействие на растения, например, условий жары и/или засухи, как правило, приводит к снижению урожайности растительного материала, такого как листья, семена, плоды и другие съедобные или пригодные для использования продукты. Такое снижение урожайности является важным экономическим фактором для таких значимых с экономической точки зрения растений, как кукуруза, рис или пшеница, а результатом такого снижения урожайности, особенно в слаборазвитых странах, может стать нехватка продовольствия, которая поставит под угрозу снабжение населения продовольствием.During their life span, plants are subjected to a number of abiotic stress conditions such as heat stress, frost stress, chill stress, salt stress, drought stress, etc. Such stressful conditions are important limiting factors for plant growth and productivity. Thus, exposure of plants to, for example, heat and/or drought conditions typically results in reduced yields of plant material such as leaves, seeds, fruits, and other edible or usable products. Such a decline in yields is an important economic factor for economically important crops such as corn, rice or wheat, and the result of such a decline in yields, especially in underdeveloped countries, can lead to food shortages that jeopardize the food supply of the population.

Кукуруза представляет собой культуру, наиболее широко производимую во всем мире. Этот злак выращивается, по меньшей мере, в 164 странах мира с общим объемом производства более 1 миллиарда метрических тонн. Кукуруза выращивается в широтах, охватывающих интервал от экватора до чуть более 50 градусов северной и южной широты, на высотах от уровня моря до более чем 3000 метров, как в прохладном, так и в жарком климате, с циклами выращивания от 3 до 13 месяцев. Следовательно, для обеспечения мирового населения продовольствием важно, чтобы снабжение растениями кукурузы оставалось на высоком уровне. Однако, особенно в регионах с экстремальными погодными условиями, такими как экстремальная жара, экстремальные холода, экстремальная влажность, сильная засуха и т.д., существует опасность того, что не будет обеспечено надлежащее продовольственное снабжение, и эта угроза, с учетом очевидных изменений погоды за последние годы, становится все более критичной. Кроме того, за последние годы возросла важность кукурузы как возобновляемого ресурса, поскольку сжигание таких ресурсов, как нефть, уголь и природный газ способствует потеплению климата на планете, и требуются ресурсы, которые, благодаря их повторному отрастанию, не оказывают неблагоприятного влияния на баланс углекислого газа.Corn is the most widely produced crop in the world. This cereal is grown in at least 164 countries around the world with a total production of over 1 billion metric tons. Maize is grown in latitudes spanning from the equator to just over 50 degrees north and south latitude, at altitudes from sea level to over 3,000 meters, in both cool and hot climates, with growing cycles ranging from 3 to 13 months. Therefore, in order to feed the world's population, it is important that the supply of corn plants remains high. However, especially in regions with extreme weather conditions such as extreme heat, extreme cold, extreme humidity, severe drought, etc., there is a danger that an adequate food supply will not be secured, and this threat, given the obvious changes in the weather in recent years has become increasingly critical. In addition, the importance of corn as a renewable resource has increased in recent years, as the burning of resources such as oil, coal and natural gas contributes to a warmer climate on the planet, and resources are required that, due to their regrowth, do not adversely affect the carbon dioxide balance. .

С учетом вышесказанного, существует научная потребность в поставках растений кукурузы и прочих сельскохозяйственных культур, которые выдерживают климатические воздействия во всех формах и прочие абиотические факторы, и способны обеспечивать неизменно высокую урожайность несмотря на жару, похолодание, засуху, засоление, влажность и т.д.With this in mind, there is a scientific need to supply maize and other crop plants that withstand all forms of climate stress and other abiotic factors, and are able to produce consistently high yields despite heat, cold, drought, salinity, humidity, etc.

Инвертазы клеточной стенки, также называемые внеклеточными инвертазами, являются важными ферментами, обеспечивающими соответствующий метаболизм, рост и дифференциацию растений. Они действуют путем гидролиза сахарозы в глюкозу и фруктозу за пределами клеток, которые впоследствии импортируются в клетки-мишени моносахаридными транспортерами. Моносахариды служат не только источником углерода и энергии для растений, но также являются ключевыми сигнальными молекулами, которые потенциально регулируют деление клеток, а также рост, дифференциацию, метаболизм и распределение ресурсов у растений. Инвертазы клеточной стенки считаются критически важными для питания акцептирующих тканей углеводами через апопластический путь обмена.Cell wall invertases, also called extracellular invertases, are important enzymes for proper plant metabolism, growth and differentiation. They act by hydrolyzing sucrose to glucose and fructose outside of cells, which are subsequently imported into target cells by monosaccharide transporters. Monosaccharides not only serve as a source of carbon and energy for plants, but are also key signaling molecules that potentially regulate cell division, as well as growth, differentiation, metabolism, and resource allocation in plants. Cell wall invertases are considered critical for the supply of carbohydrate-accepting tissues through the apoplastic pathway.

Инвертазы клеточной стенки известны из существующего уровня техники как фактор потенциального увеличения урожайности по зерну и биомассе для определенных растений. Так, например, Li и др. (Li В. et al. Plant Biotechnology Journal, 2013, 11, 1080-1091) описывает конститутивную сверхэкспрессию трех генов инвертазы клеточной стенки (AtCWIN1, OsGIF1 и ZmMn1) в растениях трансгенной кукурузы, приводящую к увеличению урожайности по зерну. Schweinichen и Buttner (Schweinichen C. and Buttner M., Plant Biol. (Stuttg), 2005, 7, 469-475) описывает специфичную для корня экспрессию инвертазы клеточной стенки вида Chenopodium rubrum в арабидопсис, приводящую к раннему зацветанию и увеличению биомассы всего растения, обусловленных, вероятно, усиленным ростом корня. Albacete A. et al. Journal of Experimental Botany, 2015, 66, 863-878 описывает специфичную для плода экспрессию инвертазы клеточной стенки вида Chenopodium rubrum в трансгенный помидор, которая может привести к улучшению засухоустойчивости, однако исследователи не наблюдали повышенного веса побегов или площади листьев, т.е. биомассы.Cell wall invertases are known in the art as a factor in the potential increase in grain yield and biomass for certain plants. For example, Li et al. (Li B. et al. Plant Biotechnology Journal, 2013, 11, 1080-1091) describe the constitutive overexpression of three cell wall invertase genes (AtCWIN1, OsGIF1 and ZmMn1) in transgenic maize plants, leading to an increase in grain yield. Schweinichen and Buttner (Schweinichen C. and Buttner M., Plant Biol. (Stuttg), 2005, 7, 469-475) describe root-specific expression of Chenopodium rubrum cell wall invertase in Arabidopsis resulting in early flowering and increased whole plant biomass , probably due to increased root growth. Albacete A. et al. Journal of Experimental Botany, 2015, 66, 863-878 describes fetal-specific expression of Chenopodium rubrum cell wall invertase in transgenic tomato, which may lead to improved drought tolerance, but the researchers did not observe increased shoot weight or leaf area, i.e. biomass.

Несмотря на эти успехи по повышению урожайности растений, все еще сохраняется потребность в создании экономически значимых растений, которые дают высокую урожайность по зерну даже в неблагоприятных абиотических условиях.Despite these successes in increasing plant yields, there is still a need to develop economically viable plants that produce high grain yields even under unfavorable abiotic conditions.

Для решения этой проблемы авторам настоящего изобретения удалось разработать растения кукурузы, в которых преодолены недостатки предыдущих растений кукурузы в той части, что эти растения кукурузы демонстрируют как повышенную засухоустойчивость, так и увеличенное производство биомассы. Таким образом, авторы настоящего изобретения внедрили инвертазу клеточной стенки вида Chenopodium rubrum (CrCIN) в растения кукурузы и обнаружили, что такие растения кукурузы обладают повышенной урожайностью и повышенной засухоустойчивостью.To solve this problem, the present inventors have been able to develop corn plants that overcome the shortcomings of previous corn plants in that these corn plants exhibit both increased drought tolerance and increased biomass production. Thus, the present inventors introduced Chenopodium rubrum species cell wall invertase (CrCIN) into corn plants and found that such corn plants have increased yield and increased drought tolerance.

Данное изобретение описано ниже, со ссылкой на пункты формулы изобретения.The present invention is described below with reference to the claims.

Далее данное изобретение описано подробно. Признаки настоящего изобретения описаны в отдельных абзацах. Это, тем не менее, не означает, что признак, описанный в каком-либо абзаце, существует изолированно от признака или признаков, описанных в других абзацах. Напротив, признак, описанный в абзаце, может быть объединен с признаком или признаками, описанными в других абзацах.Hereinafter, the present invention is described in detail. Features of the present invention are described in separate paragraphs. This, however, does not mean that the feature described in any paragraph exists in isolation from the feature or features described in other paragraphs. Conversely, a feature described in a paragraph may be combined with a feature or features described in other paragraphs.

Под термином содержать/содержащий в контексте настоящего документа подразумеваетсяThe term contain/containing in the context of this document means

- 1 042149 включать в себя или охватывать раскрываемые признаки и дополнительные признаки, которые не были упомянуты конкретно. Термин содержать/содержащий также подразумевает значение состоять/состоящий из указанных признаков, при этом не включая дополнительные признаки, за исключением тех, которые указаны. Таким образом, данный продукт и способ по настоящему изобретению могут характеризоваться дополнительными признаками в дополнение к указанным признакам.- 1 042149 include or cover disclosed features and additional features that have not been specifically mentioned. The term contain/comprising also implies the meaning of consisting of/consisting of the specified features, while not including additional features other than those specified. Thus, this product and method of the present invention may be characterized by additional features in addition to these features.

Первый объект изобретения касается трансгенного растения кукурузы, содержащего в качестве трансгена i) нуклеиновую кислоту, способную экспрессировать инвертазу клеточной стенки Chenopodium rubrum (CrCIN) или ее функциональную часть, ii) нуклеиновую кислоту, способную экспрессировать инвертазу клеточной стенки Chenopodium rubrum или ее функциональную часть из поз. i), которая модифицирована путем дегенерации генетического кода, iii) нуклеиновую кислоту, способную экспрессировать инвертазу клеточной стенки или ее функциональную часть, имеющую, по меньшей мере, 80%, 85%, 90%, 95%, 96%, 97%, 98% или 99% аминокислотную идентичность или, по меньшей мере, 70%, 80%, 85%, 90%, 95%, 96%, 97%, 98%, 99% или 100% аминокислотную гомологичность инвертазе клеточной стенки Chenopodium rubrum или ее функциональной части из поз. i), или iv) нуклеиновую кислоту, способную гибридизироваться в строгих условиях с комплементарной последовательностью нуклеиновой кислоты любой из поз. с i) по iii), вследствие чего нуклеиновая кислота из поз. iv) способна экспрессировать инвертазу клеточной стенки, и при этом в результате экспрессии инвертазы клеточной стенки Chenopodium rubrum, или ее функциональной части, или ее гомолога, трансгенное растение кукурузы демонстрирует улучшенную устойчивость к абиотическому стрессу и/или повышенную урожайность, возможно, в сравнении с эталонным образцом.The first object of the invention relates to a transgenic corn plant containing as a transgene i) a nucleic acid capable of expressing Chenopodium rubrum cell wall invertase (CrCIN) or a functional part thereof, ii) a nucleic acid capable of expressing Chenopodium rubrum cell wall invertase or a functional part thereof from pos. . i) which is modified by degeneration of the genetic code, iii) a nucleic acid capable of expressing cell wall invertase or a functional portion thereof, having at least 80%, 85%, 90%, 95%, 96%, 97%, 98 % or 99% amino acid identity or at least 70%, 80%, 85%, 90%, 95%, 96%, 97%, 98%, 99% or 100% amino acid homology to Chenopodium rubrum cell wall invertase or its functional part from pos. i), or iv) a nucleic acid capable of hybridizing under stringent conditions with a complementary nucleic acid sequence of any of the positions. i) to iii), whereby the nucleic acid of pos. iv) is capable of expressing a cell wall invertase, and by expressing Chenopodium rubrum cell wall invertase, or a functional portion thereof, or a homologue thereof, the transgenic corn plant exhibits improved abiotic stress tolerance and/or increased yield, possibly compared to the reference sample.

В варианте осуществления означенного изобретения такая нуклеиновая кислота получена из нуклеиновой кислоты любой из поз. с i) по iv) путем кодон-оптимизации.In an embodiment of said invention, such a nucleic acid is derived from a nucleic acid of any one of pos. i) to iv) by codon optimization.

В варианте осуществления означенного выше изобретения нуклеиновая кислота поз. i) содержит последовательность нуклеиновой кислоты с SEQ ID NO: 3 или кодирует аминокислотную последовательность SEQ ID NO: 4.In an embodiment of the above invention, the nucleic acid POS. i) contains the nucleic acid sequence of SEQ ID NO: 3 or encodes the amino acid sequence of SEQ ID NO: 4.

В варианте осуществления означенного выше изобретения трансгенное растение кукурузы содержит в качестве трансгена кассету экспрессии, содержащую нуклеиновую кислоту.In an embodiment of the above invention, the transgenic corn plant contains, as a transgene, an expression cassette containing a nucleic acid.

В варианте осуществления означенного выше изобретения нуклеиновая кислота или кассета экспрессии прочно интегрированы в геном растения кукурузы или временно экспрессированы в такое растение кукурузы, например, присутствуют в растении кукурузы в составе какого-либо вектора.In an embodiment of the above invention, the nucleic acid or expression cassette is tightly integrated into the genome of the corn plant or transiently expressed in such a corn plant, for example, present in the corn plant as part of a vector.

В варианте осуществления означенного выше изобретения экспрессия нуклеиновой кислоты контролируется при помощи промотора, предпочтительно - конститутивного промотора.In an embodiment of the above invention, expression of the nucleic acid is controlled by a promoter, preferably a constitutive promoter.

В варианте осуществления означенного выше изобретения абиотический стресс выбран из ряда: засуха, засоление, жара или похолодание, и/или урожайность является урожайностью по биомассе или урожайностью по зерну.In an embodiment of the above invention, the abiotic stress is selected from drought, salinity, heat or cold, and/or the yield is biomass yield or grain yield.

Авторы настоящего изобретения неожиданным образом продемонстрировали, что инвертаза клеточной стенки Chenopodium rubrum эффективна в повышении устойчивости растения кукурузы к стрессу от засухи и/или увеличении урожайности растения кукурузы. Это неожиданно еще и потому, что авторы настоящего изобретения также продемонстрировали, что тот же самый ген, введенный в растения пшеницы, не был эффективен в увеличении урожайности по биомассе или по зерну. Это показывает, что эффект инвертазы клеточной стенки вообще и инвертазы клеточной стенки Chenopodium rubrum, в частности, в гетерологичных условиях не предсказуем.The present inventors have surprisingly demonstrated that Chenopodium rubrum cell wall invertase is effective in increasing the tolerance of a corn plant to drought stress and/or increasing the yield of a corn plant. This is also surprising because the present inventors have also demonstrated that the same gene introduced into wheat plants was not effective in increasing biomass or grain yield. This shows that the effect of cell wall invertase in general and Chenopodium rubrum cell wall invertase in particular is not predictable under heterologous conditions.

Таким образом, путем введения гена, кодирующего инвертазу клеточной стенки Chenopodium rubrum, авторам настоящего изобретения удалось повысить устойчивость растения кукурузы к абиотическому стрессу и/или увеличить (по биомассе) урожайность растения кукурузы при нормальных и/или стрессовых условиях. В частности, авторы настоящего изобретения показали, что ген, кодирующий инвертазу клеточной стенки Chenopodium rubrum, введенный в растение кукурузы, был экспрессирован, и экспрессия гена привела к усиленному образованию листьев, развитию более высоких растений и появлению растений кукурузы с более высокой засухоустойчивостью в сравнении с эталонным образцом.Thus, by introducing a gene encoding Chenopodium rubrum cell wall invertase, the present inventors have been able to increase the tolerance of a corn plant to abiotic stress and/or increase (by biomass) the yield of a corn plant under normal and/or stress conditions. In particular, the present inventors have shown that a gene encoding Chenopodium rubrum cell wall invertase introduced into a maize plant was expressed, and expression of the gene resulted in increased leaf production, development of taller plants, and maize plants with higher drought tolerance compared to reference sample.

Трансгенное растение кукурузы по настоящему изобретению экспрессирует инвертазу клеточной стенки Chenopodium rubrum (CrCIN). Ген, кодирующий инвертазу клеточной стенки CIN1 и полученный из вида Chenopodium rubrum, известен из уровня техники и, например, характеризуется учетным номером, доступным в базе данных NCBI (Национальный центр биотехнологической информации; Национальная библиотека медицины - 38А, Бетесда, Мэриленд, 20894, США; www.ncbi.nih.gov): учетный номер Х81792.1 (SEQ ID NO: 1), кодирующий белок с учетным номером САА57389.1 (SEQ ID NO: 2). Инвертаза клеточной стенки Chenopodium rubrum и ген, кодирующий инвертазу клеточной стенки, не ограничены последовательностями SEQ ID NO: 1 и 2, а включают в себя любую инвертазу клеточной стенки Chenopodium rubrum, естественным образом экспрессированную видом Chenopodium rubrum, а также ген, кодирующий инвертазу клеточной стенки Chenopodium rubrum. Кроме того, трансгенное растение кукурузы по настоящему изобретению содержит нуклеиновую кислоту, которая экспрессирует гомолог инвертазы клеточной стенки Chenopodium rubrum. Гомолог, как определено в настоящем документе, представляет собой инвертазу клеточной стенки, которая имеет аминокислотную идентичность с инверThe transgenic corn plant of the present invention expresses Chenopodium rubrum cell wall invertase (CrCIN). The gene encoding cell wall invertase CIN1 and derived from the species Chenopodium rubrum is known in the art and, for example, is characterized by an accession number available in the NCBI database (National Center for Biotechnology Information; National Library of Medicine - 38A, Bethesda, Maryland, 20894, USA ; www.ncbi.nih.gov): accession number X81792.1 (SEQ ID NO: 1), encoding protein accession number CAA57389.1 (SEQ ID NO: 2). Chenopodium rubrum cell wall invertase and the gene encoding cell wall invertase are not limited to SEQ ID NOs: 1 and 2, but include any Chenopodium rubrum cell wall invertase naturally expressed by the Chenopodium rubrum species, as well as a gene encoding cell wall invertase Chenopodium rubrum. In addition, the transgenic corn plant of the present invention contains a nucleic acid that expresses a Chenopodium rubrum cell wall invertase homologue. A homologue, as defined herein, is a cell wall invertase that has an amino acid identity with invert

- 2 042149 тазой клеточной стенки Chenopodium rubrum, для примера идентифицируемой SEQ ID NO: 2, по меньшей мере, 80%, 85%, 90%, 95%, 96%, 97%, 98% или 99%, или которая имеет аминокислотную гомологичность с инвертазой клеточной стенки Chenopodium rubrum, для примера идентифицируемой SEQ ID NO: 2, по меньшей мере, 70%, 80%, 85%, 90%, 95%, 96%, 97%, 98%, 99% или 100%. Соответственно, понятие аминокислотная гомологичность относится к идентичным или гомологичным аминокислотам. Гомологичные аминокислотные остатки имеют сходные химико-физические свойства, например, аминокислоты, принадлежащие к одной и той же группе: ароматические (Phe, Trp, Tyr), кислотные (GIu, Asp), полярные (GIn, Asn), основные (Lys, Arg, His), алифатические (Ala, Leu, lie, Val), с гидроксильной группой (Ser, Thr) или с короткими боковыми цепями (Gly, Ala, Ser, Thr, Met). Предполагается, что замены между такими гомологичными аминокислотами не изменяют фенотип белка (консервативные замены). В качестве альтернативы, гомолог представляет собой инвертазу клеточной стенки, которая кодируется нуклеиновой кислотой, способной гибридизоваться в строгих условиях с комплементарной последовательностью нуклеиновой кислоты, кодирующей инвертазу клеточной стенки Chenopodium rubrum, такую как идентифицируемая SEQ ID NO: 2, или с комплементарной последовательностью нуклеиновой кислоты, кодирующей инвертазу клеточной стенки, которая имеет аминокислотную идентичность или аминокислотную гомологичность инвертазе клеточной стенки Chenopodium rubrum, такой как идентифицируемая выше.- 2 042149 cell wall pelvis of Chenopodium rubrum, for example identified by SEQ ID NO: 2, at least 80%, 85%, 90%, 95%, 96%, 97%, 98% or 99%, or which has an amino acid homology with Chenopodium rubrum cell wall invertase, for example identified by SEQ ID NO: 2, at least 70%, 80%, 85%, 90%, 95%, 96%, 97%, 98%, 99%, or 100% . Accordingly, the term amino acid homology refers to identical or homologous amino acids. Homologous amino acid residues have similar chemical and physical properties, for example, amino acids belonging to the same group: aromatic (Phe, Trp, Tyr), acidic (GIu, Asp), polar (GIn, Asn), basic (Lys, Arg , His), aliphatic (Ala, Leu, lie, Val), with a hydroxyl group (Ser, Thr) or with short side chains (Gly, Ala, Ser, Thr, Met). It is assumed that substitutions between such homologous amino acids do not change the phenotype of the protein (conservative substitutions). Alternatively, the homologue is a cell wall invertase that is encoded by a nucleic acid capable of hybridizing under stringent conditions to a complementary nucleic acid sequence encoding a Chenopodium rubrum cell wall invertase, such as identified by SEQ ID NO: 2, or to a complementary nucleic acid sequence, encoding a cell wall invertase that has amino acid identity or amino acid homology to a Chenopodium rubrum cell wall invertase, such as identified above.

