EP1556495A1 - Ppr peptide sequences capable of restoring male fertility of plants bearing a male sterility-inducing cytoplasm - Google Patents

Ppr peptide sequences capable of restoring male fertility of plants bearing a male sterility-inducing cytoplasm

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Publication number
EP1556495A1
EP1556495A1 EP03780246A EP03780246A EP1556495A1 EP 1556495 A1 EP1556495 A1 EP 1556495A1 EP 03780246 A EP03780246 A EP 03780246A EP 03780246 A EP03780246 A EP 03780246A EP 1556495 A1 EP1556495 A1 EP 1556495A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
ppr
plant
seq
sequence
fertility
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP03780246A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Françoise BUDAR
Sandra Giancola
Abdelhafid Bendahmane
Sophie Desloire
Régine DELOURME
Sylvie Marhadour
Hélène FALENTIN-GUYOMARC'H
Cyril Falentin
Michel Renard
Hassen Gherbi
Wassila Laloui
Sarah Bowden
Jeroen Wilmer
Vanessa Clouet
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Genoplante Valor SAS
Original Assignee
Genoplante Valor SAS
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Filing date
Publication date
Application filed by Genoplante Valor SAS filed Critical Genoplante Valor SAS
Publication of EP1556495A1 publication Critical patent/EP1556495A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07KPEPTIDES
    • C07K14/00Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof
    • C07K14/415Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof from plants
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N15/00Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
    • C12N15/09Recombinant DNA-technology
    • C12N15/63Introduction of foreign genetic material using vectors; Vectors; Use of hosts therefor; Regulation of expression
    • C12N15/79Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts
    • C12N15/82Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts for plant cells, e.g. plant artificial chromosomes (PACs)
    • C12N15/8241Phenotypically and genetically modified plants via recombinant DNA technology
    • C12N15/8261Phenotypically and genetically modified plants via recombinant DNA technology with agronomic (input) traits, e.g. crop yield
    • C12N15/8287Phenotypically and genetically modified plants via recombinant DNA technology with agronomic (input) traits, e.g. crop yield for fertility modification, e.g. apomixis
    • C12N15/8289Male sterility

Definitions

  • PPR peptide sequences capable of restoring the male fertility of plants carrying a male sterility inducing cytoplasm
  • the invention relates in particular to PPR peptide sequences capable of restoring the male fertility of plants carrying a cytoplasm inducing male sterility, nucleotide sequences coding for these peptides, a process for obtaining fertile male plants, plants obtained by a such process.
  • Large-scale production of Brassica hybrids requires control of the pollination system and efficient transfer of pollen between the parent plants. For many hermaphrodite plants, in fact, to obtain hybrids on a commercial scale, it is necessary to prevent self-pollination. This is relatively simple in the case of corn, for example insofar as the pollen-producing organs are separated from the female organs of the plant and manual or mechanical castration is sufficient.
  • Cytoplasmic male sterility which is present in several higher plants is a trait inherited by the maternal route and which prevents the production of a functional pollen, while maintaining female fertility (Nedel et al, 1994).
  • the sterility mechanisms notably involve the expression of particular mitochondrial proteins.
  • Different systems inducing cytoplasmic male sterility are for example recalled in the document US 20020100078.
  • Various techniques are known from the prior art for introducing a fertility restorer gene from a radish plant to a Brassica plant.
  • US Patent 5,644,066 for example describes a method of introducing a restorer gene using a protoplast fusion technique.
  • US Patent 5,973,233 and US Application 2002/49998 describe methods of introducing a radish restorer gene, while avoiding the introduction of an unwanted gene part inducing the production of gluconisolates. Fertility restorative systems are thus known for the production of hybrid seeds.
  • the invention aims to provide the nucleotide sequences and the peptide sequences encoded by these nucleotide sequences, the expression of which is essential for the process of restoring male fertility in plants.
  • the invention also aims to provide a method using the nucleotide sequences described to modulate male fertility in plants carrying a sterility-inducing cytoplasm.
  • O ⁇ fl38 gene which induces male cytoplasmic sterility
  • Ogura codes for a polypeptide of 137 amino acids and is co-transcribed with the OrfB gene.
  • the Ofrb gene is the homolog of 1 ⁇ TP8 in the mitochondria of plants (Gray et al).
  • the physiological function of the cms-inducing gene product is still unknown. This product is present in all tissues and found in membrane fractions of mitochondria (Grêlon et al, 1994).
  • cytoplasmic sterility (orf 138) is transmitted only by the female parent.
  • the sterility conferred by this system offers the advantage of being total, that is to say that there is no production of pollen.
  • the production of only hybrid seeds is carried out using natural vectors (insects, pollinating wind).
  • Cms Ogura is used for the production of commercial hybrid rapeseed seeds FI.
  • plants such as rapeseed, for which the seeds constitute the harvest, it is necessary, even essential, to have nuclear genes restoring fertility making it possible to suppress cms in hybrids.
  • nuclear restorers exist naturally in the radish species and have been introduced into sterile male Ogura rapeseed plants, allowing the restoration of male fertility (Ffeyn, 1976). This restoration has been shown to be accompanied by a decrease in the amount of the FORF138 protein, but not in the corresponding mRNA (Krishnasamy & Makaroff, 1994; Bellaoui et al., 1999).
  • the restorer locus was introduced by crossing into the rapeseed genome, along with an unknown amount of associated genetic information from the radish, and conventional breeding methods were used to improve the restorative fertility genotypes.
  • a significant amount of radish genetic material has been introduced in place of around 50 cm of rapeseed genome (Foisset et al., 1998), and is responsible for the difficulties encountered in improving the restored lines.
  • Rfo the fertility restorer gene
  • the inventors thus succeeded in identifying and cloning the Rfo locus, using an appropriate cloning strategy, associated with comparative genetic and physical maps between Arabidopsis and the radish, more specifically concerning the Rfo locus.
  • Comparative genetic mapping studies have demonstrated the collinearity between two chromosomal segments between closely related species.
  • Various studies have shown that large regions, including chromosomes, can be collinear, while in other studies, only certain small regions, limited to a few centimeters, exhibit collinearity (Synthesis Schmidt, 2000; Schmidt 2002) .
  • the inventors have succeeded in obtaining significant results in the identification and cloning of the Rfo locus involved in the restoration of fertility, by using a strategy of genetic and physical mapping and of positional cloning and by studying microsyntenia between Arabidopsis. and radish.
  • the inventors have thus succeeded in identifying the genes encoding proteins from the family of proteins PPR (class of proteins having several repeats of a motif called pentatricopeptide), capable of restoring fertility in Brassica plants carrying the cytoplasm Ogura and / or Kosena.
  • the subject of the invention is, according to a first aspect, a PPR peptide sequence (pentatricopeptide) capable of restoring the male fertility of plants, comprising at least one sequence chosen from: a) SEQ ID No. 1 (PPR protein designated PPR-A), or SEQ ID No. 2 (PPR protein designated PPR-B), or SEQ LD No.
  • PPR-C protein b) a homologous peptide sequence comprising at least 80% identity with a sequence from a), c) a biologically active peptide fragment representative of a sequence of a) or b).
  • restore fertility is meant that the male fertility obtained in a plant in which the expression of PPR-A and / or PPR-B and / or PPR-C has been induced (or the expression of variants of these proteins indicated in b) or c)) is at least 20, preferably at least 50, 70, 80, 90% of the level of fertility of a plant not carrying the sterility-inducing cytoplasm.
  • homologous peptide sequence any peptide sequence which differs from the sequence SEQ ID N ° 1 or SEQ ID N ° 2 and SEQ ID N ° 3 by substitution, deletion, and / or insertion of an amino acid or a reduced number of amino acids, at positions such that these homologous peptide sequences constitute a PPR protein having a fertility restoring activity as described above.
  • such a homologous peptide sequence is identical to at least 80% of the sequence SEQ LD No. 1 or SEQ ID No. 2 or SEQ ID No. 3, preferably at least 85, 90, 92, 95, 98, 99% of the sequence originating from the template nucleotide sequence presented in the sequences SEQ ID No. 1, SEQ ID No. 2 and SEQ ID No. 3.
  • amino acids typically have at least 100 amino acids, preferably at least 300, 400, 500 consecutive amino acids of the sequence from which they are derived.
  • These fragments have a fertility restoring activity, preferably at least 20, 30, 50, 80, 90%, or even more than 100%, of the restoring activity obtained with SEQ ID No. 1, or SEQ H) No. 2 OR SEQ LD N ° 3.
  • the skilled person has known methods, such as the manufacture of plants transformed according to the method described below.
  • the invention thus relates to "natural variants", that is to say the fertility restoring PPR peptides or their fragments which may exist naturally, corresponding in particular to truncations, substitutions, deletions and / or additions of amino acid residues.
  • These natural variants generally result from the genetic polymorphism of the population, and have an activity which is not substantially modified compared to the wild peptide.
