EA043415B1 - HAPLOIDIZATION IN SORGHUM - Google Patents
HAPLOIDIZATION IN SORGHUM Download PDFInfo
- Publication number
- EA043415B1 EA043415B1 EA201991923 EA043415B1 EA 043415 B1 EA043415 B1 EA 043415B1 EA 201991923 EA201991923 EA 201991923 EA 043415 B1 EA043415 B1 EA 043415B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- seq
- plant
- amino acid
- sequence
- present
- Prior art date
Links
- 235000011684 Sorghum saccharatum Nutrition 0.000 title claims description 43
- 240000006394 Sorghum bicolor Species 0.000 title claims description 13
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 claims description 264
- 150000001413 amino acids Chemical class 0.000 claims description 158
- 101710091688 Patatin Proteins 0.000 claims description 142
- 102000015439 Phospholipases Human genes 0.000 claims description 125
- 108010064785 Phospholipases Proteins 0.000 claims description 125
- ZIIUUSVHCHPIQD-UHFFFAOYSA-N 2,4,6-trimethyl-N-[3-(trifluoromethyl)phenyl]benzenesulfonamide Chemical compound CC1=CC(C)=CC(C)=C1S(=O)(=O)NC1=CC=CC(C(F)(F)F)=C1 ZIIUUSVHCHPIQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 116
- 235000001014 amino acid Nutrition 0.000 claims description 106
- 150000007523 nucleic acids Chemical class 0.000 claims description 99
- 102000039446 nucleic acids Human genes 0.000 claims description 97
- 108020004707 nucleic acids Proteins 0.000 claims description 97
- 239000002773 nucleotide Substances 0.000 claims description 97
- 125000003729 nucleotide group Chemical group 0.000 claims description 97
- 230000035772 mutation Effects 0.000 claims description 95
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 claims description 62
- 229940024606 amino acid Drugs 0.000 claims description 61
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 61
- 239000013598 vector Substances 0.000 claims description 44
- 230000006698 induction Effects 0.000 claims description 41
- 108091028043 Nucleic acid sequence Proteins 0.000 claims description 27
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 26
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 claims description 24
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 claims description 23
- 230000004048 modification Effects 0.000 claims description 22
- 238000012986 modification Methods 0.000 claims description 22
- 238000002703 mutagenesis Methods 0.000 claims description 20
- 231100000350 mutagenesis Toxicity 0.000 claims description 20
- 241000219310 Beta vulgaris subsp. vulgaris Species 0.000 claims description 19
- 235000003222 Helianthus annuus Nutrition 0.000 claims description 18
- 240000005979 Hordeum vulgare Species 0.000 claims description 18
- 235000007340 Hordeum vulgare Nutrition 0.000 claims description 18
- 235000021536 Sugar beet Nutrition 0.000 claims description 18
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 claims description 15
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 15
- DHMQDGOQFOQNFH-UHFFFAOYSA-N Glycine Chemical compound NCC(O)=O DHMQDGOQFOQNFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 108091034117 Oligonucleotide Proteins 0.000 claims description 13
- 210000000056 organ Anatomy 0.000 claims description 13
- ROHFNLRQFUQHCH-UHFFFAOYSA-N Leucine Natural products CC(C)CC(N)C(O)=O ROHFNLRQFUQHCH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 239000004475 Arginine Substances 0.000 claims description 10
- ROHFNLRQFUQHCH-YFKPBYRVSA-N L-leucine Chemical compound CC(C)C[C@H](N)C(O)=O ROHFNLRQFUQHCH-YFKPBYRVSA-N 0.000 claims description 10
- 108700019146 Transgenes Proteins 0.000 claims description 10
- ODKSFYDXXFIFQN-UHFFFAOYSA-N arginine Natural products OC(=O)C(N)CCCNC(N)=N ODKSFYDXXFIFQN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 9
- ZDXPYRJPNDTMRX-UHFFFAOYSA-N glutamine Natural products OC(=O)C(N)CCC(N)=O ZDXPYRJPNDTMRX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000004471 Glycine Substances 0.000 claims description 7
- CKLJMWTZIZZHCS-REOHCLBHSA-N L-aspartic acid Chemical compound OC(=O)[C@@H](N)CC(O)=O CKLJMWTZIZZHCS-REOHCLBHSA-N 0.000 claims description 7
- ONIBWKKTOPOVIA-UHFFFAOYSA-N Proline Natural products OC(=O)C1CCCN1 ONIBWKKTOPOVIA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 235000003704 aspartic acid Nutrition 0.000 claims description 7
- OQFSQFPPLPISGP-UHFFFAOYSA-N beta-carboxyaspartic acid Natural products OC(=O)C(N)C(C(O)=O)C(O)=O OQFSQFPPLPISGP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 108091026890 Coding region Proteins 0.000 claims description 6
- 235000007238 Secale cereale Nutrition 0.000 claims description 6
- 244000082988 Secale cereale Species 0.000 claims description 6
- MTCFGRXMJLQNBG-UHFFFAOYSA-N Serine Natural products OCC(N)C(O)=O MTCFGRXMJLQNBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 claims description 6
- DCXYFEDJOCDNAF-UHFFFAOYSA-N Asparagine Natural products OC(=O)C(N)CC(N)=O DCXYFEDJOCDNAF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 241000335053 Beta vulgaris Species 0.000 claims description 5
- 244000020551 Helianthus annuus Species 0.000 claims description 5
- DCXYFEDJOCDNAF-REOHCLBHSA-N L-asparagine Chemical compound OC(=O)[C@@H](N)CC(N)=O DCXYFEDJOCDNAF-REOHCLBHSA-N 0.000 claims description 5
- AGPKZVBTJJNPAG-WHFBIAKZSA-N L-isoleucine Chemical compound CC[C@H](C)[C@H](N)C(O)=O AGPKZVBTJJNPAG-WHFBIAKZSA-N 0.000 claims description 5
- KZSNJWFQEVHDMF-BYPYZUCNSA-N L-valine Chemical compound CC(C)[C@H](N)C(O)=O KZSNJWFQEVHDMF-BYPYZUCNSA-N 0.000 claims description 5
- 235000007230 Sorghum bicolor Nutrition 0.000 claims description 5
- 235000021307 Triticum Nutrition 0.000 claims description 5
- KZSNJWFQEVHDMF-UHFFFAOYSA-N Valine Natural products CC(C)C(N)C(O)=O KZSNJWFQEVHDMF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229960001230 asparagine Drugs 0.000 claims description 5
- 235000009582 asparagine Nutrition 0.000 claims description 5
- 229960000310 isoleucine Drugs 0.000 claims description 5
- AGPKZVBTJJNPAG-UHFFFAOYSA-N isoleucine Natural products CCC(C)C(N)C(O)=O AGPKZVBTJJNPAG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 claims description 5
- 239000004474 valine Substances 0.000 claims description 5
- 235000021533 Beta vulgaris Nutrition 0.000 claims description 4
- 244000061456 Solanum tuberosum Species 0.000 claims description 4
- 235000002595 Solanum tuberosum Nutrition 0.000 claims description 4
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 claims description 3
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 claims description 3
- 244000098338 Triticum aestivum Species 0.000 claims description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims 1
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 claims 1
- 102200121670 rs104894031 Human genes 0.000 claims 1
- 102220005406 rs28928875 Human genes 0.000 claims 1
- 240000003829 Sorghum propinquum Species 0.000 description 66
- 239000000411 inducer Substances 0.000 description 62
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 54
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 37
- 230000009261 transgenic effect Effects 0.000 description 25
- 235000018102 proteins Nutrition 0.000 description 23
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 23
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 description 22
- 108020004705 Codon Proteins 0.000 description 21
- 238000009396 hybridization Methods 0.000 description 20
- 241000894007 species Species 0.000 description 20
- 108020004414 DNA Proteins 0.000 description 19
- 210000001161 mammalian embryo Anatomy 0.000 description 19
- 210000000349 chromosome Anatomy 0.000 description 16
- 241000208818 Helianthus Species 0.000 description 14
- 102000040430 polynucleotide Human genes 0.000 description 14
- 108091033319 polynucleotide Proteins 0.000 description 14
- 239000002157 polynucleotide Substances 0.000 description 14
- 238000003752 polymerase chain reaction Methods 0.000 description 13
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 13
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 11
- 108091032973 (ribonucleotides)n+m Proteins 0.000 description 9
- 239000003550 marker Substances 0.000 description 9
- 238000012225 targeting induced local lesions in genomes Methods 0.000 description 9
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 8
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 8
- 230000002068 genetic effect Effects 0.000 description 8
- 102220485633 Mitogen-activated protein kinase 15_R59Q_mutation Human genes 0.000 description 7
- 235000015503 Sorghum bicolor subsp. drummondii Nutrition 0.000 description 7
- 244000062793 Sorghum vulgare Species 0.000 description 7
- 235000006923 Sorghum x drummondii Nutrition 0.000 description 7
- 244000099500 Sudangras Species 0.000 description 7
- 239000002299 complementary DNA Substances 0.000 description 7
- 230000008569 process Effects 0.000 description 7
- 241000589158 Agrobacterium Species 0.000 description 6
- 238000009402 cross-breeding Methods 0.000 description 6
- 210000002257 embryonic structure Anatomy 0.000 description 6
- 230000008774 maternal effect Effects 0.000 description 6
- 230000010152 pollination Effects 0.000 description 6
- 238000013518 transcription Methods 0.000 description 6
- 230000035897 transcription Effects 0.000 description 6
- 108700028369 Alleles Proteins 0.000 description 5
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 5
- 230000012010 growth Effects 0.000 description 5
- 230000008775 paternal effect Effects 0.000 description 5
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 5
- 102000040650 (ribonucleotides)n+m Human genes 0.000 description 4
- 238000010453 CRISPR/Cas method Methods 0.000 description 4
- 108091062157 Cis-regulatory element Proteins 0.000 description 4
- 108091092878 Microsatellite Proteins 0.000 description 4
- 108091023040 Transcription factor Proteins 0.000 description 4
- 102000040945 Transcription factor Human genes 0.000 description 4
- 241000209140 Triticum Species 0.000 description 4
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 4
- 239000003147 molecular marker Substances 0.000 description 4
- 238000007894 restriction fragment length polymorphism technique Methods 0.000 description 4
- 238000002864 sequence alignment Methods 0.000 description 4
- FWMNVWWHGCHHJJ-SKKKGAJSSA-N 4-amino-1-[(2r)-6-amino-2-[[(2r)-2-[[(2r)-2-[[(2r)-2-amino-3-phenylpropanoyl]amino]-3-phenylpropanoyl]amino]-4-methylpentanoyl]amino]hexanoyl]piperidine-4-carboxylic acid Chemical compound C([C@H](C(=O)N[C@H](CC(C)C)C(=O)N[C@H](CCCCN)C(=O)N1CCC(N)(CC1)C(O)=O)NC(=O)[C@H](N)CC=1C=CC=CC=1)C1=CC=CC=C1 FWMNVWWHGCHHJJ-SKKKGAJSSA-N 0.000 description 3
- 238000010443 CRISPR/Cpf1 gene editing Methods 0.000 description 3
- 102000053602 DNA Human genes 0.000 description 3
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 108700039691 Genetic Promoter Regions Proteins 0.000 description 3
- DBMJMQXJHONAFJ-UHFFFAOYSA-M Sodium laurylsulphate Chemical compound [Na+].CCCCCCCCCCCCOS([O-])(=O)=O DBMJMQXJHONAFJ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 3
- 230000004071 biological effect Effects 0.000 description 3
- 235000013339 cereals Nutrition 0.000 description 3
- 230000021615 conjugation Effects 0.000 description 3
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 3
- 238000011161 development Methods 0.000 description 3
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 3
- 238000004520 electroporation Methods 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 238000010353 genetic engineering Methods 0.000 description 3
- 238000001727 in vivo Methods 0.000 description 3
- 230000001404 mediated effect Effects 0.000 description 3
- 238000010369 molecular cloning Methods 0.000 description 3
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 3
- 230000002018 overexpression Effects 0.000 description 3
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 3
- IAKHMKGGTNLKSZ-INIZCTEOSA-N (S)-colchicine Chemical compound C1([C@@H](NC(C)=O)CC2)=CC(=O)C(OC)=CC=C1C1=C2C=C(OC)C(OC)=C1OC IAKHMKGGTNLKSZ-INIZCTEOSA-N 0.000 description 2
- 108091003079 Bovine Serum Albumin Proteins 0.000 description 2
- 108020004635 Complementary DNA Proteins 0.000 description 2
- 239000003298 DNA probe Substances 0.000 description 2
- KCXVZYZYPLLWCC-UHFFFAOYSA-N EDTA Chemical compound OC(=O)CN(CC(O)=O)CCN(CC(O)=O)CC(O)=O KCXVZYZYPLLWCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 101710163270 Nuclease Proteins 0.000 description 2
- 238000012228 RNA interference-mediated gene silencing Methods 0.000 description 2
- 241001271940 Sorghum x almum Species 0.000 description 2
- ISAKRJDGNUQOIC-UHFFFAOYSA-N Uracil Chemical compound O=C1C=CNC(=O)N1 ISAKRJDGNUQOIC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 108010017070 Zinc Finger Nucleases Proteins 0.000 description 2
- 230000037354 amino acid metabolism Effects 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 229940098773 bovine serum albumin Drugs 0.000 description 2
- 230000002759 chromosomal effect Effects 0.000 description 2
- 235000013399 edible fruits Nutrition 0.000 description 2
- 239000013604 expression vector Substances 0.000 description 2
- 238000000684 flow cytometry Methods 0.000 description 2
- 230000009368 gene silencing by RNA Effects 0.000 description 2
- 238000002744 homologous recombination Methods 0.000 description 2
- 230000006801 homologous recombination Effects 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 230000008595 infiltration Effects 0.000 description 2
- 238000001764 infiltration Methods 0.000 description 2
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 2
- 231100000219 mutagenic Toxicity 0.000 description 2
- 230000003505 mutagenic effect Effects 0.000 description 2
- 230000032361 posttranscriptional gene silencing Effects 0.000 description 2
- 230000004853 protein function Effects 0.000 description 2
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 2
- 230000001850 reproductive effect Effects 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 2
- 238000012163 sequencing technique Methods 0.000 description 2
- 238000002741 site-directed mutagenesis Methods 0.000 description 2
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 2
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 230000008685 targeting Effects 0.000 description 2
- RWQNBRDOKXIBIV-UHFFFAOYSA-N thymine Chemical compound CC1=CNC(=O)NC1=O RWQNBRDOKXIBIV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010361 transduction Methods 0.000 description 2
- 230000026683 transduction Effects 0.000 description 2
- 238000001890 transfection Methods 0.000 description 2
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 2
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 2
- TWQHGBJNKVFWIU-UHFFFAOYSA-N 8-[4-(4-quinolin-2-ylpiperazin-1-yl)butyl]-8-azaspiro[4.5]decane-7,9-dione Chemical compound C1C(=O)N(CCCCN2CCN(CC2)C=2N=C3C=CC=CC3=CC=2)C(=O)CC21CCCC2 TWQHGBJNKVFWIU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241001522110 Aegilops tauschii Species 0.000 description 1
- 241000589156 Agrobacterium rhizogenes Species 0.000 description 1
- 241000589155 Agrobacterium tumefaciens Species 0.000 description 1
- 241001310864 Arabis hirsuta Species 0.000 description 1
- 244000075850 Avena orientalis Species 0.000 description 1
- 235000007319 Avena orientalis Nutrition 0.000 description 1
- 235000007558 Avena sp Nutrition 0.000 description 1
- 241000490497 Avena sp. Species 0.000 description 1
- 235000016068 Berberis vulgaris Nutrition 0.000 description 1
- 241000743776 Brachypodium distachyon Species 0.000 description 1
- 241000219198 Brassica Species 0.000 description 1
- 235000011331 Brassica Nutrition 0.000 description 1
- 235000011303 Brassica alboglabra Nutrition 0.000 description 1
- 240000002791 Brassica napus Species 0.000 description 1
- 235000011293 Brassica napus Nutrition 0.000 description 1
- 235000011291 Brassica nigra Nutrition 0.000 description 1
- 244000180419 Brassica nigra Species 0.000 description 1
- 240000007124 Brassica oleracea Species 0.000 description 1
- 235000011302 Brassica oleracea Nutrition 0.000 description 1
- 240000008100 Brassica rapa Species 0.000 description 1
- 235000011292 Brassica rapa Nutrition 0.000 description 1
- 235000011305 Capsella bursa pastoris Nutrition 0.000 description 1
- 240000008867 Capsella bursa-pastoris Species 0.000 description 1
- 235000008477 Cardamine flexuosa Nutrition 0.000 description 1
- 244000079471 Cardamine flexuosa Species 0.000 description 1
- 241000701489 Cauliflower mosaic virus Species 0.000 description 1
- 240000002319 Citrus sinensis Species 0.000 description 1
- 235000005976 Citrus sinensis Nutrition 0.000 description 1
- 244000016593 Coffea robusta Species 0.000 description 1
- 235000002187 Coffea robusta Nutrition 0.000 description 1
- 241000607074 Crucihimalaya himalaica Species 0.000 description 1
- 241001310865 Crucihimalaya wallichii Species 0.000 description 1
- 235000009849 Cucumis sativus Nutrition 0.000 description 1
- 240000008067 Cucumis sativus Species 0.000 description 1
- 230000007067 DNA methylation Effects 0.000 description 1
- 238000001712 DNA sequencing Methods 0.000 description 1
- 102000004163 DNA-directed RNA polymerases Human genes 0.000 description 1
- 108090000626 DNA-directed RNA polymerases Proteins 0.000 description 1
- 241000208175 Daucus Species 0.000 description 1
- 244000000626 Daucus carota Species 0.000 description 1
- 235000002767 Daucus carota Nutrition 0.000 description 1
- 241001050326 Daucus glochidiatus Species 0.000 description 1
- 241001337281 Daucus muricatus Species 0.000 description 1
- 108010042407 Endonucleases Proteins 0.000 description 1
- 102000004533 Endonucleases Human genes 0.000 description 1
- 241000967522 Eruca pinnatifida Species 0.000 description 1
- 235000017672 Eruca vesicaria Nutrition 0.000 description 1
- 241001233195 Eucalyptus grandis Species 0.000 description 1
- 241000206602 Eukaryota Species 0.000 description 1
- 206010071602 Genetic polymorphism Diseases 0.000 description 1
- 241001441858 Genlisea aurea Species 0.000 description 1
- 235000010469 Glycine max Nutrition 0.000 description 1
- 244000068988 Glycine max Species 0.000 description 1
- 241000209219 Hordeum Species 0.000 description 1
- 235000007338 Hordeum bulbosum Nutrition 0.000 description 1
- 244000075920 Hordeum bulbosum Species 0.000 description 1
- 241000209229 Hordeum marinum Species 0.000 description 1
- 206010020649 Hyperkeratosis Diseases 0.000 description 1
- 241001048891 Jatropha curcas Species 0.000 description 1
- 244000182213 Lepidium virginicum Species 0.000 description 1
- 235000003611 Lepidium virginicum Nutrition 0.000 description 1
- 244000171805 Mimulus langsdorfii Species 0.000 description 1
- 241000409625 Morus notabilis Species 0.000 description 1
- 241000204931 Musa sp. Species 0.000 description 1
- 241000208136 Nicotiana sylvestris Species 0.000 description 1
- 235000002637 Nicotiana tabacum Nutrition 0.000 description 1
- 244000061176 Nicotiana tabacum Species 0.000 description 1
- 241000208138 Nicotiana tomentosiformis Species 0.000 description 1
- 108020004711 Nucleic Acid Probes Proteins 0.000 description 1
- WXOMTJVVIMOXJL-BOBFKVMVSA-A O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O[Al](O)O.O[Al](O)O.O[Al](O)O.O[Al](O)O.O[Al](O)O.O[Al](O)O.O[Al](O)O.O[Al](O)O.O[Al](O)OS(=O)(=O)OC[C@H]1O[C@@H](O[C@]2(COS(=O)(=O)O[Al](O)O)O[C@H](OS(=O)(=O)O[Al](O)O)[C@@H](OS(=O)(=O)O[Al](O)O)[C@@H]2OS(=O)(=O)O[Al](O)O)[C@H](OS(=O)(=O)O[Al](O)O)[C@@H](OS(=O)(=O)O[Al](O)O)[C@@H]1OS(=O)(=O)O[Al](O)O Chemical compound O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O[Al](O)O.O[Al](O)O.O[Al](O)O.O[Al](O)O.O[Al](O)O.O[Al](O)O.O[Al](O)O.O[Al](O)O.O[Al](O)OS(=O)(=O)OC[C@H]1O[C@@H](O[C@]2(COS(=O)(=O)O[Al](O)O)O[C@H](OS(=O)(=O)O[Al](O)O)[C@@H](OS(=O)(=O)O[Al](O)O)[C@@H]2OS(=O)(=O)O[Al](O)O)[C@H](OS(=O)(=O)O[Al](O)O)[C@@H](OS(=O)(=O)O[Al](O)O)[C@@H]1OS(=O)(=O)O[Al](O)O WXOMTJVVIMOXJL-BOBFKVMVSA-A 0.000 description 1
- 108700026244 Open Reading Frames Proteins 0.000 description 1
- 241000511006 Oryza alta Species 0.000 description 1
- 241000209103 Oryza australiensis Species 0.000 description 1
- 240000000125 Oryza minuta Species 0.000 description 1
- 235000007164 Oryza sativa Nutrition 0.000 description 1
- 240000007594 Oryza sativa Species 0.000 description 1
- 208000020584 Polyploidy Diseases 0.000 description 1
- 241000218976 Populus trichocarpa Species 0.000 description 1
- 238000003559 RNA-seq method Methods 0.000 description 1
- 235000019057 Raphanus caudatus Nutrition 0.000 description 1
- 244000088415 Raphanus sativus Species 0.000 description 1
- 235000011380 Raphanus sativus Nutrition 0.000 description 1
- 108020004511 Recombinant DNA Proteins 0.000 description 1
- 108700008625 Reporter Genes Proteins 0.000 description 1
- 241000209051 Saccharum Species 0.000 description 1
- 240000005498 Setaria italica Species 0.000 description 1
- 235000007226 Setaria italica Nutrition 0.000 description 1
- 108020004459 Small interfering RNA Proteins 0.000 description 1
- 240000003768 Solanum lycopersicum Species 0.000 description 1
- 235000002560 Solanum lycopersicum Nutrition 0.000 description 1
- 241000305926 Sorghum arundinaceum Species 0.000 description 1
- 235000013457 Sorghum bicolor subsp verticilliflorum Nutrition 0.000 description 1
- 240000002439 Sorghum halepense Species 0.000 description 1
- 238000010459 TALEN Methods 0.000 description 1
- 108700026226 TATA Box Proteins 0.000 description 1
- 108010043645 Transcription Activator-Like Effector Nucleases Proteins 0.000 description 1
- 108010073062 Transcription Activator-Like Effectors Proteins 0.000 description 1
- 108700009124 Transcription Initiation Site Proteins 0.000 description 1
- 108700029229 Transcriptional Regulatory Elements Proteins 0.000 description 1
- 235000019714 Triticale Nutrition 0.000 description 1
- 235000007264 Triticum durum Nutrition 0.000 description 1
- 235000004240 Triticum spelta Nutrition 0.000 description 1
- 240000003834 Triticum spelta Species 0.000 description 1
- 241000209143 Triticum turgidum subsp. durum Species 0.000 description 1
- 235000014787 Vitis vinifera Nutrition 0.000 description 1
- 240000006365 Vitis vinifera Species 0.000 description 1
- 241000607479 Yersinia pestis Species 0.000 description 1
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 1
- 238000003556 assay Methods 0.000 description 1
- 230000001580 bacterial effect Effects 0.000 description 1
- 239000013602 bacteriophage vector Substances 0.000 description 1
- 230000001588 bifunctional effect Effects 0.000 description 1
- 238000010170 biological method Methods 0.000 description 1
- 238000010352 biotechnological method Methods 0.000 description 1
- 230000032823 cell division Effects 0.000 description 1
- 230000004656 cell transport Effects 0.000 description 1
- 210000002421 cell wall Anatomy 0.000 description 1
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000013599 cloning vector Substances 0.000 description 1
- 229960001338 colchicine Drugs 0.000 description 1
- 239000013601 cosmid vector Substances 0.000 description 1
- 235000011655 cotton Nutrition 0.000 description 1
- 230000002559 cytogenic effect Effects 0.000 description 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
- 238000012217 deletion Methods 0.000 description 1
- 230000037430 deletion Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 1
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 1
- 230000024346 drought recovery Effects 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 230000037149 energy metabolism Effects 0.000 description 1
- 210000002615 epidermis Anatomy 0.000 description 1
- 210000003527 eukaryotic cell Anatomy 0.000 description 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 1
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 1
- -1 for example Proteins 0.000 description 1
- 238000003208 gene overexpression Methods 0.000 description 1
- 238000001415 gene therapy Methods 0.000 description 1
- 238000007429 general method Methods 0.000 description 1
- 238000012252 genetic analysis Methods 0.000 description 1
- 238000003167 genetic complementation Methods 0.000 description 1
- 238000010362 genome editing Methods 0.000 description 1
- 235000002532 grape seed extract Nutrition 0.000 description 1
- 238000003898 horticulture Methods 0.000 description 1
- 230000000984 immunochemical effect Effects 0.000 description 1
- 239000003112 inhibitor Substances 0.000 description 1
- 230000005764 inhibitory process Effects 0.000 description 1
- 238000013383 initial experiment Methods 0.000 description 1
- 239000003999 initiator Substances 0.000 description 1
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000011081 inoculation Methods 0.000 description 1
- 238000011005 laboratory method Methods 0.000 description 1
- 125000001909 leucine group Chemical group [H]N(*)C(C(*)=O)C([H])([H])C(C([H])([H])[H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 230000004807 localization Effects 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 230000000442 meristematic effect Effects 0.000 description 1
- 108091070501 miRNA Proteins 0.000 description 1
- 239000002679 microRNA Substances 0.000 description 1
- 238000001823 molecular biology technique Methods 0.000 description 1
- 108010058731 nopaline synthase Proteins 0.000 description 1
- 238000007826 nucleic acid assay Methods 0.000 description 1
- 238000007899 nucleic acid hybridization Methods 0.000 description 1
- 239000002853 nucleic acid probe Substances 0.000 description 1
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 230000008121 plant development Effects 0.000 description 1
- 239000013600 plasmid vector Substances 0.000 description 1
- 230000008488 polyadenylation Effects 0.000 description 1
- 102000054765 polymorphisms of proteins Human genes 0.000 description 1
- 229920001184 polypeptide Polymers 0.000 description 1
- 235000012015 potatoes Nutrition 0.000 description 1
- 102000004196 processed proteins & peptides Human genes 0.000 description 1
- 108090000765 processed proteins & peptides Proteins 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000004952 protein activity Effects 0.000 description 1
- 210000001938 protoplast Anatomy 0.000 description 1
- 238000002708 random mutagenesis Methods 0.000 description 1
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 1
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 1
- 230000010076 replication Effects 0.000 description 1
- 238000012552 review Methods 0.000 description 1
- 230000010153 self-pollination Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 150000003355 serines Chemical class 0.000 description 1
- 229910000162 sodium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001488 sodium phosphate Substances 0.000 description 1
- XMWGSPLTTNCSMB-UHFFFAOYSA-M sodium;2-hydroxypropane-1,2,3-tricarboxylic acid;chloride Chemical compound [Na+].[Cl-].OC(=O)CC(O)(C(O)=O)CC(O)=O XMWGSPLTTNCSMB-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 235000000346 sugar Nutrition 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 229940113082 thymine Drugs 0.000 description 1
- 230000005026 transcription initiation Effects 0.000 description 1
- 230000005030 transcription termination Effects 0.000 description 1
- 230000002103 transcriptional effect Effects 0.000 description 1
- 238000012033 transcriptional gene silencing Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 238000011426 transformation method Methods 0.000 description 1
- 230000001131 transforming effect Effects 0.000 description 1
- 238000012250 transgenic expression Methods 0.000 description 1
- 230000032258 transport Effects 0.000 description 1
- RYFMWSXOAZQYPI-UHFFFAOYSA-K trisodium phosphate Chemical compound [Na+].[Na+].[Na+].[O-]P([O-])([O-])=O RYFMWSXOAZQYPI-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 230000004614 tumor growth Effects 0.000 description 1
- 241001515965 unidentified phage Species 0.000 description 1
- 229940035893 uracil Drugs 0.000 description 1
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000228158 x Triticosecale Species 0.000 description 1
- 210000005253 yeast cell Anatomy 0.000 description 1
Description
Область техники, к которой относится изобретениеField of technology to which the invention relates
Изобретение относится к области упрощения трудоемких программ по скрещиванию посредством молекулярно-биологических способов, маркерной технологии и генной инженерии. В частности, предложены растения сорго, способные индуцировать гаплоидию посредством модификаций в геноме в отношении, предпочтительно, пыльцеспецифичной экспрессированной пататин-фосфолипазы, посредством которой продуцируется гаплоидное потомство, и способные продуцировать инбредные линии для гибридного скрещивания за короткое время посредством удвоения хромосом. В частности, предложены растения сорго, которые имеют мутации в пататин-фосфолипазе, способы продуцирования и идентификации этих мутаций или мутировавшего растения и соответствующая молекула нуклеиновой кислоты, которая кодирует мутировавшую пататин-фосфолипазу, и векторы, и клетки-хозяева, в частности, клетки растения, содержащие молекулу нуклеиновой кислоты, и растения, сгенерированные из таких растительных клеток, способные продуцировать гаплоидию и свое потомство, кроссбредные продукты, инбредные линии и их соответствующие части растения и продукты.The invention relates to the field of simplifying labor-intensive crossbreeding programs through molecular biological methods, marker technology and genetic engineering. In particular, sorghum plants are provided that are capable of inducing haploidy through modifications in the genome with respect to, preferably, pollen-specific expressed patatin phospholipase, through which haploid progeny is produced, and capable of producing inbred lines for hybrid crossing in a short time through chromosome doubling. In particular, sorghum plants are provided that have mutations in patatin phospholipase, methods for producing and identifying these mutations or the mutated plant, and a corresponding nucleic acid molecule that encodes the mutated patatin phospholipase, and vectors and host cells, in particular plant cells. , containing a nucleic acid molecule, and plants generated from such plant cells, capable of producing haploidy and their progeny, crossbred products, inbred lines and their respective plant parts and products.