Инвертаза клеточной стенки Chenopodium rubrum, такая как идентифицируемая SEQ ID NO: 2, или ее гомолог, придает растению кукурузы повышенную устойчивость к абиотическому стрессу, и/или растение кукурузы, несущее нуклеиновую кислоту, кодирующую инвертазу клеточной стенки Chenopodium rubrum, такую как идентифицируемая SEQ ID NO: 2, или ее гомолог, имеет повышенную урожайность, как вариант, в сравнении с эталонным образцом. Предпочтительно, инвертаза клеточной стенки Chenopodium rubrum, такая как идентифицируемая SEQ ID NO: 2, или ее гомолог, не способны придать растению пшеницы, в котором она была трансформирована, устойчивость к абиотическим стрессам и/или повышенную урожайность растения пшеницы, а точнее, инвертаза клеточной стенки Chenopodium rubrum или ее гомолог могут оказаться неспособными обеспечить увеличение высоты растения пшеницы или урожайности по зерну.A Chenopodium rubrum cell wall invertase, such as identified by SEQ ID NO: 2, or a homologue thereof, confers increased resistance to abiotic stress in a corn plant, and/or a corn plant carrying a nucleic acid encoding a Chenopodium rubrum cell wall invertase, such as identified by SEQ ID NO: 2, or its homologue, has an increased yield, as an option, in comparison with the reference sample. Preferably, a Chenopodium rubrum cell wall invertase, such as identified by SEQ ID NO: 2, or a homologue thereof, is not capable of conferring resistance to abiotic stresses and/or increased yield of a wheat plant in the wheat plant in which it has been transformed, more specifically, cell wall invertase. walls of Chenopodium rubrum or its homologue may not be able to provide an increase in wheat plant height or grain yield.

В контексте настоящего документа термин функциональная часть инвертазы клеточной стенки Chenopodium rubrum или ее гомолога относится к любой части белка, который имеет такую же активность, как и инвертаза клеточной стенки Chenopodium rubrum полной длины, такая как идентифицируемая SEQ ID NO: 2, а именно, функциональная часть гидролиза сахарозы в глюкозу и фруктозу. Кроме того, функциональная часть придает растению кукурузы повышенную устойчивость к абиотическому стрессу и/или растение кукурузы, несущее такую функциональную часть, имеет повышенную урожайность, как вариант, в сравнении с эталонным образцом. Предпочтительно, функциональная часть может оказаться не способной придать растению пшеницы, в котором она была трансформирована, устойчивость к абиотическим стрессам и/или повышенную урожайность растения пшеницы, а точнее, функциональная часть может оказаться неспособной обеспечить увеличение высоты растения пшеницы или урожайности по зерну.As used herein, the term functional portion of a Chenopodium rubrum cell wall invertase or homologue thereof refers to any portion of a protein that has the same activity as a full length Chenopodium rubrum cell wall invertase, such as that identified by SEQ ID NO: 2, namely a functional part of the hydrolysis of sucrose into glucose and fructose. In addition, the functional part gives the corn plant increased resistance to abiotic stress and/or the corn plant bearing such a functional part has an increased yield, alternatively, in comparison with the reference sample. Preferably, the functional portion may not be able to confer abiotic stress tolerance and/or increased yield on the wheat plant in the wheat plant in which it has been transformed, more specifically, the functional portion may be unable to provide increased wheat plant height or grain yield.

В контексте настоящего документа термин растение кукурузы означает любое растение вида Zea mays.In the context of this document, the term corn plant means any plant of the species Zea mays.

В контексте настоящего документа термин нуклеиновая кислота может подразумевать любую ДНК или РНК, или гибрид ДНК и РНК. Предпочтительно, ДНК является двухнитевой. Она может являться геномной ДНК, содержащей интронные последовательности и, возможно, регуляторные последовательности в области 5' и/или 3', или кДНК без интронных последовательностей. Термин нуклеиновая кислота в контексте настоящего документа включает в себя нуклеиновые кислоты, которые кодируют инвертазы клеточной стенки Chenopodium rubrum или их функциональные части, или их гомологи, в значении термина, приведенном выше. Кроме того, термин нуклеиновая кислота включает в себя нуклеиновую кислоту, которая модифицирована дегенерацией генетического кода нуклеиновой кислоты, кодирующую естественно присутствующую инвертазу клеточной стенки Chenopodium rubrum.In the context of this document, the term nucleic acid can mean any DNA or RNA, or a hybrid of DNA and RNA. Preferably, the DNA is double stranded. It may be genomic DNA containing intron sequences and possibly regulatory sequences in the 5' and/or 3' region, or cDNA without intron sequences. The term nucleic acid as used herein includes nucleic acids that encode Chenopodium rubrum cell wall invertases, or functional portions thereof, or homologues thereof, within the meaning of the term given above. In addition, the term nucleic acid includes a nucleic acid that is modified by degeneration of the nucleic acid genetic code encoding a naturally occurring Chenopodium rubrum cell wall invertase.

В контексте настоящего документа термин нуклеиновая кислота также включает в себя часть нуклеиновой кислоты, кодирующей инвертазу клеточной стенки Chenopodium rubrum или ее гомолог, вследствие чего такая часть нуклеиновой кислоты кодирует функциональную часть инвертазы клеточной стенки Chenopodium rubrum или ее гомолог, в значении термина, приведенном выше.As used herein, the term nucleic acid also includes a nucleic acid portion encoding a Chenopodium rubrum cell wall invertase or a homologue thereof, whereby such nucleic acid portion encodes a functional portion of a Chenopodium rubrum cell wall invertase or a homologue thereof, within the meaning of the term given above.

Термин дегенерация генетического кода относится к вырождению кодонов (термин, известный из уровня техники) и означает избыточность генетического кода, проявляющуюся в виде множественности комбинаций кодонов трехосновных пар, которые определяют данную аминокислоту. Следовательно, такой кодон, кодирующий аминокислоту, может быть специфично изменен без изменения аминокислоты. Результатом этого является множество нуклеиновых кислот, кодирующих одну и ту же инвертазу клеточной стенки Chenopodium rubrum.The term degeneration of the genetic code refers to the degeneration of codons (a term known from the prior art) and means the redundancy of the genetic code, manifested as a plurality of combinations of tribasic pairs of codons that define a given amino acid. Therefore, such a codon encoding an amino acid can be specifically changed without changing the amino acid. This results in multiple nucleic acids encoding the same Chenopodium rubrum cell wall invertase.

Процент идентичности последовательности или гомологичности последовательности в контексте настоящего документа относится к проценту аминокислотных остатков, которые являются, соответственно, идентичными или гомологичными в соответствующих положениях в двух оптимально выровPercent sequence identity or sequence homology, as used herein, refers to the percentage of amino acid residues that are, respectively, identical or homologous at their respective positions in two optimally expressed

- 3 042149 ненных последовательностях. Этот процент определяется путем сравнения двух оптимально выровненных последовательностей в окне сравнения, где фрагмент аминокислотной последовательности в окне сравнения может содержать добавления или делеции (например, выпадения или выступы) по сравнению с эталонной последовательностью (которая не содержит добавления или делеции), для оптимального выравнивания двух последовательностей. Такой процент рассчитывается путем определения количества положений, в которых идентичный или гомологичный аминокислотный остаток встречается в обеих последовательностях, для получения числа совпадающих положений, деления такого количества совпадающих положений на общее количество положений в окне сравнения и умножения полученного результата на 100, что на выходе дает процент идентичности последовательности. Оптимальное выравнивание последовательностей для сравнения может быть проведено при помощи алгоритма локальной гомологии разработки Smith T.F. и Waterman M.S., Add APL Math, 1981, 2, 482-489, а также при помощи алгоритма выравнивания областей гомологии разработки Needleman S.B. и Wunsch С. D., J. Mol. Biol., 1970, 48, 443-453, способа поиска сходства разработки Pearson W.R. и Lipman D. J., PNAS, 1988, 85, 24442448, алгоритма разработки Karlin S. и Altschul S.F., PNAS, 1990, 87, 2264-2268, модифицированного Karlin S. и Altschul S.F., PNAS, 1993, 90, 5873-5877, или при помощи компьютеризированных реализаций этих алгоритмов (GAP, BESTFIT, BLAST, PASTA и TFASTA в составе программного пакета Wisconsin Genetics разработки компании Genetics Computer Group (GCG), 575 Science Dr., Madison, WI), или путем обследования. Для определения оптимального выравнивания предпочтительно использовать программные модули GAP и BESTFIT. Как правило, могут использоваться значения по умолчанию: 5,00 для штрафа за делецию и 0,30 для штрафа за продолжение делеции.- 3 042149 random sequences. This percentage is determined by comparing two optimally aligned sequences in the comparison window, where the amino acid sequence fragment in the comparison window may contain additions or deletions (e.g., dropouts or overhangs) compared to a reference sequence (which contains no addition or deletion), for optimal alignment of the two sequences. This percentage is calculated by determining the number of positions at which an identical or homologous amino acid residue occurs in both sequences to obtain the number of matching positions, dividing that number of matching positions by the total number of positions in the comparison window, and multiplying the result by 100, which gives the percentage sequence identity. Optimal alignment of sequences for comparison can be performed using the local homology algorithm developed by Smith T.F. and Waterman M.S., Add APL Math, 1981, 2, 482-489, as well as using the homology region alignment algorithm developed by Needleman S.B. and Wunsch C. D., J. Mol. Biol., 1970, 48, 443-453, Pearson W.R. and Lipman D. J., PNAS, 1988, 85, 24442448, Karlin S. and Altschul S. F. development algorithm, PNAS, 1990, 87, 2264-2268, modified by Karlin S. and Altschul S. F., PNAS, 1993, 90, 5873-5877, or using computerized implementations of these algorithms (GAP, BESTFIT, BLAST, PASTA, and TFASTA as part of the Wisconsin Genetics software package from Genetics Computer Group (GCG), 575 Science Dr., Madison, WI), or by survey. To determine the optimal alignment, it is preferable to use the GAP and BESTFIT software modules. In general, the default values of 5.00 for the deletion penalty and 0.30 for the continuation deletion penalty can be used.

В контексте настоящего документа термин гибридизировать/гибридизирующий относится к образованию гибрида между двумя молекулами нуклеиновой кислоты посредством спаривания оснований комплементарных нуклеотидов. Термин гибридизировать в строгих условиях означает гибридизацию в конкретных условиях. Пример таких условий включает в себя условия, при которых комплементарная, по существу, нить, такая как нить, состоящая из нуклеотидной последовательности, имеющей по меньшей мере 80% комплементарность, гибридизируется с данной нитью, тогда как менее комплементарная нить не гибридизируется. В качестве альтернативы, такие условия относятся к специфичным условиям гибридизации по концентрации натриевой соли, температуры и условиям промывки. В качестве примера, крайне строгие условия включают в себя инкубацию при 42°С, 50% формамид, 5 х SSC (150 ммоль NaCl, 15 ммоль тринатрийцитрата), 50 ммоль фосфата натрия, 5 х раствор Денхардта, 10 х декстрансульфат, 20 мг/мл нуклеиновая кислота семени лосося с разрывами, полученными сдвигом, и промывание 0,2 х SSC при температуре около 65°С (SSC соответствует буферу с 0,15 моль хлорида натрия и 0,015 моль тринатрийцитрата). В качестве альтернативы, такие крайне строгие условия могут означать гибридизацию при температуре 68°С в 0,25 моль фосфата натрия, рН 7,2; 7% SDS, 1 ммоль EDTA и 1% BSA в течение 16 часов и двойное промывание при помощи 2 х SSC и 0,1% SDS при температуре 68°С. В дополнительном альтернативном варианте, крайне строгими условиями гибридизации являются, например: Гибридизация в 4 х SSC при температуре 65°С с последующим многократным промыванием в 0,1 х SSC при температуре 65°С с общей продолжительностью около 1 часа, или гибридизация при температуре 68°С в 0,25 моль фосфата натрия, рН 7,2; 7% SDS, 1 ммоль EDTA и 1% BSA в течение 16 часов и последующее двойное промывание при помощи 2 х SSC и 0,1% SDS при температуре 68°С.As used herein, the term hybridize/hybridize refers to the formation of a hybrid between two nucleic acid molecules by base pairing of complementary nucleotides. The term hybridize under stringent conditions means hybridization under specific conditions. An example of such conditions includes conditions under which a substantially complementary strand, such as a strand consisting of a nucleotide sequence having at least 80% complementarity, hybridizes to the strand, while a less complementary strand does not hybridize. Alternatively, such conditions refer to specific hybridization conditions for sodium salt concentration, temperature, and washing conditions. As an example, extremely stringent conditions include incubation at 42°C, 50% formamide, 5 x SSC (150 mmol NaCl, 15 mmol trisodium citrate), 50 mmol sodium phosphate, 5 x Denhardt's solution, 10 x dextran sulfate, 20 mg / ml salmon seed nucleic acid with shear breaks and washing with 0.2 x SSC at about 65° C. (SSC corresponds to buffer with 0.15 mol sodium chloride and 0.015 mol trisodium citrate). Alternatively, such extremely stringent conditions may mean hybridization at 68° C. in 0.25 mol sodium phosphate, pH 7.2; 7% SDS, 1 mmol EDTA and 1% BSA for 16 hours and a double wash with 2 x SSC and 0.1% SDS at 68°C. In a further alternative, extremely stringent hybridization conditions are, for example: Hybridization in 4 x SSC at 65°C followed by multiple washes in 0.1 x SSC at 65°C for a total duration of about 1 hour, or hybridization at 68 °C in 0.25 mol sodium phosphate, pH 7.2; 7% SDS, 1 mmol EDTA and 1% BSA for 16 hours followed by a double wash with 2 x SSC and 0.1% SDS at 68°C.

Авторы настоящего изобретения показали, что нуклеиновая кислота, кодирующая инвертазу клеточной стенки Chenopodium rubrum, или ее функциональную часть, или ее гомолог, может быть экспрессирована в растении кукурузы. Экспрессированная инвертаза клеточной стенки придает растению кукурузы повышенную устойчивость к абиотическому стрессу и/или такое растение кукурузы демонстрирует повышенную урожайность. Устойчивость к абиотическому стрессу означает, что введение и экспрессия инвертазы клеточной стенки Chenopodium rubrum, или ее функциональной части, или ее гомолога в растении кукурузы делает такую кукурузу менее восприимчивой к неблагоприятным абиотическим условиям, в результате чего типичные симптомы стресса из-за неблагоприятных абиотических факторов не возникают, или возникают, но в меньшей степени, чем в эталонном образце. В дополнительном или альтернативном варианте, введение и экспрессия инвертазы клеточной стенки Chenopodium rubrum, или ее функциональной части, или ее гомолога в растении кукурузы увеличивает урожайность растения кукурузы, как вариант, в сравнении с эталонным образцом. Повышенная урожайность в контексте настоящего документа означает, что трансгенное растение кукурузы демонстрирует повышенную скорость роста при нормальных условиях, которые не вызывают стресс у растения, или в условиях абиотического стресса, как вариант, в сравнении с эталонным образцом. В понятие повышенной скорости роста входит увеличение производства массы всего растения или его части, такое как увеличение производства массы надземной части растения, например, стебля, листьев, соцветий, початков и/или зерен и т. д., и/или увеличение производства массы подземной части растения. Повышенное производство массы может включать в себя любую часть трансгенного растения кукурузы и относится, в частности, к стеблю, листьям, початкам и/или зернам. Повышенная урожайность также включает в себя длительный рост и выживаемость, что также приводит к увеличению производства массы.The present inventors have shown that a nucleic acid encoding a Chenopodium rubrum cell wall invertase, or a functional portion thereof, or a homologue thereof, can be expressed in a corn plant. Expressed cell wall invertase confers increased resistance to abiotic stress in the corn plant and/or such corn plant exhibits increased yield. Tolerance to abiotic stress means that the introduction and expression of Chenopodium rubrum cell wall invertase, or a functional part thereof, or a homologue thereof, in a corn plant renders such corn less susceptible to adverse abiotic conditions, resulting in the typical symptoms of stress due to adverse abiotic factors not occur, or occur, but to a lesser extent than in the reference sample. In a further or alternative embodiment, the introduction and expression of Chenopodium rubrum cell wall invertase, or a functional portion thereof, or a homologue thereof, in the corn plant increases the yield of the corn plant, alternatively, relative to a reference sample. Increased yield in the context of this document means that the transgenic corn plant exhibits an increased growth rate under normal conditions that do not cause stress to the plant, or under abiotic stress conditions, alternatively, compared to a reference sample. The concept of increased growth rate includes an increase in the mass production of the whole plant or part thereof, such as an increase in the mass production of the above-ground part of the plant, for example, stem, leaves, inflorescences, cobs and/or grains, etc., and/or an increase in the mass production of the underground plant parts. The increased mass production may include any part of the transgenic corn plant and refers in particular to the stalk, leaves, cobs and/or grains. Increased yield also includes longer growth and survival, which also results in increased mass production.