  • the invention also relates to PPR peptides comprising at least one mutation.
  • the term “mutation” is intended to denote any change which has occurred in the sequence of PPR peptides, other than those present in its natural variants, and / or in its counterparts, while retaining a fertility restoring activity.
  • the methods for typing polymorphisms of PPR genes are variable depending on the type of polymorphism using: - the PCR-RFLP technique (amplification followed by enzymatic digestion of the PCR product) when the polymorphism was located on an enzymatic restriction site.
  • oligonucleotide ligation tests differential ligation
  • SNP single nucleotid polymorphism
  • the invention also relates to an isolated nucleotide sequence, coding for a peptide sequence above.
  • this sequence can be chosen from: a) a nucleotide sequence chosen from SEQ LD No. 4 (nucleotide sequence coding for SEQ ID No. 1 and designated ppr-A), or SEQ ID No.
  • nucleotide sequence coding for SEQ LD N ° 2 and designated ppr-B amino acid sequence coding for SEQ ID N ° 3 and designated ppr-C
  • b) a nucleotide sequence complementary to a sequence of a b) a nucleotide sequence complementary to a sequence of a
  • genomic nucleotide sequences in their natural chromosomal environment that is to say in their natural state, these are sequences which have been isolated, that is to say -to say that they were taken directly or indirectly, for example by copy (cDNA), their environment having been at least partially modified.
  • nucleic sequence is meant a fragment of DNA and / or natural RNA isolated or synthetic, designating a precise sequence of nucleotides, modified or not, making it possible to define a fragment, a segment or a region of a nucleic acid.
  • homologous nucleotide sequence is meant any nucleotide sequence which differs from the sequence SEQ ID No 4 or SEQ ID No 5 or SEQ ID No 6 by substitution, deletion, and / or insertion of a nucleotide or of a reduced number of nucleotides, at positions such that these homologous nucleotide sequences encode a PPR protein having a fertility restoring activity as described above.
  • such a homologous nucleotide sequence is identical to at least 80% of the sequence SEQ E) No 4 or SEQ ID No 5 or SEQ ID No 6, preferably at least 85, 90, 92, 95, 98 , 99%.
  • the invention covers nucleotide sequences which due to the degeneracy of the genetic code encode PPR proteins having the amino acid sequence of proteins of sequence a) to c) above.
  • the invention covers allelic variant nucleotide sequences, in particular SNP sequences.
  • percentage of identity between two nucleic acid (or peptide) sequences is meant a percentage of identical nucleotides (or amino acids) between the two sequences to be compared, obtained after the best alignment, this percentage being purely statistics and the differences between the two sequences being distributed randomly and over their entire length.
  • Optimal alignment of sequences for comparison can be achieved using mathematical algorithms. In a preferred, non-limiting manner, we can cite various algorithms recalled in Altschul et al (1998), in particular the algorithms presented in Altschul et al (1990), Karlin and Altschul (1993). We could use for example the programs:
  • -BLAST in particular BLASTN, BLAST2 (Tatusova et al., 1999), gapped BLAST (Altschul et al, 1997), or -FASTA (Altschul et al., 1990).
  • BLAST2 Teatusova et al., 1999
  • gapped BLAST Altschul et al, 1997)
  • -FASTA Altschul et al., 1990.
  • such a homologous nucleotide sequence hybrid specifically to the sequence complementary to the sequence SEQ ID No. 4 or SEQ LD No. 5 or SEQ ID No. 6, under stringent conditions.
  • the parameters defining the appropriate stringency conditions are known to those skilled in the art, in particular described in Ausubel et al. (1995).
  • the specific hybridization conditions or high stringency will be such as to ensure the detection of at least 90%, preferably 95% or preferably 99% of identity between one of the two sequences and the complementary sequence of the other.
  • the invention also relates to the mutated nucleotide sequences insofar as they comprise at least one point mutation and preferably at most 10% of mutation, without significantly altering the PPR activity at the origin of the fertility restoration.
  • the invention also relates to probes or primers, which can be used in methods of detecting, identifying, assaying or amplifying the above nucleic sequences. These methods may involve techniques known to those skilled in the art, including PCR type amplification techniques using nucleotide primers corresponding to portions of the sequence SEQ ID No. 4 or SEQ ID No. 5 or SEQ LD # 6 ,.
  • a primer is defined, within the meaning of the invention, as being a fragment of single-stranded nucleic acid or a denatured double-stranded fragment comprising at least 10 bases, preferably at least 15, 30 bases, which can be used to amplify a nucleotide sequence ci -above.
  • a probe is defined, within the meaning of the invention, as being a fragment of single-stranded nucleic acid or a denatured double-stranded fragment comprising at least 10 bases, preferably at least 15, 30 bases, and having a specificity of hybridization under conditions determined to form a hybridization complex with a target nucleic acid.
  • Such probes or primers will in particular be used in marker-assisted selection programs, for example for monitoring the introgression in a plant of a gene coding for a PPR protein according to the invention.
  • these probes or primers are specific for the sequences corresponding to the male fertility restoring allele in the sense that they do not hybridize to the sequences corresponding to the sterility maintaining allele in conditions of high stringency.
  • the temperature for the hybridization reaction is between approximately 25 and 65 ° C, in particular between 35 and 65 ° C in a saline solution at a concentration of approximately 0 8 at 1 M.
  • the pairing with the specific probes of the invention can be carried out at temperatures above 50 ° C. for 1 to 2 mM MgCl 2 .
  • the hybridization temperature of an oligonucleotide being calculated on the basis of 2 ° C by A or T and 4 ° C by G or C, an oligonucleotide consisting for example of a combination of 7 A and 5 C hybridizes at 34 ° C. This rule, well known to those skilled in the art, makes it possible to calculate the hybridization temperature that can be envisaged for all the probes or primers according to the invention.
  • the probes in accordance with the invention can be used for the analysis of samples of genetic material extracted from plants to be tested, this can for example be analyzes of the Southern or Northern type. They can also be used for the in situ detection of the allele sought, for example techniques of the FISH (Fluorescence in situ hybridization) or BAC FISFf (In situ hybridization on BAC clone) type, etc.
  • the invention relates to detection kits comprising at least one probe and / or primer as defined above and means for detecting the presence or absence of the specific hybridization. These kits can be used in detection methods based on PCR amplification.
  • the amplification may relate, from the genetic material of the plant to be tested, to the sequence responsible for restoring the male fertility of plants carrying the sterility-inducing cytoplasm.
  • the amplification conditions will be defined according to the pair of primers chosen so that said pair of primers hybridizes only with its complementary sequence present in the sought allele. Amplification with the primers included in the kit makes it possible to detect the presence of the sequence of interest in the plant tested.
  • the invention also relates to a nucleotide construct, intended to be introduced into a plant whose fertility is to be restored, comprising at least one nucleotide sequence described above coding for a PPR protein with fertility restoring activity and a promoter sequence capable of controlling expression of this sequence in sufficient quantity to restore fertility.
  • PPR protein with fertility restoring activity is meant at least one peptide sequence a) to c) as defined above.
  • constructions nucleotides combining at least two PPR sequences according to the invention can be used for the transformation of sterile plants, and preferably, a construct containing both the three PPR sequences according to the invention linked to the endogenous promoter of PPRB or else to the LEA promoter are used for said transformations.
  • nucleotide sequences encoding at least one of the proteins PPR-A and PPR-B and PPR-C may be introduced into a plant. ).
  • a promoter is a nucleotide sequence which is capable of modulating or controlling the level of transcription of a gene under the control of this promoter, and which allows (or provides a site for) the binding of RNA polymerase during of the transcript.
  • the position of a promoter is defined relative to the site of the start of transcription.
  • consensus promoter sequences found in plant promoters, in particular a TATA box located approximately 19 to 27 bases upstream of this site and a CAAT box located approximately 70 to 80 bases upstream of this site.
  • RNA stabilization and effect on translation for example the leader EMCN (Elroy-Stein et al, 1989) and the leader TMN (Gallie et al, 1989).
  • regulatory boxes operating at a transcriptional level, capable of at least partially controlling the activity of a promoter; these latter regulation boxes can be inducible by a physiological factor or by the environment of the plant.
  • the promoter used may be a constitutive promoter (this promoter controls the expression of the Rfo gene in all plant tissues), or specific for anthers and sufficiently active to control the expression of the Rfo gene specifically in anthers (such a promoter is capable of controlling the expression of RNA or of PPR polypeptides in the anthers at a level sufficient to obtain the production of functional pollen and a restoration of fertility; for example, the LEA promoter may be used (Hughes and Galau, 1989 and 1991) or the specific Brassica promoter described in US Patent 5,356,799).
  • the promoter is chosen from promoters of PPR genes from cloned and sequenced radishes.