Основываясь на знаниях о сорго, в настоящем изобретении предложены способы продуцирования и идентификации индукторов гаплоидов трансгенных и нетрансгенных растений и соответствующие растения, которые приобрели свойство индукции гаплоидии, или у которых была повышена эффективность индукции. Кроме того, настоящее изобретение также содержит семена или потомство, органы, части растения, ткани или клетки растения по настоящему изобретению и их использование.Based on the knowledge of sorghum, the present invention provides methods for producing and identifying haploid inducers of transgenic and non-transgenic plants and corresponding plants that have acquired the property of haploid induction, or in which the induction efficiency has been increased. In addition, the present invention also includes seeds or progeny, organs, plant parts, tissues or plant cells of the present invention and their use.
Предпосылки создания изобретенияPrerequisites for creating the invention
Сорго представляет собой относительно новую сельскохозяйственную культуру в Германии, но благодаря его способности наращивать массу, засухоустойчивости и высокой эффективности использования воды и питательных веществ, оно находится в центре внимания науки и практики, направленных на поиск новых высокоурожайных сельскохозяйственных культур для производства субстрата, в частности, относящегося к производству биогаза, а также для использования в качестве корма, продуктов питания и для производства этанола.Sorghum is a relatively new crop in Germany, but due to its capacity for mass growth, drought tolerance and high efficiency of water and nutrient use, it is the focus of research and practice aimed at finding new high-yielding crops for substrate production, in particular related to biogas production, as well as for use as feed, food and ethanol production.
Основными целями скрещивания сорго является адаптация к климату Центральной Европы, то есть повышение холодоустойчивости, повышение урожайности, стабильности в сочетании с хорошим развитием молодых растений и развитием устойчивости к болезням и вредителям.The main goals of crossing sorghum are adaptation to the climate of Central Europe, that is, increasing cold resistance, increasing yield, stability, combined with the good development of young plants and the development of resistance to diseases and pests.
Сорго можно улучшить посредством скрещивания, как это возможно у самоопыляющейся сельскохозяйственной культуры. Улучшение популяции может быть достигнуто посредством разработанной селекционной схемы скрещивания посредством целенаправленного отбора лучших растений для производства семян на следующий урожайный год. Кроме того, гибридное скрещивание создало новые варианты улучшения сортов. Однако процесс гибридного скрещивания основывается на нескольких поколениях непрерывной генерации гомозиготных отцовской и материнской линий, что, в свою очередь, делает процесс гибридного скрещивания затратным по времени и дорогостоящим, несмотря на хорошие результаты.Sorghum can be improved through crossbreeding, as is possible in a self-pollinating crop. Population improvement can be achieved through a designed crossbreeding scheme through targeted selection of the best plants for seed production for the next crop year. In addition, hybrid crossing has created new options for improving varieties. However, the process of hybrid crossing is based on several generations of continuous generation of homozygous paternal and maternal lines, which in turn makes the process of hybrid crossing time-consuming and expensive, despite good results.
Следовательно, целью настоящего изобретения было предложение эффективной системы скрещивания сорго.Therefore, the object of the present invention was to propose an effective crossbreeding system for sorghum.
Краткое изложение сущности изобретенияSummary of the invention
Настоящее изобретение относится к области упрощения трудоемких программ по скрещиванию, маркерной технологии и генной инженерии. В настоящем изобретении предложены растения сорго, способные индуцировать гаплоидию посредством модификаций в геноме в отношении пыльцеспецифичной экспрессированной пататин-фосфолипазы, посредством которой продуцируется гаплоидное потомство, и которые могут быть получены для гибридного скрещивания за короткое время посредством удвоения хромосом в инбредных линиях, то есть, в гомозиготных отцовской и материнской линиях. Кроме того, полученные результаты могут быть использованы для продуцирования индукторов гаплоидов трансгенных и нетрансгенных растений или для повышения эффективности индукции растений.The present invention relates to the field of simplifying labor-intensive programs for crossing, marker technology and genetic engineering. The present invention provides sorghum plants capable of inducing haploidy through modifications in the genome in relation to pollen-specific expressed patatin phospholipase, through which haploid progeny is produced, and which can be obtained for hybrid crossing in a short time by doubling chromosomes in inbred lines, that is, in homozygous paternal and maternal lines. In addition, the results obtained can be used to produce inducers of haploids in transgenic and non-transgenic plants or to increase the efficiency of plant induction.
Следовательно, настоящее изобретение относится к вариантам осуществления, перечисленным в нижеследующих пунктах [1]-[29], и которые проиллюстрированы на примерах.Therefore, the present invention relates to the embodiments listed in the following paragraphs [1] to [29] and which are illustrated by examples.
[1] Растение сорго, способное индуцировать гаплоидию, характеризующееся тем, что растение имеет, по меньшей мере, одну модификацию, относящуюся к эндогенной пататин-фосфолипазе, которая является, в предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения, экспрессированной пыльцеспецифичной.[1] A sorghum plant capable of inducing haploidy, characterized in that the plant has at least one modification related to endogenous patatin phospholipase, which is, in a preferred embodiment of the present invention, pollen-specific expressed.
[2] Растение по пункту [1], характеризующееся тем, что пататин-фосфолипаза кодируется нуклеотидной последовательностью в соответствии с SEQ ID NO: 1 или 2, или нуклеотидной последовательностью, которая на, по меньшей мере, 80% идентична последовательности SEQ ID NO: 1 или 2, или кодируется нуклеотидной последовательностью, которая гибридизируется с последовательностью, комплементарной нуклеотидной последовательности в соответствии с SEQ ID NO: 1 или 2 в жестких условиях, или которая содержит аминокислотную последовательность, показанную в SEQ ID NO: 3, или гомологичную аминокислотную последовательность.[2] The plant according to paragraph [1], characterized in that the patatin phospholipase is encoded by a nucleotide sequence in accordance with SEQ ID NO: 1 or 2, or a nucleotide sequence that is at least 80% identical to the sequence of SEQ ID NO: 1 or 2, or is encoded by a nucleotide sequence that hybridizes to a sequence complementary to the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 or 2 under stringent conditions, or that contains the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 3, or a homologous amino acid sequence.
[3] Растение по пункту [1] или [2], при этом модификация пататин-фосфолипазы является причиной того, что оно подходит в качестве индуктора гаплоидов.[3] The plant according to [1] or [2], wherein the modification of patatin phospholipase is the reason why it is suitable as a haploid inducer.
- 1 043415- 1 043415
[4] Растение по одному из пунктов [1]-[3], характеризующееся тем, что, по меньшей мере, одна модификация[4] A plant according to one of points [1]-[3], characterized in that at least one modification
а) представляют собой, по меньшей мере, одну мутацию в эндогенном гене, кодирующем пататинфосфолипазу, определенную в пункте [2], в предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения, замещение, приводящее к, по меньшей мере, одному обмену аминокислот или к генерации стоп-кодона;a) represent at least one mutation in the endogenous gene encoding patatin phospholipase as defined in paragraph [2], in a preferred embodiment of the present invention, a substitution resulting in at least one amino acid exchange or the generation of a stop codon ;
b) представляют собой, по меньшей мере, одну вставку кассеты экспрессии, которая содержит промотор, функционально сцепленный с (i) молекулой нуклеиновой кислоты, кодирующей dsPHK, при этом, dsPHK содержит, по меньшей мере, 19 нуклеотидов, которая комплементарна частичной последовательности нуклеотидной последовательности, определенной в пункте [2]; или (ii) молекулой нуклеиновой кислоты, кодирующей пататин-фосфолипазу, определенную в пункте [2], или с функциональной частью пататин-фосфолипазы, при этом, закодированная пататинфосфолипаза или ее функциональная часть имеет, по меньшей мере, одну мутацию, приводящую к, по меньшей мере, одному обмену аминокислот или к генерации стоп-кодона; илиb) are at least one expression cassette insert that contains a promoter operably linked to (i) a nucleic acid molecule encoding a dsRNA, wherein the dsRNA contains at least 19 nucleotides that is complementary to a partial sequence of the nucleotide sequence , defined in paragraph [2]; or (ii) a nucleic acid molecule encoding patatin phospholipase as defined in paragraph [2], or with a functional part of patatin phospholipase, wherein the encoded patatin phospholipase or functional part thereof has at least one mutation leading to, at least one amino acid exchange or generation of a stop codon; or
c) вызывает нокаут пататин-фосфолипазы.c) causes knockout of patatin phospholipase.
[5] Растение по пункту [4], характеризующееся тем, что, по меньшей мере, одна мутация приводит к обмену аминокислот[5] A plant according to item [4], characterized in that at least one mutation results in an amino acid exchange
a) в диапазоне положений аминокислоты от 37 до 240 в соответствии с SEQ ID NO: 3, в предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения, при этом, этот диапазон соответствует функциональному домену пататин-фосфолипазы; и/илиa) in the range of amino acid positions from 37 to 240 in accordance with SEQ ID NO: 3, in a preferred embodiment of the present invention, this range corresponding to the functional domain of patatin phospholipase; and/or
b) в диапазоне положений аминокислоты от 241 до 385 в соответствии с SEQ ID NO: 3, илиb) in the range of amino acid positions from 241 to 385 in accordance with SEQ ID NO: 3, or
c) к генерации стоп-кодона в диапазоне положений аминокислоты от 241 до 385 в соответствии с SEQ ID NO: 3.c) to generate a stop codon in the range of amino acid positions from 241 to 385 in accordance with SEQ ID NO: 3.
[6] Растение по пункту [4] или [5], характеризующееся тем, что, по меньшей мере, одна мутация для обмена аминокислот происходит в диапазоне положений аминокислоты 40-93, 135-204 и/или 270-320 в соответствии с SEQ ID NO: 3, в предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения, в диапазоне положений аминокислоты 53-85, 150-192 и/или 285-311 в соответствии с SEQ ID NO: 3, в более предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения, в диапазоне положений аминокислоты 55-75, 157-167 и/или 285-298 в соответствии с SEQ ID NO: 3, или генерирование стоп-кодона происходит в диапазоне положений аминокислоты 322-402 в соответствии с SEQ ID NO: 3, в предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения, в диапазоне положений аминокислоты 342392 в соответствии с SEQ ID NO: 3, в более предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения, в диапазоне положений аминокислоты 362-382 в соответствии с SEQ ID NO: 3.[6] The plant of claim [4] or [5], characterized in that at least one mutation for amino acid metabolism occurs in the range of amino acid positions 40-93, 135-204 and/or 270-320 in accordance with SEQ ID NO: 3, in a preferred embodiment of the present invention, in the range of amino acid positions 53-85, 150-192 and/or 285-311 in accordance with SEQ ID NO: 3, in a more preferred embodiment of the present invention, in the range of amino acid positions 55-75, 157-167 and/or 285-298 in accordance with SEQ ID NO: 3, or stop codon generation occurs in the range of amino acid positions 322-402 in accordance with SEQ ID NO: 3, in a preferred embodiment of the present invention , in the range of amino acid positions 342392 in accordance with SEQ ID NO: 3, in a more preferred embodiment of the present invention, in the range of amino acid positions 362-382 in accordance with SEQ ID NO: 3.
[7] Растение по одному из пунктов [4]-[6], характеризующееся тем, что, по меньшей мере, одна мутация приводит к обмену аминокислот в положении аминокислоты 59, 162 и/или 291 в соответствии с SEQ ID NO: 3 и/или к стоп-кодону в положении аминокислоты 372 в соответствии с SEQ ID NO: 3.[7] The plant according to one of claims [4]-[6], characterized in that at least one mutation results in an amino acid exchange at amino acid position 59, 162 and/or 291 in accordance with SEQ ID NO: 3 and /or to the stop codon at amino acid position 372 in accordance with SEQ ID NO: 3.
[8] Растение по одному из пунктов [1]-[7], характеризующееся тем, что модифицированная пататинфосфолипаза (i) содержит аминокислотную последовательность в соответствии с SEQ ID NO: 3 или гомологичную аминокислотную последовательность, в которой присутствует, по меньшей мере, один обмен аминокислот, при этом, аргинин (R) в положении 59, валин (V) в положении 162 и/или серин (S) в положении 291 в соответствии с SEQ ID NO: 3 заменяется другой аминокислотой, в предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения, глутамином (Q) в положении 59, изолейцином (I) в положении 162 и/или лейцином (L) в положении 291;[8] The plant according to one of paragraphs [1]-[7], characterized in that the modified patatin phospholipase (i) contains an amino acid sequence in accordance with SEQ ID NO: 3 or a homologous amino acid sequence in which at least one exchange of amino acids, wherein arginine (R) at position 59, valine (V) at position 162 and/or serine (S) at position 291 in accordance with SEQ ID NO: 3 is replaced by another amino acid, in a preferred embodiment of the present invention, glutamine (Q) at position 59, isoleucine (I) at position 162 and/or leucine (L) at position 291;
(ii) кодируется нуклеотидной последовательностью, которая содержит кодирующую последовательность последовательности ДНК в соответствии с SEQ ID NO: 1 (получаемой из соответствующей сДНК в соответствии с SEQ ID NO: 2) или последовательность ДНК, которая на, по меньшей мере, 80% идентична SEQ ID NO: 1, в которой присутствует, по меньшей мере, один обмен нуклеотидов, приводящий к обмену аминокислот, при этом, по меньшей мере, один нуклеотид обменивается в положениях нуклеотида 421-423, 815-817, 1420-1422 и/или 1663-1665 в соответствии с SEQ ID NO: 1 (что соответствует положениям нуклеотида 175-177, 484-486, 871-873 и/или 1114-1116 в соответствии с SEQ ID NO: 2);(ii) is encoded by a nucleotide sequence that contains the coding sequence of a DNA sequence in accordance with SEQ ID NO: 1 (derived from the corresponding cDNA in accordance with SEQ ID NO: 2) or a DNA sequence that is at least 80% identical to SEQ ID NO: 1, in which there is at least one nucleotide exchange resulting in an amino acid exchange, wherein at least one nucleotide is exchanged at nucleotide positions 421-423, 815-817, 1420-1422 and/or 1663 -1665 according to SEQ ID NO: 1 (corresponding to nucleotide positions 175-177, 484-486, 871-873 and/or 1114-1116 according to SEQ ID NO: 2);
(iii) содержит аминокислотную последовательность в соответствии с SEQ ID NO: 6, 9 или 12; или (iv) кодируется нуклеотидной последовательностью, которая содержит кодирующую последовательность последовательности ДНК в соответствии с SEQ ID NO: 4 (получаемой из соответствующей сДНК в соответствии с SEQ ID NO: 5), SEQ ID NO: 7 (получаемой из соответствующей сДНК в соответствии с SEQ ID NO: 8), SEQ ID NO: 10 (получаемой из соответствующей сДНК в соответствии с SEQ ID NO: 11), SEQ ID NO: 13 (получаемой из соответствующей сДНК в соответствии с SEQ ID NO: 14).(iii) contains an amino acid sequence according to SEQ ID NO: 6, 9 or 12; or (iv) is encoded by a nucleotide sequence that contains the coding sequence of a DNA sequence in accordance with SEQ ID NO: 4 (derived from the corresponding cDNA in accordance with SEQ ID NO: 5), SEQ ID NO: 7 (derived from the corresponding cDNA in accordance with SEQ ID NO: 8), SEQ ID NO: 10 (derived from the corresponding cDNA in accordance with SEQ ID NO: 11), SEQ ID NO: 13 (derived from the corresponding cDNA in accordance with SEQ ID NO: 14).
[9] Растение по одному из пунктов [1]-[8], характеризующееся тем, что растение является гомозиготным или гетерозиготным для, по меньшей мере, одной мутации, в предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения, характеризующееся тем, что растение является гомозиготным для, по меньшей мере, одной мутации.[9] A plant according to one of paragraphs [1]-[8], characterized in that the plant is homozygous or heterozygous for at least one mutation, in a preferred embodiment of the present invention, characterized in that the plant is homozygous for, at least one mutation.
- 2 043415- 2 043415
[10] Молекула нуклеиновой кислоты, кодирующая одну из идентифицированных пататинфосфолипаз, мутировавшую в пунктах [4]-[8].[10] A nucleic acid molecule encoding one of the identified patatin phospholipases, mutated in points [4]-[8].
[11] Молекула нуклеиновой кислоты по пункту [10], характеризующееся тем, что ее присутствие в растении, в предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения, в отсутствии пататинфосфолипазы дикого типа, приводит к тому, что растение способно индуцировать гаплоидию.[11] The nucleic acid molecule of claim [10], characterized in that its presence in the plant, in a preferred embodiment of the present invention, in the absence of wild-type patatin phospholipase, results in the plant being capable of inducing haploidy.
[12] Молекула нуклеиновой кислоты, содержащая в длину, по меньшей мере, 15, 16, 17, 18, 19 или 20, в предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения, по меньшей мере, 21, 22, 23, 24 или 25, в более в предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения, по меньшей мере, 30, 35, 40, 45 или 50 и в самом предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения, по меньшей мере, 100, 200, 300, 500 или 1000 нуклеотидов, которая специфически гибридизируется с нуклеотидной последовательностью, определенной в одном из пунктов [5]-[8], и содержит одну из мутаций или пару молекул нуклеиновой кислоты, подходящую для диапазона, содержащего, по меньшей мере, одну из мутаций, для амплификации в полимеразной цепной реакции (PCR), в предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения, в форме олигонуклеотида, в предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения, имеющего в длину максимально 50 нуклеотидов, который, в предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения, имеет одну из нуклеотидных последовательностей в соответствии с SEQ ID NO: 28-30, 32-34, 36-38 или 40-42.[12] A nucleic acid molecule comprising a length of at least 15, 16, 17, 18, 19 or 20, in a preferred embodiment of the present invention at least 21, 22, 23, 24 or 25, more in a preferred embodiment of the present invention, at least 30, 35, 40, 45 or 50 and in a most preferred embodiment of the present invention, at least 100, 200, 300, 500 or 1000 nucleotides that specifically hybridizes to the nucleotide sequence as defined in one of [5] to [8], and contains one of the mutations or a pair of nucleic acid molecules suitable for a range containing at least one of the mutations for polymerase chain reaction (PCR) amplification, in in a preferred embodiment of the present invention, in the form of an oligonucleotide, in a preferred embodiment of the present invention, having a length of a maximum of 50 nucleotides, which, in a preferred embodiment of the present invention, has one of the nucleotide sequences in accordance with SEQ ID NO: 28-30, 32 -34, 36-38 or 40-42.