- 4 042149- 4 042149

В контексте настоящего документа термин эталонный образец может относиться к растению кукурузы того же генотипа, что и трансгенное растение кукурузы по настоящему изобретению, причем такой эталонный образец не содержит трансген, кодирующий инвертазу клеточной стенки Chenopodium rubrum, или ее функциональную часть, или ее гомолог. Эксперименты с эталонным образцом, включающие в себя (а) эталонный образец растения(-й) кукурузы, могут быть проведены параллельно с экспериментами для тестирования свойств трансгенного растения кукурузы по настоящему изобретению. Однако эксперименты с эталонным образцом могут также проводиться в другой момент времени в сопоставимых условиях, а их результаты могут сравниваться после завершения всех экспериментов. В качестве альтернативы, эталонный образец может быть конкретным (предварительно) заданным показателем урожайности или какого-либо симптома, таким как процент листьев, продемонстрировавших симптом скручивания в условиях засухи, который характеризует растение кукурузы как растение, имеющее устойчивость к фактору абиотического стресса или как растение, не имеющее устойчивости к фактору абиотического стресса. Например, эталонный показатель может быть уже заданным показателем или общепринятым показателем, который предоставляет квалифицированному специалисту пороговый показатель и помогает ему/ей принять решение о том, что трансгенное растение кукурузы является или не является устойчивым к фактору абиотического стресса, или что оно имеет повышенную урожайность, в зависимости от того, находится ли показатель трансгенного растения кукурузы ниже или выше такого эталонного показателя. Исходя из такого эталонного показателя (например, количества листьев с признаками скручивания), квалифицированный специалист может затем идентифицировать растение кукурузы как устойчивое к фактору стресса, если количество листьев с признаками скручивания у такого растения кукурузы меньше эталонного показателя, или как имеющее повышенную урожайность, если такое растение кукурузы демонстрирует урожайность, превышающую эталонный показатель. Таким образом, растение(-я) кукурузы, используемое для установления эталонного показателя, не обязательно является, но может являться растением кукурузы того же генотипа, что и трансгенное растение кукурузы. Например, эталонным растением(-ями) кукурузы может быть (а) растение(-я) кукурузы, которое имеет степень устойчивости к абиотическому стрессовому фактору, отражающую среднюю степень устойчивости популяции растений кукурузы, адаптированной к конкретной окружающей среде. Специалист, желающий разработать растение кукурузы, лучше адаптированное к конкретной окружающей среде, может использовать этот показатель в качестве эталона и разработать трансгенное растение кукурузы, которое демонстрирует лучший показатель и, следовательно, лучше адаптировано к конкретной окружающей среде. Или эталонным растением(-ями) кукурузы может быть (а) растение(-я) кукурузы с определенной степенью устойчивости к фактору абиотического стресса, и задачей является создание трансгенного растения кукурузы, которое имеет более высокую степень устойчивости к абиотическому фактору. Аналогичным образом, специалист может пожелать разработать трансгенное растение кукурузы с высокой урожайностью в определенных условиях и может использовать сравнение с эталонным показателем, чтобы определить, соответствует ли такое трансгенное растение кукурузы задаче.As used herein, the term reference may refer to a corn plant of the same genotype as the transgenic corn plant of the present invention, where such reference does not contain a transgene encoding a Chenopodium rubrum cell wall invertase, or a functional portion thereof, or a homologue thereof. Reference sample experiments including (a) a reference corn plant(s) may be conducted in parallel with experiments to test the properties of the transgenic corn plant of the present invention. However, experiments with a reference sample may also be carried out at a different point in time under comparable conditions, and their results may be compared after all experiments have been completed. Alternatively, the reference sample may be a specific (pre-)targeted indicator of yield or some symptom, such as the percentage of leaves that exhibited the drought curl symptom, which characterizes the corn plant as having resistance to an abiotic stress factor or as a plant not resistant to abiotic stress factor. For example, the reference value may be a predetermined value or a generally accepted value that provides the skilled person with a threshold value and helps him/her decide that the transgenic corn plant is or is not resistant to an abiotic stress factor, or that it has an increased yield, depending on whether the value of the transgenic corn plant is below or above such a reference value. Based on such a benchmark (e.g., number of curled leaves), the skilled artisan can then identify a corn plant as stress-tolerant if the number of curled leaves in that corn plant is less than the benchmark, or as having increased yield if so. the corn plant shows a yield that exceeds the benchmark. Thus, the corn plant(s) used to set the benchmark need not be, but may be, a corn plant of the same genotype as the transgenic corn plant. For example, a reference corn plant(s) can be (a) a corn plant(s) that has an abiotic stress tolerance that reflects the average tolerance of a population of corn plants adapted to a particular environment. One skilled in the art who wishes to develop a corn plant that is better adapted to a particular environment can use this score as a benchmark and design a transgenic corn plant that performs better and therefore is better adapted to a particular environment. Or, the reference corn plant(s) may be (a) a corn plant(s) with a certain degree of resistance to an abiotic stress factor, and the goal is to create a transgenic corn plant that has a higher degree of resistance to an abiotic factor. Likewise, one of skill in the art may wish to develop a transgenic corn plant with high yields under certain conditions and may use benchmark comparison to determine if such a transgenic corn plant is up to the task.

Для определения того, демонстрирует ли трансгенное растение кукурузы устойчивость к абиотическому стрессу или повышенную урожайность, согласно способам, известным из уровня техники, может быть определена экспрессия транскрипта CrCIN и/или белка, и/или уровень экспрессии трансгена. Таким образом, определение того, обладает ли трансгенное растение кукурузы, несущее инвертазу клеточной стенки Chenopodium rubrum, или ее функциональную часть, или ее гомолог, устойчивостью к абиотическому стрессу или повышенной урожайностью, не обязательно требует сравнения с эталонным образцом. Авторы настоящего изобретения обнаружили, что введение и экспрессия инвертазы клеточной стенки Chenopodium rubrum приводит к повышению урожайности и повышенной устойчивости к факторам абиотического стресса, как показано в иллюстративной части настоящего описания.To determine whether a transgenic corn plant exhibits abiotic stress tolerance or increased yield, CrCIN transcript and/or protein expression and/or the expression level of the transgene can be determined according to methods known in the art. Thus, determining whether a transgenic maize plant harboring Chenopodium rubrum cell wall invertase, or a functional portion thereof, or a homologue thereof, has abiotic stress tolerance or increased yield does not necessarily require comparison with a reference sample. The authors of the present invention found that the introduction and expression of Chenopodium rubrum cell wall invertase leads to increased yield and increased resistance to abiotic stress factors, as shown in the illustrative part of the present description.

Термины абиотический стресс или условия абиотического стресса относятся к стрессовым условиям для растения кукурузы, возникающим из-за абиотических, то есть не связанных с живой природой, факторов. Такие абиотические факторы включают в себя засуху, засоление (концентрацию соли), жару или похолодание. Хотя и нежелательно ограничиваться нижеследующим, можно предположить, что эффект инвертазы клеточной стенки Chenopodium rubrum, или ее функциональной части, или ее гомолога в растении кукурузы связан с увеличением углеводного пула, который образуется вследствие повышенной активности инвертазы клеточной стенки Chenopodium rubrum, или ее функциональной части, или ее гомолога в растении кукурузы, где такой фермент сверхэкспрессирован. Сахара, которые, как общеизвестно, оказывают защитное действие против осмотического стресса, могут приводить к образованию молекулярного клеточного фенотипа в растении кукурузы, который защищает растение кукурузы от стрессовых условий, таких как засуха, засоление и/или тепловой режим, в которых осмотические явления играют некоторую роль. Кроме того, сахара, которые, как общеизвестно, обладают защитным эффектом от воздействия температуры похолодания или замерзания, могут приводить к образованию молекулярного клеточного фенотипа, который защищает растение кукурузы от стрессовых условий, таких как похолодание.The terms abiotic stress or abiotic stress conditions refer to stress conditions for a corn plant due to abiotic, ie non-living, factors. Such abiotic factors include drought, salinity (salt concentration), heat or cold. While not wishing to be limited to the following, it can be hypothesized that the effect of Chenopodium rubrum cell wall invertase, or a functional portion thereof, or a homologue thereof, in the maize plant is due to an increase in the carbohydrate pool that results from increased activity of Chenopodium rubrum cell wall invertase, or a functional portion thereof, or its homologue in the corn plant, where such enzyme is overexpressed. Sugars that are generally known to have a protective effect against osmotic stress can lead to the formation of a molecular cellular phenotype in the corn plant that protects the corn plant from stressful conditions such as drought, salinity and/or thermal conditions in which osmotic events play some role. role. In addition, sugars that are commonly known to have a protective effect against exposure to cold or freeze temperatures can lead to the formation of a molecular cellular phenotype that protects the maize plant from stressful conditions such as cold snap.

В предпочтительном варианте осуществления данного изобретения нуклеиновая кислота, содержащаяся в растении кукурузы согласно настоящему изобретению, является кодон-оптимизированной. ПоIn a preferred embodiment of the present invention, the nucleic acid contained in the corn plant of the present invention is codon-optimized. By

- 5 042149 сле того, как для трансформации растения кукурузы выбрана инвертаза клеточной стенки, кодоны могут быть модифицированы и адаптированы к специфическим требованиям хозяина, чтобы максимально усилить экспрессию. Специалистам в данной области техники известна кодон-оптимизация нуклеиновой кислоты для экспрессии в гетерологичных клетках-хозяевах. Существует множество коммерческих поставщиков, которые разработали алгоритмы, учитывающие соответствующие параметры оптимизации транскрипции и трансляции, и поставляют последовательность нуклеиновой кислоты, приспособленную к требованиям нуклеиновой кислоты и хозяина. Например, кодон-оптимизация может осуществляться с помощью программного обеспечения GeneOptimizer™, GeneArt, ThermoFisher Scientific. Предпочтительной нуклеиновой кислотой, которая входит в объем настоящего изобретения, является кодоноптимизированная последовательность SEQ ID NO: 3, полученная от SEQ ID NO: 1, кодирующей полипептид SEQ ID NO: 4. Эти кодоны специально адаптированы к использованию кодона в растении кукурузы.- 5 042149 Once a cell wall invertase has been chosen to transform the maize plant, the codons can be modified and adapted to the specific requirements of the host to maximize expression. Those skilled in the art are aware of codon optimization of a nucleic acid for expression in heterologous host cells. There are many commercial vendors who have developed algorithms that take into account appropriate transcription and translation optimization parameters and deliver a nucleic acid sequence tailored to the requirements of the nucleic acid and the host. For example, codon optimization can be performed using GeneOptimizer™ software, GeneArt, ThermoFisher Scientific. A preferred nucleic acid that is within the scope of the present invention is the codon-optimized sequence of SEQ ID NO: 3 derived from SEQ ID NO: 1 encoding the polypeptide of SEQ ID NO: 4. These codons are specifically adapted to codon usage in the corn plant.

Термин экспрессия или экспрессирование означает (1) транскрипцию нуклеиновой кислоты, которая входит в объем настоящего изобретения, в РНК или мРНК и/или (2) трансляцию РНК или мРНК в инвертазу клеточной стенки Chenopodium rubrum, или ее функциональную часть, или ее гомолог.The term expression or expression means (1) transcription of a nucleic acid that is within the scope of the present invention into RNA or mRNA and/or (2) translation of the RNA or mRNA into a Chenopodium rubrum cell wall invertase, or a functional portion thereof, or a homologue thereof.

В контексте настоящего документа термин кассета экспрессии означает молекулу нуклеиновой кислоты, которая состоит из одной или нескольких открытых рамок считывания или генетических последовательностей, которые экспрессированы в (а) белок (белки) растения кукурузы, в которое была введена кассета экспрессии, и регуляторный элемент(ы) в положении 5' и, как вариант, 3', контролирующий их экспрессию. Таким образом, кассета экспрессии может содержать регуляторную последовательность промотора, а также назначенный промотор, функционально связанные с открытой рамкой считывания, или другую генетическую последовательность, а также 3' терминаторную регуляторную область, которая может содержать сайт полиаденилирования. Этот промотор направляет механизм клетки на создание РНК и/или белка. Регуляторный элемент(ы) может происходить из нуклеиновой кислоты инвертазы клеточной стенки, которая вводится в растение кукурузы, или может происходить из разных генов, при условии, что такой регуляторный элемент(ы) способен функционировать в растении кукурузы. Кроме того, регуляторный элемент(ы) в положении 5' может быть получен из того же гена, что и регуляторный элемент(ы) в положении 3', или может быть получен из разных генов. В контексте настоящего документа термин функционально связанный означает, что экспрессия связанных последовательностей нуклеиновых кислот происходит в растении кукурузы. Кассета экспрессии может быть частью вектора, используемого для клонирования и введения нуклеиновой кислоты в клетку.In the context of this document, the term expression cassette means a nucleic acid molecule that consists of one or more open reading frames or genetic sequences that are expressed in (a) the protein(s) of the corn plant into which the expression cassette has been introduced, and the regulatory element(s) ) at position 5' and, alternatively, 3', which controls their expression. Thus, an expression cassette may contain a promoter regulatory sequence as well as a designated promoter operably linked to an open reading frame or other genetic sequence, as well as a 3' terminator regulatory region which may contain a polyadenylation site. This promoter directs the cell's machinery to make RNA and/or protein. The regulatory element(s) may be derived from a cell wall invertase nucleic acid that is introduced into the corn plant, or may be derived from different genes, so long as such regulatory element(s) is capable of functioning in the corn plant. In addition, the regulatory element(s) at position 5' may be derived from the same gene as the regulatory element(s) at position 3', or may be derived from different genes. In the context of this document, the term operably linked means that the expression of linked nucleic acid sequences occurs in the corn plant. The expression cassette may be part of a vector used to clone and introduce the nucleic acid into a cell.

Для введения молекулы нуклеиновой кислоты, способной экспрессировать инвертазу клеточной стенки Chenopodium rubrum, или ее гомолог, или ее функциональную часть, в клетку, молекула нуклеиновой кислоты или кассета экспрессии, несущая нуклеиновую кислоту, может быть вставлена в вектор. Специалистам в данной области техники известны векторы, несущие молекулу нуклеиновой кислоты. В дополнение к молекуле нуклеиновой кислоты вектор может содержать регуляторный элемент(ы) в положении 5' и, как вариант, 3', которые способны функционировать в растении кукурузы. Регуляторный элемент(ы) предпочтительно является гетерологичным по отношению к инвертазе клеточной стенки Chenopodium rubrum, или ее функциональной части, или ее гомологу. Таким образом, вектор может содержать регуляторную последовательность промотора, функционально связанную с молекулой нуклеиновой кислоты, и, как вариант, терминаторную регуляторную последовательность. Предпочтительно, такой вектор является челночным вектором для трансформации в бактериях Agrobacterium tumefaciens и последующего переноса молекулы нуклеиновой кислоты, кодирующей инвертазу клеточной стенки Chenopodium rubrum, или ее функциональной части, или ее гомолога, в клетки растения кукурузы путем инфицирования растения кукурузы трансформированными бактериями Agrobacterium tumefaciens. Более предпочтительно, когда вектор представляет собой бинарный вектор, который является стандартным средством трансформации высших растений с промежуточным звеном в виде бактерий Agrobacterium tumefaciens. Он состоит из границ Т-нуклеиновой кислоты, множественных сайтов клонирования, функций репликации для Escherichia coli и Agrobacterium tumefaciens, селектируемых маркерных генов, репортерных генов и других вспомогательных элементов, которые могут повысить эффективность и/или дать системе дополнительные возможности. Другим более предпочтительным вектором является супербинарный вектор, который несет дополнительные гены вирулентности из Ti-плазмиды и демонстрирует очень высокую частоту трансформации, что ценно для эволюционно стабильных растений, таких как злаки. В современном уровне техники известен ряд полезных векторов. Особо предпочтительным является бинарный вектор, который содержит убиквитиновый промотор кукурузы (например, US 5,510,474 A, US 6,020,190 A, US 6,054,574 A, US 6,878,818 B1, US 6,977,325 В2) и терминаторная последовательность нопалин-синтазы Agrobacterium tumefaciens или терминаторная последовательность 35S вируса мозаики цветной капусты в качестве регуляторных последовательностей транскрипции, и предпочтительно удлиненный гербицидом ген устойчивости (например, ген pat для придания устойчивости к Basta (например, US 7,112,665 B1)) и/или ген устойчивости к спектиномицину в качестве селектируемых маркерных генов.To introduce a nucleic acid molecule capable of expressing Chenopodium rubrum cell wall invertase, or a homolog or functional portion thereof, into a cell, the nucleic acid molecule or expression cassette carrying the nucleic acid may be inserted into a vector. Vectors carrying a nucleic acid molecule are known to those skilled in the art. In addition to the nucleic acid molecule, the vector may contain regulatory element(s) at position 5' and optionally 3' that are capable of functioning in the corn plant. The regulatory element(s) is preferably heterologous to Chenopodium rubrum cell wall invertase, or a functional portion thereof, or a homologue thereof. Thus, the vector may contain a promoter regulatory sequence operably linked to the nucleic acid molecule and optionally a terminator regulatory sequence. Preferably, such a vector is a shuttle vector for transformation in Agrobacterium tumefaciens bacteria and subsequent transfer of a nucleic acid molecule encoding Chenopodium rubrum cell wall invertase, or a functional portion thereof, or a homologue thereof, into maize plant cells by infecting the maize plant with the transformed Agrobacterium tumefaciens bacteria. More preferably, the vector is a binary vector which is a standard means of transforming higher plants with an Agrobacterium tumefaciens intermediate. It consists of T-nucleic acid boundaries, multiple cloning sites, replication functions for Escherichia coli and Agrobacterium tumefaciens, selectable marker genes, reporter genes, and other ancillary elements that can increase efficiency and/or add additional capabilities to the system. Another more preferred vector is a superbinary vector that carries additional virulence genes from the Ti plasmid and exhibits a very high transformation rate, which is valuable for evolutionarily stable plants such as cereals. A number of useful vectors are known in the art. Particularly preferred is a binary vector that contains a maize ubiquitin promoter (e.g., US 5,510,474 A, US 6,020,190 A, US 6,054,574 A, US 6,878,818 B1, US 6,977,325 B2) and an Agrobacterium tumefaciens nopaline synthase terminator sequence or a cauliflower mosaic virus 35S terminator sequence. as transcriptional control sequences, and preferably a herbicide-extended resistance gene (eg pat gene to confer resistance to Basta (eg US 7,112,665 B1)) and/or spectinomycin resistance gene as selectable marker genes.

Согласно данному изобретению, термин регуляторная последовательность промотора или проAccording to this invention, the term promoter regulatory sequence or pro

- 6 042149 мотор предназначен для обозначения любого промотора гена, который может быть экспрессирован в растении кукурузы. Такой промотор может представлять собой промотор, который естественным образом экспрессируется в растении кукурузы или имеет грибковое, бактериальное или вирусное происхождение. Этот промотор может включать в себя конститутивный промотор, тканеспецифичный промотор или индуцируемый промотор, вследствие чего предпочтительной является конститутивная экспрессия. В современном уровне техники известен ряд подходящих промоторов. Например, конститутивный промотор, используемый в данном изобретении, представляет собой промотор убиквитин из кукурузы. Другим промотором является промотор Act-1 из риса (например, US 5,641,876 А). Промотор NCR из вируса хлоротической крапчатости сои (SoyCMV) (Hasegawa, A., et al. Полная последовательность ДНК вируса хлоротической крапчатости сои и идентификация нового промотора Nucleic acids research 17.23 (1989): 9993-10013.) также показал, что он может быть полезен для однодольных растений. Другими полезными промоторами являются промотор 35S CaMV (Franck A. et al., 1980, Cell 21:285-294) и промотор 19S CaMV из вируса мозаики цветной капусты (US 5,352,605; WO 84/02913) или растительные промоторы, как те, что были получены из малой субъединицы Rubisco (US 4,962,028).- 6 042149 motor is intended to refer to any gene promoter that can be expressed in a corn plant. Such a promoter may be a promoter that is naturally expressed in the corn plant or is of fungal, bacterial or viral origin. This promoter may include a constitutive promoter, a tissue-specific promoter, or an inducible promoter, whereby constitutive expression is preferred. A number of suitable promoters are known in the art. For example, the constitutive promoter used in the present invention is the ubiquitin promoter from maize. Another promoter is the Act-1 promoter from rice (eg, US 5,641,876 A). The NCR promoter from Soybean Chlorotic Mottle Virus (SoyCMV) (Hasegawa, A., et al. Complete Soybean Chlorotic Mottle Virus DNA Sequence and New Promoter Identification Nucleic acids research 17.23 (1989): 9993-10013.) has also shown that it can be useful for monocot plants. Other useful promoters are the 35S CaMV promoter (Franck A. et al., 1980, Cell 21:285-294) and the 19S CaMV promoter from cauliflower mosaic virus (US 5,352,605; WO 84/02913) or plant promoters such as those were derived from the small subunit of Rubisco (US 4,962,028).