  • the preparation of such a DNA construct can be carried out in various ways suitable for those skilled in the art. Briefly, at least part of the Rfo gene capable of restoring fertility (preferably a sequence encoding PPR-A or PPR-B or PPR-C) can be cloned downstream of the promoter using restriction enzymes to ensure its insertion in an orientation appropriate to the promoter so that it is expressed. Once this DNA of interest is operably linked to the promoter, the construct thus formed can be cloned into a plasmid or another vector.
  • the promoter sequence controls the transcription of the gene of interest into a functional messenger RNA.
  • the prepared nucleotide construct typically also includes a transcription termination region.
  • nucleotide construct comprising not only a promoter operably linked to a gene of interest, but also at least one sequence capable of modifying the activity of the promoter, in particular an enhancer sequence and / or a leading streak.
  • the invention relates to a cloning and / or expression vector comprising a nucleotide construct as described above. According to another aspect, the invention relates to a host cell transformed with the nucleotide sequences described above.
  • the invention also relates to antibodies capable of specifically recognizing the polypeptides according to the invention or any fragment thereof.
  • the antibodies are produced by methods well known to those skilled in the art based on the natural production of antibodies in reaction against the introduction of a polypeptide foreign to the organism, in this case the polypeptide defined by the sequence SEQ ID No. 1,2 or 3, any fragment thereof or any derived polypeptide having the same physiological function in the plant.
  • said antibodies are capable of specifically recognizing a polypeptide corresponding to the fertility restoring allele.
  • Said antibodies can be used in immunochemistry tests to detect in a population of plants the presence of the polypeptides defined by the sequences SEQ ID No. 1, 2 or 3 or derived polypeptides.
  • the invention therefore also relates to a kit for detecting the fertility restorative allele in plants comprising an antibody defined above.
  • the invention relates to plant cells transformed by a vector as defined above, using a cellular host capable of infecting said plant cells by allowing the integration into the genome of the latter, of sequences nucleotides encoding PPR proteins, in particular A and B and C initially contained in the vector used.
  • transformation refers to a genetic manipulation of plant cells capable of being transformed, such as, for example, callus cells, embryos, cells in suspension in cultures (cultures derived for example from calluses, embryos, leaf tissue, young inflorescences, anthers).
  • a Brassica transgenic plant can be obtained by various dicotyledon transformation techniques known to those skilled in the art, including, without limitation, the transfer of DNA mediated by Agrobacterium tumefaciens, using a vector carrying a disarmed T-DNA, or direct transfer methods such as protoplast transformation methods or biolistic methods.
  • the techniques for cultivating and regenerating whole plants from the tissues thus transformed are known to those skilled in the art, for example described in the references Hansen and Wright (1999), Komari et al. (1998).
  • Genetic engineering techniques for the genetic transformation of plant cells or tissues will be used for the transfer of a nucleotide construct comprising a PPR peptide sequence, a promoter, if appropriate transcription termination sequences.
  • the present invention includes plants genetically transformed with a vector according to the invention. These plants comprise the nucleotide construct or the vector as defined above, which comprise all or part of one of the sequences defined by the sequences SEQ LD ⁇ ° 4 to SEQ JJD N ° 6.
  • the transformed plants which are the subject of the present invention are derived from plants which are male-sterile before transformation.
  • the present invention can be implemented in the context of marker-assisted selection (SAM).
  • SAM marker-assisted selection
  • This selection method is much more effective than a simple phenotypic evaluation since all the loci corresponding to different characters of interest can be analyzed together on a single DNA sample, regardless of the culture conditions of the plant sampled.
  • Selection assisted by markers makes it possible to implement accelerated backcrossing techniques consisting in following the introgression of the restorative sequence which is the subject of the invention by visualizing hybridization with a probe or amplification with a pair of primers.
  • the invention thus also relates to a method for detecting the restorative sequences in plants, preferably in crucifers and in a preferred manner in plants of the genus Brassica.
  • the present invention also relates to a method of using the Rfo gene in a scheme for producing hybrids from a restorative plant obtained according to the invention.
  • the production of hybrids requires the crossing between an improved maintenance line "A” and an improved restorative line "B” obtained according to the present invention. This makes it possible to quickly obtain fertile hybrids containing the interesting agronomic characteristics of parent "A” and parent "B".
  • the method which is the subject of the invention has the advantage of introgressing only the Rfo gene by freeing itself from the adjacent sequences present in the restorative locus originating from radish and thus eliminating in the improved restorative line B and in hybrids the effects pleiotropics of these sequences causing problems of increased lodging, high levels of glucosinolates in seeds, female fertility and reduced yield.
  • the techniques and agents for selecting plant cells and / or plant tissues incorporating marker nucleotide sequences associated with the gene of interest are also well known to those of skill in the art, and include, but are not limited to, the use of marker genes such as genes conferring resistance to an antibiotic or to herbicides, or other positive selection systems, cited for example in Gelvin 1998, in particular the system based on selection on mannose, in the presence of the gene for MPI (Mannose-6-phosphate isomerase) (Hansen and Wright, 1999), or selection systems coupled with the elimination of marker genes after selection (Ebinuma et al., 1997).
  • the transformed plants can also be selected by PCR screening in the absence of selection marker genes (McGarvey and Kaper, 1991).
  • the invention also relates to the tissues or parts of plants, plants, or seeds containing the Rfo nucleic acid sequences according to the invention.
  • plant tissue refers to any tissue of a plant, in a plant or in a crop. This term includes whole plants, plant cells, plant organs, plant seeds, protoplasts, calluses, cell cultures and all other plant cells organized as a functional and / or structural unit. Parts of regenerated plants such as flowers, seeds, leaves, stems, fruit, pollen, tubers and the like are also within the scope of the invention.
  • the invention includes fertile transgenic plants obtained as well as their progeny and the product of this progeny.
  • Transgenic hybrid plants obtained by crossing at least one plant according to the invention with another, also form part of the invention.
  • the transgenic plants according to the invention comprise in particular a T0 or RO transgenic plant, that is to say the first plant regenerated from transformed cells, the transgenic plant Tl or RI, that is to say the first generation of descendants, and the plants of the descendants of subsequent generations obtained which understand and sufficiently express the Rfo DNA to restore fertility.
  • a large number of suitable techniques can be used, for example PCR analysis or Southern blot hybridization techniques, to determine the structure of the Recombinant DNA, the detection of RNA transcribed from the DNA of the gene of interest expressed in the cells of anthers of transformed plants, using Northern blot techniques or RT-PCR amplification, identification of the production of the protein encoded by the gene of interest, such as gel electrophoresis of proteins, Western blot techniques.
  • the invention relates to a process for obtaining a plant expressing at least a part of the Rfo gene and having a fertile male phenotype, resulting from the introduction of a construction as described above, in at least one plant cell, then the culture of the cell thus transformed so as to regenerate a plant containing in its genome said expression cassette.
  • the invention thus also relates to a method for restoring the fertility of a Brassica plant, characterized in that it comprises the introduction into a sterile male plant of a nucleotide sequence coding for a PPR protein.
  • the PPR protein is a protein of sequence chosen from the peptide sequences a) to c) defined above, preferably PPR-A, PPR-B or PPR-C. It is understood that the invention covers such a method using at least one nucleotide sequence obtained by a method of screening for sequences originating from the Rfo gene and capable of restoring fertility. They are in particular nucleotide sequences defined in a) to c) above. Those skilled in the art have in the present application appropriate screening techniques. It is also possible to construct crossover plans such as those described in application US 0220083483 involving a male sterility inducing gene then a fertility restorer gene.
  • the plant is Brassica napus.
  • the invention also relates to a method of introducing a fertility restorer gene from a radish plant, into a Brassica plant, characterized in that it comprises the crossing or cell fusion between the Brassica plant expressing a gene.
  • cytoplasmic male sterility Ogura and / or Kosena which induces the sterility of this Brassica plant and a plant expressing at least part of the Rfo gene and having a fertile male phenotype, so as to introduce the Rfo gene restoring fertility into the plant Brassica genus and to obtain a hybrid plant with restored fertility, the part of the Rfo gene introduced preferably comprising a sequence coding for PPR-A or PPR-B or PPR-C.
  • the invention also relates to the use of at least one nucleotide sequence coding for PPR-A or PPR-B or PPR-C (or a functional peptide variant defined above), for restoring fertility in Brassica.
  • the invention also relates to a process for obtaining hybrid seeds by crossing between a fertility restoring plant obtained by a above process and a sterile male plant.
  • the invention also relates to a method for screening polymorphic nucleotide sequences capable of restoring fertility, characterized in that it comprises:
  • the invention also relates to a screening method for detecting the presence of a nucleotide sequence coding for a PPR protein in a plant, characterized in that it comprises an amplification step using at least minus a leader sequence as defined above and / or a hybridization step using at least one probe sequence as defined above.