[13] Вектор, в предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения, вектор растения, содержащий молекулу нуклеиновой кислоты по одному из пунктов [10]-[12] или кассету экспрессии, определенную в пункте [4].[13] A vector, in a preferred embodiment of the present invention, a plant vector containing a nucleic acid molecule according to one of paragraphs [10]-[12] or an expression cassette as defined in paragraph [4].
[14] Клетка-хозяин, в предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения, растительная клетка, содержащая молекулу нуклеиновой кислоты по одному из пунктов [10]-[12], кассету экспрессии, определенную в пункте [4], вектор по пункту [13] или молекулу нуклеиновой кислоты по одному из пунктов [10]-[12] в качестве трансгена, при необходимости, регулируемого гетерологичным промотором, в предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения, пыльцеспецифичным промотором.[14] The host cell, in a preferred embodiment of the present invention, a plant cell containing a nucleic acid molecule according to one of paragraphs [10]-[12], an expression cassette as defined in paragraph [4], a vector according to paragraph [13], or a nucleic acid molecule according to one of paragraphs [10]-[12] as a transgene, optionally regulated by a heterologous promoter, in a preferred embodiment of the present invention, a pollen-specific promoter.
[15] Способ получения растения, способного индуцировать гаплоидию или имеющего повышенную скорость индукции относительно дикого типа, содержащий следующие этапы:[15] A method for producing a plant capable of inducing haploidy or having an increased rate of induction relative to the wild type, comprising the following steps:
(a) (i) мутагенез растительных клеток и затем регенерацию растений из растительных клеток, подвергнутых мутагенезу, или мутагенез растений;(a) (i) mutagenesis of plant cells and then regeneration of plants from plant cells subjected to mutagenesis, or plant mutagenesis;
(ii) идентификацию растения из этапа (i), имеющего, по меньшей мере, одну мутацию в эндогенной последовательности ДНК, которая соответствует, и/или которая приводит к, по меньшей мере, одной из мутаций, идентифицированных в пунктах [4]-[8], где аспарагиновая кислота (D) в положении 75, глицин (G) в положении 79 и/или пролин (Р) в положении 203 аминокислотной последовательности в соответствии с SEQ ID NO: 3, заменяется другой аминокислотой, в предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения, аспарагином (N) в положении 75, аргинином (R) в положении 79 и/или лейцином (L) в положении 203, или соответствующими им аминокислотами, и способного индуцировать получение гаплоидного потомства с повышенной скоростью, по сравнению с растением, не подвергнутым мутагенезу; или (b) (i) введение молекулы нуклеиновой кислоты, имеющей, по меньшей мере, одну мутацию, соответствующую, по меньшей мере, одной из мутаций, идентифицированных в пунктах [4]-[8], и/или приводящую к такой ситуации, когда аспарагиновая кислота (D) в положении 75, глицин (G) в положении 79 и/или пролин (P) в положении 203 аминокислотной последовательности в соответствии с SEQ ID NO: 3 заменяется другой аминокислотой, в предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения, аспарагином (N) в положении 75, аргинином (R) в положении 79 и/или лейцином (L) в положении 203, или соответствующими им аминокислотами, в растительных клетках, или введение кассеты экспрессии, определенной в пункте [4], в растительные клетки; и (ii) регенерацию растения, например, трансгенного растения, из растительных клеток из этапа (i).(ii) identifying the plant from step (i) having at least one mutation in the endogenous DNA sequence that matches and/or that results in at least one of the mutations identified in paragraphs [4]-[ 8], wherein aspartic acid (D) at position 75, glycine (G) at position 79 and/or proline (P) at position 203 of the amino acid sequence according to SEQ ID NO: 3 is replaced by another amino acid, in a preferred embodiment of the present invention, asparagine (N) at position 75, arginine (R) at position 79 and/or leucine (L) at position 203, or their corresponding amino acids, and capable of inducing the production of haploid progeny at an increased rate compared to a plant not subjected to mutagenesis; or (b) (i) introducing a nucleic acid molecule having at least one mutation corresponding to and/or leading to at least one of the mutations identified in paragraphs [4] to [8], when aspartic acid (D) at position 75, glycine (G) at position 79 and/or proline (P) at position 203 of the amino acid sequence according to SEQ ID NO: 3 is replaced by another amino acid, in a preferred embodiment of the present invention, asparagine ( N) at position 75, arginine (R) at position 79 and/or leucine (L) at position 203, or their corresponding amino acids, in plant cells, or introducing the expression cassette defined in paragraph [4] into plant cells; and (ii) regenerating a plant, eg a transgenic plant, from the plant cells of step (i).
[16] Способ по пункту [15], при этом, эндогенная последовательность ДНК или молекула нуклеиновой кислоты представляет собой кодирующую нуклеотидную последовательность, которая содержит аминокислотные последовательности, показанные в SEQ ID NO: 3 для сорго (Sorghum bicolor), SEQ ID NO: 18 для подсолнечника (Helianthus annuus), SEQ ID NO: 21 для ячменя (Hordeum vulgare) или в SEQ ID NO: 24 или 27 для Beta vulgaris (например, для сахарной свеклы).[16] The method of claim [15], wherein the endogenous DNA sequence or nucleic acid molecule is a coding nucleotide sequence that contains the amino acid sequences shown in SEQ ID NO: 3 for sorghum (Sorghum bicolor), SEQ ID NO: 18 for sunflower (Helianthus annuus), SEQ ID NO: 21 for barley (Hordeum vulgare) or in SEQ ID NO: 24 or 27 for Beta vulgaris (for example, for sugar beets).
[17] Способ по пункту [16], при этом, введение молекулы нуклеиновой кислоты может осуществляться, например, посредством трансформации Agrobacterium, гомологичной рекомбинации, например, посредством систем CRISPR/Cas или CRISPR/Cpf1 и матрицы для репарации, и он содержит мутагенез химических веществ и физический мутагенез, TILLING, целенаправленный мутагенез, например, с использованием цинк-пальцевых нуклеаз, TALE-нуклеаз (TALE - эффектор, подобный активаторам транскрипции), мегануклеаз и систем CRISPR/Cas или CRISPR/Cpf1.[17] The method according to paragraph [16], wherein the introduction of a nucleic acid molecule can be carried out, for example, through the transformation of Agrobacterium, homologous recombination, for example, through the CRISPR/Cas or CRISPR/Cpf1 systems and a template for repair, and it contains mutagenesis of chemical substances and physical mutagenesis, TILLING, targeted mutagenesis, for example, using zinc finger nucleases, TALE nucleases (TALE - transcription activator-like effector), meganucleases and the CRISPR/Cas or CRISPR/Cpf1 systems.
[18] Растение, содержащее растительную клетку по пункту [14], и/или получаемое способом по одному из пунктов [15]-[17], в предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения, при этом, растение представляет собой сорго, подсолнечник, рожь, пшеницу, картофель, ячмень или сахар-[18] A plant containing a plant cell according to item [14], and/or obtained by a method according to one of items [15]-[17], in a preferred embodiment of the present invention, wherein the plant is sorghum, sunflower, rye, wheat, potatoes, barley or sugar -
- 3 043415 ную свеклу.- 3 043415 new beets.
[19] Орган, часть растения, ткань или клетка растения по одному из пунктов [1]-[9] или [18], или семена, или потомство растения по одному из пунктов [1]-[9] или [18], при этом, семя или потомство имеют мутацию, определенную в пунктах [4]-[8], и/или молекулу нуклеиновой кислоты по одному из пунктов [10]-[12], кассету экспрессии по пункту [4] или вектор по пункту [13].[19] An organ, part of a plant, tissue or cell of a plant according to one of paragraphs [1]-[9] or [18], or seeds or progeny of a plant according to one of paragraphs [1]-[9] or [18], in this case, the seed or offspring have a mutation defined in paragraphs [4]-[8], and/or a nucleic acid molecule according to one of paragraphs [10]-[12], an expression cassette according to paragraph [4] or a vector according to paragraph [ 13].
[20] Способ получения гаплоидного растения, содержащий следующие этапы:[20] A method for producing a haploid plant, comprising the following steps:
(a) скрещивание растения по одному из пунктов [1]-[9] или [18] с растением того же рода, в предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения, того же вида, (b) отбор опыленного гаплоидного семени или зародыша, и (c) продуцирование гаплоидного растения из семени или зародыша из этапа (b).(a) crossing a plant according to one of paragraphs [1] to [9] or [18] with a plant of the same genus, in a preferred embodiment of the present invention, the same species, (b) selecting a pollinated haploid seed or embryo, and (c ) production of a haploid plant from the seed or embryo from step (b).
[21] Гаплоидное растение, гаплоидное опыленное семя или зародыш можно получить способом по пункту [20].[21] A haploid plant, haploid pollinated seed or embryo can be obtained by the method according to paragraph [20].
[22] Орган, часть растения, ткань, клетка, семя или потомство растения по пункту [21].[22] An organ, part of a plant, tissue, cell, seed or progeny of a plant under paragraph [21].
[23] Способ получения диплоидного растения, содержащий следующие этапы:[23] A method for producing a diploid plant, comprising the following steps:
(a) продуцирование гаплоидного растения способом по пункту [20];(a) producing a haploid plant by the method according to paragraph [20];
(b) удвоение гаплоидного набора хромосом, по меньшей мере, в одной клетке гаплоидного растения, и (c) регенерацию диплоидного растения из клетки из этапа (b).(b) doubling the haploid number of chromosomes in at least one cell of the haploid plant, and (c) regenerating a diploid plant from the cell of step (b).
[24] Диплоидное растение можно получить способом по пункту [23].[24] A diploid plant can be obtained by the method according to paragraph [23].
[25] Способ продуцирования гибридных растений, содержащий следующие этапы:[25] A method for producing hybrid plants, comprising the following steps:
(a) скрещивание растения по пункту [24] со вторым растением того же рода, в предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения, того же вида, (b) отбор гибридных растений с учетом желаемого признака.(a) crossing the plant of [24] with a second plant of the same genus, in a preferred embodiment of the present invention, the same species, (b) selecting hybrid plants based on the desired trait.
[26] Гибридное растение, которое можно получить способом по пункту [25].[26] A hybrid plant that can be obtained by the method according to paragraph [25].
[27] Способ идентификации растения по одному из пунктов [1]-[9] или [18] посредством детекции мутации в гене пататин-фосфолипазы, например, мутации, определенной в пунктах [4]-[9], или маркерного аллеля, который соединен с мутацией, в предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения, с использованием нуклеиновой кислоты по пункту [12] в качестве молекулярного маркера.[27] A method for identifying a plant according to one of paragraphs [1]-[9] or [18] by detecting a mutation in the patatin phospholipase gene, for example, a mutation defined in paragraphs [4]-[9], or a marker allele that linked to the mutation, in a preferred embodiment of the present invention, using the nucleic acid of [12] as a molecular marker.
[28] Использование нуклеиновой кислоты по пункту [10] или [11], кассеты экспрессии, определенной в пункте [4], или вектора по пункту [13] в растении для придания свойства индуктора гаплоидов или для повышения скорости индукции для продуцирования растения или трансгенного растения, способного индуцировать гаплоидию.[28] Use of a nucleic acid as defined in [10] or [11], an expression cassette as defined in [4], or a vector as defined in [13] in a plant to impart haploid inducer properties or to increase the rate of induction for producing a plant or transgenic plant capable of inducing haploidy.
[29] Использование растения по одному из пунктов [1]-[9] или [18] для продуцирования гаплоидного опыленного семени или зародыша, или гаплоидного растения.[29] Use of a plant according to one of paragraphs [1]-[9] or [18] to produce a haploid pollinated seed or embryo, or a haploid plant.
[30] Использование нуклеиновой кислоты по пункту [12] в качестве молекулярного маркера для детекции мутации в гене пататин-фосфолипазы.[30] Use of nucleic acid according to paragraph [12] as a molecular marker for detecting mutations in the patatin phospholipase gene.
Во-первых, некоторые термины, используемые в изоретении, более подробно поясняются следующим образом:First, some of the terms used in the invention are explained in more detail as follows:
Выражение придать свойство индуктора гаплоидов или придание свойства индуктора гаплоидов, или способный индуцировать гаплоидию означает экспрессию, сравнимую с экспрессией у растения, которая осуществляется с использованием нуклеиновой кислоты по настоящему изобретению или посредством модификации генома, в частности, посредством мутации пататин-фосфолипазы, изменяемой с тем, чтобы она была способна продуцировать опыленные семена или зародыши, имеющие простой (гаплоидный) набор хромосом, в результате скрещивания с растением того же рода, в предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения, того же вида, которое не обладает свойством индуктора гаплоидов. Свойство индуктора гаплоидов, представленное как абсолютная скорость индукции гаплоидов, означает, что, по меньшей мере, 0,1, 0,2, 0,3, 0,4, 0,5, 0,6, 0,7, 0,8, 0,9 или 1%, в предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения, по меньшей мере, 1,5, 2, 2,5, 3, 3,5, 4, 4,5 или 5%, в более в предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения, по меньшей мере, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 13, 14 или 15%, или в еще более предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения, по меньшей мере, 20, 25, 30, 35, 40, 45 или 50% опыленных семян или зародышей имеют гаплоидный набор хромосом.The expression conferring the property of a haploid inducer or conferring the property of a haploid inducer, or capable of inducing haploidy means expression comparable to that in a plant, which is carried out using a nucleic acid according to the present invention or through modification of the genome, in particular through a mutation of patatin phospholipase, altered thereby so that it is capable of producing pollinated seeds or embryos having a simple (haploid) set of chromosomes, as a result of crossing with a plant of the same genus, in a preferred embodiment of the present invention, the same species, which does not have the property of a haploid inducer. The haploid inducer property, represented as the absolute rate of haploid induction, means that at least 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8 , 0.9 or 1%, in a preferred embodiment of the present invention, at least 1.5, 2, 2.5, 3, 3.5, 4, 4.5 or 5%, in a more preferred embodiment of the present invention, at least 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 13, 14 or 15%, or in an even more preferred embodiment of the present invention, at least 20, 25, 30, 35, 40 , 45 or 50% of pollinated seeds or embryos have a haploid set of chromosomes.
Термин функциональный фрагмент нуклеотидной последовательности означает участок нуклеотидной последовательности, который обладает функциональными возможностями, идентичными или сопоставимыми с общей нуклеотидной последовательностью, из которой получен функциональный фрагмент. Как таковой, функциональный фрагмент может иметь нуклеотидную последовательность, идентичную или гомологичную общей нуклеотидной последовательности на, по меньшей мере, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 92, 94, 96, 97, 98 или 99% по длине. Кроме того, термин функциональный фрагмент нуклеотидной последовательности также может означать участок нуклеотидной последовательности, изменяющий функциональные возможности всей нуклеотидной последовательности, например, в ходе посттранскрипционного или транскрипционного сайленсинга генов. Как таковой, функциональный фрагмент нуклеотидной последовательности может содержать, по меньшей мере, 14, 15, 16, 17, 18, 19,The term functional nucleotide sequence fragment means a region of nucleotide sequence that has functionality identical to or comparable to the overall nucleotide sequence from which the functional fragment is derived. As such, the functional fragment may have a nucleotide sequence identical or homologous to the overall nucleotide sequence by at least 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 92, 94, 96, 97, 98, or 99% in length. In addition, the term functional fragment of a nucleotide sequence can also mean a region of a nucleotide sequence that changes the functionality of the entire nucleotide sequence, for example, during post-transcriptional or transcriptional gene silencing. As such, a functional nucleotide sequence fragment may contain at least 14, 15, 16, 17, 18, 19,
- 4 043415- 4 043415
20, 21, 22, 23, 24 или 25, в предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения, по меньшей мере, 30, 35, 40, 45, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 120 или 140, в более предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения, по меньшей мере 160, 180, 200, 250, 300, 350, 400, 450, 500, 600, 700, 800, 900 или 1000 последовательных нуклеотидов общей нуклеотидной последовательности.20, 21, 22, 23, 24 or 25, in a preferred embodiment of the present invention, at least 30, 35, 40, 45, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 120 or 140, more preferably in an embodiment of the present invention, at least 160, 180, 200, 250, 300, 350, 400, 450, 500, 600, 700, 800, 900 or 1000 contiguous nucleotides of total nucleotide sequence.
Термин функциональная часть белка означает участок белка или участок аминокислотной последовательности, кодирующий белок, при этом, этот участок может реализовывать функциональные возможности, идентичные или сопоставимые с функциональными возможностями общего белка в растительной клетке. Функциональная часть белка имеет длину, которая на, по меньшей мере, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 92, 94, 96, 97, 98 или 99% идентична или сходна с аминокислотной последовательностью, с учетом консервативного и полуконсервативного обменов аминокислот, как у белка, из которого получена эта функциональная часть.The term functional part of a protein means a region of a protein or a region of amino acid sequence that encodes a protein, and this region may implement functionality identical to or comparable to the functionality of a general protein in a plant cell. The functional portion of the protein has a length that is at least 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 92, 94, 96, 97, 98, or 99% identical or similar to the amino acid sequence, taking into account conservative and semi-conservative amino acid metabolisms, like the protein from which this functional part is derived.
Термин индуктор гаплоидов также означает индуктор гаплоидов в условиях in vivo.The term haploid inducer also means an inducer of haploids under in vivo conditions.
Термин гетерологичный означает, что введенный полинуклеотид, например, происходит из одной клетки или организма, имеющего другой генетический фон одного и того же вида или другого вида, или он гомологичен прокариотической или эукариотической клетке-хозяину, но затем располагается в другой генетической среде и, таким образом, он отличается от любого соответствующего полинуклеотида природного происхождения. Гетерологичный полинуклеотид может присутствовать в дополнение к соответствующему эндогенному гену.The term heterologous means that the introduced polynucleotide, for example, comes from the same cell or organism having a different genetic background of the same species or a different species, or it is homologous to a prokaryotic or eukaryotic host cell, but is then located in a different genetic environment and thus thus, it is different from any corresponding naturally occurring polynucleotide. A heterologous polynucleotide may be present in addition to the corresponding endogenous gene.
Под термином гибридизирование или гибридизация понимают процесс, в котором молекула одноцепочечной нуклеиновой кислоты присоединяется к практически комплементарной цепи нуклеиновой кислоты, то есть, вступает с ней в спаривание оснований. Стандартные способы гибридизации описаны, например, в работе Сэмбрук и др., Молекулярное клонирование: Инструкция по проведению лабораторных работ, 3-е издание, Cold Spring Harbor Laboratory Press, Колд Спринг Харбор, Нью-Йорк, 2001. В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения, подразумевается, что, по меньшей мере, 80 или 85%, в предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения, по меньшей мере, 90, 91, 92, 93, 94 или 95%, в особенно предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения, по меньшей мере, 96, 97, 98 или 99% оснований молекулы нуклеиновой кислоты вступают в спаривание оснований с практически комплементарной цепью нуклеиновой кислоты. Возможность такого присоединения зависит от жесткости условий гибридизации. Термин жесткость относится к условиям гибридизации. Высокая жесткость задается, когда спаривание оснований затруднено, а низкая жесткость задается, когда спаривание оснований облегчено. Жесткость гибридизации зависит, например, от концентрации соли или ионной силы и температуры. Как правило, жесткость может быть повышена путем повышения температуры и/или понижения содержания соли. Под термином жесткие условия гибридизации понимают такие условия, при которых гибридизация происходит преимущественно только между гомологичными молекулами нуклеиновой кислоты и гомологами. Термин условия гибридизации относится не только к условиям, преобладающим во время фактического присоединении нуклеиновых кислот, но также и к условиям, преобладающим во время последующих этапов отмывания. Жесткие условия гибридизации представляют собой, например, условия, при которых гибридизируются преимущественно только те молекулы нуклеиновой кислоты, которые имеют, по меньшей мере, 80 по меньшей мере, 85, по меньшей мере, 90 или, по меньшей мере, 95% идентичности последовательностей. Жесткими условиями гибридизации являются, например: гибридизация в 4-кратном растворе хлорида и цитрата натрия (SSC) при 65°C с последующим многократным отмыванием в 0,1-кратном SSC при 65°C в течение, в совокупности, примерно, 1 ч. Используемый в настоящем документе термин жесткие условия гибридизации также может означать: гибридизацию при 68°C в 0,25 М фосфате натрия, pH 7,2, 7% додецилсульфате натрия (SDS), 1 мМ этилендиаминтетрауксусной кислоте (EDTA) и в 1% бычьем сывороточном альбумине (BSA) в течение 16 часов с последующим двукратным отмыванием в 2-кратном SSC и 0,1% SDS при 68°C. В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения, гибридизация происходит в жестких условиях.The term hybridization or hybridization refers to the process in which a single-stranded nucleic acid molecule attaches to a practically complementary nucleic acid chain, that is, it enters into base pairing with it. Standard hybridization methods are described, for example, in Sambrook et al., Molecular Cloning: Laboratory Manual, 3rd edition, Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, New York, 2001. In a preferred embodiment of the present invention , it is meant that at least 80 or 85%, in a preferred embodiment of the present invention, at least 90, 91, 92, 93, 94 or 95%, in a particularly preferred embodiment of the present invention, at least 96, 97, 98, or 99% of the bases of a nucleic acid molecule undergo base pairing with a substantially complementary nucleic acid strand. The possibility of such an attachment depends on the severity of the hybridization conditions. The term stringency refers to the hybridization conditions. High rigidity is specified when base pairing is difficult, and low rigidity is specified when base pairing is facilitated. The stringency of hybridization depends, for example, on salt concentration or ionic strength and temperature. Typically, hardness can be increased by increasing the temperature and/or decreasing the salt content. The term stringent hybridization conditions refers to those conditions under which hybridization occurs predominantly only between homologous nucleic acid molecules and homologs. The term hybridization conditions refers not only to the conditions prevailing during the actual addition of the nucleic acids, but also to the conditions prevailing during subsequent washing steps. Stringent hybridization conditions are, for example, conditions under which only those nucleic acid molecules that have at least 80, at least 85, at least 90, or at least 95% sequence identity are hybridized. Stringent hybridization conditions include, for example, hybridization in 4× sodium chloride citrate (SSC) at 65°C followed by multiple washes in 0.1× SSC at 65°C for a total of approximately 1 hour. As used herein, the term stringent hybridization conditions may also mean: hybridization at 68°C in 0.25 M sodium phosphate, pH 7.2, 7% sodium dodecyl sulfate (SDS), 1 mM ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA) and 1% bovine serum albumin (BSA) for 16 hours followed by washing twice in 2x SSC and 0.1% SDS at 68°C. In a preferred embodiment of the present invention, hybridization occurs under harsh conditions.
Выражение повышение эффективности индукции индуктора гаплоидов или подобные выражения означают, что скорость индукции гаплоидов у растения, обладающего свойством индуктора гаплоидов, повышена. Таким образом, количество опыленных семян, которые имеют гаплоидный набор хромосом и скрещивание индуктора гаплоидов с растением того же рода, в предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения, того же вида, которое не обладает свойством индуктора гаплоидов, увеличилось на, по меньшей мере, 0,1, 0,2, 0,3, 0,4, 0,5, 0,6, 0,7, 0,8, 0,9 или 1%, в предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения на, по меньшей мере, 1,5, 2, 2,5, 3, 3,5, 4, 4,5 или 5%, и в самом предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения на, по меньшей мере, 6, 7, 8, 9, 10, 15, 20, 30 или 50% выше, чем количество опыленных семян, достигнутое без использования нуклеиновой кислоты или без модификации генома, в частности, без мутации пататин-фосфолипазы в контексте настоящего изобретения, то есть скорость индукции гаплоидов может быть повышена на, по меньшей мере, 0,1, 0,2, 0,3, 0,4, 0,5, 0,6, 0,7, 0,8, 0,9 или 1%, в предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения на, по меньшей мере, 1,5, 2, 2,5, 3, 3,5, 4, 4,5 или 5%, и в самом в предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения на, по меньшей мере, 6, 7, 8, 9, 10, 15, 20, 30 или 50% относиThe expression increasing the induction efficiency of a haploid inducer or similar expressions means that the rate of haploid induction in a plant having the property of a haploid inducer is increased. Thus, the number of pollinated seeds that have a haploid set of chromosomes and crossing a haploid inducer with a plant of the same genus, in a preferred embodiment of the present invention, the same species that does not have the property of a haploid inducer, increased by at least 0.1 , 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9 or 1%, in a preferred embodiment of the present invention by at least 1. 5, 2, 2.5, 3, 3.5, 4, 4.5 or 5%, and in the most preferred embodiment of the present invention at least 6, 7, 8, 9, 10, 15, 20 , 30 or 50% higher than the number of pollinated seeds achieved without the use of nucleic acid or without modification of the genome, in particular without mutation of patatin phospholipase in the context of the present invention, that is, the rate of haploid induction can be increased by at least 0 .1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9 or 1%, in a preferred embodiment of the present invention by at least 1.5, 2, 2.5, 3, 3.5, 4, 4.5 or 5%, and in the most preferred embodiment of the present invention at least 6, 7, 8, 9, 10, 15, 20, 30 or 50% relative
- 5 043415 тельно ранее достигнутой скорости индукции гаплоидов.- 5 043415 corresponding to the previously achieved rate of haploid induction.