Промотор, используемый в способе по данному изобретению, может быть индуцируемым промотором. Индуцируемый промотор представляет собой промотор, который способен прямо или косвенно активировать транскрипцию последовательности нуклеиновой кислоты в ответ на индуктор. В отсутствие индуктора последовательность нуклеиновой кислоты транскрибироваться не будет. Может быть желательной индуцируемая экспрессия. Стимулы для индуцируемых промоторов имеют различный вид и включают в себя условия окружающей среды, такие как свет, температура и/или условия абиотического стресса, такие как водный стресс, стресс засоления, стресс холода или стресс жары. Другими типами стимулов для индуцируемых промоторов являются гормоны (например, гиббереллин, абсцизовая кислота, жасмоновая кислота, салициловая кислота, этилен, ауксин) или химические вещества (тетрациклин, дексаметазон, эстрадиол, медь, этанол и бензотиадиазол). Таким образом, экспрессия инвертазы клеточной стенки Chenopodium rubrum, или ее функционального фрагмента, или ее гомолога в конкретных индуктивных условиях, предпочтительно в условиях абиотического стресса, приводит к защите растения кукурузы путем предотвращения симптомов стресса и создания возможности для формирования массы. Индуцируемыми промоторами являются, например, промоторы, индуцируемые бензилсульфонамидом (ЕР 0 388 186), индуцируемые тетрациклином Gatz С. et al., Plant J. 2, 1992: 397-404), индуцируемые абсцизовой кислотой (ЕР 0 335 528) либо этанолом или циклогексенолом (WO 93/21334).The promoter used in the method of this invention may be an inducible promoter. An inducible promoter is a promoter that is capable of directly or indirectly activating transcription of a nucleic acid sequence in response to an inducer. In the absence of an inducer, the nucleic acid sequence will not be transcribed. Inducible expression may be desirable. The stimuli for inducible promoters are varied and include environmental conditions such as light, temperature and/or abiotic stress conditions such as water stress, salinity stress, cold stress or heat stress. Other types of stimuli for inducible promoters are hormones (eg, gibberellin, abscisic acid, jasmonic acid, salicylic acid, ethylene, auxin) or chemicals (tetracycline, dexamethasone, estradiol, copper, ethanol, and benzothiadiazole). Thus, expression of Chenopodium rubrum cell wall invertase, or a functional fragment thereof, or a homologue thereof, under specific inductive conditions, preferably abiotic stress conditions, results in protection of the maize plant by preventing stress symptoms and allowing mass formation. Inducible promoters are, for example, benzylsulfonamide-inducible promoters (EP 0 388 186), tetracycline-inducible Gatz C. et al., Plant J. 2, 1992: 397-404), abscisic acid-inducible (EP 0 335 528) or ethanol or cyclohexenol (WO 93/21334).

В дополнение к последовательности промотора, кассета экспрессии или вектор также могут содержать терминатор позади структурного гена для обеспечения эффективной терминации. По данному изобретению термин терминатор или регуляторная последовательность терминатора предназначен для обозначения любой такой последовательности, которая является функциональной для терминации экспрессии нуклеиновой кислоты в растении кукурузы, а также, как вариант, содержащей последовательности полиаденилирования. Терминатор может быть получен из того же гена, что и последовательность промотора, или же он может быть получен из другого гена. Таким образом, он может иметь вирусное происхождение, такое как терминатор CaMV 35S, который является предпочтительным, бактериальное происхождение, такое как терминатор октопинсинтаза или терминатор нопалинсинтаза из бактерий Agrobacterium tumefaciens, или растительного происхождения, такой как терминатор гистон.In addition to the promoter sequence, the expression cassette or vector may also contain a terminator behind the structural gene to ensure efficient termination. In the present invention, the term terminator or terminator regulatory sequence is intended to mean any such sequence that is functional to terminate nucleic acid expression in a corn plant, and optionally containing polyadenylation sequences. The terminator may be derived from the same gene as the promoter sequence, or it may be derived from a different gene. Thus, it may be of viral origin, such as the CaMV 35S terminator, which is preferred, bacterial origin, such as the octopine synthase terminator or nopaline synthase terminator from the bacteria Agrobacterium tumefaciens, or plant origin, such as the histone terminator.

Последовательности полиаденилирования включают в себя, не ограничиваясь только этим, сигнальную октопинсинтазу Agrobacterium.Polyadenylation sequences include, but are not limited to Agrobacterium signal octopine synthase.

Термин введение или внесение в контексте настоящего документа означает вставку нуклеиновой кислоты в растение кукурузы любым способом, известным в данной области техники, таким как трансформация с использованием невирусных способов введения или трансдукция с использованием для переноса гена промежуточного звена в виде вируса. Для введения молекулы нуклеиновой кислоты в растение кукурузы в данной области техники известны многочисленные способы (см., например, Miki et al., Procedures for Introducing Foreign nucleic acid into Plants in Methods in Plant Molecular Biology and Biotechnology, Glick, B. R. and Thompson, J. E. Eds. (CRC Press, Inc., Boca Raton, 1993), pages 67-88). Кроме того, для трансформации растительных клеток или тканей и регенерации растений доступны векторы экспрессии и методы культивирования in vitro (см., например, Gruber et al., Vectors for Plant Transformation in Methods in Plant Molecular Biology and Biotechnology, Glick, B. R. and Thompson, J. E. Eds. (CRC Press, Inc., Boca Raton, 1993), pages 89-119).The term introduction or introduction in the context of this document means the insertion of a nucleic acid into a corn plant by any method known in the art, such as transformation using non-viral methods of introduction or transduction using a virus intermediate to transfer the gene. Numerous methods are known in the art for introducing a nucleic acid molecule into a corn plant (see, for example, Miki et al., Procedures for Introducing Foreign nucleic acid into Plants in Methods in Plant Molecular Biology and Biotechnology, Glick, B. R. and Thompson, J. E. Eds (CRC Press, Inc., Boca Raton, 1993), pages 67-88). In addition, expression vectors and in vitro culture methods are available for plant cell or tissue transformation and plant regeneration (see, for example, Gruber et al., Vectors for Plant Transformation in Methods in Plant Molecular Biology and Biotechnology, Glick, B. R. and Thompson, J. E. Eds (CRC Press, Inc., Boca Raton, 1993), pages 89-119).

Предпочтительным способом, применяемым в настоящем изобретении, является трансформация молекулы нуклеиновой кислоты, кассеты экспрессии или вектора, несущего молекулу нуклеиновой кислоты, путем использования бактерий рода Agrobacterium, предпочтительно путем инфицирования клеток или тканей растения кукурузы бактериями A. tumefaciens (Knopf U.C, 1979, Subcell. Biochem. 6: 143173; Shaw C.H. et al., 1983, Annu. Rev. Genet. 16: 357-384; Tepfer M. and Casse-Delbart F., 1987, Microbiol. Sci. 4(1): 24-28). Например, трансформация клеток или тканей растений кукурузы с помощью бактерии Agrobacterium tumefaciens осуществляется в соответствии с протоколом, описанным Hiei Y. et al. (1994, Plant J. 6(2): 271-282).The preferred method used in the present invention is to transform the nucleic acid molecule, expression cassette or vector carrying the nucleic acid molecule by using bacteria of the genus Agrobacterium, preferably by infecting cells or tissues of a maize plant with the bacteria A. tumefaciens (Knopf U.C, 1979, Subcell. Biochem 6: 143173 Shaw C H et al 1983 Annu Rev Genet 16: 357-384 Tepfer M and Casse-Delbart F 1987 Microbiol Sci 4(1): 24-28 ). For example, the transformation of cells or tissues of maize plants using the bacterium Agrobacterium tumefaciens is carried out in accordance with the protocol described by Hiei Y. et al. (1994, Plant J. 6(2): 271-282).

Другим способом введения нуклеиновой кислоты в растение кукурузы является способ биолистиAnother method for introducing a nucleic acid into a corn plant is the bioleaf method.

- 7 042149 ческой трансформации, отличающийся тем, что клетки или ткани бомбардируют частицами, на которые адсорбируются нуклеиновая кислота, кассета экспрессии или вектор, которые входят в объем настоящего изобретения (Brace W.B. et al., 1989, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 86(24): 9692- 9696; Klein T.M. et al., 1992, Biotechnology 10(3): 286-291; US Patent No. 4,945,050). Еще одним методом является широко используемая трансформация протопластов. Следовательно, растительные клетки отделяются пектиназами, и, впоследствии, клеточная стенка расщепляется с образованием протопластов. Для трансформации может быть добавлен полиэтиленгликоль или применена электропорация. В других способах клетки или ткани растения приводятся в контакт с полиэтиленгликолем (ПЭГ) и нуклеиновой кислотой, кассетой экспрессии или вектором по данному изобретению (Chang S. and Cohen S.N., 1979, Mol. Gen. Genet. 168(1): 111115; Mercenier A. and Chassy B.M., 1988, Biochimie 70(4): 503-517). Электропорация представляет собой еще один способ, который заключается в том, что клетки или ткани, подлежащие трансформации, и нуклеиновая кислота, кассета экспрессии или вектор, которые входят в объем настоящего изобретения, подвергаются воздействию электрического поля (Andreason G.L. and Evans G.A., 1988, Biotechniques 6(7): 650-660; Shigekawa K. and Dower W.J., 1989, Aust. J. Biotechnol. 3(1): 56-62). Другой способ состоит в прямом введении нуклеиновой кислоты, кассеты экспрессии или вектора, которые входят в объем настоящего изобретения, в клетки или ткани путем микроинъекции (Gordon and Ruddle, 1985, Gene 33(2): 121-136). Другим методом физической доставки нуклеиновой кислоты в растения является обработка клеток-мишеней ультразвуком (Zhang et al., Bio/Technology 9: 996 (1991)). В качестве альтернативы, для введения в растения нуклеиновой кислоты, кассеты экспрессии или вектора, которые входят в объем настоящего изобретения, может быть использовано слияние липосом или сферопластов (Deshayes et al., EMBO J., 4: 2731 (1985), Christou et al., Proc Natl. Acad. Sci. U.S.A. 84: 3962 (1987)). Также сообщалось о прямом захвате нуклеиновой кислоты в протопластах с использованием осаждения CaCl2, поливинилового спирта или поли-L-орнитина (Hain et al., Mol. Gen. Genet. 199: 161 (1985); Draper et al., Plant Cell Physiol. 23: 451 (1982)).- 7 042149 chemical transformation, characterized in that cells or tissues are bombarded with particles on which a nucleic acid, expression cassette or vector is adsorbed, which are included in the scope of the present invention (Brace WB et al., 1989, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 86(24): 9692-9696; KleinTM et al., 1992, Biotechnology 10(3): 286-291; US Patent No. 4,945,050). Another method is the widely used protoplast transformation. Consequently, plant cells are separated by pectinases and, subsequently, the cell wall is cleaved to form protoplasts. For transformation, polyethylene glycol can be added or electroporation applied. In other methods, plant cells or tissues are contacted with polyethylene glycol (PEG) and a nucleic acid, expression cassette, or vector of the invention (Chang S. and Cohen SN, 1979, Mol. Gen. Genet. 168(1): 111115; Mercenier A. and Chassy BM, 1988, Biochimie 70(4): 503-517). Electroporation is another method which involves subjecting the cells or tissues to be transformed and the nucleic acid, expression cassette or vector that is within the scope of the present invention to an electric field (Andreason GL and Evans GA, 1988, Biotechniques 6(7): 650-660; Shigekawa K. and Dower WJ, 1989, Aust. J. Biotechnol. 3(1): 56-62). Another method is to directly introduce the nucleic acid, expression cassette or vector that is within the scope of the present invention into cells or tissues by microinjection (Gordon and Ruddle, 1985, Gene 33(2): 121-136). Another method for physically delivering a nucleic acid to plants is sonicating target cells (Zhang et al., Bio/Technology 9: 996 (1991)). Alternatively, liposome or spheroplast fusion can be used to introduce into plants a nucleic acid, expression cassette or vector that is within the scope of the present invention (Deshayes et al., EMBO J., 4: 2731 (1985), Christou et al. ., Proc Natl Acad Sci USA 84: 3962 (1987)). Direct capture of nucleic acid in protoplasts using precipitation of CaCl 2 , polyvinyl alcohol or poly-L-ornithine has also been reported (Hain et al., Mol. Gen. Genet. 199: 161 (1985); Draper et al., Plant Cell Physiol 23:451 (1982)).

Этап отбора для идентификации трансгенного растения кукурузы, содержащего нуклеиновую кислоту, может быть осуществлен с помощью селектируемого гена, присутствующего в векторе, как указано выше. Селектируемый ген может содержать функционально связанную регуляторную последовательность промотора и, возможно, регуляторную последовательность терминатора, которые являются функциональными в клетках кукурузы. Среди селектируемых маркеров, которые могут быть использованы в настоящем изобретении, упоминаются гены резистентности к антибиотикам, такие как ген резистентности к спектиномицину, ген гигромицинфосфотрансферазы, ген неомицинфосфотрансферазы II, индуцирующий резистентность к канамицину, или ген аминогликозид З'-аденилтрансферазы, bar-ген (White J. et al., Nucl. Acids Res., 1990, 18: 1062) для устойчивости к биалафосу, ген EPSPS (US 5,188,642) для устойчивости к глифосату или ген HPPD (WO 96/38567) для устойчивости к изоксазолу, гены, кодирующие идентифицируемые ферменты, такие как фермент GUS, белок GFP или гены, кодирующие пигменты или ферменты, регулирующие выработку пигмента в трансформированных клетках. Такие селектируемые маркерные гены, в частности, описаны в патентных заявках WO 91/02071, WO 95/06128, WO 96/38567 и WO 97/04103. В предпочтительном варианте осуществления, в данном изобретении в качестве селектируемых генов бинарного вектора используются ген резистентности к спектиномицину и pat ген.The selection step for identifying the transgenic corn plant containing the nucleic acid can be carried out using a selectable gene present in the vector as described above. The selectable gene may contain an operably linked promoter regulatory sequence and possibly a terminator regulatory sequence that are functional in maize cells. Among the selectable markers that can be used in the present invention are antibiotic resistance genes such as the spectinomycin resistance gene, the hygromycin phosphotransferase gene, the neomycin phosphotransferase II gene that induces kanamycin resistance, or the aminoglycoside 3'-adenyltransferase gene, the bar gene (White J. et al., Nucl. Acids Res., 1990, 18: 1062) for bialaphos resistance, EPSPS gene (US 5,188,642) for glyphosate resistance or HPPD gene (WO 96/38567) for isoxazole resistance, genes encoding identifiable enzymes such as the GUS enzyme, GFP protein, or genes encoding pigments or enzymes that regulate pigment production in transformed cells. Such selectable marker genes are specifically described in patent applications WO 91/02071, WO 95/06128, WO 96/38567 and WO 97/04103. In a preferred embodiment, in the present invention, the spectinomycin resistance gene and the pat gene are used as binary vector selectable genes.

Трансформация без маркерных генов является другой альтернативой для переноса нуклеиновой кислоты, кассеты экспрессии или вектора, как упоминалось выше, в растение кукурузы.Transformation without marker genes is another alternative for transferring a nucleic acid, expression cassette or vector, as mentioned above, into a maize plant.

В одном варианте осуществления такая нуклеиновая кислота или кассета экспрессии стабильно интегрированы в геном трансгенного растения кукурузы, предпочтительно в хромосому растения, такую как ядерная, пластидная и/или митохондриальная хромосома. Однако интеграция также может происходить во внехромосомный элемент. Благодаря стабильной интеграции в геном растения последовательности нуклеиновой кислоты могут передаваться последующим поколениям трансгенного растения. Стабильная интеграция и передача следующим поколениям растений кукурузы в настоящем изобретении является предпочтительной. При использовании метода трансформации растений с промежуточным звеном в виде бактерии Agrobacterium tumefaciens в качестве предпочтительного метода трансформации, нуклеиновая кислота инвертазы клеточной стенки Chenopodium rubrum стабильно интегрируется в геном растения кукурузы. В качестве альтернативы, нуклеиновая кислота, или кассета экспрессии, или вектор, несущий нуклеиновую кислоту или кассету экспрессии, могут быть преобразованы в автономный репликон. В качестве альтернативы, молекула нуклеиновой кислоты или кассета экспрессии присутствуют в клетке растения на векторе, используемом для введения молекулы нуклеиновой кислоты, и интегрированы в геном растения не стабильно, или нуклеиновая кислота экспрессируется временно, например, как трансформированная мРНК. Следовательно, последовательности нуклеиновых кислот не могут передаваться последующим поколениям растения кукурузы.In one embodiment, such a nucleic acid or expression cassette is stably integrated into the genome of the transgenic maize plant, preferably into a plant chromosome, such as a nuclear, plastid and/or mitochondrial chromosome. However, integration can also occur into an extrachromosomal element. Through stable integration into the plant genome, nucleic acid sequences can be passed on to subsequent generations of the transgenic plant. Stable integration and transmission to the next generation of corn plants in the present invention is preferred. Using the plant transformation method with the bacterium Agrobacterium tumefaciens intermediate as the preferred transformation method, the Chenopodium rubrum cell wall invertase nucleic acid is stably integrated into the maize plant genome. Alternatively, the nucleic acid or expression cassette or the vector carrying the nucleic acid or expression cassette can be converted into an autonomous replicon. Alternatively, the nucleic acid molecule or expression cassette is present in the plant cell on the vector used to introduce the nucleic acid molecule and is not stably integrated into the plant genome, or the nucleic acid is transiently expressed, for example, as a transformed mRNA. Therefore, nucleic acid sequences cannot be passed on to subsequent generations of the corn plant.

Термин гетерологичный в контексте настоящего документа относится к условиям, в которых молекулы присутствуют в средах, в которых они не присутствуют в природе. Например, молекула нуклеиновой кислоты, которая экспрессирована в клетку-хозяина, в которую она не экспрессируется естественным путем, представляет собой гетерологичную нуклеиновую кислоту. Следовательно, клетка-хозяин является гетерологичной клеткой-хозяином. Гетерологичными регуляторными элементами являются те,The term heterologous in the context of this document refers to conditions in which molecules are present in environments in which they are not present in nature. For example, a nucleic acid molecule that is expressed in a host cell in which it is not naturally expressed is a heterologous nucleic acid. Therefore, the host cell is a heterologous host cell. Heterologous regulatory elements are those

- 8 042149 которые связаны с молекулами нуклеиновых кислот, с которыми они не связываются естественным образом.- 8 042149 which are associated with nucleic acid molecules with which they do not naturally bind.

Термин трансгенное растение кукурузы в контексте настоящего документа относится к растению кукурузы, которое содержит нуклеиновую кислоту, способную экспрессировать инвертазу клеточной стенки Chenopodium rubrum, или ее функциональную часть, или ее гомолог, интегрированную в ее геном ядра или геном органелл, или присутствующую на автономном репликоне или на векторе, используемом для введения нуклеиновой кислоты по настоящему изобретению, или присутствующую в виде простой кодирующей последовательности без других элементов. Этот термин также включает в себя следующие поколения потомства, такие как T1, Т2 или последующие поколения, а также их скрещивание с нетрансгенными или другими трансгенными растениями. Трансгенное растение кукурузы предпочтительно содержит по меньшей мере одну копию нуклеиновой кислоты, которая входит в объем настоящего изобретения.The term transgenic corn plant as used herein refers to a corn plant that contains a nucleic acid capable of expressing Chenopodium rubrum cell wall invertase, or a functional portion thereof, or a homologue thereof, integrated into its nuclear genome or organelle genome, or present on an autonomous replicon or on the vector used to introduce the nucleic acid of the present invention, or present as a simple coding sequence without other elements. The term also includes the following generations of offspring, such as T1, T2 or subsequent generations, as well as their crossing with non-transgenic or other transgenic plants. The transgenic corn plant preferably contains at least one copy of the nucleic acid that is within the scope of the present invention.