  • the invention also relates to a process for the production of hybrid rapeseed varieties whose male fertility is restored, comprising the introduction of a nucleotide sequence according to the invention into a sterile male rapeseed plant used as a male parent and expressing the PPR gene and the crossing between said plant with a sterile maize rapeseed line used as female, and production of the hybrid variety resulting from crossing.
  • the invention covers hybrid seeds whose fertility is restored by the PPR gene obtained from plants obtained by the method described above and also the use of a plant expressing the nucleotide sequences according to the invention for restoring fertility. of a rapeseed line used as a female in a cross or in the production of seeds of a hybrid variety.
  • the invention in another aspect, relates to a cloning and / or expression vector comprising an isolated nucleotide sequence as described above.
  • the invention also relates to a recombinant host cell characterized in that it is transformed with this recombinant vector.
  • the recombinant host cell can be chosen from eukaryotic or prokaryotic cells, for example bacteria, in particular E. coli or Agrobacterium, for example Agrobacterium tumefaciens, yeasts, animal cells and preferably plant cells, more specifically brassicacea cells.
  • the invention relates to a recombinant plant multicellular organism comprising a recombinant cell mentioned above.
  • the invention also relates to a transgenic plant transformed with a vector described above.
  • This transgenic plant is for example a carrier of the cytoplasm inducing cytoplasmic mass sterility transformed by the vector mentioned above.
  • the invention also relates to a nucleotide construct, characterized in that it consists of the sequences SEQ ID No. 4, SEQ ID No. 5 and SEQ LD No. 6 operatively linked to a promoter sequence.
  • promoter sequence is meant a sequence comprising one or more elements for regulating transcription.
  • This promoter sequence can also include one or more insulators and / or enhancers.
  • the promoter chosen is the endogenous promoter of PPR or other promoters specific for endogenous or exogenous plants.
  • plant-specific promoters is meant, for example, any promoter allowing optimal expression of the sequences of the invention in plants.
  • the CaMN35S or GRE promoter can be used.
  • Figure 1A represents a map of markers closely linked to the Rfo locus in radishes.
  • Figure 1B represents the results of BLAST tests with AFLP markers compared to the A.thaliana genome.
  • FIG. 2 represents the analysis of microsyntenia around the Rfo locus between the radish and Arabidopsis.
  • the genetic map is based on the analysis of 6900 plants segregated with Rfo.
  • the physical Arabidopsis card is deducted from the AGI database.
  • the dark lines physically locate the markers on the DAC : rabidopsis and the arrows locate them on the genetic map.
  • FIG. 3 represents a high resolution genetic and physical map near the Rfo locus.
  • A contigs from BAC to 'A.thaliana corresponding to the synthetic region of the Rfo locus (position of the markers indicated by the triangles).
  • B genetic map of the Rfo locus in radishes.
  • C BAC radish contigs representing the physical map of the Rfo locus. The positions of the markers are determined by genetic mapping using the recombinants.
  • the term “recombinant” is intended to mean a plant whose genotype presents a recombination of the markers characteristic of the parents of the population around Rfo. The number of recombinants is indicated on the physical map between the markers.
  • FIG. 1 The position of the markers on the BAC contigs is indicated by vertical dotted lines.
  • the Rfo locus is indicated by a black band.
  • BAC 64-16-7 positive with the markers flanking Rfo, physically delimits the Rfo locus.
  • - Figure 4 shows a physical map of BAC 64-16-7 and a prediction of genes from its sequence using the GENSCAN program. The position, name and orientation of genes are indicated by oriented bands. The genes were obtained by comparison with the Arabidopsis genome. The position of the markers closely linked to the Rfo gene is indicated by the vertical arrows.
  • Figure 5 shows flowers from the Ogura cms Tanto transgenic lines and non-transgenic control. In Figure 5A, the flowers are from a restored transgenic plant showing normal anthers and pollen production.
  • the flowers originate from a non-transgenic plant serving as a control (non-transgenic control) showing short filaments and the cavities of the anther ("locules") empty without pollen.
  • the petals were removed from the two flowers for a better analysis of the results.
  • sequence SEQ ID No. 7 is a sequence of 22,770 base pairs comprised between the markers flanking the PPR cluster (the markers M-F24-D7.9 and M-F24-D7.13 ).
  • the nucleotide sequence of the 3 PPR is extracted, in the order PPR C, PPR B, PPR
  • SEQ ID No. 8 to SEQ ID No. 31 correspond to the sequences of the primers used to identify the markers in FIG. 3 in the reading direction 5 '->3'. ATG, stop, or introns have been predicted with computer software on the reference sequence of 22,770 base pairs.
  • Example 1 Identification of the PPR (pentatricopeptide) peptide sequence capable of restoring the male fertility of plants.
  • the radish Rfo fertility restorer gene has been mapped and AFLP markers associated with the Rfo gene have been identified.
  • the inventors have shown that, near the Rfo gene, the sequence collinearity between the radish and Arabidopsis is limited to a reduced interval.
  • AFLP analysis was done in combination with a segregation analysis.
  • the DNA studied is obtained from the offspring from a cross between a sterile male European radish line, 7ms, and a homozygous radish line for the Rfo gene.
  • 800 combinations of PstJ-MséJ primers were studied to determine the polymorphism, and three new AFLP markers, designated R3, RI 5 and R5, were identified as directly associated with the Rfo gene.
  • R3 and RI 5 are perfectly linked to the Rfo gene in a population of more than 900 segregated plants, and R5 is located at 0.1 cM from Rfo (Fig. 1).
  • the markers R3 and RI 5 are homologous to sequences carried by the BAC F24D7 ⁇ 'Arabidopsis by BLAST analysis, in a genomic region of 20 kb, and the marker R5 is found in the same region 150 kb further on. It follows that the genomic DNA of the radish near the Rfo locus is probably collinear with the DNA & Arabidopsis of BAC F24D7.
  • the markers derived from chromosome 1 of Arabidopsis are located near the Rto gene in radishes.
  • PCR markers derived from six BAC clones of Arabidopsis, covering a physical distance of 1100 kb.
  • the markers were chosen from coding sequences (CDS) predicted AGI.
  • CDS coding sequences
  • the primers were chosen from exons, to increase the chances of amplification of the radish DNA.
  • the primers are also on the edge of a suspected intron, so as to increase the chances of identifying a polymorphism between fertile male and sterile male radishes.
  • the primers are from 60 CDS and the PCR was carried out on Arabidopsis and on the fertile and sterile radish (Table 1). These markers have been mapped with respect to the Rfo gene in the radish.
  • 11 polymorphic markers between the fertile and sterile radish were identified.
  • the markers M-T12P18.15, M-F24D7.4, M-F24D7.9, M-F24D7.13, M-F24D7.16, M-F24D7.17, M-F2K11.1 are strictly genetically linked with the gene Rfo.
  • the marker M-F2K11.19 is located 0.6 cM from the Rfo gene.
  • the markers M-F22C12.1 and M-T12P18.9 are located at 0.2 cM and 0.1 cM from the Rfo gene respectively.
  • the sequences of the different primers used SEQ ID No. 8 to SEQ ID No. 31 are indicated in the attached list of sequences.
  • the inventors have thus designed two pairs of oligonucleotides capable of amplifying specifically the locus M-T12P18.9 and M-F2K11.19 of the fertile line (respectively SEQ ID N ° 8 and SEQ ID N ° 9 and SEQ ID N ° 28 and SEQ ID N ° 29). Plants with recombination events closely associated with the Rfo gene have been identified as lines carrying only the marker M-T12P18.9 or the marker M-F2K11.19 linked in cis to the Rfo gene.
  • a library of BAC was constructed from nuclear DNA derived from a line of radish D81 homozygous for the Rfo gene.
  • the bank consists of 120,000 clones.
  • the size of the inserts of 100 randomly sampled BAC clones was determined by digestion with Notl and PFGE. The size of the inserts varies between 100 kb and 200 kb.
  • the bank represents at least 23 times the haploid genome of radishes.
  • the library was screened with markers closely linked to the Rfo gene (M-F16M19.21, M-F2K11.19, M-F2K11.1, R15, M-T12P18.9 and M-F22C12.1), and positive BACs have been identified and isolated.
  • the BAC clones were aligned and ordered in a single contig. The order of the BAC clones in the contig is compatible with the genetic mapping of markers around the Rfo gene.
  • the Rfo locus was physically located on a BAC clone, BAC 64-16-7, positive with the flanking markers of the Rfo gene (Fig. 3).
  • BAC 64-16-7 (referenced SEQ LD No. 32) was sequenced using a "shotgun" sequencing technique, and the sequence was assembled in a single 127 kb contig. The sequence redundancy was at least 10 times the length of the BAC sequence. Two additional tests were performed to verify the quality of the consensus sequence. First, the predicted restriction map was compared with the footprint of BAC 64-16-7 and the results were consistent. In addition, the sequences of the markers associated with the Rfo gene were aligned with the sequence of BAC 64-16-7, and it was possible to verify that the genetic order of the markers corresponded to the physical order on the sequence.