Термин комплементарная нуклеотидная последовательность относительно нуклеиновой кислоты в форме двухцепочечной ДНК означает, что вторая цепь ДНК, комплементарная первой цепи ДНК, имеет нуклеотиды в соответствии с правилами спаривания оснований, которые соответствуют основаниям первой цепи, соответствующим правилам Уотсона-Крика.The term complementary nucleotide sequence to a nucleic acid in the form of double-stranded DNA means that the second strand of DNA, complementary to the first strand of DNA, has nucleotides according to base-pairing rules that correspond to the bases of the first strand, corresponding to the Watson-Crick rules.
Термин молекулярный маркер представляет собой нуклеиновую кислоту, которая является полиморфной в популяции растений и используется в качестве исходной или ориентирующей точки. Маркер для детекции события рекомбинации должен быть способен отслеживать различия или полиморфизмы в пределах популяции растений. Таким образом, такой маркер способен детектировать и различать разнообразные аллельные состояния (аллели). Термин молекулярный маркер также относится к нуклеотидным последовательностям, которые комплементарны или, по меньшей мере, практически комплементарны или гомологичны геномным последовательностям, например, нуклеиновым кислотам, которые используются в качестве зондов или праймеров. Для маркеров, эти различия могут быть выявлены на уровне ДНК, и они представляют собой, например, различия в полинуклеотидных последовательностях, такие как, SSR (простые повторяющиеся последовательности), RFLP (полиморфизм длин рестрикционных фрагментов), FLP (полиморфизм длин фрагментов) или SNP (однонуклеотидный полиморфизм). Маркеры могут быть получены из геномных или экспрессируемых нуклеиновых кислот, таких как, сплайсированные РНК, сДНК или EST, а также они могут относиться к нуклеиновым кислотам, которые используются и считаются подходящими в качестве зонда или пар праймеров для амплификации фрагмента последовательности с использованием способов на основе PCR. Маркеры, описывающие генетический полиморфизм (между частями популяции), могут быть детектированы с использованием хорошо известных способов в соответствии с известным уровнем техники (Введение в генетический анализ. 7-е издание, Гриффитс, Миллер, Сузуки и др., 2000). Они включают, например, секвенирование ДНК, сиквенсспецифичную амплификацию на основе PCR, детекцию RFLP, детекцию полинуклеотидного полиморфизма посредством аллель-специфичной гибридизации (ASH), детекцию амплифицированных вариабельных последовательностей генома растения, детекцию 3SR (самоподдерживающаяся репликация последовательностей), детекцию SSR, SNP, RFLP или AFLP (полиморфизм длин амплифицированных фрагментов). Кроме того, также известны способы детекции EST (маркерные экспрессируемые последовательности) и маркеров SSR, полученных из последовательностей EST и RAPD (случайно амплифицированная полиморфная ДНК). В зависимости от контекста, термин маркер в описании настоящего изобретения может также означать специфичное положение хромосомы в геноме того вида, у которого может быть выявлен специфичный маркер (например, SNP).The term molecular marker is a nucleic acid that is polymorphic in a plant population and is used as a starting or targeting point. A marker for detecting a recombination event must be capable of tracking differences or polymorphisms within a plant population. Thus, such a marker is capable of detecting and distinguishing between a variety of allelic states (alleles). The term molecular marker also refers to nucleotide sequences that are complementary or at least substantially complementary or homologous to genomic sequences, such as nucleic acids, that are used as probes or primers. For markers, these differences can be detected at the DNA level and are, for example, differences in polynucleotide sequences such as SSR (simple sequence repeat), RFLP (restriction fragment length polymorphism), FLP (fragment length polymorphism) or SNP (single nucleotide polymorphism). Markers can be derived from genomic or expressed nucleic acids, such as spliced RNA, cDNA or EST, and they can also refer to nucleic acids that are used and considered suitable as a probe or primer pairs for amplifying a fragment of a sequence using methods based on PCR. Markers describing genetic polymorphism (between parts of a population) can be detected using well known methods in accordance with the prior art (Introduction to Genetic Analysis. 7th edition, Griffiths, Miller, Suzuki et al., 2000). These include, for example, DNA sequencing, PCR-based sequence-specific amplification, RFLP detection, polynucleotide polymorphism detection by allele-specific hybridization (ASH), detection of amplified plant genome variable sequences, 3SR (self-sustaining sequence replication) detection, SSR detection, SNP, RFLP or AFLP (amplified fragment length polymorphism). In addition, methods for detecting ESTs (expressed sequence markers) and SSR markers derived from EST and RAPD (random amplified polymorphic DNA) sequences are also known. Depending on the context, the term marker as used herein may also refer to a specific chromosomal position in the genome of a species in which a specific marker (eg, SNP) may be identified.
Термин функционально сцепленный означает соединенный в общую молекулу нуклеиновой кислоты таким образом, что объединенные элементы расположены и ориентированы друг к другу таким образом, что может произойти транскрипция молекулы нуклеиновой кислоты. ДНК, функционально сцепленная с промотором, регулируется этим промотором на уровне транскрипции.The term operably linked means linked into a common nucleic acid molecule in such a way that the combined elements are arranged and oriented towards each other in such a way that transcription of the nucleic acid molecule can occur. DNA operably linked to a promoter is regulated by that promoter at the transcriptional level.
Термин растение в контексте настоящего изобретения может, если не указано иное, принадлежать к любому виду двудольных и однодольных растений. Предпочтение отдается растениям, выращиваемым в сельском хозяйстве или садоводстве, или для производства биоэнергии (биоэтанол, биогаз и так далее). К ним относятся, например, Solarium tuberosum, Triticum aestivum, Triticum durum, Triticum spelta, Helianthus annuus, Secale cereale, Hordeum vulgare, Hordeum bulbosum, Brassica napus, Brassica oleracea, Brassica rapa, Brassica juncacea, Brassica nigra, Glycine max, Gossypium sp., Sorghum bicolor, Sorghum sudanense, Sorghum bicolor x Sorghum sudanense, triticale, Saccharum officinarium, Setaria italica, Oryza sativa, Oryza minuta, Oryza australiensis, Oryza alta, Brachypodium distachyon, Hordeum marinum, Aegilops tauschii, Daucus glochidiatus, Daucus pusillus, Daucus muricatus, Daucus carota, Eucalyptus grandis, Erythranthe guttata, Genlisea aurea, Musa sp., Avena sp., Nicotiana sylvestris, Nicotiana tabacum, Nicotiana tomentosiformis, Solanum lycopersicum, Coffea canephora, Vitis vinifera, Cucumis sativus, Morus notabilis, Crucihimalaya himalaica, Crucihimalaya wallichii, Cardamine flexuosa, Lepidium virginicum, Capsella bursa-pastoris, Olmarabidopsis pumila, Arabis hirsuta, Raphanus sativus, Eruca vesicaria sativa, Citrus sinensis, Jatropha curcas, Populus trichocarpa или Beta vulgaris.The term plant in the context of the present invention may, unless otherwise indicated, refer to any species of dicotyledonous and monocotyledonous plants. Preference is given to plants grown in agriculture or horticulture, or for the production of bioenergy (bioethanol, biogas, etc.). These include, for example, Solarium tuberosum, Triticum aestivum, Triticum durum, Triticum spelta, Helianthus annuus, Secale cereale, Hordeum vulgare, Hordeum bulbosum, Brassica napus, Brassica oleracea, Brassica rapa, Brassica juncacea, Brassica nigra, Glycine max, Gossypium sp ., Sorghum bicolor, Sorghum sudanense, Sorghum bicolor x Sorghum sudanense, triticale, Saccharum officinarium, Setaria italica, Oryza sativa, Oryza minuta, Oryza australiensis, Oryza alta, Brachypodium distachyon, Hordeum marinum, Aegilops tauschii, Daucus glochidiatus, Daucus p usillus, Daucus muricatus, Daucus carota, Eucalyptus grandis, Erythranthe guttata, Genlisea aurea, Musa sp., Avena sp., Nicotiana sylvestris, Nicotiana tabacum, Nicotiana tomentosiformis, Solanum lycopersicum, Coffea canephora, Vitis vinifera, Cucumis sativus, Morus notabilis, Crucihimalaya himalaica , Crucihimalaya wallichii, Cardamine flexuosa, Lepidium virginicum, Capsella bursa-pastoris, Olmarabidopsis pumila, Arabis hirsuta, Raphanus sativus, Eruca vesicaria sativa, Citrus sinensis, Jatropha curcas, Populus trichocarpa or Beta vulgaris.
Растение сорго по настоящему изобретению представляет собой растение рода Sorghum, в частности, вида Sorghum bicolor, Sorghum sudanense, Sorghum bicolor x Sorghum sudanense, Sorghum x almum (Sorghum bicolor x Sorghum halepense), Sorghum arundinaceum, Sorghum x drummondii, Sorghum halepense и/или Sorghum propinquum, или их гибриды и все полученные из них сорта.The sorghum plant of the present invention is a plant of the genus Sorghum, in particular the species Sorghum bicolor, Sorghum sudanense, Sorghum bicolor x Sorghum sudanense, Sorghum x almum (Sorghum bicolor x Sorghum halepense), Sorghum arundinaceum, Sorghum x drummondii, Sorghum halepense and/or Sorghum propinquum, or their hybrids and all varieties derived from them.
Термин органы растения означают, например, листья, каулом, стебель, корни, вегетативные почки, меристемы, зародыши, пыльники, семяпочки, семена или плоды, в частности, зерна. Термин часть растения или части растения включает, но этим не ограничивается, ось побега или стебель, листья, цветки, соцветия, корни, плоды и семена, и пыльцу. Термин части растения также означают комбинацию из нескольких органов, например, цветка или семени, или часть органа, например, поперечное сечение от оси побега. Термин ткани растения представляют собой, например, каллусную ткань, запасающую ткань, меристематические ткани, ткань листа, ткань побега, ткань корня, опухолевую ткань растеThe term plant organs means, for example, leaves, stem, stem, roots, vegetative buds, meristems, embryos, anthers, ovules, seeds or fruits, in particular grains. The term plant part or plant parts includes, but is not limited to, shoot axis or stem, leaves, flowers, inflorescences, roots, fruits and seeds, and pollen. The term plant parts also means a combination of several organs, such as a flower or a seed, or part of an organ, such as a cross section from the axis of a shoot. The term plant tissues are, for example, callus tissue, storage tissue, meristematic tissue, leaf tissue, shoot tissue, root tissue, tumor growth tissue
- 6 043415 ния или репродуктивную ткань, и развившуюся ткань, основную ткань (так называемую, паренхиму), ксилему, опорно-трофическую ткань и покровную ткань (так называемый, эпидермис). Однако ткань не ограничивается этим списком. Под термином клетки растения понимают, например, изолированные клетки, имеющие клеточную стенку или ее агрегаты, или протопласты.- 6 043415 niya or reproductive tissue, and developed tissue, ground tissue (the so-called parenchyma), xylem, supporting-trophic tissue and integumentary tissue (the so-called epidermis). However, fabric is not limited to this list. The term plant cells refers, for example, to isolated cells having a cell wall or its aggregates, or protoplasts.
Термин промотор означает нетранслируемый сегмент ДНК, обычно расположенный выше кодирующей области, который включает сайт связывания полимеразы РНК и инициирует транскрипцию ДНК. Промотор также содержит другие элементы, которые действуют в качестве регуляторного гена экспрессии генов (например, цис-регуляторные элементы). Термин основной или минимальный промотор означает промотор, который имеет, по меньшей мере, основные элементы, необходимые для инициации транскрипции (например, TATA-бокс и/или инициатор).The term promoter refers to the untranslated segment of DNA, usually located upstream of the coding region, which includes the RNA polymerase binding site and initiates DNA transcription. The promoter also contains other elements that act as a gene regulator of gene expression (eg, cis-regulatory elements). The term core or minimal promoter means a promoter that has at least the basic elements necessary for initiation of transcription (eg, TATA box and/or initiator).
В контексте настоящего изобретения, термин модификации относится к нуклеотидной последовательности, которая влияет на специфичность и/или уровень экспрессии, например, к такой, в которой регуляторная последовательность опосредует тканеспецифичную специфичность. Такая регуляторная последовательность может быть расположена выше, а также ниже точки инициации транскрипции минимального промотора, например, в транскрибируемой, но нетранслируемой лидерной последовательности или в интроне.In the context of the present invention, the term modification refers to a nucleotide sequence that affects the specificity and/or level of expression, for example, one in which the regulatory sequence mediates tissue specificity. Such a regulatory sequence may be located upstream or downstream of the transcription initiation point of a minimal promoter, for example, in a transcribed but untranslated leader sequence or in an intron.
Термин трансгенное растение относится к растению, в геном которого интегрирован, по меньшей мере, один полинуклеотид, в предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения, гетерологичный полинуклеотид. В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения, полинуклеотид является стабильно интегрированным, а это означает, что интегрированный полинуклеотид стабильно поддерживается в растении, экспрессируется и может стабильно наследоваться потомством. Стабильное введение полинуклеотида в геном растения также включает интеграцию в геном растения предыдущего родительского поколения, при этом, полинуклеотид может стабильно наследоваться в дальнейшем. Термин гетерологичный означает, что введенный полинуклеотид, например, происходит из одной клетки или организма, имеющего другой генетический фон одного и того же вида или другого вида, или он гомологичен прокариотической или эукариотической клетке-хозяину, но затем располагается в другой генетической среде и, таким образом, он отличается от любого соответствующего полинуклеотида природного происхождения. Гетерологичный полинуклеотид может присутствовать в дополнение к соответствующему эндогенному гену.The term transgenic plant refers to a plant in which at least one polynucleotide, in a preferred embodiment of the present invention, a heterologous polynucleotide, has been integrated into its genome. In a preferred embodiment of the present invention, the polynucleotide is stably integrated, meaning that the integrated polynucleotide is stably maintained in the plant, expressed and can be stably inherited by progeny. The stable introduction of a polynucleotide into the plant genome also includes integration into the plant genome of the previous parental generation, and the polynucleotide can be stably inherited in the future. The term heterologous means that the introduced polynucleotide, for example, comes from the same cell or organism having a different genetic background of the same species or a different species, or it is homologous to a prokaryotic or eukaryotic host cell, but is then located in a different genetic environment and thus thus, it is different from any corresponding naturally occurring polynucleotide. A heterologous polynucleotide may be present in addition to the corresponding endogenous gene.
Выражение подходит для использования в качестве гаплоидного индуктора или способен индуцировать гаплоидию означает, что растение способно продуцировать опыленные семена, имеющие простой (гаплоидный) набор хромосом, в результате скрещивания с растением того же рода, в предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения, того же вида, которое не обладает свойством индуктора гаплоидов. Использование индуктора гаплоидов, представленного как абсолютная скорость индукции гаплоидов, означает, что, по меньшей мере, 0,1, 0,2, 0,3, 0,4, 0,5, 0,6, 0,7, 0,8, 0,9 или 1%, в предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения, по меньшей мере, 1,5, 2, 2,5, 3, 3,5, 4, 4,5 или 5%, в более в предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения, по меньшей мере, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 13, 14 или 15%, или в еще более предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения, по меньшей мере, 20, 25, 30, 35, 40, 45 или 50% опыленных семян или зародышей имеют гаплоидный набор хромосом.The expression suitable for use as a haploid inducer or capable of inducing haploidy means that the plant is capable of producing pollinated seeds having a simple (haploid) set of chromosomes as a result of crossing with a plant of the same genus, in a preferred embodiment of the present invention, the same species that does not have the property of a haploid inducer. Using a haploid inducer, represented as the absolute rate of haploid induction, means that at least 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8 , 0.9 or 1%, in a preferred embodiment of the present invention, at least 1.5, 2, 2.5, 3, 3.5, 4, 4.5 or 5%, in a more preferred embodiment of the present invention, at least 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 13, 14 or 15%, or in an even more preferred embodiment of the present invention, at least 20, 25, 30, 35, 40 , 45 or 50% of pollinated seeds or embryos have a haploid set of chromosomes.
Схемы и варианты осуществления настоящего изобретения описаны в качестве примера со ссылкой на прилагаемые фигуры и последовательности:Circuits and embodiments of the present invention are described by way of example with reference to the accompanying figures and sequences:
Фиг. 1. Выравнивание последовательностей (CLUSTAL О 1.2.4) аминокислотных последовательностей пататин-фосфолипазы дикого типа из сорго (Sorghum_PPL_AA, SEQ ID NO: 3), пататинфосфолипазы из сорго с обменом аминокислоты аргинин (R) на глутамин (Q) в положении аминокислоты 59 (Sorghum_PPL_R59Q, SEQ ID NO: 6), пататин-фосфолипазы из сорго с обменом аминокислоты валин (V) на изолейцин (I) в положении аминокислоты 162 (Sorghum_PPL_V162I, SEQ ID NO: 9), пататин-фосфолипазы из сорго с обменом аминокислоты серин (S) на лейцин (L) в положении аминокислоты 291 (Sorghum_PPL_S291L, SEQ ID NO: 12) и пататин-фосфолипазы из сорго с обменом аминокислоты глутамин (Q) на стоп-кодон в положении аминокислоты 372 (Sorghum_PPL_Q372Stop, SEQ ID NO: 15). Положения аминокислот 59, 162 и 291 выделены черным цветом.Fig. 1. Sequence alignment (CLUSTAL O 1.2.4) of the amino acid sequences of wild-type patatin phospholipase from sorghum (Sorghum_PPL_AA, SEQ ID NO: 3), patatin phospholipase from sorghum with the exchange of the amino acid arginine (R) for glutamine (Q) at amino acid position 59 ( Sorghum_PPL_R59Q, SEQ ID NO: 6), patatin phospholipases from sorghum with the exchange of the amino acid valine (V) for isoleucine (I) at amino acid position 162 (Sorghum_PPL_V162I, SEQ ID NO: 9), patatin phospholipases from sorghum with the exchange of the amino acid serine ( S) to leucine (L) at amino acid position 291 (Sorghum_PPL_S291L, SEQ ID NO: 12) and patatin phospholipase from sorghum with the exchange of the amino acid glutamine (Q) for a stop codon at amino acid position 372 (Sorghum_PPL_Q372Stop, SEQ ID NO: 15) . Amino acid positions 59, 162 and 291 are highlighted in black.
Фиг. 2. Выравнивание последовательностей (CLUSTAL О 1.2.4) аминокислотных последовательностей пататин-фосфолипазы дикого типа из сорго (Sorghum bicolor_PPL_AA, SEQ ID NO: 3), пататинфосфолипазы из ячменя (Hordeum vulgare_PPL_AA, SEQ ID NO: 21), пататин-фосфолипазы из подсолнечника (Helianthus annuus_PPL_AA, SEQ ID NO: 18), пататин-фосфолипазы 1 из сахарной свеклы (Beta vulgaris_PPL1_AA, SEQ ID NO: 24) и пататин-фосфолипазы 2 из сахарной свеклы (фосфолипаза Beta vulgaris 2_AA, SEQ ID NO: 27). Положения аминокислот, которые представляют собой функциональный домен фосфолипазы, выделены жирным шрифтом.Fig. 2. Sequence alignment (CLUSTAL O 1.2.4) of amino acid sequences of wild-type patatin phospholipase from sorghum (Sorghum bicolor_PPL_AA, SEQ ID NO: 3), patatin phospholipase from barley (Hordeum vulgare_PPL_AA, SEQ ID NO: 21), patatin phospholipase from sunflower (Helianthus annuus_PPL_AA, SEQ ID NO: 18), patatin phospholipase 1 from sugar beet (Beta vulgaris_PPL1_AA, SEQ ID NO: 24) and patatin phospholipase 2 from sugar beet (phospholipase Beta vulgaris 2_AA, SEQ ID NO: 27). The amino acid positions that constitute the functional phospholipase domain are shown in bold.
Подробное описание вариантов осуществления изобретенияDetailed Description of Embodiments of the Invention
Настоящее изобретение предлагает растение рода Sorghum, в дальнейшем также именуемое растением сорго, которое способно индуцировать гаплоидию. Благодаря этому свойству индукции гаплоидов, растение способно продуцировать опыленные семена или зародыши, имеющие простой (гаплоидный)The present invention provides a plant of the genus Sorghum, hereinafter also referred to as sorghum plant, which is capable of inducing haploidy. Thanks to this property of haploid induction, the plant is capable of producing pollinated seeds or embryos that have a simple (haploid)
- 7 043415 набор хромосом, в результате скрещивания с растением того же рода, в предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения, того же вида, которое не обладает свойством индуктора гаплоидов. Благодаря этой системе, изобретатели смогли предложить эффективную систему скрещивания растений сорго, поскольку линии инокуляции, то есть, гомозиготные отцовская и материнская линии для гибридного скрещивания, могут быть сгенерированы посредством удвоения хромосом у гаплоидного потомства.- 7 043415 set of chromosomes resulting from crossing with a plant of the same genus, in a preferred embodiment of the present invention, the same species, which does not have the property of a haploid inducer. Thanks to this system, the inventors were able to propose an effective system for crossing sorghum plants, since inoculation lines, that is, homozygous paternal and maternal lines for the hybrid cross, could be generated by doubling the chromosomes of the haploid progeny.
Растения сорго по настоящему изобретению характеризуются тем, что они имеют, по меньшей мере, одну модификацию, которая относится к пататин-фосфолипазе, которая либо придает свойство индукции гаплоидов, либо также улучшает естественно присутствующую способность к индукции гаплоидов, или повышает эффективность индукции. Таким образом, модификация в отношении пататинфосфолипазы является причиной того, что растение сорго по настоящему изобретению подходит для применения в качестве индуктора гаплоидов в программах по скрещиванию.The sorghum plants of the present invention are characterized in that they have at least one modification that relates to patatin phospholipase, which either imparts haploid induction property, or also improves the naturally present haploid induction property, or increases the induction efficiency. Thus, the modification to patatin phospholipase makes the sorghum plant of the present invention suitable for use as a haploid inducer in crossbreeding programs.
Растения по настоящему изобретению характеризуются тем, что они имеют скорость индукции составляет, в предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения, по меньшей мере, 0,5% и они, тем самым, отличаются от растений дикого типа или индукторов, не являющихся индукторами гаплоидов.The plants of the present invention are characterized in that they have an induction rate of, in a preferred embodiment of the present invention, at least 0.5% and are thereby distinguished from wild-type plants or inducers that are not haploid inducers.
В экспериментах, проведенных в контексте настоящего изобретения, было выявлено, что пататинфосфолипаза в сорго является пыльцеспецифично экспрессированной и поэтому, предположительно, оказывает влияние на рост пыльцевой трубки или взаимодействие между гаметофитами. Таким образом, растение сорго по настоящему изобретению, в предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения, характеризуется тем, что пататин-фосфолипаза является пыльцеспецифично экспрессированной и/или оказывает влияние на рост пыльцевой трубки или взаимодействие между гаметофитами.In experiments carried out in the context of the present invention, it was found that patatin phospholipase in sorghum is pollen-specifically expressed and therefore presumably affects pollen tube growth or interactions between gametophytes. Thus, the sorghum plant of the present invention, in a preferred embodiment of the present invention, is characterized in that the patatin phospholipase is pollen-specifically expressed and/or affects pollen tube growth or interaction between gametophytes.