Экспрессия инвертазы клеточной стенки Chenopodium rubrum, или ее функциональной части, или ее гомолога в растение кукурузы улучшает устойчивость к абиотическим стрессовым условиям. Предпочтительно, абиотический стресс, против которого трансгенное растение кукурузы по настоящему изобретению проявляет повышенную устойчивость, включает в себя засуху, засоление (концентрацию соли), жару и/или похолодание.Expression of Chenopodium rubrum cell wall invertase, or a functional portion thereof, or a homologue thereof, in a maize plant improves resistance to abiotic stress conditions. Preferably, the abiotic stress against which the transgenic corn plant of the present invention exhibits increased resistance includes drought, salinity (salt concentration), heat and/or cold.

Засуха или условия засухи означают условия дефицита воды, возникающие в результате длительного периода недостаточного водоснабжения или полного его отсутствия (условия водяного стресса), особенно условия, которые неблагоприятно влияют на условия роста и/или жизни растения кукурузы. В условиях засухи растение будет проявлять симптомы травмирования, такие как увядание, потемнение и/или скручивание листьев, рост его будет затруднен, и, в конечном итоге, растение гибнет. Условия засухи могут быть образованы выращиванием растения кукурузы на стадиях V2, V3, V4, V5, V6, V7 или V8 (согласно методу листовых узлов, который описан ниже) в течение одной недели в растворе Хогланда крепостью 1/4, с последующей выдержкой в течение суток в 25%-ном растворе PEG6000. Термин засухоустойчивость в контексте настоящего документа может означать, что трансгенное растение кукурузы демонстрирует значительно уменьшенные симптомы скручивания листьев в условиях засухи, создаваемых путем обработки растений раствором Хогланда и 25%-ным раствором PEG6000. Термин значительно уменьшенные означает, что процент листьев, демонстрирующих симптом скручивания, снижен по сравнению с эталонным образцом, по меньшей мере, на 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 95 или 100%. В качестве альтернативы, растение кукурузы является засухоустойчивым, если самое большее 60, 50, 40, 30, 20, 10 или 5 или менее % листьев растения кукурузы на стадиях V2, V3, V4, V5, V6, V7, V8 и/или VT (полностью зрелое растение с соцветием) демонстрируют симптомы скручивания при выдержке в условиях засухи.Drought or drought conditions means conditions of water scarcity resulting from a long period of insufficient or no water supply (water stress conditions), especially conditions that adversely affect the conditions for the growth and/or life of a corn plant. Under drought conditions, the plant will show symptoms of injury such as wilting, browning and/or curling of leaves, growth will be difficult, and eventually the plant will die. Drought conditions can be created by growing a corn plant at stages V2, V3, V4, V5, V6, V7, or V8 (according to the leaf knot method described below) for one week in 1/4 strength Hoagland's solution, followed by soaking for days in a 25% PEG6000 solution. The term drought tolerance as used herein may mean that a transgenic corn plant exhibits significantly reduced leaf curl symptoms under drought conditions induced by treating the plants with Hoagland's solution and a 25% PEG6000 solution. The term significantly reduced means that the percentage of leaves showing the curl symptom is reduced compared to the reference sample by at least 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95%, or 100%. Alternatively, a corn plant is drought tolerant if at most 60, 50, 40, 30, 20, 10, or 5% or less of the corn plant's leaves are in stages V2, V3, V4, V5, V6, V7, V8, and/or VT (fully mature plant with inflorescence) exhibit curling symptoms when exposed to drought conditions.

Термины засоление или условия засоления означают условия высокой концентрации соли, такие как 100 ммоль раствор NaCl для орошения, особенно в воздухе и/или в почве, особенно условия, которые неблагоприятно влияют на условия роста и/или жизни растения кукурузы. Способность растений выдерживать наличие соли определяется несколькими биохимическими реакциями, которые способствуют удержанию и/или поглощению воды, защищают функции хлоропластов и обеспечивают ионный гомеостаз. Основные реакции включают в себя те, которые приводят к синтезу осмотически активных метаболитов, специфических белков или определенных ферментов, поглощающих свободные радикалы, которые контролируют поток ионов и воды, и поддерживают удаление кислородных радикалов или шаперонов. Причиной, по которой инвертазы клеточной стенки защищают растения кукурузы от неблагоприятного воздействия засоления, может быть их способность синтезировать осмотически активные соединения. В условиях засоления урожай растения кукурузы будет ниже, чем в условиях отсутствия засоления. В условиях длительного и/или очень высокого засоления растение кукурузы, в конечном итоге, погибнет. Устойчивость к засолению может означать, что трансгенное растение на стадиях V2, V3, V4, V5, V6, V7 или V8 выживает и/или растет в условиях засоления по сравнению с эталонным образцом, который прекращает рост или растет в меньшей степени, при этом в условиях очень высокого засоления и/или в течение длительного периода засоления растение кукурузы, в конечном итоге, погибнет. Под выживанием подразумевается, что такое трансгенное растение кукурузы выживает в течение более длительного периода времени, такого, который по меньшей мере на 10, 11, 12, 13 или более дней превышает период выживания эталонного образца. Под ростом подразумевается, что увеличение урожайности всего растения кукурузы или его частей, таких как стебель, листья, початки или зерна, составляет по меньшей мере 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90 или 100% по сравнению с урожайностью эталонного образца.The terms salinity or saline conditions mean conditions of high salt concentration, such as 100 mmol NaCl solution for irrigation, especially in the air and/or in the soil, especially conditions that adversely affect the growth and/or life of the corn plant. The ability of plants to tolerate salt is determined by several biochemical reactions that promote water retention and/or uptake, protect chloroplast function, and maintain ionic homeostasis. Major reactions include those that result in the synthesis of osmotically active metabolites, specific proteins, or certain free radical scavenging enzymes that control the flow of ions and water and support the removal of oxygen radicals or chaperones. The reason why cell wall invertases protect maize plants from the adverse effects of salinity may be their ability to synthesize osmotically active compounds. Under saline conditions, the yield of a corn plant will be lower than under non-salinized conditions. Under conditions of prolonged and/or very high salinity, the corn plant will eventually die. Salt tolerance may mean that a transgenic plant at stages V2, V3, V4, V5, V6, V7, or V8 survives and/or grows under saline conditions compared to a reference plant that stops growing or grows to a lesser extent, while in conditions of very high salinity and/or over a long period of salinity, the corn plant will eventually die. By survival is meant that such a transgenic corn plant survives for a longer period of time, such that at least 10, 11, 12, 13 or more days exceeds the survival period of the reference sample. By growth is meant that the increase in yield of the whole corn plant or parts thereof, such as stalk, leaves, ears or kernels, is at least 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90% or 100% of the yield reference sample.

Жара или условия жары означают условия при высокой температуре, составляющей около 3340°С на уровне початков в течение 15-дневного периода, предшествующего цветению, а особенно условия, которые неблагоприятно влияют на условия роста и/или жизни растения кукурузы. Скорость роста и развития растений зависит от температуры окружающей среды. Экстремальные тепловые явления, происходящие в течение вегетационного периода, вероятно, оказывают наиболее существенное влияние на продуктивность растений, в результате чего сильная жара может привести к снижению урожайности по зерну. В целом, экстремально высокие температуры во время репродуктивной стадии могут повлиять наHeat or heat conditions means high temperature conditions of about 3340° C. at cob level during the 15 day period prior to flowering, and especially conditions that adversely affect the conditions for growth and/or life of a corn plant. The rate of growth and development of plants depends on the ambient temperature. Extreme heat events that occur during the growing season are likely to have the most significant impact on plant productivity, with the result that extreme heat can lead to lower grain yields. In general, extreme temperatures during the reproductive stage can affect

- 9 042149 жизнеспособность пыльцы, оплодотворение и формирование зерна. Длительное воздействие экстремальных температур на стадии опыления исходного набора зерна снижает потенциальную урожайность по зерну. Сильное кратковременное воздействие экстремальных явлений может быть наиболее вредным на репродуктивной стадии развития (Hatfield J.L. and Praeger J.H., 2015, Weather and Climate Extremes, 10: 410). Учитывая, что из-за потепления мирового климата ожидается повышение температуры и учащение экстремальных температурных явлений, разработка растений кукурузы с повышенной устойчивостью к условиям теплового стресса представляется насущной необходимостью. Устойчивость к жаре в контексте настоящего документа может означать, что трансгенное растение на стадиях V2, V3, V4, V5, V6, V7 или V8 или на стадии опыления выживает и/или растет в условиях жары по сравнению с эталонным образцом, рост которого прекращается или происходит в меньшей степени. Под выживанием подразумевается, что такое трансгенное растение кукурузы выживает в течение более длительного периода времени, такого, который по меньшей мере на 10, 11, 12, 13 или более дней превышает период выживания эталонного образца. Под ростом подразумевается, что увеличение урожайности всего растения кукурузы или его частей, таких как стебель, листья, початки или зерна, составляет по меньшей мере 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90 или 100% по сравнению с урожайностью эталонного образца.- 9 042149 pollen viability, fertilization and grain formation. Prolonged exposure to extreme temperatures at the stage of pollination of the initial set of grain reduces the potential yield of the grain. Severe short-term exposure to extreme events can be most harmful during the reproductive stage of development (Hatfield J.L. and Praeger J.H., 2015, Weather and Climate Extremes, 10: 410). With rising temperatures and more frequent temperature extremes expected due to a warming global climate, developing maize plants with increased tolerance to heat stress conditions is an urgent need. Tolerance to heat in the context of this document may mean that a transgenic plant at stages V2, V3, V4, V5, V6, V7 or V8 or at the stage of pollination survives and/or grows in heat conditions compared to a reference sample, the growth of which is stopped or occurs to a lesser extent. By survival is meant that such a transgenic corn plant survives for a longer period of time, such that at least 10, 11, 12, 13 or more days exceeds the survival period of the reference sample. By growth is meant that the increase in yield of the whole corn plant or parts thereof, such as stalk, leaves, ears or kernels, is at least 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90% or 100% of the yield reference sample.

Похолодание или условия похолодания означают условия при пониженной температуре, составляющей меньше 10°С, но выше точки замерзания, а особенно условия, которые неблагоприятно влияют на условия роста и/или жизни растения кукурузы. Похолодание может нанести ущерб (хлороз) и прервать тракты протекания питательных веществ и воды. В условиях похолодания растение продемонстрирует уменьшенную урожайность. Устойчивость к похолоданию может означать, что трансгенное растение на стадиях V2, V3, V4, V5, V6, V7, V8 выживает и/или растет в условиях похолодания по сравнению с эталонным образцом, рост которого прекращается или происходит в меньшей степени. Под выживанием подразумевается, что такое трансгенное растение кукурузы выживает в течение более длительного периода времени, чем эталонный образец. Под ростом подразумевается, что увеличение урожайности всего растения кукурузы или его частей, таких как стебель, листья, початки или зерна, составляет по меньшей мере 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90 или 100% по сравнению с урожайностью эталонного образца.Cold snap or cold snap conditions means conditions at a low temperature of less than 10°C but above the freezing point, and especially conditions that adversely affect the conditions for the growth and/or life of a corn plant. A cold snap can cause damage (chlorosis) and interrupt nutrient and water flow paths. Under colder conditions, the plant will show a reduced yield. Cold tolerance may mean that a transgenic plant at stages V2, V3, V4, V5, V6, V7, V8 survives and/or grows under cold conditions compared to a reference sample that stops or grows to a lesser extent. By survival is meant that such a transgenic corn plant survives for a longer period of time than the reference sample. By growth is meant that the increase in yield of the whole corn plant or parts thereof, such as stalk, leaves, ears or kernels, is at least 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90% or 100% of the yield reference sample.

Для специалистов в данной области техники будет понятно, что из-за большого количества различных сортов кукурузы, выращиваемых в широком спектре климатических и других абиотических условий, трудно указать конкретные значения, характеризующие условия засухи, засоления, жары или похолодания, такие как длительность засухи, степень засоления или величина температуры, которые указали бы специалисту, при каких условиях следует проверять устойчивость к абиотическому фактору. Например, чтобы оценить, проявляет ли соответствующая трансгенная кукуруза более высокую устойчивость или будет ли она иметь более высокую урожайность, растения кукурузы с высокой устойчивостью к засухе будут нуждаться в условиях более сильной засухи, чем растения кукурузы с более низкой засухоустойчивостью. Поэтому условия испытаний будут зависеть от растения кукурузы, использованного для введения трансгена, и/или от цели, для которой будет использоваться такое трансгенное растение кукурузы.It will be appreciated by those skilled in the art that, due to the large number of different varieties of corn grown under a wide range of climatic and other abiotic conditions, it is difficult to specify specific values that characterize drought, salinity, heat or cold conditions, such as duration of drought, degree salinity or temperature value, which would indicate to the person skilled in the art under what conditions the resistance to the abiotic factor should be tested. For example, in order to assess whether the corresponding transgenic corn is more resistant or will have a higher yield, corn plants with high drought tolerance will need more drought conditions than corn plants with lower drought tolerance. Therefore, test conditions will depend on the maize plant used to introduce the transgene and/or the purpose for which such transgenic maize plant will be used.

В связи с тем, что введение и экспрессия инвертазы клеточной стенки Chenopodium rubrum приводит к увеличению урожайности трансгенного растения кукурузы при нормальных условиях и в условиях засухи, а также к образованию засухоустойчивого фенотипа, необязательно сравнивать трансгенное растение кукурузы, которое экспрессирует инвертазу клеточной стенки Chenopodium rubrum, или ее функциональную часть, или ее гомолог, с эталонным образцом, как указано в настоящем документе, для определения того, обладает ли такое трансгенное растение кукурузы устойчивостью к абиотическому стрессу, такому как засуха, засоление, жара и/или похолодание. Может быть достаточно определить экспрессию инвертазы клеточной стенки Chenopodium rubrum, или ее функциональной части, или ее гомолога, например, путем определения количества транскрипта или белка, чтобы обнаружить, что существует устойчивость к абиотическим стрессовым факторам, таким как засуха, засоление, жара и/или похолодание.Since the introduction and expression of Chenopodium rubrum cell wall invertase results in an increase in the yield of the transgenic corn plant under normal and drought conditions, as well as the formation of a drought-tolerant phenotype, it is not necessary to compare a transgenic corn plant that expresses Chenopodium rubrum cell wall invertase, or a functional portion thereof, or a homologue thereof, with a reference sample as specified herein, to determine whether such a transgenic corn plant is resistant to abiotic stress such as drought, salinity, heat and/or cold. It may be sufficient to determine the expression of Chenopodium rubrum cell wall invertase, or a functional portion thereof, or a homologue thereof, for example by quantifying the transcript or protein, to find that there is resistance to abiotic stress factors such as drought, salinity, heat and/or cooling.

Устойчивость к фактору абиотического стресса может быть определена путем воздействия на трансгенное растение кукурузы фактора абиотического стресса и определения степени проявления симптомов фактора стресса и/или урожайности. Полученные показатели можно сравнить с эталонным образцом. Устойчивость также может быть выявлена путем определения экспрессии или уровня экспрессии транскрипта, экспрессируемого из трансгена, который входит в объем настоящего изобретения.Resistance to an abiotic stress factor can be determined by exposing a transgenic corn plant to an abiotic stress factor and determining the degree of manifestation of stress factor symptoms and/or yield. The obtained indicators can be compared with the reference sample. Resistance can also be detected by determining the expression or expression level of a transcript expressed from a transgene that is within the scope of the present invention.

Второй объект настоящего изобретения касается клетки растения, ткани, части, пригодной для сбора или семян трансгенного растения кукурузы по настоящему изобретению, отличающихся тем, что клетка растения, ткань, часть или семя содержат трансген, который входит в объем настоящего изобретения.A second aspect of the present invention relates to a plant cell, tissue, harvestable part or seed of a transgenic corn plant of the present invention, characterized in that the plant cell, tissue, part or seed contains a transgene that is within the scope of the present invention.

В принципе, любая часть, ткань или орган растения кукурузы, которые входят в объем настоящего изобретения, содержат в качестве трансгена нуклеиновую кислоту, кодирующую инвертазу клеточной стенки Chenopodium rubrum, или ее функциональную часть, или ее гомолог. Таким образом, в объем настоящего изобретения входят вегетативные органы/структуры побегов, например листья, стебли, корни,In principle, any part, tissue, or organ of a maize plant that is within the scope of the present invention contains, as a transgene, a nucleic acid encoding a Chenopodium rubrum cell wall invertase, or a functional portion thereof, or a homologue thereof. Thus, vegetative organs/shoot structures, such as leaves, stems, roots,

- 10 042149 цветы или цветочные органы/структуры, например прицветники, чашелистики, лепестки, тычинки, плодники, пыльники или семяпочки; семя, включая зародыш, эндосперм или семенную оболочку; зерно или зрелая завязь; растительная ткань, например сосудистая ткань или покровная ткань; или клетки, например защитные клетки, яйцеклетки или трихомы; или потомство вышеперечисленного. Термин клетка относится к клетке или скоплению клеток в растении, а также к изолированной клетке или изолированному скоплению клеток. Клетка может иметь клеточную стенку или может являться протопластом. Настоящее изобретение также касается семени, которое содержит нуклеиновую кислоту, кассету экспрессии или вектор, которые входят в объем настоящего изобретения. Предпочтительно, нуклеиновую кислоту, кассету экспрессии или вектор, которые входят в объем настоящего изобретения, содержат семена трансгенного растения кукурузы, поэтому новые растения, полученные из семени, продолжают содержать такие нуклеиновую кислоту, кассету экспрессии или вектор.- 10 042149 flowers or floral organs/structures, such as bracts, sepals, petals, stamens, carpels, anthers or ovules; seed, including germ, endosperm or seed coat; grain or mature ovary; plant tissue, such as vascular tissue or integumentary tissue; or cells, such as protective cells, eggs or trichomes; or offspring of the above. The term cell refers to a cell or aggregation of cells in a plant, as well as an isolated cell or an isolated aggregation of cells. The cell may have a cell wall or may be a protoplast. The present invention also relates to a seed that contains a nucleic acid, expression cassette or vector, which are included in the scope of the present invention. Preferably, the nucleic acid, expression cassette, or vector that is within the scope of the present invention contains the seeds of the transgenic corn plant, so that new plants derived from the seed continue to contain such nucleic acid, expression cassette, or vector.

Частью, пригодной для сбора является любая часть растения, которая может быть собрана и использована человеком. Предпочтительно, часть, пригодная для сбора, может представлять собой всю надземную часть растения кукурузы, которая может быть измельчена, возможно, подвергнута ферментации и использована в животноводстве как корм для животных, или может быть использована в биогазовых установках в качестве источника для выработки веществ, обеспечивающих получение энергии, таких как биотопливо, например этанол или метан. Предпочтительно, частью, пригодной для сбора, может быть початок, особенно зерна, которые используются для питания человека и животных.A harvestable part is any part of a plant that can be harvested and used by humans. Preferably, the harvestable portion may be the entire aerial part of the corn plant, which may be crushed, possibly fermented, and used in livestock production as animal feed, or may be used in biogas plants as a source for the production of substances providing energy production such as biofuels such as ethanol or methane. Preferably, the harvestable portion may be the cob, especially grains that are used for human and animal nutrition.

Третий объект настоящего изобретения касается способа получения трансгенного растения кукурузы, содержащего стадии введения, по меньшей мере, в клетку растения кукурузы нуклеиновой кислоты, или кассеты экспрессии, или вектора, входящих в объем настоящего изобретения, а также регенерации трансгенного растения кукурузы из по меньшей мере одной клетки.The third object of the present invention relates to a method for producing a transgenic corn plant, comprising the steps of introducing, at least into a cell of a corn plant, a nucleic acid, or an expression cassette, or a vector included in the scope of the present invention, as well as regenerating the transgenic corn plant from at least one cells.