  • the Rfo gene is located in a genetic interval of 0.029 cM between the markers F24D7.9 and F24D7.13. These two markers delimit the Rfo gene physically in 22 kb on the sequence of BAC 64-16-7.
  • the sequence interval F24D7.9 / F24D7.13 includes the genes coding for three proteins belonging to the PPR family of proteins (Fig. 4), designated PPR-A, PPR-B and PPR-C. It follows that the restorative activity is coded either by the A gene or by the B gene or by the C gene or by the combination of at least two of these genes.
  • Plant material Two progenies were produced in segregation for the Rfo gene.
  • F4 families have been produced from heterozygous radish (D radish) genotypes from Asia.
  • An F2 progeny of 20,000 seeds was obtained from FI hybrids between a sterile European radish line (7ms) and a radoz genotype homozygous for the Rfo gene (D81.8) chosen from the F3 family of radish D .
  • AFLP analysis Nos et al., 1995 was carried out on DNA samples from sterile male and fertile male plants (Giovanni et al. 1991; Michelmore et al., 1991 ), according to the Keygene NV protocol (Wageningen, Netherlands) using restriction enzymes Pstl and MseJ, and a set of primers corresponding to the adapters Pstl and yel with two or three selective nucleotides at the 3 'end respectively.
  • the ALFP products were separated from the acrylarnide gels in which they were initially detected, then re-amplified by PCR, using the same primers and conditions as for the AFLP amplification, then clones using the vector pGEM-T easy (Promega). The sequences of the cloned fragments were compared with the genome of Arabidopsis thaliana using the BLAST program.
  • Specific primers were designed from this first AFLP sequence and were used to amplify the DNA of fertile male or sterile male parents. The two different amplification products were sequenced and compared with each other. The specific primers were designed around the region showing a polymorphism between the fertile male radish and the sterile male, so as to detect this polymorphism by PCR amplification or by digestion after PCR. When no sequence polymorphism was found between the two parents, the AFLP sequence was amplified by PCR using the Clontech kit (Universal Genome Walker Kit). Different genomic DNA fragments linked to an adapter were constructed according to the manufacturer's protocol ((Universal Genome Walker, Clontech, USA).
  • Young leaves were collected in 96-well plates (2-ml well, Costar, Corning) containing glass beads (diameter 3 mm, Polylabo), 3 beads per well, and lyophilized. The plates were sealed using Easy Peel seal (ABgene), and the lyophilized sheets were placed with the beads in a mixer.
  • DNA was extracted using 600 ⁇ L of extraction buffer containing 0.5 M NaCl, 0.1 M Tris, 50 mM EDTA, and 20 mM sodium metabisulfite (added before use) .
  • the plates were sealed using appropriate seals (Corning Inc., NY, USA), and incubated in a water bath at 95 ° C for one hour. The plates were centrifuged at 3000 rpm for 20 minutes. The supernatant (280 ⁇ L) is transferred into 96-well plates (0.65 ml per well, ABgene, Advanced Biotechnbologies), containing 35 ⁇ L of 10 M ammonium acetate, 280 ⁇ L of isopropanol, and mixed .
  • the plates are centrifuged at 3000 rpm for 30 minutes. The supernatant is decanted by inverting the plate, the DNA precipitates are washed with 70% ethanol and air-dried by incubation at 60 ° C for about 20 minutes. The DNA precipitates are resuspended in 50 ⁇ L of TE buffer at pH 8.0 containing 25 ⁇ g / ml of RNase, with gentle stirring at 37 ° C for one hour.
  • BAC radish library Construction of the BAC radish library (Zhang et al, 1995)
  • the nuclei are isolated from radish leaves 10 days old and included in an agarose gel.
  • the DNA is then partially digested with Ec RI and HindJJl.
  • the agarose pieces are separated into four or eight pieces and then incubated on ice for one hour with only restriction digestion buffer (enzyme buffer + spermidine + BSA), then with the enzyme restriction which is added at different concentrations for an additional 30 minutes on ice and at 37 ° C for approximately 30 minutes.
  • the reaction is stopped by adding 0.5M ⁇ DTA.
  • the pieces are loaded onto a 1% low melting point agarose gel (Seakem agarose, etc.) then subjected to CHEF electrophoresis in a CHEF DRU (BioRad), in an IX TAE buffer (10 h at 4.4N / cm with 3.5s of initial and final interruption time, and 5 hours at 4.5N / cm with 2s for initial and final interruption time, at 12 ° C).
  • the compression zones containing the AD ⁇ of approximately 100 to 200kb are separated from the gel.
  • a second size selection is made: the separate strip is subjected to a second migration under the same electrophoresis conditions.
  • the DNA is eluted from the agarose by electroelution in a TAE IX buffer (4 h 30 at 6 V / cm with 50 s for initial and final interruption time). After dialysis using T 10 E1, the DNA is quantified on a 0.6% agarose gel.
  • the radish DNA selected by the size (xy ng) pending is linked to a pGUCI vector desphosphorylated and digested with HindJU or EcoRN (10 to 50 ng) with 10U of T4 ligase, at 16 ° for 16 hours, in a volume total of 50 ⁇ L.
  • the ligation is dialyzed again with T KJ ⁇ Q.I, using a 0.025 ⁇ m Millipore membrane filter, for 2 hours at room temperature in a Petri dish.
  • White colonies are removed (Robot Q-Bot, Genetix) and individually transferred into 384-well micro titration plates (Genetix) containing conservation medium (36mM K 2 HPO 4 , 13.2mM KH 2 PO, l , 7mM ratea citrate, 6.8mm ⁇ H4 2 SO 4 , 0.4mM MgSO 4 , 4.4% V / N glycerol, 12.5 ⁇ g / mL chloramphenicol, in LB medium), then cultivated overnight at 37 ° C and stored at - 80 ° C.
  • conservation medium 36mM K 2 HPO 4 , 13.2mM KH 2 PO, l , 7mM ratea citrate, 6.8mm ⁇ H4 2 SO 4 , 0.4mM MgSO 4 , 4.4% V / N glycerol, 12.5 ⁇ g / mL chloramphenicol, in LB medium
  • 117,120 clones were obtained, 63,100 from restriction by EcoRI and 81,020 from restriction by HindJJJ.
  • the plasmid AD ⁇ of 70 randomly selected clones is isolated ( ⁇ .D. Young and
  • the average size of the average inserts is more than 100kb, with the following distribution: 13.2% with a size between 150 and 200kb, 51.5% between 100 and 150kb, 33.8% between 50 and 100kb, and 1.5% less than 50kb.
  • the DNA isolated from the 384 colonies on a plate represents a pool.
  • the pools are screened. Once an individual plate is identified, two duplicates of that plate are prepared on LB agar; all the clones corresponding to each of the 24 columns are taken together from the first duplicate and the PCR is carried out on these 24 mixtures of clones. After identification of a positive column, a PCR is carried out on each of the 16 corresponding colonies of this column, so as to identify a positive BAC clone.
  • the inventors have also developed a protocol for subcloning the genes of the PPR cluster from the clone BAC 64-16-7.
  • the sub-cloning of each PPR gene (candidate for Rfo) is carried out in the binary vector pEC2, in order to carry out transgenesis experiments on sterile male rapeseed plants and to demonstrate that it is the candidate gene which effectively restores male fertility.
  • PPR A the BAC 64-16-7 clone is digested with the restriction enzymes NdeI and SpeJ and the 6.5 kb fragment is made “blunt end” and cloned in the BamHJ site (blunt end rendering) of the vector binary. This fragment contains the coding part of PPR A, 2.6 kb upstream and 1.8 kb downstream.
  • PPR B the BAC 64-16-7 clone is digested with the restriction enzyme Spel and the 7.1 kb fragment is made “blunt end” and cloned in the BamHI site (blunt end) of the binary vector . This fragment contains the coding part of PPR B, 3.1 kb upstream and 1.9 kb downstream.
  • PPR C the clone BAC 64-16-7 is digested with the restriction enzymes Bam ⁇ I and Spel (rendered “blunt end”) and the 7.5 kb fragment is cloned in the BamHI-Hindlll site (rendered blunt end) of the binary vector. This fragment contains the coding part of PPR C, 2 kb upstream and 3.6 kb downstream 4.
  • PPRA and PPRB the clone BAC 64-16-7 is digested with the restriction enzyme BstEU and BamHI and the fragment of 21 kb is rendered "blunt end” and cloned into the BamHI site (rendered blunt end) of the binary vector. This fragment contains PPR B and PPRA.