В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения, пататин-фосфолипаза кодируется нуклеотидной последовательностью в соответствии с SEQ ID NO: 1 или 2, или нуклеотидной последовательностью, которая на, по меньшей мере, 80, в предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения, на 85, в более предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения, на 90, в еще более предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения, на 95 и в самом предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения, на 99% идентична SEQ ID NO: 1 или 2, или кодируется нуклеотидной последовательностью, которая имеет последовательность, комплементарную нуклеотидной последовательности в соответствии с SEQ ID NO: 1 или 2 в жестких условиях, или содержит аминокислотную последовательность, показанную в SEQ ID NO: 3, или гомологичную аминокислотную последовательность. Как уже упоминалось выше, растение сорго по настоящему изобретению содержит растения любых видов рода Sorghum, в частности, вида Sorghum bicolor, Sorghum sudanense и Sorghum bicolorx Sorghum sudanense или их гибриды и все полученные из них сорта. Соответственно, разумно предположить, что в процессе видообразования и скрещивания сортов нуклеотидная последовательность и, соответственно, аминокислотная последовательность пататинфосфолипазы изменились. В этом контексте, термин гомологичный означает, что рассматриваемые гены (из двух различных видов или сортов растений) имеют, по существу, одну и ту же функцию и общего предшественника, и поэтому обычно проявляют существенную идентичность в своей нуклеиновой кислоте или в закодированной аминокислотной последовательности, соответственно, в предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения на, по меньшей мере, 80%.In a preferred embodiment of the present invention, patatin phospholipase is encoded by a nucleotide sequence in accordance with SEQ ID NO: 1 or 2, or a nucleotide sequence that is at least 80, in a preferred embodiment of the present invention, 85, in a more preferred embodiment embodiment of the present invention, 90, in an even more preferred embodiment of the present invention, 95, and in the most preferred embodiment of the present invention, 99% identical to SEQ ID NO: 1 or 2, or encoded by a nucleotide sequence that has a sequence complementary nucleotide sequence in accordance with SEQ ID NO: 1 or 2 under stringent conditions, or contains the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 3, or a homologous amino acid sequence. As mentioned above, the sorghum plant of the present invention contains plants of any species of the genus Sorghum, in particular the species Sorghum bicolor, Sorghum sudanense and Sorghum bicolorx Sorghum sudanense or hybrids thereof and all varieties derived therefrom. Accordingly, it is reasonable to assume that during the process of speciation and crossing of varieties, the nucleotide sequence and, accordingly, the amino acid sequence of patatin phospholipase changed. In this context, the term homologous means that the genes in question (from two different plant species or cultivars) have essentially the same function and common ancestor, and therefore usually exhibit substantial identity in their nucleic acid or encoded amino acid sequence, accordingly, in a preferred embodiment of the present invention by at least 80%.
В контексте настоящего изобретения под термином гомолог понимают белок, имеющий одинаковое филогенетическое происхождение, под термином аналог понимают белок, который выполняет такую же функцию, но он имеет иное филогенетическое происхождение, а под термином ортолог понимают белок из растения другого вида, который выполняет такую же функцию, и под термином паралог понимают белок, который был создан посредством дупликации в пределах вида, при этом, эта копия либо сохраняет такую же функцию белка, у нее изменяется профиль экспрессии гена, но не функция, у нее изменяется функция белка, либо функция предкового гена разделена между обеими копиями.In the context of the present invention, the term homolog refers to a protein that has the same phylogenetic origin, the term analog refers to a protein that performs the same function but has a different phylogenetic origin, and the term ortholog refers to a protein from a plant of a different species that performs the same function. , and the term paralogue refers to a protein that was created through duplication within a species, and this copy either retains the same protein function, it changes the gene expression profile, but not the function, it changes the function of the protein, or the function of the ancestral gene divided between both copies.
Закодированный белок (или аминокислотная последовательность), по существу, является гомологом в контексте настоящего изобретения, когда он выполняет одну и ту же функцию, независимо от того, имеет ли он одинаковое или разное филогенетическое происхождение, или происходит от одного и того же, или другого вида. Гомолог, кроме того, способен комплементировать свойство индукции гаплоидов, то есть, посредством модификации кодируемого гомологом генного продукта растения, из которого происходит ген, придавать свойство индуктора гаплоидов или повышать эффективность индукции индуктора гаплоидов. Соответственно, гомолог, соответствующий пататин-фосфолипазе, закодированный нуклеотидной последовательностью в соответствии с SEQ ID NO: 1 или 2, или содержащий аминокислотную последовательность в соответствии с SEQ ID NO: 3, может, в предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения, быть охарактеризован как обладающий способностью комплементировать свойство индуктора гаплоидов, которое наблюдается у растения сорго по настоящему изобретению. Дополнительно или в качестве альтернативы, гомолог пататин-фосфолипазы может быть, в предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения, охарактеризован опосредованием свойства индуктора гаплоидов или повышением эффективности индукции индуктора гаплоидов посредством моAn encoded protein (or amino acid sequence) is essentially a homologue in the context of the present invention when it performs the same function, regardless of whether it has the same or different phylogenetic origins, or is derived from the same or different kind. The homolog is also capable of complementing the haploid inducing property, that is, by modifying the gene product encoded by the homologue of the plant from which the gene originates, imparting the haploid inducing property or increasing the induction efficiency of the haploid inducer. Accordingly, a homologue corresponding to patatin phospholipase encoded by a nucleotide sequence in accordance with SEQ ID NO: 1 or 2, or containing an amino acid sequence in accordance with SEQ ID NO: 3, can, in a preferred embodiment of the present invention, be characterized as having the ability complement the haploid inducer property that is observed in the sorghum plant of the present invention. Additionally or alternatively, the patatin phospholipase homolog may, in a preferred embodiment of the present invention, be characterized by mediating the haploid inducer property or increasing the induction efficiency of the haploid inducer by mo
- 8 043415 дификации генного продукта, закодированного гомологом.- 8 043415 modification of the gene product encoded by the homologue.
Специалистам в данной области техники известны соответствующие методы и способы комплементарности в генетике у сорго, например, из публикации Ли и др., J. Genet. 94 (2015), 445-452, при которых фенотип сорго, который характеризуется коричневой средней жилкой, и который вызван точечной мутацией в гене bmr-6, был комплементирован введением гена дикого типа bmr-6.Those skilled in the art will know appropriate methods and techniques for genetic complementation in sorghum, for example, from Lee et al., J. Genet. 94 (2015), 445-452, in which the brown midrib phenotype of sorghum, which is caused by a point mutation in the bmr-6 gene, was complemented by introduction of the wild-type bmr-6 gene.
Как показано на примере 2, аминокислотная последовательность в аминокислотной последовательности пататин-фосфолипазы из сорго (SEQ ID NO: 3) приводит к тому, что скорость индукции гаплоидов у сорго частично превышает 1,5%. Можно предположить, что дальнейшее повышение скорости индукции может быть результатом дополнительных обменов аминокислот, что приводит к дальнейшей модификации кодирующей последовательности пататин-фосфолипазы. Таким образом, растения сорго, содержащие, по меньшей мере, одну модификацию или мутацию, относящуюся к пататин-фосфолипазе, включены в настоящее изобретение.As shown in Example 2, the amino acid sequence of the amino acid sequence of patatin phospholipase from sorghum (SEQ ID NO: 3) results in a haploid induction rate in sorghum that is partially greater than 1.5%. It can be speculated that a further increase in the rate of induction may result from additional amino acid exchanges, which leads to further modification of the patatin phospholipase coding sequence. Thus, sorghum plants containing at least one modification or mutation related to patatin phospholipase are included in the present invention.
В контексте настоящего изобретения, вышеупомянутые модификации, которые относятся к пататин-фосфолипазе, в предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения, характеризуются тем, что они являются мутациями, которые приводят к, по меньшей мере, одному обмену аминокислот или к продуцированию стоп-кодона в эндогенной последовательности ДНК, кодирующей пататин-фосфолипазу.In the context of the present invention, the above-mentioned modifications which relate to patatin phospholipase, in a preferred embodiment of the present invention, are characterized by the fact that they are mutations that lead to at least one amino acid exchange or to the production of a stop codon in the endogenous sequence DNA encoding patatin phospholipase.
Мутация означает модификацию на уровне ДНК, то есть, изменение в генетике и/или эпигенетике. Например, изменение в генетике может заключаться в обмене, по меньшей мере, одного нуклеотидного основания в эндогенной последовательности ДНК или в регуляторной последовательности эндогенной последовательности ДНК. Если такой обмен нуклеотидного основания происходит, например, в промоторе, то это может привести к изменению активности промотора, поскольку, например, цисрегуляторные элементы модифицируются таким образом, что аффинность фактора транскрипции для мутировавшего цис-регуляторного элемента, по сравнению с промотором дикого типа, изменяется таким образом, что активность промотора с мутировавшим цис-регуляторным элементом повышается или понижается, в зависимости от того, является ли фактор транскрипции репрессором или индуктором, или от того, усиливается или ослабляется аффинность фактора транскрипции для мутировавшего цисрегуляторного элемента. Если такой обмен нуклеотидного основания происходит, например, в кодирующей области эндогенной последовательности ДНК, то это может привести к обмену аминокислот в закодированном белке, что может вызвать изменение активности или стабильности белка, по сравнению с белком дикого типа. Еще одним примером изменения в генетике является делеция нуклеотидов в регуляторной последовательности и/или эндогенной последовательности ДНК и добавление нуклеотидов в регуляторной последовательности и/или эндогенной последовательности ДНК. Изменение эпигенетики может происходить, например, в результате изменения профиля метилирования ДНК.Mutation means a modification at the DNA level, that is, a change in genetics and/or epigenetics. For example, a change in genetics may involve an exchange of at least one nucleotide base in an endogenous DNA sequence or in a regulatory sequence of an endogenous DNA sequence. If such a nucleotide base exchange occurs, for example, in a promoter, then this can lead to a change in the activity of the promoter, since, for example, cis-regulatory elements are modified in such a way that the affinity of the transcription factor for the mutated cis-regulatory element, compared with the wild-type promoter, changes such that the activity of a promoter with a mutated cis-regulatory element is increased or decreased depending on whether the transcription factor is a repressor or an inducer, or whether the transcription factor's affinity for the mutated cis-regulatory element is increased or decreased. If such a nucleotide base exchange occurs, for example, in the coding region of an endogenous DNA sequence, it may result in an exchange of amino acids in the encoded protein, which may cause a change in the activity or stability of the protein compared to the wild-type protein. Another example of a change in genetics is the deletion of nucleotides in a regulatory sequence and/or endogenous DNA sequence and the addition of nucleotides in a regulatory sequence and/or endogenous DNA sequence. Changes in epigenetics can occur, for example, as a result of changes in DNA methylation profiles.
Способы мутагенизации последовательностей ДНК описаны более подробно в контексте способа получения индуктора гаплоидов растения.Methods for mutagenizing DNA sequences are described in more detail in the context of a method for producing a plant haploid inducer.
Поскольку описанные мутации приводят к изменению или укорочению аминокислотной последовательности пататин-фосфолипазы, то можно предположить, что мутации изменяют активность или стабильность пататин-фосфолипазы, закодированной эндогенной последовательностью ДНК в растении сорго, по сравнению с растением дикого типа, то есть, повышают или понижают.Since the described mutations lead to a change or shortening of the amino acid sequence of patatin phospholipase, it can be assumed that the mutations change the activity or stability of patatin phospholipase, encoded by the endogenous DNA sequence in the sorghum plant, compared to the wild type plant, that is, they increase or decrease.
Генерация стоп-кодонов в функциональных доменах белка обычно приводит к потере функции белка, тогда как генерация стоп-кодона после функционального домена также могла бы привести к повышению активности или стабилизации белка. В случае мутаций, которые, в предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения, являются обменами аминокислот, может происходить повышение активности белка, например, посредством оптимизации последовательности или, в равной степени, посредством ингибирования или потери активности. Мутации в промоторной области также могут приводить к изменению экспрессии гена.Generation of stop codons in functional domains of a protein usually results in loss of protein function, whereas generation of a stop codon after a functional domain could also result in increased activity or stabilization of the protein. In the case of mutations, which, in a preferred embodiment of the present invention, are amino acid exchanges, an increase in protein activity may occur, for example through sequence optimization or, equally, through inhibition or loss of activity. Mutations in the promoter region can also lead to changes in gene expression.
Следовательно, в соответствии с настоящим изобретением, описанная мутация изменяет биологическую активность пататин-фосфолипазы, в результате чего ее первоначальная функция в пыльце больше не выполняется в той же степени, как в случае с сорго дикого типа.Therefore, according to the present invention, the described mutation alters the biological activity of patatin phospholipase such that its original function in pollen is no longer performed to the same extent as in wild-type sorghum.
Этого можно достичь, с одной стороны, посредством сверхэкспрессии гена, ассоциированной с повышенным количеством белка и активностью, например, посредством мутаций в промоторной области, посредством повышения стабильности белка, например, посредством укорочения белка посредством генерации стоп-кодона или посредством образования более активной формы пататин-фосфолипазы, например, посредством обменов аминокислот в функциональном домене, например, которые могли бы привести к более быстрому росту пыльцевой трубки, разъединению транспорта генеративных клеток в пыльцевой трубке по мере ее роста или к нарушенному взаимодействию гаметофитов с последующим неполным опылением с последующим удалением хромосом. С другой стороны, сверхэкспрессия гена также могла бы ингибировать, предотвращать или уменьшать правильное образование, свертывание и/или стабильность пататин-фосфолипазы. Однако также могло бы происходить пониженное образование функциональной пататин-фосфолипазы или образование функциональной пататин-фосфолипазы могло бы отсутствовать, например, посредством мутаций в промоторной области, для образования менееThis can be achieved, on the one hand, through gene overexpression associated with increased protein quantity and activity, for example through mutations in the promoter region, through increased protein stability, for example through protein truncation through the generation of a stop codon or through the formation of a more active form of patatin -phospholipases, for example, through amino acid exchanges in the functional domain, for example, which could lead to faster pollen tube growth, uncoupling of generative cell transport in the pollen tube as it grows, or disrupted gametophyte interactions with subsequent incomplete pollination followed by chromosome removal. On the other hand, overexpression of the gene could also inhibit, prevent or reduce the proper formation, folding and/or stability of patatin phospholipase. However, reduced production of functional patatin phospholipase could also occur, or production of functional patatin phospholipase could be absent, for example through mutations in the promoter region to produce less
- 9 043415 активной, неактивной или нестабильной формы пататин-фосфолипазы, например, посредством генерации стоп-кодона или посредством обменов аминокислот в функциональном домене, что, в свою очередь, могло бы привести к неправильному опылению. Кроме того, локализация пататин-фосфолипазы могла бы быть изменена посредством описанных мутаций с тем, чтобы, например, она больше не была пыльцеспецифично экспрессированной.- 9 043415 active, inactive or unstable form of patatin phospholipase, for example, through the generation of a stop codon or through amino acid exchanges in the functional domain, which in turn could lead to improper pollination. In addition, the localization of patatin phospholipase could be altered by the described mutations so that, for example, it is no longer pollen-specifically expressed.
В результате, настоящее изобретение также содержит растения сорго, имеющие, по меньшей мере, одну вставку кассеты экспрессии, которая представляет собой молекулу нуклеиновой кислоты, кодирующую пататин-фосфолипазу, которая, посредством последовательности нуклеиновой кислоты в соответствии с SEQ ID NO: 1 или 2, или посредством нуклеотидной последовательности, которая на, по меньшей мере, 80, в предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения, на 85, в более предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения, на 90, в еще более предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения, на 95 и в самом предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения, на 99% идентична SEQ ID NO: 1 или 2, или кодирующую функциональную часть этой пататин-фосфолипазы, или содержащую молекулу нуклеиновой кислоты, имеющую нуклеотидную последовательность, которая гибридизируется с последовательностью, комплементарной нуклеотидной последовательности в соответствии с SEQ ID No: 1 или 2 в жестких условиях, или которая содержит молекулу нуклеиновой кислоты, кодирующую пататин-фосфолипазу, имеющую аминокислотную последовательность в соответствии с SEQ ID No: 3 или гомологичную аминокислотную последовательность или ее функциональную часть, и функционально сцепленную с промотором, в предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения, с пыльцеспецифичным промотором, при этом, закодированная пататин-фосфолипаза или ее функциональная часть имеет, по меньшей мере, одну мутацию, приводящую к, по меньшей мере, одному обмену аминокислот или к генерации стопкодона и, таким образом, предложена пататин-фосфолипаза, кодирующая сверхэкспрессию гена, кодирующего растение или его часть, в сравнении с растением дикого типа или его соответствующей частью.As a result, the present invention also includes sorghum plants having at least one expression cassette insert that is a nucleic acid molecule encoding patatin phospholipase which, by virtue of the nucleic acid sequence of SEQ ID NO: 1 or 2, or by a nucleotide sequence that is at least 80, in a preferred embodiment of the present invention, 85, in a more preferred embodiment of the present invention, 90, in an even more preferred embodiment of the present invention, 95, and in the most preferred embodiment embodiment of the present invention, is 99% identical to SEQ ID NO: 1 or 2, or encoding a functional portion of the patatin phospholipase, or containing a nucleic acid molecule having a nucleotide sequence that hybridizes to a sequence complementary to the nucleotide sequence in accordance with SEQ ID No : 1 or 2 under stringent conditions, or which contains a nucleic acid molecule encoding patatin phospholipase having an amino acid sequence in accordance with SEQ ID No: 3 or a homologous amino acid sequence or a functional portion thereof, and operably linked to a promoter, in a preferred embodiment of the present invention, with a pollen-specific promoter, wherein the encoded patatin phospholipase or a functional portion thereof has at least one mutation resulting in at least one amino acid exchange or the generation of a stop codon, and thus a patatin phospholipase is provided , encoding overexpression of a gene encoding a plant or part thereof compared to a wild-type plant or corresponding part thereof.
Кроме того, в настоящее изобретение также включены растения сорго, в которых экспрессия пататин-фосфолипазы частично или полностью ингибируется, или присутствует уменьшенное количество белка пататин-фосфолипазы, или функциональная пататин-фосфолипаза не образована. Таким образом, настоящее изобретение также содержит растения сорго, в которых экспрессия указанной пататинфосфолипазы частично или полностью ингибируется посредством метода РНК-интерференции (Файер и др., Nature 391 (1998), 806-811). Соответственно, растение по настоящему изобретению также характеризуется тем, что оно имеет, по меньшей мере, одну вставку кассеты экспрессии, содержащей промотор и, при необходимости, терминатор, который функционально сцеплен с молекулой нуклеиновой кислоты, кодирующей dsPHK, которая содержит, по меньшей мере, 19 или 20, в предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения, по меньшей мере, 21, 22, 23, 24 или 25, в более предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения, по меньшей мере, 30, 35, 40, 45 или 50 и в самом предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения, по меньшей мере, 100, 200, 300 или 500 нуклеотидов, комплементарных частичной последовательности нуклеотидной последовательности в соответствии с SEQ ID NO: 1 или 2, или частичной последовательности нуклеотидной последовательности, которая на, по меньшей мере, 80, в предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения, на 85, в более предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения, на 90, в еще более предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения, на 95 и в самом предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения, на 99% идентична частичной последовательности нуклеотидной последовательности в соответствии с SEQ ID NO: 1 или 2.In addition, the present invention also includes sorghum plants in which the expression of patatin phospholipase is partially or completely inhibited, or a reduced amount of patatin phospholipase protein is present, or functional patatin phospholipase is not formed. Thus, the present invention also includes sorghum plants in which the expression of said patatin phospholipase is partially or completely inhibited by RNA interference (Fier et al., Nature 391 (1998), 806-811). Accordingly, the plant of the present invention is also characterized in that it has at least one expression cassette insert containing a promoter and, optionally, a terminator that is operably linked to a dsRNA-encoding nucleic acid molecule that contains at least 19 or 20, in a preferred embodiment of the present invention at least 21, 22, 23, 24 or 25, in a more preferred embodiment of the present invention at least 30, 35, 40, 45 or 50 and in the most preferred embodiment in an embodiment of the present invention, at least 100, 200, 300, or 500 nucleotides complementary to a partial sequence of a nucleotide sequence in accordance with SEQ ID NO: 1 or 2, or a partial sequence of a nucleotide sequence that is at least 80 in in a preferred embodiment of the present invention, 85, in a more preferred embodiment of the present invention, 90, in an even more preferred embodiment of the present invention, 95, and in the most preferred embodiment of the present invention, 99% identical to a partial sequence of the nucleotide sequence according to with SEQ ID NO: 1 or 2.
Кроме того, настоящее изобретение также содержит растения сорго, в которых происходит нокаут пататин-фосфолипазы посредством мутации.In addition, the present invention also contains sorghum plants in which patatin phospholipase is knocked out through mutation.
Подходящие промоторы, используемые в кассетах экспрессии, могут представлять собой промоторы, которые индуцируются конститутивно (например: промотор 35S из работы Вирус мозаики цветной капусты (Оделл и др., Nature 313 (1985), 810-812), подходящими промоторами являются промоторы, у которых наблюдается специфичные для развития растения (например: промоторы, специфичные для цветка), или тканеспецифичные промоторы, в частности промоторы, у которых наблюдается активность, специфичная для пыльцы (примеры: Чен и др., Molecular Biology Reports 37 (2010), 737-744, Чжао и др., Planta 224 (2006), 405-412 или Твелл и др. Genes & Development 5(1991), 496-507). Подходящие промоторы также могут быть синтетическими или химерными промоторами, которые не встречаются в природе, которые состоят из нескольких элементов и содержат минимальный промотор, и выше минимального промотора у них имеется, по меньшей мере, один цис-регуляторный элемент, который служит сайтом связывания для специфичных факторов транскрипции. Химерные промоторы могут быть сконструированы в соответствии с желаемой специфичностью и индуцированы или репрессированы различными факторами. Примеры таких промоторов можно найти в работе Гурра и Раштона (TRENDS in Biotechnology 23 (2005), 275-282) или в работе Вентера (Trends in Plant Science 12 (2007), 118-1249). Подходящим терминатором является, например, терминатор нопалин-синтазы (Депикер и др., Journal of Molecular and Applied Genetics 126 (1982), 561-573). Промоторы и другие регуляторные элементы транскрипции хорошо известны и доступны специалистам в данной области техники; см., например, WO 00/75359 на стр.Suitable promoters used in expression cassettes may be promoters that are constitutively induced (eg the 35S promoter from Cauliflower mosaic virus (Odell et al., Nature 313 (1985), 810-812), suitable promoters are promoters that which exhibit plant development-specific (eg, flower-specific promoters) or tissue-specific promoters, in particular promoters that exhibit pollen-specific activity (examples: Chen et al., Molecular Biology Reports 37 (2010), 737- 744, Zhao et al., Planta 224 (2006), 405-412 or Twell et al., Genes & Development 5 (1991), 496-507) Suitable promoters may also be synthetic or chimeric promoters that do not occur naturally, which consist of several elements and contain a minimal promoter, and above the minimal promoter they have at least one cis-regulatory element that serves as a binding site for specific transcription factors. Chimeric promoters can be designed to the desired specificity and induced or repressed by various factors. Examples of such promoters can be found in the work of Gurr and Rushton (TRENDS in Biotechnology 23 (2005), 275-282) or in the work of Venter (Trends in Plant Science 12 (2007), 118-1249). A suitable terminator is, for example, the nopaline synthase terminator (Depicker et al., Journal of Molecular and Applied Genetics 126 (1982), 561-573). Promoters and other transcriptional regulatory elements are well known and available to those skilled in the art; see for example WO 00/75359 on p.
- 10 043415- 10 043415
23, строка 5 - стр. 24, строка 17.23, line 5 - page 24, line 17.
Как показано в Примере 2, обмен аминокислоты аргинин на глутамин в положении аминокислоты 59 в соответствии с аминокислотной последовательностью пататин-фосфолипазы, показанной в SEQ ID NO: 6, или обмен аминокислоты валин на изолейцин в положении аминокислоты 162 в соответствии с аминокислотной последовательностью пататин-фосфолипазы, показанной в SEQ ID NO: 9, приводит к тому, что скорость индукции гаплоидов у сорго превышает 0,5%. Из фиг. 2 видно, что эти положения аминокислоты лежат в функциональном домене пататин-фосфолипазы, что соответствует диапазону положений аминокислоты от 37 до 240.As shown in Example 2, the exchange of the amino acid arginine for glutamine at amino acid position 59 in accordance with the amino acid sequence of patatin phospholipase shown in SEQ ID NO: 6, or the exchange of the amino acid valine for isoleucine at amino acid position 162 in accordance with the amino acid sequence of patatin phospholipase , shown in SEQ ID NO: 9, results in a haploid induction rate in sorghum greater than 0.5%. From fig. Figure 2 shows that these amino acid positions lie in the functional domain of patatin phospholipase, which corresponds to the range of amino acid positions from 37 to 240.