В контексте настоящего документа термины регенерация или регенерирование означают процесс вырастания всего растения кукурузы из одной клетки, группы клеток, части растения кукурузы или ткани растения кукурузы. Специалисту в данной области известны способы введения нуклеиновой кислоты в, по меньшей мере, клетку растения кукурузы с последующим выращиванием из нее растения кукурузы. Выражение в, по меньшей мере, клетку означает одну клетку, группу клеток, часть растения кукурузы или ткань растения кукурузы.In the context of this document, the terms regeneration or regeneration means the process of growing an entire corn plant from a single cell, group of cells, part of a corn plant, or tissue of a corn plant. The person skilled in the art knows methods of introducing a nucleic acid into at least a cell of a corn plant and then growing a corn plant from it. The expression in at least a cell means one cell, a group of cells, a part of a corn plant, or tissue of a corn plant.

Четвертый объект настоящего изобретения касается способа повышения устойчивости растения кукурузы к абиотическому стрессу и/или увеличения потенциальной урожайности растения кукурузы, содержащего стадии введения в, по меньшей мере, клетку растения кукурузы нуклеиновой кислоты, или кассеты экспрессии, или вектора, которые входят в объем настоящего изобретения, и вызывания экспрессии нуклеиновой кислоты, кассеты экспрессии или вектора.The fourth object of the present invention relates to a method for increasing the resistance of a corn plant to abiotic stress and/or increasing the potential yield of a corn plant, comprising the steps of introducing into at least a cell of a corn plant a nucleic acid, or an expression cassette, or a vector, which are within the scope of the present invention , and causing expression of the nucleic acid, expression cassette or vector.

В контексте настоящего документа термин вызывание экспрессии означает, что в условиях, при которых такое растение хранится и/или культивируется, происходит транскрипция нуклеиновой кислоты, введенной в растение кукурузы. Например, если промотор является конститутивным промотором, экспрессия происходит последовательно, тогда как в случае, если промотор является индуцируемым промотором, активность такого промотора может быть индуцирована присутствием или отсутствием конкретных биотических или абиотических факторов.In the context of this document, the term induction of expression means that under the conditions under which such a plant is stored and/or cultivated, transcription of the nucleic acid introduced into the corn plant occurs. For example, if the promoter is a constitutive promoter, expression occurs sequentially, while if the promoter is an inducible promoter, the activity of such a promoter may be induced by the presence or absence of specific biotic or abiotic factors.

В контексте настоящего документа термин потенциальная урожайность означает способность трансгенного растения кукурузы к увеличению урожайности. Путем экспрессии инвертазы клеточной стенки Chenopodium rubrum, или ее функциональной части, или ее гомолога может быть обеспечена способность растения кукурузы к увеличению его урожайности.In the context of this document, the term yield potential refers to the ability of a transgenic corn plant to increase yield. By expressing Chenopodium rubrum cell wall invertase, or a functional portion thereof, or a homologue thereof, the ability of the maize plant to increase its yield can be provided.

Пятый объект настоящего изобретения касается применения нуклеиновой кислоты, или кассеты экспрессии, или вектора, которые входят в объем настоящего изобретения, для повышения устойчивости растения кукурузы к абиотическому стрессу, для увеличения потенциальной урожайности растения кукурузы и/или для защиты растения кукурузы от абиотического стресса.A fifth aspect of the present invention relates to the use of a nucleic acid or expression cassette or vector that is within the scope of the present invention to increase the resistance of a corn plant to abiotic stress, to increase the yield potential of a corn plant, and/or to protect the corn plant from abiotic stress.

В контексте настоящего документа выражение защита растения кукурузы от абиотического стресса означает придание растению кукурузы резистентности к абиотическому стрессу. Резистентное растение кукурузы не повреждается факторами абиотического стресса или повреждается, но в меньшей степени по сравнению с эталонным образцом. Резистентность может быть определена как устойчивость к абиотическому стрессу. Это включает в себя то, что резистентность может быть определена путем оценки экспрессии транскрипта и/или белка, или уровня экспрессии из трансгена.In the context of this document, the expression protecting a corn plant from abiotic stress means making the corn plant resistant to abiotic stress. The resistant maize plant is not damaged by abiotic stress factors or is damaged, but to a lesser extent compared to the reference sample. Resistance can be defined as resistance to abiotic stress. This includes that resistance can be determined by assessing the expression of the transcript and/or protein, or the level of expression from the transgene.

В варианте осуществления изобретения, в способе по четвертому объекту или для использования по пятому объекту абиотический стресс выбран из ряда: засуха, засоление, жара или похолодание, и/или потенциальная урожайность является потенциальной урожайностью по биомассе или потенциальной урожайностью по зерну.In an embodiment of the invention, in the method of the fourth aspect or for use in the fifth aspect, the abiotic stress is selected from drought, salinity, heat or cold, and/or the potential yield is a potential biomass yield or a potential grain yield.

Термины потенциальная урожайность по биомассе или потенциальная урожайность по зерну имеют значения, указанные выше в отношении потенциальной урожайности, и означают, соответственно, урожайность по биомассе и урожайность по зерну.The terms "potential biomass yield" or "potential grain yield" have the meanings given above with respect to potential yield and mean biomass yield and grain yield, respectively.

Термин биомасса обычно относится к органическому материалу, полученному из растения. Термин биомасса может быть использован для обозначения источника энергии и не должен применяться кThe term biomass generally refers to the organic material obtained from a plant. The term biomass can be used to refer to an energy source and should not be applied to

- 11 042149 продуктам питания или кормам. Таким образом, в контексте настоящего документа, термин биомасса относится к частям растения кукурузы, обычно надземным частям, таким как все надземное растение кукурузы, которые могут быть использованы в качестве источника энергии после его преобразования в различные виды биотоплива, такие как этанол или метан.- 11 042149 food or feed. Thus, in the context of this document, the term biomass refers to the parts of the corn plant, usually the aboveground parts such as the entire aboveground corn plant, that can be used as an energy source after it has been converted to various biofuels such as ethanol or methane.

Шестой объект настоящего изобретения касается нуклеиновой кислоты, которая получена из нуклеиновой кислоты, кодирующей инвертазу клеточной стенки Chenopodium rubrum, или ее функциональную часть, или ее гомолога, которые входят в объем настоящего изобретения, путем кодон-оптимизации, и, предпочтительно, отличающейся тем, что такая нуклеиновая кислота содержит последовательность нуклеиновой кислоты SEQ ID NO: 3 или кодирует аминокислотную последовательность SEQ ID NO: 4. Данное изобретение также касается кассеты экспрессии, содержащей указанную нуклеиновую кислоту, или вектора, содержащего указанную нуклеиновую кислоту или кассету экспрессии.A sixth aspect of the present invention relates to a nucleic acid which is derived from a nucleic acid encoding Chenopodium rubrum cell wall invertase, or a functional portion thereof, or a homologue thereof, which are within the scope of the present invention, by codon optimization, and preferably characterized in that such nucleic acid contains the nucleic acid sequence of SEQ ID NO: 3 or encodes the amino acid sequence of SEQ ID NO: 4. The invention also relates to an expression cassette containing said nucleic acid or a vector containing said nucleic acid or expression cassette.

Седьмой объект настоящего изобретения касается вектора, содержащего нуклеиновую кислоту или кассету экспрессии, как определено в настоящем изобретении.A seventh aspect of the present invention relates to a vector containing a nucleic acid or an expression cassette as defined in the present invention.

Восьмой объект настоящего изобретения касается способа производства этанола или метана, содержащего следующие этапы: измельчение растения трансгенной кукурузы или его части, пригодной для сбора, по настоящему изобретению, как вариант, обработку измельченного растения кукурузы или его части при помощи агента силосования, как вариант, хранение измельченного растения кукурузы или измельченной его части, пригодной для сбора, возможно, обработанной при помощи агента силосования, и получение этанола или метана из измельченного растения кукурузы или его измельченной части, пригодной для сбора, путем анаэробного сбраживания.The eighth object of the present invention relates to a method for the production of ethanol or methane, comprising the following steps: crushing a transgenic corn plant or part suitable for harvesting, according to the present invention, alternatively, processing the crushed corn plant or part thereof with an ensiling agent, alternatively, storage a crushed corn plant or a crushed harvestable part thereof, optionally treated with an ensiling agent; and producing ethanol or methane from the crushed corn plant or a crushed harvestable part thereof by anaerobic digestion.

Восьмой объект служит для предоставления способа, которым трансгенное растение кукурузы используется в качестве источника энергии для изготовления биотоплива, такого как этанол или метан, которые используются в составе моторного топлива, для отопления, для получения электроэнергии и т. д. Процессы получения энергии из растений кукурузы известны в области техники, связанной с получением биогаза, в которых измельченная кукуруза или другой растительный материал хранятся и ферментируются с помощью анаэробных бактерий в процессе, называемом силосованием.The eighth object serves to provide a method in which a transgenic corn plant is used as an energy source for the production of biofuels such as ethanol or methane, which are used in motor fuels, for heating, for generating electricity, etc. Processes for obtaining energy from corn plants are known in the biogas art in which ground corn or other plant material is stored and fermented by anaerobic bacteria in a process called ensiling.

Обработка измельченной биомассы агентом силосования служит для улучшения результатов силосования. При добавлении сильных молочнокислых бактерий или других бактерий, полезных для анаэробного сбраживания биомассы и/или химических веществ, нежелательные бактерии, такие как бактерии, генерирующие масляную кислоту, подавляются. Химическими веществами для уменьшения количества нежелательных бактерий, таких как бактерии, генерирующие масляную кислоту, могут быть нитрит натрия или гексамин, или для предотвращения роста дрожжей и плесени можно использовать бензоат натрия или сорбат калия. Таким образом, можно устранить помехи для процесса анаэробного сбраживания и/или процесса последующего нагревания, а также обеспечить контроль процесса анаэробного сбраживания.The treatment of the chopped biomass with an ensiling agent serves to improve ensiling results. By adding strong lactic acid bacteria or other bacteria useful for anaerobic digestion of biomass and/or chemicals, unwanted bacteria such as butyric acid generating bacteria are suppressed. Chemicals to reduce unwanted bacteria such as butyric acid generating bacteria can be sodium nitrite or hexamine, or sodium benzoate or potassium sorbate can be used to prevent yeast and mold growth. In this way, interference with the anaerobic digestion process and/or the post-heating process can be eliminated, and the anaerobic digestion process can be controlled.

Хранение измельченного растения кукурузы или измельченной его части, пригодной для сбора означает помещение в контейнер, хранилище или колодец с последующим сжатием таким образом, чтобы оставить как можно меньше кислорода или поддерживать хранение в анаэробных условиях, которые препятствуют росту аэробных бактерий. Чтобы обеспечить анаэробное сбраживание, хранение предпочтительно должно осуществляться в соответствующих условиях, касающихся подходящей температуры, влажности, низкого содержания кислорода или его отсутствия и т.д. Специалисту в данной области известны условия и устройства, которые должны использоваться для хранения и анаэробного сбраживания.Storing the shredded corn plant, or the shredded harvestable portion of it, means placing it in a container, storage, or well, and then compressing it in such a way as to leave as little oxygen as possible, or to maintain storage under anaerobic conditions that inhibit the growth of aerobic bacteria. In order to ensure anaerobic digestion, storage should preferably be carried out under appropriate conditions regarding suitable temperature, humidity, low or no oxygen, etc. The person skilled in the art will be aware of the conditions and devices to be used for storage and anaerobic digestion.

Настоящее изобретение раскрывает способ придания растению кукурузы устойчивости к абиотическому стрессу, содержащий следующие этапы: введение в, по меньшей мере, клетку растения кукурузы нуклеиновой кислоты, способной экспрессировать инвертазу клеточной стенки, или ее функциональную часть, или ее гомолог, кассеты экспрессии, содержащей нуклеиновую кислоту, или вектора, содержащего нуклеиновую кислоту или кассету экспрессии, и инициирование экспрессии нуклеиновой кислоты, кассеты экспрессии или вектора.The present invention discloses a method for making a corn plant resistant to abiotic stress, comprising the following steps: introducing into at least a cell of a corn plant a nucleic acid capable of expressing a cell wall invertase, or a functional part thereof, or a homologue thereof, of an expression cassette containing the nucleic acid , or a vector containing the nucleic acid or expression cassette, and initiating expression of the nucleic acid, expression cassette, or vector.

Настоящее изобретение раскрывает применение нуклеиновой кислоты, способной экспрессировать инвертазу клеточной стенки, или ее функциональную часть, или ее гомолог, кассеты экспрессии, содержащей нуклеиновую кислоту, или вектора, содержащего нуклеиновую кислоту или кассету экспрессии, для придания растению кукурузы устойчивости к абиотическому стрессу или для защиты растения кукурузы от абиотического стресса.The present invention discloses the use of a nucleic acid capable of expressing a cell wall invertase, or a functional portion thereof, or a homologue thereof, an expression cassette containing the nucleic acid, or a vector containing the nucleic acid or an expression cassette, in order to render a maize plant resistant to abiotic stress or to protect corn plants from abiotic stress.

Вышеуказанный способ или применение могут содержать в качестве абиотического стресса засуху, засоление, жару и/или похолодание.The above method or application may contain drought, salinity, heat and/or cold snap as abiotic stress.

Инвертаза клеточной стенки, как указано в вышеупомянутом способе и применении, может представлять собой любую инвертазу клеточной стенки, не ограничиваясь инвертазой клеточной стенки Chenopodium rubrum, или ее гомологом, или ее функциональной частью, с функцией гидролиза сахарозы в глюкозу и фруктозу снаружи клетки, которые затем транспортируются в клетки и придают растениям кукурузы устойчивость к абиотическому стрессу. Эти функции также применимы к части и гомологу, которые иным образом определены, как указано выше. Определения других признаков, содержащихся в способе или применении, такие как устойчивость, абиотический стресс, кассета экспрессии, векThe cell wall invertase as indicated in the above method and use may be any cell wall invertase, not limited to Chenopodium rubrum cell wall invertase, or a homolog or functional portion thereof, with the function of hydrolyzing sucrose to glucose and fructose outside the cell, which are then are transported into cells and confer resistance to abiotic stress in maize plants. These functions also apply to part and homologue, which are otherwise defined as above. Definitions of other features contained in the method or application, such as resistance, abiotic stress, expression cassette, age

- 12 042149 тор и т. д., содержатся в настоящем описании.- 12 042149 tor, etc., are contained in the present description.

Данное изобретение дополнительно разъясняется на последующих иллюстрациях и примерах, которые включены в документ в иллюстративных целях и не предназначены для ограничения данного изобретения.The present invention is further explained in the following illustrations and examples, which are included herein for illustrative purposes and are not intended to limit the present invention.

Фигуры.Figures.

Фиг. 1А-С: Векторы, используемые для клонирования CrCIN: Для клонирования CrCIN были использованы три вектора. А: Первый вектор был получен из GeneArt (ThermoScientific), содержащий синтезированный кодон-оптимизированный ген CrCIN (SEQ ID NO: 3). В: Этот ген был отделен с использованием рестрикционных ферментов BamHI и HindIII, и клонирован в челночный вектор рАВМ, содержащий кассету клонирования (ubi-промотор и терминатор NosT). С: Эта целая генная кассета была отделена с использованием меченого фермента SfiI и клонирована в бинарный вектор pZFNmcherb для трансформации в Agrobacterium и, наконец, в кукурузе.Fig. 1A-C: Vectors used to clone CrCIN: Three vectors were used to clone CrCIN. A: The first vector was obtained from GeneArt (ThermoScientific) containing the synthesized codon-optimized CrCIN gene (SEQ ID NO: 3). B: This gene was separated using the restriction enzymes BamHI and HindIII and cloned into the pABM shuttle vector containing the cloning cassette (ubi promoter and NosT terminator). C: This whole gene cassette was separated using the labeled SfiI enzyme and cloned into the pZFNmcherb binary vector for transformation into Agrobacterium and finally maize.

Фиг. 2: Уровни экспрессии гомозиготных растений T1 CrCIN: RT-qPCR отображает относительную экспрессию выбранных событий CrCIN к эндогенному контрольному гену ZmEF1. Как нетрансформированный А188, так и контроль трансформации (А188, трансформированный пустым вектором) не показали экспрессии, тогда как линии А188, содержащие CrCIN в качестве трансгена, продемонстрировали экспрессию CrCIN.Fig. 2: Expression levels of homozygous T1 CrCIN plants: RT-qPCR displays the relative expression of selected CrCIN events to the endogenous ZmEF1 control gene. Both the non-transformed A188 and the transformation control (A188 transformed with an empty vector) showed no expression, while A188 lines containing CrCIN as a transgene showed expression of CrCIN.

Фиг. 3: Растения T1 CrCIN зима 2015 (А) и растения Т2 CrCIN зима 2016 (В): Фотографии трансгенных растений CrCIN, выбранные события: Событие 1, Событие 5, Событие 8 и Событие 9 (E1, E5, Е8 и Е9) выровнены с 2 контрольными образцами, А188 WT (дикий тип) и ТС (контроль трансформации) во время 2 периодов роста на Неделе 9. Событие 1 отсутствует в эксперименте 2016 года. Все показанные здесь события продемонстрировали значительное увеличение урожайности (по биомассе).Fig. Figure 3: T1 CrCIN plants winter 2015 (A) and T2 CrCIN plants winter 2016 (B): Photographs of transgenic CrCIN plants, selected events: Event 1, Event 5, Event 8 and Event 9 (E1, E5, E8 and E9) aligned with 2 controls, A188 WT (wild type) and TC (transformation control) during 2 growth periods at Week 9. Event 1 is missing from the 2016 experiment. All of the events shown here have shown a significant increase in yield (by biomass).

Фиг. 4: Физиологические измерения растения T1 CrCIN на неделе 8: Сравнение урожайности трансгенных растений T1 CrCIN события Е9, Е5 и Е8 по сравнению с А188 и растениями контроля трансформации (n=5) с использованием метода подсчета листьев на стадии вегетации Университета штата Айова через 8 недель после посева. Растения, которые значительно отличались (t-критерий Стьюдента) по сравнению с А188, были отмечены звездочкой, тогда как растения, значительно отличающиеся от контроля трансформации, были помечены решеткой.Fig. 4: Physiological measurements of T1 CrCIN plant at week 8: Yield comparison of transgenic T1 CrCIN event E9, E5 and E8 plants compared to A188 and transformation control plants (n=5) using the Iowa State University vegetative stage leaf count method at 8 weeks after sowing. Plants that were significantly different (Student's t-test) compared to A188 were marked with an asterisk, while plants that were significantly different from the transformation control were marked with a bar.

Фиг. 5: Физиологические измерения растения T1 CrCIN на неделе 8: Сравнение высоты трансгенных растений T1 CrCIN события Е9, Е5 и Е8 по сравнению с А188 и растениями контроля трансформации (n=5) через 8 недель после посева. Растения, которые значительно отличались (t-критерий Стьюдента) по сравнению с А188, были отмечены звездочкой, тогда как растения, значительно отличающиеся от контроля трансформации, были помечены решеткой.Fig. 5: Physiological measurements of the T1 CrCIN plant at week 8: Comparison of the height of transgenic T1 CrCIN event E9, E5 and E8 plants compared to A188 and transformation control plants (n=5) 8 weeks after seeding. Plants that were significantly different (Student's t-test) compared to A188 were marked with an asterisk, while plants that were significantly different from the transformation control were marked with a bar.