  • PPR C and PPR B the clone BAC 64-16-7 is digested with the restriction enzymes EcoRI and Apal (rendered “blunt end”) and the 16.8 kb fragment is cloned in the BamHI site (rendered “ blunt end ”) of the binary vector. This fragment contains PPR C and PPR B as well as 2.4 kb upstream and 3.6 kb downstream
  • PPR C and PPR A Clone 1 BAC 64-16-7 is digested with NotI, (rendered “blunt end”) is ligated to the 7.5 kb fragment BamHI and Spel, carrying PPRC (rendered “blunt end” ") And described in 4. This chimeric clone will express PPRA and PPR C
  • PPR A, PPR B and PPR C the clone BAC 64-16-7 is digested independently by the restriction enzymes ⁇ coRI ("rendered” blunt end ") and Kpn and by Kpn ⁇ and Sali (" rendered blunt end ”) .
  • the 2 EcoRI-Kp ⁇ l and Kp ⁇ -Sall fragments of 9.8 kb and 13.5 kb respectively will be cloned simultaneously in the BamHI site (rendered "blunt end") of the binary vector.
  • This fragment contains PPR C, PPR B and PPR A as well as 2.4 kb upstream and 2.4 kb downstream
  • the inventors develop molecular markers for genetic selection and the characterization of germplasm.
  • the nucleic sequence presented in the following example corresponds to the complete sequence of BAC64 which includes the fertility restoring sequences.
  • Probes can be designated on the nucleic acid sequence adjacent to the fertility restorer sequences. These probes can be used in a program to select fertility restorative lines or follow the evolution of the Rfo locus in a germplasm collection for the identification of new restorative sequences. These probe sequences designated on the BAC64 have the same importance as the use of the restorative sequences in the selection assisted by markers or in the programs of characterization of germplasm. This use includes searching the rapeseed deletion mutant banks of restored lines which have lost, for example, the radish sequences linked in cis to the fertility restoring sequences. This work can be done in order to reduce, for example, the size of the radish DNA introduced into rapeseed.
  • Example 2 Functional restoration of an Ogura cms rapeseed (sterile) with a nucleotide construct containing PPR B:
  • pSCN PPRB was integrated into the C58pMP90 strain of Agrobacterium tumefaciens (C Koncz & J Schell, MGG 204: 383-396 (1986):
  • the promoter of T (L) -D ⁇ A gene 5 confrols the tissue-specific expression of chimaeric genes carried by a novel type of Agrobacterium binary vector.) to be used for plant transformation.
  • the putative transgenic shoots were identified by PCR by using primers in the gene coding for the selection marker Npt ⁇ (Bevan et al.
  • NptU confers resistance to kanamycin
  • the primers confirm the presence of the two ends of the T-DNAs used for the transformation.
  • the transgenic plants were then transferred to the greenhouse and isolated to avoid any risk of cross-pollination.
  • Table 3 Fertility of Ogura cms plants transformed with the nucleotide construct containing the PPRB transgene demonstrated by PCR analysis.

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Abstract

The invention concerns PPR peptide sequences capable of restoring male fertility of plants bearing a male sterility-inducing cytoplasm, nucleotide sequences encoding said peptides and a method for obtaining fertile male plants, and male plants obtained by said method.

Description

Séquences peptidiques PPR capables de restaurer la fertilité mâle de plantes porteuses d'un cytoplasme inducteur de stérilité mâle PPR peptide sequences capable of restoring the male fertility of plants carrying a male sterility inducing cytoplasm
L'invention concerne notamment des séquences peptidiques PPR capables de restaurer la fertilité mâle de plantes porteuse d'un cytoplasme inducteur de stérilité maie, des séquences nucléotidiques codant pour ces peptides, un procédé d'obtention de plantes mâle fertiles, des plantes obtenues par un tel procédé. La production à grande échelle d'hybrides de Brassica nécessite le contrôle du système de pollinisation et un transfert efficace du pollen entre les plantes parentales. Pour de nombreuses plantes hermaphrodites en effet, pour obtenir des hybrides à échelle commerciale, il est nécessaire d'empêcher l' autopollinisation. Ceci est relativement simple dans le cas du maïs par exemple dans la mesure où les organes producteurs de pollen sont séparés des organes femelles de la plante et une castration manuelle ou mécanique est suffisante. Par contre, dans d'autres espèces telles que les Brassica, le contrôle de la pollinisation par castration pour produire des hybrides n'est pas envisageable. L'emploi d'agents chimiques gamétocides peut s'avérer souvent coûteux parfois inefficace. La stérilité mâle cytoplasmique (cms) qui est présente chez plusieurs plantes supérieures est un trait transmis héréditairement par voie maternelle et qui empêche la production d'un pollen fonctionnel, tout en maintenant la fertilité femelle (Nedel et al, 1994). Les mécanismes de stérilité font intervenir notamment l'expression de protéines mitochondriales particulières. Différents systèmes inducteurs de stérilité mâle cytoplasmique sont par exemple rappelés dans le document US 20020100078. On connaît de l'art antérieur différentes techniques pour introduire un gène restaurateur de fertilité d'une plante de radis vers une plante Brassica. Le brevet US 5,644,066 par exemple décrit une méthode d'introduction d'un gène restaurateur utilisant une technique de fusion de protoplastes. Le brevet US 5,973,233 et la demande US 2002/49998 décrivent des méthodes d'introduction d'un gène restaurateur de radis, tout en évitant l'introduction d'une partie génique non souhaitée induisant la production de gluconisolates . Des systèmes restaurateurs de fertilité sont ainsi connus pour la production de semences hybrides. Mais jusqu'à présent, l'on n'avait pas réussi à cloner des gènes restaurateurs de fertilité capables de restaurer de manière souhaitée une fertilité mâle chez les Brassica porteuses d'une stérilité le mâle cytoplasmique . Ainsi, l'invention vise à fournir les séquences nucléotidiques et les séquences peptidiques codées par ces séquences nucléotidiques, dont l'expression est essentielle pour le processus de restauration de la fertilité mâle chez les plantes. L'invention vise également à fournir une méthode utilisant les séquences nucléotidiques décrites pour moduler la fertilité mâle chez les plantes porteuses d'un cytoplasme inducteur de stérilité.The invention relates in particular to PPR peptide sequences capable of restoring the male fertility of plants carrying a cytoplasm inducing male sterility, nucleotide sequences coding for these peptides, a process for obtaining fertile male plants, plants obtained by a such process. Large-scale production of Brassica hybrids requires control of the pollination system and efficient transfer of pollen between the parent plants. For many hermaphrodite plants, in fact, to obtain hybrids on a commercial scale, it is necessary to prevent self-pollination. This is relatively simple in the case of corn, for example insofar as the pollen-producing organs are separated from the female organs of the plant and manual or mechanical castration is sufficient. On the other hand, in other species such as Brassica, the control of pollination by castration to produce hybrids is not possible. The use of gametocidal chemicals can often be costly and sometimes ineffective. Cytoplasmic male sterility (cms) which is present in several higher plants is a trait inherited by the maternal route and which prevents the production of a functional pollen, while maintaining female fertility (Nedel et al, 1994). The sterility mechanisms notably involve the expression of particular mitochondrial proteins. Different systems inducing cytoplasmic male sterility are for example recalled in the document US 20020100078. Various techniques are known from the prior art for introducing a fertility restorer gene from a radish plant to a Brassica plant. US Patent 5,644,066 for example describes a method of introducing a restorer gene using a protoplast fusion technique. US Patent 5,973,233 and US Application 2002/49998 describe methods of introducing a radish restorer gene, while avoiding the introduction of an unwanted gene part inducing the production of gluconisolates. Fertility restorative systems are thus known for the production of hybrid seeds. However, until now, it has not been possible to clone fertility restorer genes capable of desirably restoring male fertility in Brassica carrying sterility in the cytoplasmic male. Thus, the invention aims to provide the nucleotide sequences and the peptide sequences encoded by these nucleotide sequences, the expression of which is essential for the process of restoring male fertility in plants. The invention also aims to provide a method using the nucleotide sequences described to modulate male fertility in plants carrying a sterility-inducing cytoplasm.
Plus précisément, des études moléculaires ont démontré que le gène Oτfl38, inducteur de la stérilité mâle cytoplasmique Ogura code pour un polypeptide de 137 acides aminés et est co-transcrit avec le gène OrfB. Le gène Ofrb est l'homologue de 1ΑTP8 dans les mitochondries de plantes (Gray et al). La fonction physiologique du produit du gène inducteur de cms est pour l'instant encore inconnue. Ce produit est présent dans tous les tissus et retrouvé dans des fractions membranaires de mitochondrie (Grêlon et al, 1994).More specifically, molecular studies have demonstrated that the Oτfl38 gene, which induces male cytoplasmic sterility Ogura codes for a polypeptide of 137 amino acids and is co-transcribed with the OrfB gene. The Ofrb gene is the homolog of 1ΑTP8 in the mitochondria of plants (Gray et al). The physiological function of the cms-inducing gene product is still unknown. This product is present in all tissues and found in membrane fractions of mitochondria (Grêlon et al, 1994).