Таким образом, настоящее изобретение предлагает растения сорго, имеющие, по меньшей мере, одну мутацию, приводящую к обмену аминокислот в диапазоне положений аминокислоты от 37 до 240 в соответствии с SEQ ID NO: 3, соответствующем, в предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения, функциональному домену пататин-фосфолипазы. В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения, по меньшей мере, одна мутация в диапазоне положений аминокислоты 40-93 или 135-204, в предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения, в диапазоне положений аминокислоты 53-85 или 150-192, в более предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения, в диапазоне положений аминокислоты 55-75 или 157-167 приводит к обмену аминокислот.Thus, the present invention provides sorghum plants having at least one mutation resulting in an amino acid exchange in the range of amino acid positions 37 to 240 in accordance with SEQ ID NO: 3, corresponding, in a preferred embodiment of the present invention, to a functional domain patatin phospholipases. In a preferred embodiment of the present invention, at least one mutation in the range of amino acid positions 40-93 or 135-204, in a preferred embodiment of the present invention, in the range of amino acid positions 53-85 or 150-192, in a more preferred embodiment of the present invention of the invention, in the range of amino acid positions 55-75 or 157-167 leads to amino acid exchange.
Кроме того, обмен аминокислоты серин на лейцин в положении аминокислоты 291 в соответствии с аминокислотной последовательностью пататин-фосфолипазы, показанной в SEQ ID NO: 12, у растений сорго приводит к тому, что скорость индукции гаплоидов превышает 1,5%. Кроме того, индуктор гаплоидов сорго мог бы быть сгенерирован мутацией в нуклеотидной последовательности в соответствии с SEQ ID NO: 1, которая приводит к стоп-кодону в положении аминокислоты 372 в соответствии с SEQ ID NO: 3. Эта мутация заменила аминокислоту глутамин (Q) в положении 372 стоп-кодоном.In addition, the exchange of the amino acid serine for leucine at amino acid position 291 according to the amino acid sequence of patatin phospholipase shown in SEQ ID NO: 12 in sorghum plants results in a haploid induction rate greater than 1.5%. Additionally, a sorghum haploid inducer could be generated by a mutation in the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 that results in a stop codon at amino acid position 372 of SEQ ID NO: 3. This mutation replaces the amino acid glutamine (Q) at position 372 there is a stop codon.
Из фиг. 2 видно, что эти положения лежат за пределами функционального домена пататинфосфолипазы.From fig. 2 shows that these positions lie outside the functional domain of patatin phospholipase.
Таким образом, настоящее изобретение также предлагает растения сорго, имеющие, по меньшей мере, одну мутацию, приводящую к обмену аминокислот в диапазоне положений аминокислоты от 241 до 385 в соответствии с SEQ ID NO: 3, соответствующем, в предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения, области, находящейся за пределами функционального домена пататинфосфолипазы, при этом, мутация также может приводить к стоп-кодону и, следовательно, к укорочению пататин-фосфолипазы. В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения, по меньшей мере, одна мутация в диапазоне положений аминокислоты от 270 до 320, в предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения, в диапазоне положений аминокислоты от 285 до 311, в более предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения, в диапазоне положений аминокислоты от 285 до 298, приводит к обмену аминокислот и/или к стоп-кодону в диапазоне положений аминокислоты 322-402, в предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения, в диапазоне положений аминокислоты 342-392, в более предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения, в диапазоне положений аминокислоты 362-382.Thus, the present invention also provides sorghum plants having at least one mutation resulting in an amino acid exchange in the range of amino acid positions 241 to 385 in accordance with SEQ ID NO: 3, corresponding, in a preferred embodiment of the present invention, to the region , located outside the functional domain of patatin phospholipase, while the mutation can also lead to a stop codon and, consequently, to a shortening of patatin phospholipase. In a preferred embodiment of the present invention, at least one mutation in the range of amino acid positions from 270 to 320, in a preferred embodiment of the present invention, in the range of amino acid positions from 285 to 311, in a more preferred embodiment of the present invention, in the range of amino acid positions 285 to 298, results in an amino acid exchange and/or a stop codon in the range of amino acid positions 322-402, in a preferred embodiment of the present invention, in the range of amino acid positions 342-392, in a more preferred embodiment of the present invention, in the range of positions amino acids 362-382.
В особенно предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения, растение по настоящему изобретению характеризуется тем, что, по меньшей мере, одна мутация приводит к обмену аминокислот в положении аминокислоты 59, 162 и/или 291, и/или к стоп-кодону в положении аминокислоты 372 в соответствии с SEQ ID: 3.In a particularly preferred embodiment of the present invention, the plant of the present invention is characterized in that at least one mutation results in an amino acid exchange at amino acid position 59, 162 and/or 291, and/or a stop codon at amino acid position 372 in according to SEQ ID: 3.
В связи с этим, в одном варианте осуществления настоящего изобретения, модифицированная пататин-фосфолипаза содержит аминокислотную последовательность в соответствии с SEQ ID NO: 3, в которой присутствует, по меньшей мере, один обмен аминокислот, при этом, аргинин (R) в положении 59, валин (V) в положении 162 и/или серин (S) в положении 291 заменяется другой аминокислотой, в предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения, глутамином (Q) в положении 59, изолейцином (I) в положении 162 и/или лейцином (L) в положении 291 или кодируется нуклеотидной последовательностью в соответствии с SEQ ID NO: 1, в которой присутствует, по меньшей мере, один обмен нуклеотидов, приводящий к обмену аминокислот и/или к стоп-кодону, при этом, по меньшей мере, один нуклеотид обменивается в положениях 421-423, 815-817, 1420-1422 и/или 1663-1665 в соответствии с SEQ ID NO: 1 (что соответствует положениям нуклеотида 175-177, 484-486, 871-873 и/или 1114-1116 в соответствии с SEQ ID NO: 2).Accordingly, in one embodiment of the present invention, the modified patatin phospholipase contains an amino acid sequence in accordance with SEQ ID NO: 3, in which there is at least one amino acid exchange, with arginine (R) at position 59 , valine (V) at position 162 and/or serine (S) at position 291 is replaced by another amino acid, in a preferred embodiment of the present invention, glutamine (Q) at position 59, isoleucine (I) at position 162 and/or leucine (L ) at position 291 or encoded by a nucleotide sequence in accordance with SEQ ID NO: 1, in which there is at least one nucleotide exchange leading to an amino acid exchange and/or a stop codon, wherein at least one nucleotide exchanges at positions 421-423, 815-817, 1420-1422 and/or 1663-1665 according to SEQ ID NO: 1 (corresponding to nucleotide positions 175-177, 484-486, 871-873 and/or 1114-1116 according to SEQ ID NO: 2).
Растения, как и эукариоты, имеют, по меньшей мере, по две копии своей генетической информации на каждую клетку. Каждый ген обычно представлен двумя аллелями, которые могут быть идентичными в гомозиготном состоянии или разными в гетерозиготном состоянии. Фенотип растения по настоящему изобретению вызван, по меньшей мере, одной мутацией в пататин-фосфолипазе, при этом, растение по настоящему изобретению является гомозиготным или гетерозиготным, в предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения, гомозиготным для мутировавшей пататин-фосфолипазы.Plants, like eukaryotes, have at least two copies of their genetic information per cell. Each gene is usually represented by two alleles, which may be identical in the homozygous state or different in the heterozygous state. The phenotype of the plant of the present invention is caused by at least one mutation in patatin phospholipase, wherein the plant of the present invention is homozygous or heterozygous, in a preferred embodiment of the present invention, homozygous for the mutated patatin phospholipase.
В другом варианте осуществления настоящего изобретения, заявлена молекула нуклеиновой кислоты, которая содержит ранее определенные специфичные мутации, приводящие к обменам аминокислот R59Q, V162I, S291L и/или Q372stop на основе аминокислотной последовательности в соответствии сIn another embodiment of the present invention, a nucleic acid molecule is provided that contains previously defined specific mutations resulting in amino acid exchanges R59Q, V162I, S291L and/or Q372stop based on the amino acid sequence in accordance with
- 11 043415- 11 043415
SEQ ID NO: 3. В этом случае, молекула нуклеиновой кислоты по настоящему изобретению характеризуется тем, что ее присутствие в растении приводит к тому, что растение способно индуцировать гаплоидию, или к тому, что эффективность индукции растения, уже способного индуцировать гаплоид, улучшается. В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения, присутствие молекулы нуклеиновой кислоты по настоящему изобретению в отсутствии пататин-фосфолипазы дикого типа в растении приводит к тому, что растение способно индуцировать гаплоидию или улучшать эффективность индукции растения, уже способного индуцировать гаплоид.SEQ ID NO: 3. In this case, the nucleic acid molecule of the present invention is characterized in that its presence in a plant results in the plant being able to induce haploidy, or in that the induction efficiency of a plant already capable of inducing haploid is improved. In a preferred embodiment of the present invention, the presence of a nucleic acid molecule of the present invention in the absence of wild-type patatin phospholipase in the plant results in the plant being able to induce haploidy or improving the induction efficiency of a plant already capable of inducing haploidy.
Молекула нуклеиновой кислоты по настоящему изобретению может быть использована в качестве трансгена для придания свойства индуктора гаплоидов растению или для повышения эффективности индукции индуктора гаплоидов. В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения, молекула нуклеиновой кислоты по настоящему изобретению представляет собой изолированную молекулу нуклеиновой кислоты, которую выделили ее естественной или исходной среды, то есть, вне генетического контекста. Молекула нуклеиновой кислоты может быть двухцепочечной или одноцепочечной, линейной или кольцевой. Это может быть геномная ДНК, синтетическая ДНК, сДНК или тип РНК, например, siPHK или miPHK, при этом, нуклеотидное основание урацил входит в состав РНК вместо нуклеотидного основания тимин.The nucleic acid molecule of the present invention can be used as a transgene to impart haploid inducer properties to a plant or to improve the induction efficiency of a haploid inducer. In a preferred embodiment of the present invention, the nucleic acid molecule of the present invention is an isolated nucleic acid molecule that has been isolated from its natural or original environment, that is, outside its genetic context. A nucleic acid molecule can be double-stranded or single-stranded, linear or circular. This can be genomic DNA, synthetic DNA, cDNA, or a type of RNA, for example, siRNA or miRNA, in which the nucleotide base uracil is included in the RNA instead of the nucleotide base thymine.
В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения, нуклеиновая кислота по настоящему изобретению или РНК, закодированная нуклеиновой кислотой, или белок, или полипептид, закодированный нуклеиновой кислотой, воздействует на рост пыльцевой трубки в растении, на взаимодействие между гаметофитами или на опыление, как таковое.In a preferred embodiment of the present invention, the nucleic acid of the present invention, or the RNA encoded by the nucleic acid, or the protein or polypeptide encoded by the nucleic acid, affects the growth of a pollen tube in a plant, the interaction between gametophytes, or pollination itself.
Гибридизационные ДНК-зонды, полученные из модифицированной последовательности пататинфосфолипазы, то есть содержащие любую из вышеописанных мутаций, можно использовать для идентификации растений по настоящему изобретению, то есть для детекции мутаций в гене пататинфосфолипазы. Для достижения специфичной гибридизации, такие зонды должны быть специфичными и иметь в длину, по меньшей мере, 15 нуклеотидов, в предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения, по меньшей мере, 20 нуклеотидов. Подробное руководство по гибридизации нуклеиновых кислот можно найти в работе Тиесена, Лабораторные методы в биохимии и молекулярной биологии - Гибридизация с зондами нуклеиновых кислот, Часть 1, Глава 2, Обзор принципов гибридизации и стратегия анализов нуклеиновых кислот, Elsevier, Нью-Йорк (1993); и в работе, Текущие протоколы в молекулярной биологии, Глава 2, Осубель и др., под ред., Greene Publishing и Wiley Interscience, НьюЙорк (1995). Зонды также могут быть использованы для амплификации целого ряда модифицированной последовательности пататин-фосфолипазы, которая получает, по меньшей мере, одну из ранее описанных мутаций посредством известного процесса полимеразной цепной реакции (PCR).Hybridization DNA probes derived from a modified patatin phospholipase sequence, that is, containing any of the above-described mutations, can be used to identify plants of the present invention, that is, to detect mutations in the patatin phospholipase gene. To achieve specific hybridization, such probes must be specific and at least 15 nucleotides in length, in a preferred embodiment of the present invention at least 20 nucleotides. A detailed guide to nucleic acid hybridization can be found in Thiesen, Laboratory Techniques in Biochemistry and Molecular Biology - Hybridization with Nucleic Acid Probes, Part 1, Chapter 2, Review of Hybridization Principles and Strategy for Nucleic Acid Assays, Elsevier, New York (1993); and in, Current Protocols in Molecular Biology, Chapter 2, Ausubel et al., eds., Greene Publishing and Wiley Interscience, New York (1995). The probes can also be used to amplify a variety of modified patatin phospholipase sequences that have received at least one of the previously described mutations through the known polymerase chain reaction (PCR) process.
Таким образом, молекула нуклеиновой кислоты, содержащая в длину, по меньшей мере, 15, 16, 17, 18, 19 или 20, в предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения, по меньшей мере, 21, 22, 23, 24 или 25, в более в предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения, по меньшей мере, 30, 35, 40, 45 или 50 и в самом предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения, по меньшей мере, 100, 200, 300, 500 или 1000 нуклеотидов, является объектом настоящего изобретения, при этом, упомянутая молекула нуклеиновой кислоты специфично гибридизируется с ранее описанной нуклеотидной последовательностью, содержащей ген модифицированной пататинфосфолипазы, и содержит одну из мутаций или пару подходящих молекул нуклеиновой кислоты в области, содержащей, по меньшей мере, одну из мутаций, для амплификации в полимеразной цепной реакции (PCR), в предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения, в форме олигонуклеотида, в предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения, с максимальной длиной - 50 нуклеотидов. Предпочтительный вариант осуществления молекулы нуклеиновой кислоты по настоящему изобретению описан в пункте [12].Thus, a nucleic acid molecule comprising a length of at least 15, 16, 17, 18, 19 or 20, in a preferred embodiment of the present invention at least 21, 22, 23, 24 or 25, more in a preferred embodiment of the present invention, at least 30, 35, 40, 45 or 50 and in the most preferred embodiment of the present invention, at least 100, 200, 300, 500 or 1000 nucleotides are the object of the present invention, with herein, said nucleic acid molecule specifically hybridizes to a previously described nucleotide sequence containing a modified patatin phospholipase gene, and contains one of the mutations or a pair of suitable nucleic acid molecules in the region containing at least one of the mutations, for amplification in the polymerase chain reaction ( PCR), in a preferred embodiment of the present invention, in the form of an oligonucleotide, in a preferred embodiment of the present invention, with a maximum length of 50 nucleotides. A preferred embodiment of the nucleic acid molecule of the present invention is described in paragraph [12].
Еще одним объектом настоящего изобретения являются векторы, содержащие молекулу нуклеиновой кислоты по настоящему изобретению или вышеупомянутую кассету экспрессии. Вектор по настоящему изобретению может содержать ген мутантной пататин-фосфолипазы, имеющий вышеупомянутые характеристики нуклеотидной последовательности, функционально сцепленный с гетерологичным промотором, или он может содержать ген мутантной пататин-фосфолипазы вместе со своим естественным промотором.Another object of the present invention are vectors containing a nucleic acid molecule of the present invention or the above-mentioned expression cassette. The vector of the present invention may contain a mutant patatin phospholipase gene having the above-mentioned nucleotide sequence characteristics operably linked to a heterologous promoter, or it may contain a mutant patatin phospholipase gene together with its natural promoter.
Другой вектор может содержать ген дикого типа пататин-фосфолипазы, функционально сцепленный с гетерологичным промотором. Кроме того, вектор может содержать молекулу рекомбинантной ДНК, которая имеет нуклеотидную последовательность, которая кодирует двухцепочечную РНК и, следовательно, приводит к экспрессии гена пататин-фосфолипазы после экспрессии в растительной клетке.Another vector may contain a wild-type patatin phospholipase gene operably linked to a heterologous promoter. In addition, the vector may contain a recombinant DNA molecule that has a nucleotide sequence that encodes double-stranded RNA and therefore results in expression of the patatin phospholipase gene once expressed in a plant cell.
Кроме того, вектор может содержать ранее описанную молекулу нуклеиновой кислоты, которая специфично связывается с мутировавшей нуклеотидной последовательностью пататин-фосфолипазы.In addition, the vector may contain a previously described nucleic acid molecule that specifically binds to the mutated patatin phospholipase nucleotide sequence.
Описанный вектор может представлять собой плазмиду, космиду, бактериофаг или экспрессионный вектор, вектор для трансформации, бифункциональный вектор или клонирующий вектор, он может быть двухцепочечным или одноцепочечным, линейным или кольцевым, или он может трансформировать прокариотического или эукариотического хозяина либо посредством интеграции в его геном, либо экстраThe described vector may be a plasmid, cosmid, bacteriophage or expression vector, transformation vector, bifunctional vector or cloning vector, it may be double-stranded or single-stranded, linear or circular, or it may transform a prokaryotic or eukaryotic host either by integration into its genome, or extra
- 12 043415 хромосомно. В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения, молекула нуклеиновой кислоты по настоящему изобретению функционально сцеплена в экспрессионном векторе, имеющем, по меньшей мере, одну регуляторную последовательность, которая позволяет осуществлять транскрипцию и, при необходимости, экспрессию в прокариотической или эукариотической клетке-хозяине; см., например, Сэмбрук и др., Молекулярное клонирование: Инструкция по проведению лабораторных работ, 3-е издание, Cold Spring Harbor Laboratory Press, Колд Спринг Харбор, Нью-Йорк, 2001 и международная заявка WO 00/75359 на стр. 21, строка 20 - стр. 22, строка 32. Регуляторная последовательность, в предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения -ДНК, может быть гомологичной или гетерологичной по отношению к нуклеиновой кислоте по настоящему изобретению. В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения, эти регуляторные последовательности представляют собой промоторы или терминаторы, в частности, начальную точку инициации транскрипции, сайт связывания рибосом, сигнал процессинга РНК, сайт терминации транскрипции и/или сигнал полиаденилирования. Кроме того, векторы обычно содержат гены-индикаторы/гены- репортеры или гены устойчивости для детекции переноса желаемого вектора или молекулы ДНК/молекулы нуклеиновой кислоты и для отбора индивидуумов, содержащих их, поскольку непосредственная детекция экспрессии гена довольно затруднительна. В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения, вектор представляет собой вектор растения.- 12 043415 chromosomal. In a preferred embodiment of the present invention, the nucleic acid molecule of the present invention is operably linked in an expression vector having at least one regulatory sequence that allows transcription and, optionally, expression in a prokaryotic or eukaryotic host cell; see, for example, Sambrook et al., Molecular Cloning: Laboratory Manual, 3rd edition, Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, New York, 2001 and International Application WO 00/75359 at page 21 , line 20 to page 22, line 32. The regulatory sequence, in a preferred embodiment of the present invention, DNA, may be homologous or heterologous to the nucleic acid of the present invention. In a preferred embodiment of the present invention, these regulatory sequences are promoters or terminators, in particular a transcription initiation site, a ribosome binding site, an RNA processing signal, a transcription termination site and/or a polyadenylation signal. In addition, vectors typically contain indicator/reporter genes or resistance genes to detect the transfer of the desired vector or DNA molecule/nucleic acid molecule and to select individuals containing them, since direct detection of gene expression is quite difficult. In a preferred embodiment of the present invention, the vector is a plant vector.
В дополнение к вышеописанным векторам, настоящее изобретение также предлагает способ, содержащий введение описанного вектора в клетку-хозяина. Вектор может быть введен, например, посредством конъюгации, мобилизации, биолистической трансформации, трансформации, опосредованной Agrobacterium, трансфекции, трансдукции, вакуумной инфильтрации или электропорации. Такие способы и способы получения описанных векторов известны специалисту в данной области техники (Сэмбрук и др., 2001).In addition to the above-described vectors, the present invention also provides a method comprising introducing the described vector into a host cell. The vector can be introduced, for example, by conjugation, mobilization, biolistic transformation, Agrobacterium-mediated transformation, transfection, transduction, vacuum infiltration or electroporation. Such methods and methods for producing the described vectors are known to one skilled in the art (Sambrook et al., 2001).
В другом аспекте, настоящее изобретение относится к клеткам-хозяевам, содержащим описанные векторы, молекулы нуклеиновой кислоты или кассеты экспрессии. Клетка-хозяин в контексте настоящего изобретения может представлять собой прокариотическую (например, бактериальную) или эукариотическую клетку (например, растительную клетку или дрожжевую клетку). В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения, клетка-хозяин представляет собой Agrobacterium, например, Agrobacterium tumefaciens или Agrobacterium rhizogenes, или растительную клетку, содержащую нуклеиновую кислоту по настоящему изобретению, описанные вектор или кассету экспрессии. Специалисту в данной области техники известны многочисленные способы, такие как, конъюгация или электропорация, посредством которых он может вводить нуклеиновую кислоту по настоящему изобретению, вектор по настоящему изобретению или кассету экспрессии в Agrobacterium, и способы, такие как различные способы трансформации (биолистическая трансформация, трансформация, опосредованная Agrobacterium), посредством которых он может вводить нуклеиновую кислоту по настоящему изобретению, вектор или кассету экспрессии по настоящему изобретению в растительную клетку (Сэмбрук и др., 2001).In another aspect, the present invention relates to host cells containing the described vectors, nucleic acid molecules or expression cassettes. The host cell in the context of the present invention may be a prokaryotic (eg bacterial) or eukaryotic cell (eg plant cell or yeast cell). In a preferred embodiment of the present invention, the host cell is an Agrobacterium, for example, Agrobacterium tumefaciens or Agrobacterium rhizogenes, or a plant cell containing the nucleic acid of the present invention, the described vector or expression cassette. One skilled in the art knows numerous methods, such as conjugation or electroporation, by which he can introduce a nucleic acid of the present invention, a vector of the present invention, or an expression cassette into Agrobacterium, and methods, such as various transformation methods (biolistic transformation, transformation mediated by Agrobacterium) by which it can introduce a nucleic acid of the present invention, a vector or an expression cassette of the present invention into a plant cell (Sambrook et al., 2001).
В более предпочтительном варианте осуществления, настоящее изобретение относится к трансгенной растительной клетке, содержащей молекулу нуклеиновой кислоты по настоящему изобретению в качестве трансгена, вектору по настоящему изобретению или кассете экспрессии, и к трансгенному растению или его части, которая содержит клетку трансгенного растения. Такая трансгенная растительная клетка или растение представляет собой, например, растительную клетку или растение, которое, в предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения, стабильно трансформировано молекулой нуклеиновой кислоты по настоящему изобретению, вектором по настоящему изобретению или кассетой экспрессии. Трансгенное растение по настоящему изобретению, в предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения, подходит для использования в качестве индуктора гаплоидов. В предпочтительном варианте осуществления трансгенной растительной клетки по настоящему изобретению, молекула нуклеиновой кислоты функционально сцеплена, по меньшей мере, с одной регуляторной последовательностью, которая обеспечивает транскрипцию и, при необходимости, экспрессию в растительной клетке. Регуляторная последовательность, в предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения - ДНК, может быть гомологичной или гетерологичной по отношению к нуклеиновой кислоте по настоящему изобретению. Общая конструкция молекулы нуклеиновой кислоты по настоящему изобретению и регуляторной последовательности (последовательностей) в последствии представляет собой трансген. Часть растения может представлять собой опыленное или неопыленное семя, зародыш, пыльцу, ткань, орган или растительную клетку, при этом, опыленное или неопыленное семя, зародыш или пыльца продуцируется на трансгенном растении и в его геноме, нуклеиновая кислота по настоящему изобретению интегрирована в качестве трансгена, вектора или кассеты экспрессии. Кроме того, настоящее изобретение также включает потомство трансгенного растения, в геном которого интегрирована нуклеиновая кислота по настоящему изобретению в качестве трансгена, вектора или кассеты экспрессии, и которое подходит для использования в качестве индуктора гаплоидов.In a more preferred embodiment, the present invention relates to a transgenic plant cell containing a nucleic acid molecule of the present invention as a transgene, a vector of the present invention or an expression cassette, and a transgenic plant or part thereof that contains the transgenic plant cell. Such a transgenic plant cell or plant is, for example, a plant cell or plant that, in a preferred embodiment of the present invention, is stably transformed with a nucleic acid molecule of the present invention, a vector of the present invention, or an expression cassette. The transgenic plant of the present invention, in a preferred embodiment of the present invention, is suitable for use as a haploid inducer. In a preferred embodiment of the transgenic plant cell of the present invention, the nucleic acid molecule is operably linked to at least one regulatory sequence that allows transcription and, if necessary, expression in the plant cell. The regulatory sequence, in a preferred embodiment of the present invention DNA, may be homologous or heterologous to the nucleic acid of the present invention. The overall design of the nucleic acid molecule of the present invention and the regulatory sequence(s) subsequently constitutes a transgene. The plant part may be a pollinated or unpollinated seed, embryo, pollen, tissue, organ or plant cell, wherein the pollinated or unpollinated seed, embryo or pollen is produced on a transgenic plant and in its genome, the nucleic acid of the present invention is integrated as a transgene , vector or expression cassette. In addition, the present invention also includes progeny of a transgenic plant into whose genome the nucleic acid of the present invention is integrated as a transgene, vector or expression cassette, and which is suitable for use as a haploid inducer.