Фиг. 6: Физиологические измерения растения Т2 на неделе 8: Сравнение урожайности трансгенных растений Т2 CrCIN события Е9, Е5 и Е8 (n=20) по сравнению с А188 и растениями контроля трансформации (n=40) с использованием метода подсчета листьев на стадии вегетации Университета штата Айова через 8 недель после посева. Растения, которые значительно отличались (t-критерий Стьюдента) по сравнению с А188, были отмечены звездочкой, тогда как растения, значительно отличающиеся от контроля трансформации, были помечены решеткой.Fig. 6: Physiological measurements of a T2 plant at week 8: Yield comparison of transgenic T2 CrCIN event E9, E5 and E8 plants (n=20) compared to A188 and transformation control plants (n=40) using the State University vegetative stage leaf count method Iowa 8 weeks after sowing. Plants that were significantly different (Student's t-test) compared to A188 were marked with an asterisk, while plants that were significantly different from the transformation control were marked with a bar.

Фиг. 7: Эксперимент 1: Рассада кукурузы CrCIN в условиях имитированного стресса от засухи: Диаграмма, отображающая процент листьев, обработанных 25%-ным раствором PEG6000 в сравнении с необработанными растениями (n=10), которые продемонстрировали симптомы скручивания листьев. Все растения выращивали в течение 1 недели в растворе Хогланда крепостью 1/4, а затем в течение 1 дня обрабатывали в добавленном 25%-ном растворе PEG6000. Оба контрольных события показали высокий уровень скручивания листьев. Событие 5 показало снижение симптома скручивания листьев. События 8 и 9 показали значительное снижение симптомов скручивания листьев.Fig. 7: Experiment 1: CrCIN corn seedling under simulated drought stress: A graph showing the percentage of leaves treated with 25% PEG6000 versus untreated plants (n=10) that showed symptoms of leaf curl. All plants were grown for 1 week in 1/4 strength Hoagland's solution and then treated for 1 day in added 25% PEG6000 solution. Both control events showed a high level of leaf curl. Event 5 showed a reduction in the leaf curl symptom. Events 8 and 9 showed a significant reduction in leaf curl symptoms.

Фиг. 8: Эксперимент 1: Рассада кукурузы CrCIN в условиях имитированного стресса от засухи: Фотография События 8 рассады CrCIN в растворе Хогланда крепостью 1/4 через 1 неделю после прорастания с последующей 2-дневной обработкой в 25%-ном растворе PEG6000. Здесь можно увидеть, что листья События 8 показывают меньше симптомов скручивания листьев, чем в образце WT.Fig. Figure 8: Experiment 1: CrCIN corn seedlings under simulated drought stress: Photo of Event 8 seedlings of CrCIN in 1/4 strength Hoagland's solution 1 week after germination followed by 2 days treatment in 25% PEG6000 solution. Here it can be seen that the leaves of Event 8 show fewer symptoms of leaf curl than in the WT sample.

Фиг. 9: Эксперимент 1: Рассада кукурузы CrCIN в условиях имитированного стресса от засухи: Фотография репрезентативных растений CrCIN после 2-дневной обработки 25% PEG6000 в сравнении с контрольным растением, выращиваемым в растворе Хогланда крепостью 1/4. Вначале после прорастания все растения выращивали в течение 1 недели в растворе Хогланда крепостью 1/4, а затем перенесли в 25%-ный раствор PEG6000.Fig. Figure 9: Experiment 1: CrCIN corn seedling under simulated drought stress: Photograph of representative CrCIN plants after 2 days treatment with 25% PEG6000 compared to a control plant grown in 1/4 strength Hoagland's solution. Initially, after germination, all plants were grown for 1 week in 1/4 strength Hoagland's solution and then transferred to a 25% PEG6000 solution.

Фиг. 10: Эксперимент 2: Рассада кукурузы CrCIN в условиях имитированного стресса от засухи: Диаграмма, отображающая процент листьев, обработанных 25%-ным раствором PEG6000 в сравнении с необработанными растениями (n=10), которые продемонстрировали симптомы скручивания листьев. Все растения после прорастания выращивали в течение 1 недели в растворе Хогланда крепостью 1/4, а затем в течение 1 дня обрабатывали в добавленном 25%-ном растворе PEG6000. Оба контрольных события показали высокий уровень скручивания листьев. События 5 и 9 показали снижение уровня скручивания листьев, а Событие 8 показало значительное снижение симптомов скручивания листьев.Fig. 10: Experiment 2: CrCIN corn seedling under simulated drought stress: A graph showing the percentage of leaves treated with 25% PEG6000 versus untreated plants (n=10) that showed symptoms of leaf curl. All plants after germination were grown for 1 week in 1/4 strength Hoagland's solution and then treated for 1 day in added 25% PEG6000 solution. Both control events showed a high level of leaf curl. Events 5 and 9 showed a reduction in leaf curl, and Event 8 showed a significant reduction in leaf curl symptoms.

- 13 042149- 13 042149

Фиг. 11: Эксперимент 2: Рассада кукурузы CrCIN в условиях имитированного стресса от засухи: Фотография события 8 растений CrCIN после 2-дневной обработки 25%-ным раствором PEG6000. Здесь можно увидеть, что листья События 8 показывают меньше симптомов скручивания листьев, чем в образце WT. Вначале после прорастания все растения выращивали в течение 1 недели в растворе Хогланда крепостью 1/4, а затем перенесли в 25%-ный раствор PEG6000.Fig. Figure 11: Experiment 2: CrCIN corn seedling under simulated drought stress: Event photo of 8 CrCIN plants after 2 days treatment with 25% PEG6000 solution. Here it can be seen that the leaves of Event 8 show fewer symptoms of leaf curl than in the WT sample. Initially, after germination, all plants were grown for 1 week in 1/4 strength Hoagland's solution and then transferred to a 25% PEG6000 solution.

Фиг. 12: Эксперимент 2: Рассада кукурузы CrCIN в условиях имитированного стресса от засухи: Фотография трех репрезентативных растений CrCIN после 2-дневной обработки 25%-ным раствором PEG6000. Самым большим отличием является развитие 3-го листа у растений События 8 и События 9 в сравнении с контрольными образцами. Вначале после прорастания все растения выращивали в течение 1 недели в растворе Хогланда крепостью 1/4, а затем перенесли в 25%-ный раствор PEG6000.Fig. 12: Experiment 2: CrCIN corn seedling under simulated drought stress: Photograph of three representative CrCIN plants after 2 days treatment with 25% PEG6000 solution. The biggest difference is the development of the 3rd leaf in Event 8 and Event 9 plants compared to controls. Initially, after germination, all plants were grown for 1 week in 1/4 strength Hoagland's solution and then transferred to a 25% PEG6000 solution.

Фиг. 13: Данные по трансгенным растениям пшеницы CrCIN: А: Карта плазмид пшеницы рАВМubi-CrCIN (Apr_ Резистентность к ампициллину) и В: Карта плазмид пшеницы pLHAB-ubi-CrCIN (aadA: Резистентность к спектиномицину, Co1E1 ori: начало репликации для Е. coli, pVS1 REP: начало репликации для Agrobacterium).Fig. 13: Transgenic wheat CrCIN data: A: Wheat plasmid map pABMubi-CrCIN (Apr_ Ampicillin resistance) and B: Wheat plasmid map pLHAB-ubi-CrCIN (aadA: Spectinomycin resistance, Co1E1 ori: origin of replication for E. coli , pVS1 REP: origin of replication for Agrobacterium).

Фиг. 14: Пшеница: CrCIN T1 скрининг, CrCIN экспрессия: Среднее ± SE. Было использовано пять биологических реплик. Экспрессия CrCIN была проанализирована из листьев 4-недельных растений, выращенных в теплице. В качестве внутреннего контроля была использована экспрессия TaEF. Все растения в теплице были полностью рандомизированы.Fig. 14: Wheat: CrCIN T1 screening, CrCIN expression: Mean ± SE. Five biological replicas were used. CrCIN expression was analyzed from leaves of 4 week old plants grown in the greenhouse. TaEF expression was used as an internal control. All plants in the greenhouse were completely randomized.

Фиг. 15: Сверхэкспрессия CrCIN не увеличивает урожайность или связанные с урожайностью параметры пшеницы, выращенной в теплице. (А) Длина колоса, (В) Количество зерна на колос, (С) Масса зерна на колос и (D) Масса зерна была измерена на 4 первых зрелых побегах парниковых растений. Показаны Средние значения ± Стандартная погрешность, N>10 биологических реплик. Статистический анализ был сделан методом двухфакторного дисперсионного анализа. Другие параметры роста (например, высота растения) также не показали существенных отличий.Fig. 15: Overexpression of CrCIN does not increase yield or yield-related parameters of greenhouse-grown wheat. (A) Head length, (B) Number of grains per head, (C) Weight of grains per head, and (D) Weight of grains was measured on the first 4 mature shoots of greenhouse plants. Mean values are shown ± SD, N>10 biological replicas. Statistical analysis was done by two-way analysis of variance. Other growth parameters (such as plant height) also showed no significant differences.

Фиг. 16. Сверхэкспрессия CrCIN не увеличивает урожайность в полевых условиях. Числа представляют урожайность в процентах от контрольных растений (нетрансгенные TAIFUN) в разных местах. Дисперсионный анализ, проведенный для одного и нескольких мест, не показал никаких существенных отличий между линиями трансгенных CrCIN и контрольными растениями.Fig. 16. Overexpression of CrCIN does not increase yield in the field. The numbers represent the yield as a percentage of control plants (non-transgenic TAIFUN) in different locations. Single and multiple site analysis of variance showed no significant differences between transgenic CrCIN lines and control plants.

Фиг. 17. Сверхэкспрессия CrCIN в пшенице (TAIFUN) не приводит к обнаруживаемому фенотипу устойчивости к засухе ни по сухой массе листьев (вверху), ни по сухой массе корней (внизу), столбец черного цвета: контрольное растение без стресса засухи; столбец белого цвета: со стрессом засухи, смоделированным применением 10% ПЭГ; 1, 2, 3: трансгенные линии CrCIN с избыточной экспрессией CrCIN; 5 и 6: линии без избыточной экспрессии CrCIN (контроль).Fig. 17. Overexpression of CrCIN in wheat (TAIFUN) does not result in a detectable drought tolerance phenotype either by leaf dry weight (top) or root dry weight (bottom), black bar: control plant without drought stress; white bar: with drought stress simulated with 10% PEG; 1, 2, 3: CrCIN transgenic lines overexpressing CrCIN; 5 and 6: lines without CrCIN overexpression (control).

Примеры.Examples.

Результаты с трансгенными растениями кукурузы.Results with transgenic corn plants.

Сначала мы синтезировали ген инвертазы клеточной стенки Chenopodium rubrum (CrCIN), а затем трансформировали его в челночную векторную кассету, содержащую промотор убиквитин (содержащий интрон) из кукурузы и терминаторную последовательность 35S, чтобы вызвать конститутивную сверхэкспрессию гена в растении кукурузы (фигура IA и В). Затем эта кассета была трансформирована в бинарный вектор, содержащий, например, ген гербицида (например: резистентность к BASTA, резистентность к глифосату или резистентность к ингибитору ALS) и ген резистентности к спектиномицину для последующей трансформации в бактерии Agrobacterium tumefaciens, посредством которых выполняется трансформация в кукурузу (Zea mays) генотипа А188 (фиг. 1С).We first synthesized the Chenopodium rubrum cell wall invertase (CrCIN) gene and then transformed it into a shuttle vector cassette containing the ubiquitin promoter (containing the intron) from maize and the 35S terminator sequence to induce constitutive overexpression of the gene in the maize plant (Figure IA and B) . This cassette was then transformed into a binary vector containing, for example, a herbicide gene (for example: BASTA resistance, glyphosate resistance, or ALS inhibitor resistance) and a spectinomycin resistance gene for subsequent transformation into the bacterium Agrobacterium tumefaciens, through which transformation into maize is performed (Zea mays) genotype A188 (Fig. 1C).

Эти последовательно трансформированные зародыши кукурузы затем были селекционированы путем обработки гербицидами и регенерированы в растения для получения семян в условиях теплицы. Из партии этих семян Т1 были выращены гомозиготные растения. Уровни экспрессии регенерированных гомозиготных растений T1 CrCIN были определены с помощью RT-qPCR, отображающей относительную экспрессию выбранных событий CrCIN к эндогенному контрольному гену ZmEF1 (фиг. 2). Как нетрансформированный А188, так и контроль трансформации (А 188, трансформированный пустым вектором) не показали экспрессии, тогда как линии А188, содержащие CrCIN в качестве трансгена, продемонстрировали экспрессию CrCIN разных уровней.These successively transformed corn germs were then selected by herbicide treatment and regenerated into plants for seed production under greenhouse conditions. Homozygous plants were grown from a batch of these T1 seeds. Expression levels of regenerated homozygous T1 CrCIN plants were determined by RT-qPCR displaying the relative expression of selected CrCIN events to the endogenous ZmEF1 control gene (FIG. 2). Both the untransformed A188 and the transformation control (A188 transformed with an empty vector) showed no expression, while A188 lines containing CrCIN as a transgene showed different levels of CrCIN expression.

Кроме того, гомозиготные растения Т1 были проанализированы в теплице на предмет общих физиологических изменений с использованием, главным образом, протокола фиксации изменений в листьях, содержащий подсчет всех листьев, включая погибшие, начиная от основания растения до первого раскрытого листа согласно протоколу Университета штата Айова, который также известен как метод листовых узлов (Abendroth et al., 2011, Corn Growth and Development, Iowa State University, Available Inventory: 9182).In addition, homozygous T1 plants were analyzed in the greenhouse for general physiological changes using primarily a leaf fixation protocol containing a count of all leaves, including those that died, from the base of the plant to the first open leaf according to the Iowa State University protocol, which also known as the leaf knot method (Abendroth et al., 2011, Corn Growth and Development, Iowa State University, Available Inventory: 9182).

Метод листовых узлов определяет стадию формирования листьев кукурузы путем подсчета количества листьев на растении с видимыми листовыми узлами, начиная с самого нижнего, короткого, настоящего листа с закругленным концом, и заканчивая самым верхним листом с видимым листовым узлом. Листовой узел-это похожая на кольцо полоса, окрашенная в более светлый цвет и расположенная уThe leaf node method determines the stage of corn leaf formation by counting the number of leaves per plant with visible leaf nodes, starting with the lowest, short, true leaf with a rounded tip, and ending with the highest leaf with a visible leaf node. The leaf node is a ring-like band, tinted in a lighter color and located at

- 14 042149 основания открытой листовой пластины, возле места, в котором листовая пластина вступает в контакт со стеблем растения. Завитые листья, а также листья, не полностью раскрывшиеся и не имеющие видимого листового узла, не учитываются в этом методе фиксации изменений в листьях. Исключением из этого правила могут быть листья с едва видимыми листовыми узлами, которые можно включить в подсчет, когда изменения в растениях фиксируются в начале дня, и можно предполагать, что листовой узел может стать полностью видимым к концу дня. Стадии изменения листьев обычно описываются как стадии V, например, V2=два листа с видимыми листовыми узлами. Метод листовых узлов, в целом, наиболее широко используется университетскими и промышленными агрономами в США. Согласно наблюдениям, по сравнению с контрольными растениями накопление массы в растениях CrCIN возрастало от стадии роста V8 до репродуктивной стадии во всех событиях, которые демонстрировали экспрессию (фиг. 3А). Это измерялось путем подсчета у растений V стадий, при этом у трансгенных растений листьев было значительно больше, чем у контрольных растений А188 (фиг. 4).- 14 042149 the base of the open leaf plate, near the place where the leaf plate comes into contact with the stem of the plant. Curled leaves, as well as leaves that have not fully expanded and do not have a visible leaf node, are not taken into account in this method of capturing changes in leaves. An exception to this rule would be leaves with barely visible leaf nodes, which can be included in the count when changes in plants are recorded early in the day, and it can be assumed that the leaf node may become fully visible by the end of the day. Leaf stages are usually described as V stages, eg V2=two leaves with visible leaf nodes. The leaf knot method is, in general, the most widely used by university and industrial agronomists in the United States. Compared to control plants, mass accumulation in CrCIN plants was observed to increase from the V8 growth stage to the reproductive stage in all events that showed expression (FIG. 3A). This was measured by counting stage V plants, with transgenic plants having significantly more leaves than control A188 plants (FIG. 4).

В одном эксперименте также измеряли высоту растения путем собирания листьев в пучок и вытягивания его вверх, после чего высота растения измерялась от почвы/основания стебля растения до кончика самого высокого листа (фиг. 5).In one experiment, the height of the plant was also measured by gathering the leaves in a tuft and pulling it up, after which the height of the plant was measured from the soil/base of the plant stem to the tip of the tallest leaf (Fig. 5).

Гомозиготные семена Т2, собранные у этих растений, затем были выращены второй раз, и этот фенотип биомассы был подтвержден путем определения V-стадий после 8 недель роста в тепличных и полевых условиях (фиг. 6). Высота растений Т2 повторно не измерялась, поскольку все было ясно при визуальной оценке (см. Фиг. 3В).Homozygous T2 seeds harvested from these plants were then grown a second time and this biomass phenotype was confirmed by V-stage determination after 8 weeks of greenhouse and field growth (FIG. 6). Plant height T2 was not re-measured as everything was clear on visual evaluation (see Fig. 3B).

Рассада Т2 была протестирована в гидропонном эксперименте с 25%-ным раствором PEG6000 в 0,25-кратном растворе Хогланда для имитации стресса от засухи (осмотического стресса). В условиях стресса, вызванного засухой, у рассады кукурузы обычно развивается сильное обезвоживание листьев и проявляется симптом их скручивания. Таким образом, скручивание листьев в таких растениях, как кукуруза, можно использовать как оценку очевидных последствий дефицита воды (O'Toole, John С, Rolando T. Cruz. Response of leaf water potential, stomatal resistance, and leaf rolling to water stress. Plant physiology 65.3 (1980): 428-432.). Исследование уровней скручивания листьев рассады с помощью событий CrCIN Е5, Е8 и Е9 показало повышенную устойчивость к воздействию PEG6000 по сравнению с контрольными растениями А188 и контролем трансформации в экспериментах с повторением (эксперимент 1: Фиг. 7-9; эксперимент 2: Фиг. 10-12) саженцы Т2 (фиг. 7-12). В этих экспериментах, по-видимому, наблюдается эффект дозировки, при этом наиболее выраженные события демонстрируют наиболее сильный фенотип. Как видно из экспериментов, все растения кукурузы, в которые была введена нуклеиновая кислота CrCIN и которые экспрессируют CrCIN, демонстрируют повышенную урожайность в нормальных условиях и в условиях засухи, а также имеют устойчивый к засухе фенотип.T2 seedlings were tested in a hydroponic experiment with 25% PEG6000 in 0.25x Hoagland's solution to simulate drought stress (osmotic stress). Under drought stress conditions, maize seedlings typically develop severe leaf dehydration and exhibit leaf curl symptoms. Thus, leaf curl in plants such as corn can be used as an assessment of the apparent effects of water stress. physiology 65.3 (1980): 428-432.). Examining seedling leaf curl levels with CrCIN events E5, E8 and E9 showed increased resistance to PEG6000 compared to A188 control and transformation controls in replicate experiments (experiment 1: Fig. 7-9; experiment 2: Fig. 10- 12) T2 seedlings (Fig. 7-12). In these experiments, there appears to be a dosage effect, with the most pronounced events exhibiting the strongest phenotype. As can be seen from the experiments, all corn plants injected with CrCIN nucleic acid and expressing CrCIN show increased yield under normal and drought conditions, and also have a drought tolerant phenotype.

Отрицательные результаты с трансгенными растениями пшеницы.Negative results with transgenic wheat plants.