Le déterminant génétique de la stérilité maie cytoplasmique (orf 138) est transmis uniquement par le parent femelle. La stérilité maie conférée par ce système offre l'avantage d'être totale, c'est-à-dire qu'il n'y a pas de production de pollen. La production de graine uniquement hybride est réalisée en utilisant les vecteurs naturels (insectes, vent pollinisateur).The genetic determinant of cytoplasmic sterility (orf 138) is transmitted only by the female parent. The sterility conferred by this system offers the advantage of being total, that is to say that there is no production of pollen. The production of only hybrid seeds is carried out using natural vectors (insects, pollinating wind).
La cms Ogura, décrite initialement chez le radis (Ogura, 1968), fut introduite chez le colza (Brassica napus) et le chou (Brassica oleracea) par des croisements interspécifiques (Bannerot et al., 1974, 1977) et fut modifiée par fusion de protoplastes (Pelletier et al., 1983). Chez le radis, un système de stérilité maie cytoplasmique appelé Koséna dont le déterminant génétique est très proche de celui du système Ogura a été décrit par Iwabachi M (1999). Le système Kosena peut être considéré comme équivalent du système Ogura. Un certain nombre de brevets concernent les systèmes de stérilité mâle cytoplasmique, parmi ceux-ci, il est possible de citer par exemple les brevets FR 2667078, US 5,789,566 et EP 549 726 (INRA). Ces brevets apportent un système de stérilité mâle approprié au cas des cruciféracées en éliminant les gènes responsables des caractères indésirables du cytoplasme Ogura tout en conservant une stérilité mâle efficace. L'invention décrite dans les brevets cités ci-dessus se rapporte à une séquence d'ADN dite « séquence de stérilité Ogura » issue du radis (Raphanus sativus) conférant la stérilité mâle aux plantes dont les mitochondries sont porteuses de cette séquence et l'absence de séquences d'origine radis indésirables pour le bon comportement agronomique des plantes.The cms Ogura, originally described in radishes (Ogura, 1968), was introduced into rapeseed (Brassica napus) and cabbage (Brassica oleracea) by interspecific crosses (Bannerot et al., 1974, 1977) and was modified by fusion protoplasts (Pelletier et al., 1983). In radishes, a cytoplasmic mass sterility system called Kosena whose genetic determinant is very close to that of the Ogura system was described by Iwabachi M (1999). The Kosena system can be considered equivalent to the Ogura system. A certain number of patents relate to the cytoplasmic male sterility systems, among these, it is possible to cite for example the patents FR 2667078, US 5,789,566 and EP 549 726 (INRA). These patents provide a system of male sterility appropriate to the case of cruciferaceae by eliminating the genes responsible for the undesirable characteristics of the Ogura cytoplasm while maintaining effective male sterility. The invention described in the patents cited above relates to a DNA sequence called "Ogura sterility sequence" derived from radish (Raphanus sativus) which confers male sterility on plants whose mitochondria are carriers of this sequence and the absence of sequences of radish origin undesirable for the good agronomic behavior of plants.
La cms Ogura est utilisée pour la production de graines hybrides commerciales de colza FI. Dans des plantes telles que colza, pour lesquelles les graines constituent la récolte, il est nécessaire, voire indispensable, de disposer de gènes nucléaires restaurateurs de fertilité permettant de supprimer la cms chez les hybrides. Dans le cas de la cms Ogura, des restaurateurs nucléaires existent naturellement dans l'espèce radis et ont été introduits dans des plantes de colza Ogura mâle stériles, permettant la restauration de la fertilité mâle (Ffeyn, 1976). Il a été montré que cette restauration s'accompagne d'une diminution de la quantité de la protéine de FORF138, mais pas de l'ARNm correspondant (Krishnasamy & Makaroff, 1994 ; Bellaoui et al., 1999). Le locus restaurateur a été introduit par croisement dans le génome de colza, ainsi qu'une quantité inconnue d'informations génétiques associées du radis, et les méthodes de sélection classiques ont été utilisées pour améliorer les génotypes restaurateurs de la fertilité. Cependant, une quantité importante de matériel génétique du radis à été introduite à la place d'environ 50cM de génome de colza (Foisset et al., 1998), et est responsable des difficultés rencontrées pour l'amélioration des lignées restaurées. Dans ce contexte, il existe toujours un besoin de cloner le gène restaurateur de fertilité, désigné Rfo, afin d'éviter l'introduction d'autres gènes ou région génomiques non souhaités. En effet, l'isolement du gène Rfo permettra par exemple un meilleur contrôle de l'introduction du gène dans les variétés commerciales, sans l'introduction de caractères associés indésirables. Les inventeurs ont ainsi réussi à identifier et cloner le locus Rfo, en utilisant une stratégie de clonage appropriée, associée à des cartographies génétique et physique comparatives entre Arabidopsis et le radis, concernant plus spécifiquement le locus Rfo. Des études de cartographie génétique comparatives ont démontré la colinéarité entre deux segments chromosomiques entre des espèces étroitement liées. Divers études ont montré que des régions de grandes tailles, y compris des chromosomes, peuvent être colinéaires, tandis que dans d'autres études, seulement certaines régions petites, limitées à quelques centimorgans, présentent une colinéarité (synthèse Schmidt, 2000 ; Schmidt 2002).Cms Ogura is used for the production of commercial hybrid rapeseed seeds FI. In plants such as rapeseed, for which the seeds constitute the harvest, it is necessary, even essential, to have nuclear genes restoring fertility making it possible to suppress cms in hybrids. In the case of cms Ogura, nuclear restorers exist naturally in the radish species and have been introduced into sterile male Ogura rapeseed plants, allowing the restoration of male fertility (Ffeyn, 1976). This restoration has been shown to be accompanied by a decrease in the amount of the FORF138 protein, but not in the corresponding mRNA (Krishnasamy & Makaroff, 1994; Bellaoui et al., 1999). The restorer locus was introduced by crossing into the rapeseed genome, along with an unknown amount of associated genetic information from the radish, and conventional breeding methods were used to improve the restorative fertility genotypes. However, a significant amount of radish genetic material has been introduced in place of around 50 cm of rapeseed genome (Foisset et al., 1998), and is responsible for the difficulties encountered in improving the restored lines. In this context, there is still a need to clone the fertility restorer gene, designated Rfo, in order to avoid the introduction of other unwanted genes or genomic regions. Indeed, the isolation of the Rfo gene will, for example, allow better control of the introduction of the gene into commercial varieties, without the introduction of associated undesirable characters. The inventors thus succeeded in identifying and cloning the Rfo locus, using an appropriate cloning strategy, associated with comparative genetic and physical maps between Arabidopsis and the radish, more specifically concerning the Rfo locus. Comparative genetic mapping studies have demonstrated the collinearity between two chromosomal segments between closely related species. Various studies have shown that large regions, including chromosomes, can be collinear, while in other studies, only certain small regions, limited to a few centimeters, exhibit collinearity (Synthesis Schmidt, 2000; Schmidt 2002) .
Plus particulièrement, les inventeurs ont réussi à obtenir des résultats significatifs dans l'identification et le clonage du locus Rfo impliqué dans la restauration de la fertilité, en utilisant une stratégie de cartographie génétique et physique et de clonage positionnel et en étudiant la microsynténie entre Arabidopsis et le radis.More particularly, the inventors have succeeded in obtaining significant results in the identification and cloning of the Rfo locus involved in the restoration of fertility, by using a strategy of genetic and physical mapping and of positional cloning and by studying microsyntenia between Arabidopsis. and radish.