В другом аспекте, настоящее изобретение относится к способу продуцирования растения, подходящего для использования в качестве индуктора гаплоидов. Способ может содержать следующие этапы:In another aspect, the present invention relates to a method for producing a plant suitable for use as a haploid inducer. The method may contain the following steps:
(a) мутагенез растительных клеток и затем регенерацию растений из растительных клеток, подверг(a) mutagenesis of plant cells and then regeneration of plants from plant cells, subjected
- 13 043415 нутых мутагенезу, или мутагенез растений; и (b) идентификацию растения из этапа (а), имеющего, по меньшей мере, одну мутацию в эндогенной последовательности ДНК, кодирующей вышеописанную пататин-фосфолипазу, что приводит к, по меньшей мере, одному обмену аминокислот или к генерации стоп-кодона, в предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения к, по меньшей мере, одному из описанных обменов аминокислот S291L, R59Q, V162I и Q372stop в соответствии с аминокислотной последовательностью SEQ ID NO: 3 или приводит к, по меньшей мере, одному обмену аминокислот в последовательностях пататинфосфолипаз растения, соответствующему обмену аминокислот S291L, R59Q, V162I и Q372stop в соответствии с аминокислотной последовательностью SEQ ID NO: 3, и которое способно индуцировать получение гаплоидного потомства с большей скоростью, по сравнению с растением, не подвергнутым мутагенезу. В этом случае, по меньшей мере, одна мутация приводит к приданию свойства индуктора гаплоидов идентифицированному растению или к повышению эффективности индукции индуктора гаплоидов.- 13 043415 plant mutagenesis, or mutagenesis of plants; and (b) identifying the plant from step (a) having at least one mutation in the endogenous DNA sequence encoding the above-described patatin phospholipase, resulting in at least one amino acid exchange or generation of a stop codon, in in a preferred embodiment of the present invention to at least one of the described amino acid exchanges S291L, R59Q, V162I and Q372stop in accordance with the amino acid sequence of SEQ ID NO: 3 or leads to at least one amino acid exchange in the plant patatin phospholipase sequences corresponding exchange of amino acids S291L, R59Q, V162I and Q372stop in accordance with the amino acid sequence of SEQ ID NO: 3, and which is capable of inducing the production of haploid progeny at a higher rate compared to a plant not subjected to mutagenesis. In this case, at least one mutation results in imparting haploid inducer properties to the identified plant or increasing the induction efficiency of the haploid inducer.
Кроме того, дальнейшие исследования показывают, что существуют дополнительные потенциальные мутагенные сайты, которые подходят для придания растениям свойства индукции гаплоидов или для повышения у них эффективности индукции. Эти мутации приводят к обмену аспарагиновой кислоты (D) в положении 75, глицина (G) в положении 79 и/или пролина (P) в положении 203 аминокислотной последовательности в соответствии с SEQ ID NO: 3 на другую аминокислоту, в предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения, на аспарагин (N) в положении 75, аргинин (R) в положении 79 и/или лейцин (L) в положении 203 или к таким обменам аминокислот, которые соответствуют обмену аминокислот, происходящему в пататин-фосфолипазах растения.In addition, further studies indicate that there are additional potential mutagenic sites that are suitable for imparting haploid inducing properties to plants or increasing their induction efficiency. These mutations result in the exchange of aspartic acid (D) at position 75, glycine (G) at position 79 and/or proline (P) at position 203 of the amino acid sequence in accordance with SEQ ID NO: 3 for another amino acid, in a preferred embodiment of the present invention, to asparagine (N) at position 75, arginine (R) at position 79 and/or leucine (L) at position 203 or to such amino acid exchanges that correspond to the amino acid exchange occurring in plant patatin phospholipases.
Эндогенная последовательность ДНК из этапа (b) вышеуказанного способа может, по существу, кодировать любую пататин-фосфолипазу растения. В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения, эндогенная последовательность ДНК кодирует пататин-фосфолипазу из сорго (SEQ ID NO: 3), подсолнечника (SEQ ID NO: 18), ячменя (SEQ ID NO: 21) или сахарной свеклы, причем сахарная свекла имеет две предполагаемые пататин-фосфолипазы (SEQ ID NO: 24 и 27). Пататинфосфолипазы растения, упомянутые в этапе (b), в предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения, представляют собой пататин-фосфолипазы растения из подсолнечника (SEQ ID NO: 18), ячменя (SEQ ID NO: 21) или сахарной свеклы, при этом, сахарная свекла имеет две предполагаемые пататин-фосфолипазы (SEQ ID NO: 24 и 27).The endogenous DNA sequence from step (b) of the above method may encode essentially any plant patatin phospholipase. In a preferred embodiment of the present invention, the endogenous DNA sequence encodes patatin phospholipase from sorghum (SEQ ID NO: 3), sunflower (SEQ ID NO: 18), barley (SEQ ID NO: 21) or sugar beet, wherein sugar beet has two putative patatin phospholipases (SEQ ID NOs: 24 and 27). The plant patatin phospholipases mentioned in step (b), in a preferred embodiment of the present invention, are plant patatin phospholipases from sunflower (SEQ ID NO: 18), barley (SEQ ID NO: 21) or sugar beet, wherein sugar beet has two putative patatin phospholipases (SEQ ID NO: 24 and 27).
Специалисту в данной области техники известно, как может быть достигнута мутация в контексте настоящего изобретения посредством процесса мутагенизации в этапе (a) способа продуцирования растения, которое подходит для использования в качестве индуктора гаплоидов. В данном документе мутагенез включает как обычный мутагенез, так и сайт-специфичный мутагенез или редактирование генома. Модификация на уровне ДНК не является намеренно индуцированной обычным мутагенезом. Растительная клетка или растение подвергается мутагенным условиям, например, TILLING, посредством облучения ультрафиолетовым светом или посредством использования химических веществ (Тилл и др., BMC Plant Biology 4 (2004), 12). Другим способом случайного мутагенеза является мутагенез посредством транспозона. Сайт-специфичный мутагенез позволяет ввести модификацию на уровне ДНК, нацеленную на предварительно определенные сайты ДНК. Например, могут использоваться методы TALEN (WO 2010/079430, WO 2011/072246), мегануклеазы (Силва и др., Current Gene Therapy 11 (2011), 11), хоуминг-эндонуклеазы (Шевалье, Molecular Cell 10 (2002), 895-905), цинк-пальцевые нуклеазы (Ллойд и др., Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 102 (2005), 2232-237 или система CRISPR/Cas (Гай и др., Trends in Biotechnology 31 (2013), 397-405).A person skilled in the art knows how a mutation can be achieved in the context of the present invention through the mutagenization process in step (a) of the method for producing a plant that is suitable for use as a haploid inducer. As used herein, mutagenesis includes both conventional mutagenesis and site-directed mutagenesis or genome editing. Modification at the DNA level is not intentionally induced by conventional mutagenesis. A plant cell or plant is subjected to mutagenic conditions, such as TILLING, through irradiation with ultraviolet light or through the use of chemicals (Till et al., BMC Plant Biology 4 (2004), 12). Another method of random mutagenesis is transposon mutagenesis. Site-directed mutagenesis allows modification to be introduced at the DNA level, targeting predefined DNA sites. For example, TALEN methods (WO 2010/079430, WO 2011/072246), meganucleases (Silva et al., Current Gene Therapy 11 (2011), 11), homing endonucleases (Chevalier, Molecular Cell 10 (2002), 895 -905), zinc finger nucleases (Lloyd et al., Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 102 (2005), 2232-237 or the CRISPR/Cas system (Guy et al., Trends in Biotechnology 31 (2013), 397-405).
Идентификация растения в этапе (b) может быть осуществлена, например, посредством молекулярных маркеров или зондов. ДНК-зонды представляют собой, например, праймеры или пары праймеров, которые можно использовать в реакции PCR. Например, TILLING-мутанты (TILLING - Targeting Induced Local Lesions in Genomes - целенаправленное воздействие на индуцированные локальные повреждения в геномах - метод обратной генетики) могут быть детектированы или идентифицированы посредством секвенирования гена-мишени в TILLING-популяции или посредством других способов, которые детектируют ошибочные спаривания оснований в ДНК, таких как, анализы температуры плавления или использование нуклеаз, специфичных для ошибочного спаривания оснований. Настоящее изобретение также включает праймер/пары праймеров, которые можно использовать для этой цели, например, праймеры для пататин-фосфолипазы.Plant identification in step (b) can be accomplished, for example, by means of molecular markers or probes. DNA probes are, for example, primers or pairs of primers that can be used in a PCR reaction. For example, TILLING mutants (TILLING - Targeting Induced Local Lesions in Genomes - reverse genetics method) can be detected or identified by sequencing the target gene in the TILLING population or by other methods that detect erroneous base pairing in DNA, such as melting temperature assays or the use of mismatch-specific nucleases. The present invention also includes a primer/pairs of primers that can be used for this purpose, for example primers for patatin phospholipase.
Кроме того, мутанты, сгенерированные посредством транспозонов, могут быть детектированы с использованием транспозон-специфичных праймеров и праймеров, специфичных для гена-мишени, в PCR у всей популяции и у продуктов PCR, подвергнутых последующему секвенированию. Настоящее изобретение также содержит такие праймеры. Специалистам в данной области техники известны и другие методы и способы, которые они могут использовать для идентификации растения в этапе (b). Настоящее изобретение также относится к молекулярным маркерам, которые детектируют наличие или отсутствие мутации в эндогенной последовательности ДНК или в регуляторной последовательности эндогенной последовательности ДНК. Например, такие маркеры основаны на SNP (Single Nucleotide PolymorphismIn addition, mutants generated by transposons can be detected using transposon-specific primers and target gene-specific primers in PCRs of the entire population and in PCR products subjected to subsequent sequencing. The present invention also contains such primers. Those skilled in the art are aware of other methods and methods that they can use to identify the plant in step (b). The present invention also relates to molecular markers that detect the presence or absence of a mutation in an endogenous DNA sequence or in a regulatory sequence of an endogenous DNA sequence. For example, such markers are based on SNP (Single Nucleotide Polymorphism
- 14 043415 однонуклеотидный полиморфизм), и они являются специфичными для мутации (примеры: маркеры KASPar или TaqMan).- 14 043415 single nucleotide polymorphism), and they are mutation specific (examples: KASPar or TaqMan markers).
Идентификация растения в этапе (b) также может быть проведена посредством тестирования эффективности индукции, как описано в рассматриваемом примере 1. Таким образом, настоящее изобретение также относится к способу идентификации растения по настоящему изобретению посредством детекции мутации в гене пататин-фосфолипазы или посредством детекции маркерного аллеля, который соединен с мутацией, в предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения, с использованием вышеописанных молекулярных маркеров.Identification of the plant in step (b) can also be carried out by testing the efficiency of induction, as described in Example 1. Thus, the present invention also relates to a method for identifying the plant of the present invention by detecting a mutation in the patatin phospholipase gene or by detecting a marker allele , which is connected to the mutation, in a preferred embodiment of the present invention, using the molecular markers described above.
Примером растения, продуцированного и идентифицированного таким способом, является растение сорго по настоящему изобретению.An example of a plant produced and identified in this manner is the sorghum plant of the present invention.
Настоящее изобретение также относится к растению, которое может быть продуцировано или продуцировано вышеуказанным способом, или к части этого растения, при этом часть растения может представлять собой опыленное или неопыленное семя, зародыш, пыльцу, ткань, орган или растительную клетку, при этом, опыленное или неопыленное семя, зародыш или пыльца продуцированы на трансгенном растении, и в геноме которого присутствует, по меньшей мере, одна мутация. Кроме того, настоящее изобретение также включает потомство растения, которое имеет, по меньшей мере, одну мутацию и подходит для использования в качестве индуктора гаплоидов. По существу, этот способ может быть применен к любому растению, содержащему пататин-фосфолипазу, и, таким образом, ему можно придать свойство индукции гаплоидов. В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения, это растение представляет собой сорго, подсолнечник, ячмень, сахарную свеклу, рожь, пшеницу или картофель.The present invention also relates to a plant that can be produced or produced by the above method, or to a part of such a plant, wherein the part of the plant can be a pollinated or unpollinated seed, embryo, pollen, tissue, organ or plant cell, wherein pollinated or the unpollinated seed, embryo or pollen is produced on a transgenic plant and has at least one mutation in its genome. In addition, the present invention also includes a progeny plant that has at least one mutation and is suitable for use as a haploid inducer. Essentially, this method can be applied to any plant containing patatin phospholipase and thus can be given haploid inducing properties. In a preferred embodiment of the present invention, the plant is sorghum, sunflower, barley, sugar beet, rye, wheat or potato.
В другом аспекте, настоящее изобретение относится к способу продуцирования трансгенного растения, подходящего для использования в качестве индуктора гаплоидов. Способ может содержать следующие этапы:In another aspect, the present invention relates to a method for producing a transgenic plant suitable for use as a haploid inducer. The method may contain the following steps:
(a) введение молекулы нуклеиновой кислоты по настоящему изобретению, которая кодирует вышеописанную пататин-фосфолипазу и имеет, по меньшей мере, одну мутацию, приводящую к, по меньшей мере, одному из описанных обменов аминокислот или к генерации стоп-кодона, в предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения, приводящую к, по меньшей мере, одному обмену аминокислот, отобранному из S291L, R59Q, V162I и Q372stop в соответствии с аминокислотной последовательностью SEQ ID No. 3, введение молекулы нуклеиновой кислоты, имеющей, по меньшей мере, одну мутацию, приводящую к, по меньшей мере, одному обмену аминокислот в последовательностях пататин-фосфолипаз растения, соответствующему обмену аминокислот S291L, R59Q, V162I и Q372stop в соответствии с аминокислотной последовательностью SEQ ID No. 3, введение ранее описанной кассеты экспрессии, содержащей либо молекулу нуклеиновой кислоты, кодирующую модифицированную пататин-фосфолипазу растения по настоящему изобретению и функционально сцепленную с промотором, либо содержащей промотор и, при необходимости, терминатор, функционально сцепленный с молекулой нуклеиновой кислоты, кодирующей dsPHK, содержащую, по меньшей мере, 19 нуклеотидов нуклеотидной последовательности в соответствии с SEQ ID NO: 1 или 2, или имеющей нуклеотидную последовательность, которая на, по меньшей мере, 80% идентична нуклеотидной последовательности в соответствии с SEQ ID NO: 1 или 2, или введение вектора по настоящему изобретению в растительную клетку; и (b) регенерацию трансгенных растений из растительных клеток из этапа (а).(a) introducing a nucleic acid molecule of the present invention that encodes a patatin phospholipase as described above and has at least one mutation resulting in at least one of the described amino acid exchanges or the generation of a stop codon, in a preferred embodiment of the present invention, resulting in at least one amino acid exchange selected from S291L, R59Q, V162I and Q372stop in accordance with the amino acid sequence of SEQ ID No. 3, introduction of a nucleic acid molecule having at least one mutation resulting in at least one amino acid exchange in the plant patatin phospholipase sequences corresponding to the amino acid exchanges S291L, R59Q, V162I and Q372stop in accordance with the amino acid sequence SEQ ID No. 3, the introduction of a previously described expression cassette containing either a nucleic acid molecule encoding a modified plant patatin phospholipase of the present invention and operably linked to a promoter, or containing a promoter and, if necessary, a terminator operably linked to a nucleic acid molecule encoding a dsRNA containing at least 19 nucleotides of a nucleotide sequence according to SEQ ID NO: 1 or 2, or having a nucleotide sequence that is at least 80% identical to a nucleotide sequence according to SEQ ID NO: 1 or 2, or introduction the vector of the present invention into a plant cell; and (b) regenerating the transgenic plants from the plant cells of step (a).
Способ продуцирования трансгенного растения, подходящего для использования в качестве индуктора гаплоидов, также включает предложение, по меньшей мере, двух вышеописанных нуклеиновых кислот, а также, посредством отбора различных вариантов осуществления нуклеиновой кислоты по настоящему изобретению и, при необходимости, по меньшей мере, в одном векторе, и трансформирующихся растительных клеток посредством введения, по меньшей мере, двух нуклеиновых кислот. В альтернативном или дополнительном варианте осуществления настоящего изобретения, в дополнение к нуклеиновой кислоте по настоящему изобретению, предложена и трансформирована или введена в систему скрещивания, по меньшей мере, одна нуклеиновая кислота, о которой известно, что она подходит для генерации индуктора гаплоидов (например, подвергнутый манипуляциям ген cenh3 (Рави и Чан, Nature 464 (2010), 615-618, EP 2989889 A1; EP 3037540 A1, WO 2016/138021 A1).The method of producing a transgenic plant suitable for use as a haploid inducer also includes providing at least two of the above-described nucleic acids, as well as, by selecting various embodiments of the nucleic acid of the present invention and, if necessary, at least one vector, and transforming plant cells by introducing at least two nucleic acids. In an alternative or additional embodiment of the present invention, in addition to the nucleic acid of the present invention, at least one nucleic acid known to be suitable for generating a haploid inducer (e.g., subjected to manipulation of the cenh3 gene (Ravi and Chan, Nature 464 (2010), 615-618, EP 2989889 A1; EP 3037540 A1, WO 2016/138021 A1).
Молекула нуклеиновой кислоты из этапа (а) способа продуцирования растения, подходящего для использования в качестве индуктора гаплоидов, может кодировать пататин-фосфолипазу любого растения. В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения, эндогенная последовательность ДНК кодирует пататин-фосфолипазу из сорго (SEQ ID NO: 3), подсолнечника (SEQ ID NO: 18), ячменя (SEQ ID NO: 21) или сахарной свеклы, причем сахарная свекла имеет две предполагаемые пататин-фосфолипазы (SEQ ID NO: 24 и 27). Пататин-фосфолипазы растения, упомянутые в том же этапе (b), в предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения, представляют собой пататинфосфолипазы из подсолнечника (SEQ ID NO: 18), ячменя (SEQ ID NO: 21) или сахарной свеклы, при этом, сахарная свекла имеет две предполагаемые пататин-фосфолипазы (SEQ ID NO: 24 и 27).The nucleic acid molecule from step (a) of the method for producing a plant suitable for use as a haploid inducer may encode patatin phospholipase from any plant. In a preferred embodiment of the present invention, the endogenous DNA sequence encodes patatin phospholipase from sorghum (SEQ ID NO: 3), sunflower (SEQ ID NO: 18), barley (SEQ ID NO: 21) or sugar beet, wherein sugar beet has two putative patatin phospholipases (SEQ ID NOs: 24 and 27). The plant patatin phospholipases mentioned in the same step (b) are, in a preferred embodiment of the present invention, patatin phospholipases from sunflower (SEQ ID NO: 18), barley (SEQ ID NO: 21) or sugar beet, wherein sugar beets have two putative patatin phospholipases (SEQ ID NOs: 24 and 27).
Введение молекулы нуклеиновой кислоты или вектора из этапа (а) происходит посредством трансформации, в предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения, посредством стабильIntroduction of the nucleic acid molecule or vector from step (a) occurs by transformation, in a preferred embodiment of the present invention, by stabilization
- 15 043415 ной трансформации растительных клеток. Вектор может быть введен, например, посредством конъюгации, мобилизации, биолистической трансформации, опосредованной Agrobacterium трансформации, трансфекции, трансдукции, вакуумной инфильтрации или электропорации. Такие способы известны специалисту в данной области техники (Сэмбрук и др., 2001). Кроме того, молекула нуклеиновой кислоты также может быть введена в геном растения посредством гомологичной рекомбинации, например, посредством системы CRISPR/Cas или системы CRISPR/Cpf1 и матрицы для репарации.- 15 043415 new transformation of plant cells. The vector can be introduced, for example, by conjugation, mobilization, biolistic transformation, Agrobacterium-mediated transformation, transfection, transduction, vacuum infiltration or electroporation. Such methods are known to one skilled in the art (Sambrook et al., 2001). In addition, the nucleic acid molecule can also be introduced into the plant genome through homologous recombination, for example, through the CRISPR/Cas system or the CRISPR/Cpf1 system and repair template.
Настоящее изобретение также относится к трансгенному растению, которое может быть продуцировано или продуцировано этим способом, или к части этого растения, при этом, часть растения может представлять собой опыленное или неопыленное семя, зародыш, пыльцу, ткань, орган или растительную клетку, при этом, опыленное или неопыленное семя, зародыш или пыльца продуцированы на трансгенном растении, и в геном которого интегрирована введенная нуклеиновая кислота в качестве трансгена или вектора. Кроме того, настоящее изобретение также включает потомство трансгенного растения, которое имеет введенную нуклеиновую кислоту в качестве трансгена и подходит для использования в качестве индуктора гаплоидов. По существу, этот способ может быть применен к любому растению, содержащему пататин-фосфолипазу, и, таким образом, ему можно придать свойство индукции гаплоидов. В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения, это растение представляет собой сорго, подсолнечник, ячмень, сахарную свеклу, рожь, пшеницу или картофель.The present invention also relates to a transgenic plant that can be produced or produced by this method, or to a part of such a plant, wherein the plant part can be a pollinated or unpollinated seed, embryo, pollen, tissue, organ or plant cell, wherein, a pollinated or unpollinated seed, embryo or pollen is produced on a transgenic plant, and into the genome of which the introduced nucleic acid is integrated as a transgene or vector. Moreover, the present invention also includes progeny of a transgenic plant which has an introduced nucleic acid as a transgene and is suitable for use as a haploid inducer. Essentially, this method can be applied to any plant containing patatin phospholipase and thus can be given haploid inducing properties. In a preferred embodiment of the present invention, the plant is sorghum, sunflower, barley, sugar beet, rye, wheat or potato.
В другом аспекте, настоящее изобретение относится к способу продуцирования гаплоидного растения, содержащему следующие этапы:In another aspect, the present invention relates to a method for producing a haploid plant, comprising the following steps:
(a) скрещивание нетрансгенного или трансгенного индуцированного растения по настоящему изобретению, которое подходит для использования в качестве индуктора гаплоидов, с растением того же рода, в предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения, того же вида, (b) отбор опыленного гаплоидного семени или зародыша, и (c) продуцирование гаплоидного растения из семени или зародыша из этапа (b).(a) crossing a non-transgenic or transgenic induced plant of the present invention, which is suitable for use as a haploid inducer, with a plant of the same genus, in a preferred embodiment of the present invention, the same species, (b) selecting a pollinated haploid seed or embryo, and (c) producing a haploid plant from the seed or embryo from step (b).
В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения, растение, подходящее для использования в качестве индуктора гаплоидов, используют в качестве отцовской формы и скрещивают с материнской формой того же рода, в предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения, того же вида. Растение, подходящее для использования в качестве индуктора гаплоидов, также можно использовать в качестве материнской формы для скрещивания с отцовской формой того же рода, в предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения, того же вида. Оба партнера по скрещиванию в этапе (a), то есть, материнская форма и отцовская форма, также могут быть одним и тем же индивидуумом. Этап скрещивания далее представляет собой самоопыление.In a preferred embodiment of the present invention, a plant suitable for use as a haploid inducer is used as a parent form and crossed with a maternal form of the same genus, in a preferred embodiment of the present invention, the same species. A plant suitable for use as a haploid inducer can also be used as a maternal form for crossing with a paternal form of the same genus, in a preferred embodiment of the present invention, the same species. Both crossing partners in step (a), that is, the maternal form and the paternal form, may also be the same individual. The crossing stage then represents self-pollination.