CrCIN был сверхэкспрессирован в пшенице с использованием промотора убиквитин (pABM-ubiCrCIN и pLHAB-ubi-CrCIN; Фиг. 13А и В). Гомозиготные растения Т1 прошли скрининг в теплице. Экспрессия CrCIN была проанализирована из листьев 4-недельных растений, выращенных в теплице. В качестве внутреннего контроля была использована экспрессия TaEF. Все растения в теплице были полностью рандомизированы. Не трансгенные контрольные растения (TAIFUN, трансформированный пустым вектором) не показали экспрессии, тогда как линии TAIFUN, содержащие CrCIN в качестве трансгена, продемонстрировали экспрессию CrCIN разных уровней. Однако, в отличие от результатов, наблюдаемых у кукурузы, в теплице сверхэкспрессия CrCIN в пшенице неожиданно не увеличивает урожайность или связанные с ней параметры. Несмотря на то, что были выполнены различные типы измерений урожайности, например, измерение высоты растения (данные не показаны), длины колоса (фиг. 15А), подсчет количества зерен в колосе (фиг. 15В), измерение веса зерна в колосе (фиг. 15С) и вес зерна, измеренные на 4 первых зрелых побегах парниковых растений, значительных отличий выявлено не было. Измерения были выполнены повторно с линиями Т2 и Т3 в теплице и полевых условиях. Полевые испытания были проведены в 5 различных местах по рандомизированному полноблочному плану (RCBD) в 4 повторениях, однако даже эти испытания не выявили значительных различий в урожайности по сравнению с нетрансгенным предшественником TAIFUN (фиг. 16).CrCIN was overexpressed in wheat using the ubiquitin promoter (pABM-ubiCrCIN and pLHAB-ubi-CrCIN; Fig. 13A and B). Homozygous T1 plants were screened in the greenhouse. CrCIN expression was analyzed from leaves of 4 week old plants grown in the greenhouse. TaEF expression was used as an internal control. All plants in the greenhouse were completely randomized. Non-transgenic control plants (TAIFUN transformed with an empty vector) showed no expression, while TAIFUN lines containing CrCIN as a transgene showed different levels of CrCIN expression. However, in contrast to the results observed in corn, in the greenhouse, overexpression of CrCIN in wheat does not unexpectedly increase yield or related parameters. Although various types of yield measurements have been made, e.g. plant height (data not shown), spike length (Fig. 15A), grain per ear count (Fig. 15B), grain weight per ear (Fig. 15C) and grain weight measured on the first 4 mature shoots of greenhouse plants showed no significant differences. The measurements were repeated with the T2 and T3 lines in the greenhouse and in the field. Field trials were performed at 5 different locations in a randomized whole block design (RCBD) in 4 replications, however, even these trials did not reveal significant differences in yield compared to the non-transgenic progenitor TAIFUN (FIG. 16).

Кроме того, сверхэкспрессия CrCIN в пшенице не показывает существенного влияния на потенциальную засухоустойчивость пшеницы. Отсутствует заметная разница в сухой массе листа или сухой массе корня между линиями сверхэкспрессии CrCIN и контрольными линиями без сверхэкспрессии CrCIN в ответ на стресс засухи, вызванный применением PEG (фиг. 17).In addition, overexpression of CrCIN in wheat does not show a significant effect on the potential drought tolerance of wheat. There is no noticeable difference in dry leaf weight or dry root weight between CrCIN overexpressing lines and non-CrCIN overexpressing control lines in response to PEG-induced drought stress (FIG. 17).

Claims (26)

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯCLAIM 1. Трансгенное растение кукурузы, содержащее в качестве трансгена1. Transgenic corn plant containing as a transgene i) нуклеиновую кислоту, способную экспрессировать инвертазу клеточной стенки Chenopodium rubrum согласно SEQ ID NO: 2, ii) нуклеиновую кислоту, способную экспрессировать инвертазу клеточной стенки Chenopodium rubrum согласно SEQ ID NO: 2 из поз. i), которая модифицирована в результате вырожденности генетического кода, iii) нуклеиновую кислоту, способную экспрессировать инвертазу клеточной стенки, имеющую по меньшей мере 90% аминокислотную идентичность инвертазы клеточной стенки Chenopodium rubrum согласно SEQ ID NO: 2 или iv) нуклеиновую кислоту, способную гибридизироваться в строгих условиях с комплементарной последовательностью нуклеиновой кислоты любой из поз. с i) по iii), причем такая нуклеиновая кислота способна экспрессировать инвертазу клеточной стенки, причем в результате экспрессии инвертазы клеточной стенки трансгенное растение кукурузы демонстрирует улучшенную устойчивость к абиотическому стрессу и/или повышенную урожайность по сравнению с растением кукурузы того же генотипа, что и трансгенное растение кукурузы, не содержащим трансген.i) a nucleic acid capable of expressing Chenopodium rubrum cell wall invertase according to SEQ ID NO: 2, ii) a nucleic acid capable of expressing Chenopodium rubrum cell wall invertase according to SEQ ID NO: 2 of pos. i) which is modified as a result of the degeneracy of the genetic code, iii) a nucleic acid capable of expressing a cell wall invertase having at least 90% amino acid identity of a Chenopodium rubrum cell wall invertase according to SEQ ID NO: 2 or iv) a nucleic acid capable of hybridizing into strict conditions with a complementary nucleic acid sequence of any of the positions. i) to iii), wherein such a nucleic acid is capable of expressing cell wall invertase, wherein, as a result of cell wall invertase expression, the transgenic corn plant exhibits improved resistance to abiotic stress and/or increased yield compared to a corn plant of the same genotype as the transgenic corn plant. a maize plant that does not contain the transgene. 2. Трансгенное растение кукурузы по п.1, отличающееся тем, что нуклеиновая кислота получена из нуклеиновой кислоты любой из поз. с i) по iv) путем кодон-оптимизации.2. Transgenic corn plant according to claim 1, characterized in that the nucleic acid is obtained from the nucleic acid of any of the pos. i) to iv) by codon optimization. 3. Трансгенное растение кукурузы по пп.1, 2, отличающееся тем, что такая нуклеиновая кислота содержит последовательность нуклеиновой кислоты SEQ ID NO: 3 или кодирует аминокислотную последовательность SEQ ID NO: 4.3. Transgenic corn plant according to claims 1, 2, characterized in that such nucleic acid contains the nucleic acid sequence of SEQ ID NO: 3 or encodes the amino acid sequence of SEQ ID NO: 4. 4. Трансгенное растение кукурузы по любому из пп.1-3, содержащее в качестве трансгена кассету экспрессии, содержащую нуклеиновую кислоту.4. A transgenic corn plant according to any one of claims 1 to 3, containing as a transgene an expression cassette containing a nucleic acid. 5. Трансгенное растение кукурузы по любому из пп.1-4, отличающееся тем, что нуклеиновая кислота или кассета экспрессии прочно интегрированы в геном растения кукурузы или временно экспрессированы в такое растение кукурузы, например присутствуют в растении кукурузы в составе какого-либо вектора.5. Transgenic corn plant according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the nucleic acid or expression cassette is firmly integrated into the genome of the corn plant or transiently expressed in such a corn plant, for example, is present in the corn plant as part of a vector. 6. Трансгенное растение кукурузы по любому из пп.1-5, отличающееся тем, что экспрессия нуклеиновой кислоты контролируется при помощи промотора, предпочтительно конститутивного промотора.6. A transgenic corn plant according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the expression of the nucleic acid is controlled by a promoter, preferably a constitutive promoter. 7. Трансгенное растение кукурузы по любому из пп.1-6, отличающееся тем, что абиотический стресс выбран из ряда: засуха, засоление, жара или похолодание, и/или урожайность является урожайностью по биомассе или урожайностью по зерну.7. A transgenic corn plant according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the abiotic stress is selected from drought, salinity, heat or cold, and/or the yield is biomass yield or grain yield. 8. Клетка растения трансгенного растения кукурузы по любому из пп.1-7, отличающаяся тем, что клетка растения содержит трансген, который определен по любому из пп.1-6.8. A plant cell of a transgenic corn plant according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the plant cell contains a transgene as defined in any one of claims 1 to 6. 9. Ткань трансгенного растения кукурузы по любому из пп.1-7, где ткань содержит трансген, определенный по любому из пп.1-6.9. A tissue of a transgenic corn plant according to any one of claims 1-7, wherein the tissue contains a transgene as defined in any one of claims 1-6. 10. Часть, пригодная для сбора, трансгенного растения кукурузы по любому из пп.1-7, где часть содержит трансген, определенный по любому из пп.1-6.10. A harvestable portion of a transgenic corn plant according to any one of claims 1-7, wherein the portion contains a transgene as defined in any one of claims 1-6. 11. Семена трансгенного растения кукурузы по любому из пп.1-7, где семена содержат трансген, определенный по любому из пп.1-6.11. Seeds of a transgenic corn plant according to any one of claims 1-7, wherein the seeds contain a transgene as defined in any one of claims 1-6. 12. Способ получения трансгенного растения кукурузы по любому из пп.1-7, содержащий следующие этапы: введение в, по меньшей мере, клетку растения кукурузы нуклеиновой кислоты, как определено по любому из пп.1-3 или 6, или кассеты экспрессии, как определено по п.4 или 6, или вектора, содержащего нуклеиновую кислоту, как определено по любому из пп.1-3 или 6, или кассету экспрессии, как определено по п.4 или 6, и регенерация трансгенного растения кукурузы из по меньшей мере одной клетки.12. A method for producing a transgenic corn plant according to any one of claims 1 to 7, comprising the steps of: introducing into at least a cell of a corn plant a nucleic acid as defined in any one of claims 1 to 3 or 6, or expression cassettes, as defined in claim 4 or 6, or a vector containing a nucleic acid as defined in any one of claims 1 to 3 or 6, or an expression cassette as defined in claim 4 or 6, and regenerating the transgenic corn plant from at least at least one cell. 13. Способ повышения устойчивости растения кукурузы к абиотическому стрессу и/или увеличения потенциальной урожайности растения кукурузы, содержащий следующие этапы введение в, по меньшей мере, клетку растения кукурузы нуклеиновой кислоты, как определено по любому из пп.1-3 или 6, или кассеты экспрессии, как определено по п.4 или 6, или вектора, содержащего нуклеиновую кислоту, как определено по любому из пп.1-3 или 6, или кассету экспрессии, как определено по п.4 или 6, и вызывание экспрессии нуклеиновой кислоты, кассеты экспрессии или вектора.13. A method for increasing the resistance of a corn plant to abiotic stress and/or increasing the potential yield of a corn plant, comprising the steps of introducing into at least a cell of the corn plant a nucleic acid as defined in any one of claims 1-3 or 6, or cassettes expression, as defined in claim 4 or 6, or a vector containing a nucleic acid, as defined in any one of claims 1 to 3 or 6, or an expression cassette, as defined in claim 4 or 6, and causing expression of the nucleic acid, expression or vector cassettes. 14. Способ по п.13, отличающийся тем, что абиотический стресс выбран из ряда: засуха, засоление, жара или похолодание, и/или потенциальная урожайность является потенциальной урожайностью по биомассе или потенциальной урожайностью по зерну.14. The method of claim 13, wherein the abiotic stress is selected from drought, salinity, heat or cold, and/or the potential yield is a potential biomass yield or a potential grain yield. 15. Применение нуклеиновой кислоты, как определено по любому из пп.1-3 или 6, или кассеты экспрессии, как определено по п.4 или 6, или вектора, содержащего нуклеиновую кислоту, как определено по любому из пп.1-3 или 6, или кассету экспрессии, как определено по п.4 или 6, для повышения устойчивости растения кукурузы к абиотическому стрессу.15. Use of a nucleic acid as defined in any one of claims 1 to 3 or 6 or an expression cassette as defined in claims 4 or 6 or a vector containing a nucleic acid as defined in any of claims 1 to 3 or 6, or an expression cassette as defined in claim 4 or 6, to increase the resistance of a corn plant to abiotic stress. 16. Применение по п.15, отличающееся тем, что абиотический стресс выбран из ряда: засуха, засо-16. The use according to claim 15, characterized in that the abiotic stress is selected from the series: drought, - 16 042149 ление, жара или похолодание.- 16 042149 cold, heat or cold. 17. Применение нуклеиновой кислоты, как определено по любому из пп.1-3 или 6, или кассеты экспрессии, как определено по п.4 или 6, или вектора, содержащего нуклеиновую кислоту, как определено по любому из пп.1-3 или 6, или кассету экспрессии, как определено по п.4 или 6 для увеличения потенциальной урожайности растения кукурузы.17. Use of a nucleic acid as defined in any one of claims 1 to 3 or 6 or an expression cassette as defined in claims 4 or 6 or a vector containing a nucleic acid as defined in any of claims 1 to 3 or 6, or an expression cassette as defined in claim 4 or 6 to increase the potential yield of a corn plant. 18. Применение по п.17, отличающееся тем, что потенциальная урожайность является потенциальной урожайностью по биомассе или потенциальной урожайностью по зерну.18. Use according to claim 17, characterized in that the potential yield is a potential biomass yield or a potential grain yield. 19. Нуклеиновая кислота, содержащая последовательность нуклеиновой кислоты SEQ ID NO: 3 или кодирующая аминокислотную последовательность SEQ ID NO: 4.19. Nucleic acid containing the nucleic acid sequence of SEQ ID NO: 3 or encoding the amino acid sequence of SEQ ID NO: 4. 20. Кассета экспрессии, содержащая нуклеиновую кислоту по п.19.20. An expression cassette containing a nucleic acid according to claim 19. 21. Вектор, содержащий нуклеиновую кислоту по п.19 или кассету экспрессии по п.20.21. A vector containing a nucleic acid according to claim 19 or an expression cassette according to claim 20. 22. Вектор, содержащий нуклеиновую кислоту, как определено по любому из пп.1-3 или 6, или кассету экспрессии, как определено по п.4 или 6.22. A vector containing a nucleic acid as defined in any one of claims 1-3 or 6 or an expression cassette as defined in claim 4 or 6. 23. Способ производства этанола, содержащий следующие этапы: измельчение растения трансгенной кукурузы по любому из пп.1-7 или его части, пригодной для сбора, по п.10, и получение этанола из измельченного растения кукурузы или его измельченной части, пригодной для сбора, путем анаэробного сбраживания.23. Method for the production of ethanol, comprising the following steps: grinding a transgenic corn plant according to any one of claims 1 to 7, or a harvestable part thereof, according to claim 10, and obtaining ethanol from a crushed corn plant or a crushed harvestable part thereof , by anaerobic digestion. 24. Способ по п.23, содержащий один из дополнительных этапов: хранение измельченного растения кукурузы или измельченной его части, пригодной для сбора перед получением этанола из измельченного растения кукурузы или его измельченной части, пригодной для сбора, посредством анаэробного сбраживания, или обработка измельченного растения кукурузы или его части, пригодной для сбора, при помощи агента силосования перед получением этанола из измельченного растения кукурузы или его измельченной части, пригодной для сбора, посредством анаэробного сбраживания, или обработка измельченного растения кукурузы или его части, пригодной для сбора, при помощи агента силосования и хранение измельченного растения кукурузы или измельченной его части, пригодной для сбора, перед получением этанола из измельченного растения кукурузы или его измельченной части, пригодной для сбора, посредством анаэробного сбраживания.24. The method according to claim 23, comprising one of the additional steps: storing the crushed corn plant or crushed part suitable for collection before obtaining ethanol from the crushed corn plant or crushed part suitable for collection by anaerobic digestion, or treating the crushed plant corn, or harvestable portion thereof, with an ensiling agent prior to obtaining ethanol from the ground corn plant, or harvestable portion thereof, by anaerobic digestion, or treating the ground corn plant, or harvestable portion thereof, with an ensiling agent and storing the ground corn plant or the ground harvestable portion thereof prior to producing ethanol from the ground corn plant or the ground harvestable portion thereof by anaerobic digestion. 25. Способ производства метана, содержащий следующие этапы: измельчение растения трансгенной кукурузы по любому из пп.1-7 или его части, пригодной для сбора, по п.10, и получение метана из измельченного растения кукурузы или его измельченной части, пригодной для сбора, путем анаэробного сбраживания.25. A method for producing methane, comprising the following steps: grinding a transgenic corn plant according to any one of claims 1 to 7, or a harvestable part thereof, according to claim 10, and obtaining methane from a crushed corn plant or a crushed harvestable part thereof , by anaerobic digestion. 26. Способ по п.25, содержащий один из дополнительных этапов: хранение измельченного растения кукурузы или измельченной его части, пригодной для сбора перед получением метана из измельченного растения кукурузы или его измельченной части, пригодной для сбора, посредством анаэробного сбраживания, или обработка измельченного растения кукурузы или его части, пригодной для сбора, при помощи агента силосования перед получением метана из измельченного растения кукурузы или его измельченной части, пригодной для сбора, посредством анаэробного сбраживания, или обработка измельченного растения кукурузы или его части, пригодной для сбора, при помощи агента силосования и хранение измельченного растения кукурузы или измельченной его части, пригодной для сбора, перед получением метана из измельченного растения кукурузы или его измельченной части, пригодной для сбора, посредством анаэробного сбраживания.26. The method according to claim 25, comprising one of the additional steps: storing the crushed corn plant or crushed part suitable for collection before obtaining methane from the crushed corn plant or crushed part suitable for collection by anaerobic digestion, or treating the crushed plant corn or harvestable part thereof with an ensiling agent prior to obtaining methane from the crushed corn plant or harvestable part thereof by anaerobic digestion, or processing the crushed corn plant or harvestable part thereof with an ensiling agent and storing the comminuted corn plant or the comminuted harvestable portion thereof prior to producing methane from the comminuted corn plant or the comminuted harvestable portion thereof by anaerobic digestion.
EA201991711 2017-01-30 2018-01-30 TRANSGENIC CORN PLANT SHOWING INCREASED YIELD AND DROUGHT RESISTANCE EA042149B1 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP17153839.0 2017-01-30

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EA042149B1 true EA042149B1 (en) 2023-01-19

Family

ID=

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11566053B2 (en) Plant traits conferred by isolated polynucleotides and polypeptides
CN103261422B (en) Relate to the drought-enduring plant of the gene of encoding D TP6 polypeptide and related constructs and method
EP2390336A2 (en) Transgenic plants with increased stress tolerance and yield
US20110214205A1 (en) Isolated Novel Nucleic Acid and Protein Molecules from Foxtail Millet and Methods of Using Those Molecules to Generate Transgenic Plants with Enhanced Agronomic Traits
CN104093842B (en) Improve drought resistance in plants, nitrogen use efficiency and yield
WO2015029031A1 (en) Isolated polynucleotides and polypeptides, and methods of using same for increasing plant yield and/or agricultural characteristics
US20230250443A1 (en) Transgenic maize plant exhibiting increased yield and drought tolerance
US8853494B2 (en) Stress tolerant transgenic crop plants
WO2014121436A1 (en) Transgenic plants
US20120042418A1 (en) Engineering NF-YB Transcription Factors for Enhanced Drought Resistance and Increased Yield in Transgenic Plants
WO2016000236A1 (en) Plants having altered agronomic characteristics under nitrogen limiting conditions and related constructs and methods involving genes encoding nac3/onac067 polypeptides
AU2017381762B2 (en) Methods of increasing specific plants traits by over-expressing polypeptides in a plant
MX2012004873A (en) Plants with improved nitrogen utilization and stress tolerance.
US20160138038A1 (en) Methods and Compositions for Improvement in Seed Yield
CN101809155A (en) Transgenic plants with increased stress tolerance and yield
MX2014007711A (en) Methods for improving crop yield.
CN104945492B (en) Plant stress tolerance correlative protein TaAREB3 and its encoding gene and application
CN102348803A (en) Drought tolerant plants and methods involving genes encoding type c3hc4 ring finger zinc-finger family polypeptides
CN107663232A (en) Plant anti-adversity associated protein OsIAA18 and its encoding gene and application
EA042149B1 (en) TRANSGENIC CORN PLANT SHOWING INCREASED YIELD AND DROUGHT RESISTANCE
US20160010105A1 (en) Stress tolerant plants
KR20230154995A (en) Rice yield-related proteins and biomaterials and their application in improving rice yield.
AU2013203387A1 (en) Engineering NF-YB transcription factors for enhanced drought resistance and increased yield in transgenic plants