Отбор гаплоидного опыленного семени или зародыша может содержать этап детектирования гаплоидии и отделения гаплоидного опыленного семени или зародыша от полиплоидных опыленных семян или зародышей. Детектирование гаплоидии опыленного спермия или зародыша может быть фенотипическим или генотипическим, например, посредством предложения индуктора со специфичным для зародыша доминантным маркером, который виден у всего диплоидного потомства, но не у индуцированного гаплоидного потомства. Кроме того, статус плоидности может быть определен посредством проточной цитометрии. Кроме того, паттерн полной гомозиготности молекулярных маркеров указывает на гаплоидные растения. Отделение может быть автоматизированным, например, на основе данных, полученных в результате детекции гаплоидии.Selection of the haploid pollinated seed or embryo may comprise the step of detecting haploidy and separating the haploid pollinated seed or embryo from the polyploid pollinated seeds or embryos. Detection of haploidy in a pollinated sperm or embryo may be phenotypic or genotypic, for example by offering an inducer with an embryo-specific dominant marker that is visible in all diploid progeny but not in induced haploid progeny. Additionally, ploidy status can be determined by flow cytometry. In addition, the pattern of complete homozygosity of molecular markers indicates haploid plants. The separation may be automated, for example based on data obtained from haploidy detection.
Настоящее изобретение также относится к гаплоидному опыленному семени или зародышу, которые плучают в результате скрещивания в этапе (a) способа продуцирования гаплоидного растения, и к гаплоидному растению, которое может быть продуцировано или продуцировано этим способом, или к части этого растения, при этом, часть растения может представлять собой семя, зародыш, ткань, орган или растительную клетку. Кроме того, настоящее изобретение также включает потомство растения.The present invention also relates to a haploid pollinated seed or embryo that is obtained by crossing in step (a) of the method for producing a haploid plant, and to a haploid plant that can be produced or produced by this method, or to a part of this plant, wherein a part a plant may be a seed, embryo, tissue, organ or plant cell. In addition, the present invention also includes plant progeny.
Кроме того, настоящее изобретение также включает двойное гаплоидное (диплоидное) растение или его часть, при этом, двойное гаплоидное (диплоидное) растение или его часть было продуцировано посредством удвоения хромосом гаплоидного растения или его части. Эти двойные гаплоидные (диплоидные) растения могут быть получены следующим способом:In addition, the present invention also includes a double haploid (diploid) plant or part thereof, wherein the double haploid (diploid) plant or part thereof was produced by doubling the chromosomes of the haploid plant or part thereof. These double haploid (diploid) plants can be produced by the following method:
(a) продуцированием гаплоидного растения посредством способа по настоящему изобретению;(a) producing a haploid plant by the method of the present invention;
(b) удвоением гаплоидного набора хромосом в, по меньшей мере, одной клетке гаплоидного растения, и (c) регенерацией диплоидного растения из клетки из этапа (b).(b) doubling the haploid set of chromosomes in at least one cell of the haploid plant, and (c) regenerating a diploid plant from the cell of step (b).
В способе получения двойных гаплоидных растений по настоящему изобретению, гаплоидные растения из этапа (a) обрабатывают ингибитором клеточного деления колхицином. Это приводит к удвоению хромосом. Специалист в данной области техники знает об этом процессе, и он описан, например, в работе Сеги-Симарро и Нуэц, Cytogenetic and Genome Research 120 (2008), 358-369.In the method for producing double haploid plants of the present invention, the haploid plants from step (a) are treated with the cell division inhibitor colchicine. This leads to the doubling of chromosomes. One skilled in the art is aware of this process and it is described, for example, in Seguy-Cimarro and Nuez, Cytogenetic and Genome Research 120 (2008), 358-369.
Специалистам в данной области техники известны общие способы продуцирования гаплоидных и двойных гаплоидных растений, например, из работы Двиведи и др., Biotechnol. Adv. 33 (2015), 812-29 и из работы Муровец и Боганец, Биохимия, генетика и молекулярная биология Скрещивание растений (2012), под ред. Абдурахмонова, Глава 5, и они могут быть применены к настоящему изобретению.General methods for producing haploid and double haploid plants are known to those skilled in the art, for example from the work of Dwivedi et al., Biotechnol. Adv. 33 (2015), 812-29 and from Murovets and Boganets, Biochemistry, Genetics and Molecular Biology Plant Crossing (2012), eds. Abdurakhmonov, Chapter 5, and they can be applied to the present invention.
- 16 043415- 16 043415
Другой вариант осуществления настоящего изобретения содержит способ продуцирования гибридных растений посредством следующих этапов:Another embodiment of the present invention comprises a method for producing hybrid plants through the following steps:
(a) скрещиванием двойного гаплоидного (диплоидного) растения по настоящему изобретению со вторым растением того же рода, в предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения, того же вида, (b) отбором гибридных растений с учетом желаемого признака.(a) crossing a double haploid (diploid) plant of the present invention with a second plant of the same genus, in a preferred embodiment of the present invention, the same species, (b) selecting hybrid plants for the desired trait.
Двойные гаплоидные растения являются гомозиготными, и известный эффект гетерозиса возникает при скрещивании двух гомозиготных растений, что приводит к особенно выраженной эффективности гибридных растений. Соответственно, гибридные растения, полученные таким способом, также являются объектом настоящего изобретения.Double haploid plants are homozygous, and the known effect of heterosis occurs when two homozygous plants are crossed, resulting in particularly pronounced efficiency of hybrid plants. Accordingly, hybrid plants obtained by this method are also the subject of the present invention.
В другом аспекте, настоящее изобретение относится к использованию нуклеиновой кислоты по настоящему изобретению, вектора по настоящему изобретению или вышеописанной кассеты экспрессии в растении для придания свойства индуктора гаплоидов или для повышения эффективности индукции индуктора гаплоидов, или к использованию нуклеиновой кислоты по настоящему изобретению, вектора по настоящему изобретению или ранее описанной кассеты экспрессии для продуцирования растения или трансгенного растения, подходящего для использования в качестве индуктора гаплоидов. Кроме того, настоящее изобретение также включает использование растения по вышеописанному изобретению, которое подходит для использования в качестве индуктора гаплоидов для продуцирования гаплоидного опыленного семени или зародыша, или гаплоидного растения. Приведенные выше пояснения объектов и способов настоящего изобретения также применимы к упомянутым вариантам использования.In another aspect, the present invention relates to the use of a nucleic acid of the present invention, a vector of the present invention or an expression cassette as described above in a plant to impart haploid inducer properties or to improve the induction efficiency of a haploid inducer, or to the use of a nucleic acid of the present invention, a vector of the present the invention or a previously described expression cassette for producing a plant or transgenic plant suitable for use as a haploid inducer. Moreover, the present invention also includes the use of a plant according to the above invention, which is suitable for use as a haploid inducer for producing a haploid pollinated seed or embryo, or a haploid plant. The above explanations of the objects and methods of the present invention also apply to the mentioned use cases.
В экспериментах с растениями сорго по настоящему изобретению мог бы быть выявлен ген, в частности, ген пататин-фосфолипазы, имеющий, по меньшей мере, одну мутацию, которая подходила бы для придания растению свойства индуктора гаплоидии и эффективности индукции на уровне, по меньшей мере, от 0,4 до 1,5% или более, в результате чего впервые могла бы быть предложена эффективная и, следовательно, экономически применимая система продуцирования гаплоидных и двойных гаплоидных растений сорго для гибридного скрещивания. Способ по настоящему изобретению для продуцирования таких индукторов гаплоидов и идентификации пататин-фосфолипаз в будущих сельскохозяйственных культурах также может быть перенесен в эту систему.In experiments with sorghum plants of the present invention, a gene, in particular the patatin phospholipase gene, could be identified having at least one mutation that would be suitable for conferring haploidy inducer properties on the plant and an induction efficiency of at least from 0.4 to 1.5% or more, whereby for the first time an efficient and therefore economically applicable system for producing haploid and double haploid sorghum plants for hybrid crossing could be provided. The method of the present invention for producing such haploid inducers and identifying patatin phospholipases in future crops can also be transferred to this system.
Следующие примеры демонстрируют настоящее изобретение, однако они не ограничивают объем настоящего изобретения. Если не указано иное, использовались стандартные способы молекулярной биологии, см., например, (Сэмбрук и др., Молекулярное клонирование: Инструкция по проведению лабораторных работ, 3-е издание, Cold Spring Harbor Laboratory Press, Колд Спринг Харбор, Нью-Йорк, 2001), Фрич и др., Cold Spring Harbor Laboratory Press: 1989; Майер и др., Иммунохимические способы в клеточной и молекулярной биологии, под ред., Academic Press, Лондон, 1987) и Вейр и др., Справочник по экспериментальной иммунологии, Тома I-FV, Blackwell, под ред., 1986).The following examples demonstrate the present invention, however they do not limit the scope of the present invention. Unless otherwise noted, standard molecular biology techniques were used, see, for example, (Sambrook et al., Molecular Cloning: Laboratory Manual, 3rd edition, Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, NY, 2001), Fritsch et al., Cold Spring Harbor Laboratory Press: 1989; Mayer et al., Immunochemical Methods in Cellular and Molecular Biology, ed., Academic Press, London, 1987) and Weir et al., Handbook of Experimental Immunology, Volumes I-FV, Blackwell, ed., 1986).
ПримерыExamples
1. Идентификация пататин-фосфолипазы в качестве мишени для придания сорго свойства индукции гаплоидов.1. Identification of patatin phospholipase as a target for imparting haploid induction properties to sorghum.
В TILLING-популяции было выявлено растение сорго, способное индуцировать гаплоидию с эффективностью, примерно, 1%. Особое внимание уделено различным генам в качестве потенциальных мишеней при поиске генетической основы, которая придает это свойство идентифицированному растению сорго. Отбор генов был сделан на основании того факта, что они преимущественно экспрессируются в репродуктивных органах растения и каким-либо образом играют роль в опылении, потому что элиминация хромосом может происходить посредством дефектного или неполного опыления, например, при отсутствии или некорректной транспортировки генеративных клеток в женские семяпочки или посредством воздействия на энергетический метаболизм пыльцы, что приводит к гаплоидному набору хромосом.In the TILLING population, a sorghum plant was identified that was capable of inducing haploidy with an efficiency of approximately 1%. Particular attention is paid to various genes as potential targets in the search for the genetic basis that confers this trait on the identified sorghum plant. The genes were selected based on the fact that they are predominantly expressed in the reproductive organs of the plant and somehow play a role in pollination, because chromosome elimination can occur through defective or incomplete pollination, for example, in the absence or incorrect transport of generative cells into female ovules or by influencing the energy metabolism of pollen, which leads to a haploid set of chromosomes.
Согласно предварительным исследованиям в контексте настоящего изобретения, был впоследствии выявлен мутировавший ген, который можно было бы идентифицировать как пататин-фосфолипазу в сорго посредством биоинформационных методов BLASTP и Synteny Study (исследование синтении) (Альтшуль и др., Nucleic Acid Res. 25 (1997), 3389-3402), нуклеотидная и аминокислотная последовательности которого проиллюстрированы в SEQ ID NO: 1 или SEQ ID NO: 3, и они были идентифицированы как пыльцеспецифичная экспрессированная пататин-фосфолипаза посредством РНК-секвенирования (PHKSeq). Мутировавший ген имел точечную мутацию в нуклеотидной последовательности пататинфосфолипазы (см. SEQ ID NO: 10), что вызвало замену аминокислоты серин на лейцин в положении 291 (см. SEQ ID NO: 12). Точечная мутация в нуклеотидной последовательности пататин-фосфолипазы была идентифицирована с использованием способа PCR с праймерами в соответствии с SEQ ID Nos.: 44 и 45.According to preliminary studies in the context of the present invention, a mutated gene was subsequently identified that could be identified as patatin phospholipase in sorghum through the bioinformatic methods BLASTP and Synteny Study (Altschul et al., Nucleic Acid Res. 25 (1997) , 3389-3402), the nucleotide and amino acid sequences of which are illustrated in SEQ ID NO: 1 or SEQ ID NO: 3, and were identified as pollen-specific expressed patatin phospholipase by RNA sequencing (PHKSeq). The mutated gene had a point mutation in the nucleotide sequence of patatin phospholipase (see SEQ ID NO: 10), which caused the amino acid substitution of serine to leucine at position 291 (see SEQ ID NO: 12). A point mutation in the nucleotide sequence of patatin phospholipase was identified using the PCR method with primers in accordance with SEQ ID Nos.: 44 and 45.
Для верификации того факта, что мутировавший ген является причиной наблюдаемой индукции гаплоидов, в генетический фон неиндуктора ввели локус, содержащий ген, посредством скрещивания и способов биотехнологии. Это позволило ввести свойство индуктора гаплоидов в неиндуктор со средней эффективностью 1,5%, когда мутация была гомозиготной, и 1,2%, когда мутация была гетерозиготной. Во время верификации, за мутантным геном могла бы следовать PCR с праймерами в соответствии с SEQ ID Nos.: 36-38. Эффективность индукции потенциального индуктора осуществляли посредствомTo verify that the mutated gene is the cause of the observed haploid induction, a locus containing the gene was introduced into the genetic background of the non-inducer through crossbreeding and biotechnological methods. This allowed the haploid inducer property to be introduced into a non-inducer with an average efficiency of 1.5% when the mutation was homozygous and 1.2% when the mutation was heterozygous. During verification, the mutant gene could be followed by PCR with primers according to SEQ ID Nos.: 36-38. The induction efficiency of a potential inducer was achieved by
- 17 043415 опыления растений сорго мутантными растениями сорго (содержащими мутировавший ген). В этом случае, использованные растения сорго дикого типа генетически отличались от нескольких маркеров линии потенциального индуктора. Эти маркеры были использованы для идентификации гомозиготных растений, которые впоследствии были протестированы на предмет гаплоидии посредством проточной цитометрии.- 17 043415 pollination of sorghum plants by mutant sorghum plants (containing a mutated gene). In this case, the wild-type sorghum plants used were genetically distinct from several markers of the potential inducer lineage. These markers were used to identify homozygous plants, which were subsequently tested for haploidy by flow cytometry.
2. Создание в условиях in vivo других индукторов гаплоидов сорго.2. Creation in vivo of other inducers of sorghum haploids.
После верификации, посредством ранее описанного эксперимента, того факта, что пататинфосфолипаза в сорго является подходящей мишенью для придания сорго свойства индукции гаплоидов, в эндогенный ген дикого типа были введены дополнительные мутации. Была введена мутация, которая привела к обмену аминокислоты глютамин (Q) на стоп-кодон в положении 372. Это привело к укорочению белка пататин-фосфолипазы и придало растению сорго, содержащему эту мутацию, свойство индукции гаплоидов со средней эффективностью от 1 до 3%. Как показано на фиг. 2, ранее описанные мутации S291L и Q372stop находятся за пределами функционального домена пататин-фосфолипазы. Следовательно, в следующем эксперименте мутации были введены в ген пататин-фосфолипазы, которые, с одной стороны, вызвали обмен аминокислот R59Q а, с другой стороны, обмен аминокислот V162I. Эти две мутации находятся в пределах функционального домена и заставляют сорго приобрести свойство индуктора гаплоидов, при этом, первоначальные эксперименты показали, что скорость индукции лежит в пределах, превышающих, примерно, 0,5%. Выравнивание последовательностей четырех мутантов с белком дикого типа показано на фиг. 1.After verifying, through the previously described experiment, that patatin phospholipase in sorghum is a suitable target for conferring haploid inducing properties on sorghum, additional mutations were introduced into the endogenous wild-type gene. A mutation was introduced that resulted in the exchange of the amino acid glutamine (Q) for a stop codon at position 372. This resulted in a shortening of the patatin phospholipase protein and gave sorghum plants containing this mutation the property of haploid induction with an average efficiency of 1 to 3%. As shown in FIG. 2, the previously described mutations S291L and Q372stop are outside the functional domain of patatin phospholipase. Consequently, in the next experiment, mutations were introduced into the patatin phospholipase gene, which, on the one hand, caused the amino acid exchange R59Q and, on the other hand, the amino acid exchange V162I. These two mutations are within the functional domain and cause sorghum to become a haploid inducer, with initial experiments showing induction rates in excess of approximately 0.5%. Sequence alignments of the four mutants with the wild-type protein are shown in Fig. 1.
Ожидается, что дополнительные или разные мутации, или комбинация множественных мутаций в пататин-фосфолипазе приведут к повышению или к дальнейшему повышению скорости индукции, таким образом, могут быть проведены дальнейшие эксперименты для скрининга TILLING-популяций с целью идентификации растения, обладающего повышенной эффективностью индукции.It is expected that additional or different mutations, or a combination of multiple mutations in patatin phospholipase will lead to an increase or further increase in the rate of induction, so further experiments can be conducted to screen TILLING populations to identify a plant with increased induction efficiency.
Кроме того, мутации также могут быть введены в пататин-фосфолипазу не только посредством TILLING или других способов мутагенеза у различных видов сорго и у видов, полученных из него, но, например, дополнительные индукторы гаплоидов могут быть продуцированы посредством трансгенной экспрессии пататин-фосфолипазы. Для этой цели, соответствующие гены, включая их промоторы из линий индукторов сорго, имеющих мутации S291L, R59Q, V162I и/или Q372stop в пататин-фосфолипазе в соответствии с SEQ ID NO: 3, должны быть клонированы. Эти гены могут быть клонированы в подходящий вектор для трансформации и трансформированы в желаемое растение.In addition, mutations can also be introduced into patatin phospholipase not only through TILLING or other mutagenesis techniques in various sorghum species and sorghum-derived species, but, for example, additional haploid inducers can be produced through transgenic expression of patatin phospholipase. For this purpose, the corresponding genes, including their promoters, from sorghum inducer lines having the S291L, R59Q, V162I and/or Q372stop mutations in patatin phospholipase according to SEQ ID NO: 3 must be cloned. These genes can be cloned into a suitable transformation vector and transformed into the desired plant.
Вышеописанное свойство индукции растений сорго можно отнести к проиллюстрированным мутациям в пататин-фосфолипазе, которые обычно приводят к изменению их биологической активности. Однако биологическая активность может быть изменена не только посредством введения описанных мутаций, но также посредством многочисленных дополнительных способов генной инженерии.The above-described induction property of sorghum plants can be attributed to the illustrated mutations in patatin phospholipase, which usually lead to changes in their biological activity. However, biological activity can be altered not only by introducing the described mutations, but also by numerous additional genetic engineering techniques.
Например, ген дикого типа пататин-фосфолипазы вместе с подходящим промотором может быть клонирован в вектор для трансформации и трансформирован в желаемое растение, что приводит к сверхэкспрессии пататин-фосфолипазы. Кроме того, активность пататин-фосфолипазы можно понизить посредством РНК-интерференции. Для этого, например, необходимо продуцировать шпилечные конструкции, которые затем клонируются в подходящий вектор для трансформации и трансформируются в желаемое растение, включая подходящий промотор и терминатор, которые обеспечивают проведение транскрипции шпилечной конструкции до или во время образования пыльцы. В альтернативном варианте осуществления настоящего изобретения, могут быть выявлены нокаутные мутанты, которые еще больше понижают активность.For example, a wild-type patatin phospholipase gene together with a suitable promoter can be cloned into a transformation vector and transformed into the desired plant, resulting in overexpression of patatin phospholipase. In addition, the activity of patatin phospholipase can be reduced by RNA interference. To do this, for example, it is necessary to produce hairpin constructs, which are then cloned into a suitable transformation vector and transformed into the desired plant, including a suitable promoter and terminator that allow transcription of the hairpin construct to occur before or during pollen production. In an alternative embodiment of the present invention, knockout mutants can be identified that further reduce activity.
3. Создание в условиях in vivo новых индукторов гаплоидов.3. Creation of new haploid inducers under in vivo conditions.
Первые исследования в контексте настоящего изобретения дают разумные основания предполагать, что некоторым другим сельскохозяйственным культурам возможно придать свойство индукции гаплоидов или улучшение этого свойства посредством модификаций пататин-фосфолипазы, в частности, посредством вышеописанных соответствующих мутаций для растения сорго или в соответствии со способом по вышеописанному изобретению. Это - гены-мишени, кодирующие предполагаемые пататинфосфолипазы, имеющие одну из следующих аминокислотных последовательностей в подсолнечнике (SEQ ID NO: 18), ячмене (SEQ ID NO: 21) или сахарной свекле, при этом, сахарная свекла имеет две потенциальные фосфолипазы (SEQ ID NO: 24 и 27). Выравнивание последовательностей последовательностей белка из сорго, подсолнечника, ячменя и сахарной свеклы проиллюстрировано на фиг. 2, на которой дополнительно охарактеризован (жирным шрифтом) предполагаемый функциональный домен. Экспрессия этих генов в пыльце может быть осуществлена, например, посредством PHKSeq пыльцы.The first studies in the context of the present invention suggest that it is possible to provide certain other crops with the property of haploid induction or improvement of this property by modifications of patatin phospholipase, in particular by means of the corresponding mutations for the sorghum plant described above or in accordance with the method of the invention described above. These are target genes encoding putative patatin phospholipases having one of the following amino acid sequences in sunflower (SEQ ID NO: 18), barley (SEQ ID NO: 21) or sugar beet, wherein sugar beet has two potential phospholipases (SEQ ID NO: 24 and 27). Sequence alignments of protein sequences from sorghum, sunflower, barley and sugar beet are illustrated in FIG. 2, which further characterizes (in bold) the putative functional domain. Expression of these genes in pollen can be accomplished, for example, by pollen PHKSeq.
В соответствии с вышеописанным способом по настоящему изобретению, модификации, относящиеся к пататин-фосфолипазе, теперь можно, посредством отбора, вводить в подсолнечник, ячмень (и другие зерновые культуры, такие как, пшеница, рожь и овес) и сахарную свеклу. Например, посредством выравнивания последовательностей на фиг. 2, можно идентифицировать аминокислоты, соответствующие и обменивающие аминокислоты в положениях 291, 59, 162 и 372 в соответствии с SEQ ID NO: 3. Соответственно, растения подсолнечника, ячменя или зерновая культура и растение сахарной свеклы также являются объектом настоящего изобретения, которые способны индуцировать гаплоидию и харакIn accordance with the above-described method of the present invention, modifications related to patatin phospholipase can now be introduced, by selection, into sunflower, barley (and other cereal crops such as wheat, rye and oats) and sugar beets. For example, by aligning the sequences in FIG. 2, amino acids corresponding to and exchanging amino acids at positions 291, 59, 162 and 372 can be identified in accordance with SEQ ID NO: 3. Accordingly, sunflower, barley or cereal plants and sugar beet plants are also the object of the present invention, which are capable of inducing haploidy and character
--
Claims (17)
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
EP17158439.4 | 2017-02-28 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
EA043415B1 true EA043415B1 (en) | 2023-05-23 |
Family
ID=
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20230279415A1 (en) | Haploidization in sorghum | |
US20200229367A1 (en) | Haploid inducers | |
CN106998665B (en) | Haploid plant production | |
US20210071194A1 (en) | Gene conferring resistance to fungal pathogen | |
EP3091076A1 (en) | Polynucleotide responsible of haploid induction in maize plants and related processes | |
AU2016318051B2 (en) | Diplospory gene | |
US12065659B2 (en) | Nucleus-encoded male sterility through mutation in cytochrome P450 oxidase | |
AU2017234920B2 (en) | Methods and compositions for producing clonal, non-reduced, non-recombined gametes | |
US20150007360A1 (en) | Method for plant improvement | |
WO2019129145A1 (en) | Flowering time-regulating gene cmp1 and related constructs and applications thereof | |
US20230279418A1 (en) | Plant haploid induction | |
US20150252375A1 (en) | Transcriptional gene silencing of endogenes in plants | |
US20120331579A1 (en) | Transgenic plant male sterility | |
EA043415B1 (en) | HAPLOIDIZATION IN SORGHUM | |
WO2020239680A2 (en) | Haploid induction enhancer | |
US12133495B2 (en) | Methods and compositions for producing clonal, non-reduced, non-recombined gametes | |
Mohr et al. | CRISPR-Cas9 Gene Editing of the Sal1 Gene Family in Wheat. Plants 2022, 11, 2259 | |
WO2024042199A1 (en) | Use of paired genes in hybrid breeding | |
EA047146B1 (en) | GENE CONFERING RESISTANCE TO PATHOGENIC FUNGUS | |
EA046710B1 (en) | HAPLOID INDUCTOR | |
EA045492B1 (en) | NUCLEAR-ENODED MALE STERILITY AS A RESULT OF CYTOCHR P450 OXIDASE MUTATION | |
BR112017023922B1 (en) | ISOLATED POLYNUCLEOTIDE, RECOMBINANT DNA CONSTRUCTS, PROCESS FOR PRODUCING A HAPLOID INDUCING CORN PLANT, PROCESS FOR IDENTIFYING A HAPLOID INDUCING CORN PLANT AND USE OF THE GENETIC MARKER |