Les inventeurs ont ainsi réussi à identifier les gènes codant des protéines issues de la famille des protéines PPR (classe de protéines présentant plusieurs répétitions d'un motif appelé pentatricopeptide), capables de restaurer la fertilité chez des plantes Brassica porteuse du cytoplasme Ogura et/ou Kosena. L'invention a pour objet selon un premier aspect une séquence peptidique PPR (pentatricopeptide) capable de restaurer la fertilité mâle de plantes, comprenant au moins une séquence choisie parmi : a) SEQ ID N°l (protéine PPR désignée PPR-A), ou SEQ ID N°2 (protéine PPR désignée PPR-B), ou SEQ LD N°3 (protéine PPR-C) b) une séquence peptidique homologue comportant au moins 80% d'identité avec une séquence du a), c) un fragment peptidique biologiquement actif représentatif d'une séquence du a) ou b). Par l'expression « restaurer la fertilité », on entend que la fertilité mâle obtenue chez une plante dans laquelle on a induit l'expression de PPR-A et/ou PPR-B et/ou PPR-C (ou l'expression des variants de ces protéines indiqués en b) ou c)) est d'au moins 20, de préférence d'au moins 50, 70, 80, 90 % du niveau de fertilité d'une plante ne portant pas le cytoplasme inducteur de stérilité. Par séquence peptidique homologue, on entend toute séquence peptidique qui diffère de la séquence SEQ ID N° 1 ou SEQ ID N° 2 et SEQ ID N° 3 par substitution, délétion, et/ou insertion d'un acide aminé ou d'un nombre réduit d'acides aminés, à des positions telles que ces séquences peptidiques homologues constituent une protéine PPR ayant une activité restaurateur de fertilité telle que décrite précédemment.The inventors have thus succeeded in identifying the genes encoding proteins from the family of proteins PPR (class of proteins having several repeats of a motif called pentatricopeptide), capable of restoring fertility in Brassica plants carrying the cytoplasm Ogura and / or Kosena. The subject of the invention is, according to a first aspect, a PPR peptide sequence (pentatricopeptide) capable of restoring the male fertility of plants, comprising at least one sequence chosen from: a) SEQ ID No. 1 (PPR protein designated PPR-A), or SEQ ID No. 2 (PPR protein designated PPR-B), or SEQ LD No. 3 (PPR-C protein) b) a homologous peptide sequence comprising at least 80% identity with a sequence from a), c) a biologically active peptide fragment representative of a sequence of a) or b). By the expression "restore fertility" is meant that the male fertility obtained in a plant in which the expression of PPR-A and / or PPR-B and / or PPR-C has been induced (or the expression of variants of these proteins indicated in b) or c)) is at least 20, preferably at least 50, 70, 80, 90% of the level of fertility of a plant not carrying the sterility-inducing cytoplasm. By homologous peptide sequence is meant any peptide sequence which differs from the sequence SEQ ID N ° 1 or SEQ ID N ° 2 and SEQ ID N ° 3 by substitution, deletion, and / or insertion of an amino acid or a reduced number of amino acids, at positions such that these homologous peptide sequences constitute a PPR protein having a fertility restoring activity as described above.
De préférence, une telle séquence peptidique homologue est identique à au moins 80 % de la séquence SEQ LD N° 1 ou SEQ ID N°2 ou SEQ ID N°3, de préférence au moins 85, 90, 92, 95, 98, 99% de la séquence issue de la séquence nucléotidique matrice présentée dans les séquences SEQ ID N° 1, SEQ ID N° 2 et SEQ ID N°3.Preferably, such a homologous peptide sequence is identical to at least 80% of the sequence SEQ LD No. 1 or SEQ ID No. 2 or SEQ ID No. 3, preferably at least 85, 90, 92, 95, 98, 99% of the sequence originating from the template nucleotide sequence presented in the sequences SEQ ID No. 1, SEQ ID No. 2 and SEQ ID No. 3.
Par « fragment peptidique représentatif» de SEQ ID N°l, on entend tout fragment de la séquence SEQ LD N° 1 ou des séquences peptidiques homologues de la séquence SEQ ID N° 1, qui conduit à la restauration de la fertilité définie précédemment. Ces fragments peptidiques présentent typiquement au moins 100 acides aminés, de préférence au moins 300, 400, 500 acides aminés consécutifs de la séquence dont ils sont issus.By “representative peptide fragment” of SEQ ID No. 1 is meant any fragment of the sequence SEQ LD No. 1 or peptide sequences homologous to the sequence SEQ ID No. 1, which leads to the restoration of the fertility defined above. These peptide fragments typically have at least 100 amino acids, preferably at least 300, 400, 500 consecutive amino acids of the sequence from which they are derived.
Ces fragments ont une activité restauratrice de fertilité de préférence d'au moins 20, 30, 50, 80 , 90%, voire plus de 100%, de l'activité restauratrice obtenue avec SEQ ID N°l, ou SEQ H) N°2 OU SEQ LD N°3. Pour tester cette activité restauratrice des fragments, l'homme du métier dispose de méthodes connues, comme par exemple la fabrication de plantes transformées selon la méthode décrite ci après. L'invention concerne ainsi les « variants naturels », c'est à dire les peptides PPR restaurateurs de fertilité ou leurs fragments pouvant exister naturellement, correspondant notamment à des troncatures, substitutions, delétions et/ou additions de résidus d'acides aminés. Ces variants naturels, sont issus en général du polymorphisme génétique de la population, et ont une activité qui n'est pas substantiellement modifiée par rapport au peptide sauvage.These fragments have a fertility restoring activity, preferably at least 20, 30, 50, 80, 90%, or even more than 100%, of the restoring activity obtained with SEQ ID No. 1, or SEQ H) No. 2 OR SEQ LD N ° 3. To test this activity restoring fragments, the skilled person has known methods, such as the manufacture of plants transformed according to the method described below. The invention thus relates to "natural variants", that is to say the fertility restoring PPR peptides or their fragments which may exist naturally, corresponding in particular to truncations, substitutions, deletions and / or additions of amino acid residues. These natural variants, generally result from the genetic polymorphism of the population, and have an activity which is not substantially modified compared to the wild peptide.
L'invention concerne aussi les peptides PPR comprenant au moins une mutation. Par « mutation », on entend désigner n'importe quel changement intervenu dans la séquence de peptides PPR, autres que ceux présents dans ses variants naturels, et/ou dans ses homologues, tout en conservant une activité restauratrice de fertilité. Les méthodes de typage des polymorphismes des gènes PPR sont variables en fonction du type de polymorphisme faisant appel à : - la technique de PCR-RFLP (amplification suivie de digestion enzymatique du produit de PCR) quand le polymorphisme était situé sur un site de restriction enzymatique.The invention also relates to PPR peptides comprising at least one mutation. The term “mutation” is intended to denote any change which has occurred in the sequence of PPR peptides, other than those present in its natural variants, and / or in its counterparts, while retaining a fertility restoring activity. The methods for typing polymorphisms of PPR genes are variable depending on the type of polymorphism using: - the PCR-RFLP technique (amplification followed by enzymatic digestion of the PCR product) when the polymorphism was located on an enzymatic restriction site.
- PCR avec amorces spécifiques du site polymorphe : amplification différentielle des deux allèles en utilisant des amorces spécifiques de chaque allèle. On peut aussi utiliser des tests de ligation d'oligonucléotides (ligation différentielle) qui utilisent des oligonucléotides spécifiques de chaque allèle, la ligation étant suivie d'une électrophorèse en gel de polyacrylamide. On peut aussi utiliser des techniques de détection des SNP (single nucleotid polymorphism).- PCR with primers specific to the polymorphic site: differential amplification of the two alleles using primers specific to each allele. It is also possible to use oligonucleotide ligation tests (differential ligation) which use oligonucleotides specific for each allele, the ligation being followed by polyacrylamide gel electrophoresis. SNP (single nucleotid polymorphism) detection techniques can also be used.
L'invention concerne également une séquence nucléotidique isolée, codant pour une séquence peptidique ci-dessus. En particulier cette séquence peut être choisie parmi : a) une séquence nucléotidique choisie parmi SEQ LD N°4 (séquence nucléotidique codant pour SEQ ID N°l et désignée ppr-A), ou SEQ ID N°5 (séquence nucléotidique codant pour SEQ LD N°2 et désignée ppr-B), ou SEQ ID N°6 (séquence nucléotidique codant pour SEQ ID N°3 et désignée ppr-C), b) une séquence nucléotidique complémentaire d'une séquence du a), c)une séquence nucléotidique homologue hybridant dans des conditions stringentes avec une séquence du a). Il doit être compris que la présente invention ne concerne pas les séquences nucléotidiques génomiques dans leur environnement chromosomique naturel, c'est-à- dire à l'état naturel, il s'agit de séquences qui ont été isolées, c'est-à-dire qu'elles ont été prélevées directement ou indirectement, par exemple par copie (ADNc), leur environnement ayant été au moins partiellement modifié. Par "séquence nucléique", on entend un fragment d'ADN et/ou d'ARN naturel isolé, ou de synthèse, désignant un enchaînement précis de nucléotides, modifiés ou non, permettant de définir un fragment, un segment ou une région d'un acide nucléique. Par "séquence nucléotidique homologue", on entend toute séquence nucléotidique qui diffère de la séquence SEQ ID N° 4 ou SEQ ID N°5 ou SEQ ID N°6 par substitution, délétion, et/ou insertion d'un nucleotide ou d'un nombre réduit de nucléotides, à des positions telles que ces séquences nucléotidiques homologues codent une protéine PPR ayant une activité restauratrice de fertilité telle que décrite précédemment. De préférence, une telle séquence nucléotidique homologue est identique à au moins 80 % de la séquence SEQ E) N° 4 ou SEQ ID N°5 ou SEQ ID N°6, de préférence au moins 85, 90, 92, 95, 98, 99%.The invention also relates to an isolated nucleotide sequence, coding for a peptide sequence above. In particular, this sequence can be chosen from: a) a nucleotide sequence chosen from SEQ LD No. 4 (nucleotide sequence coding for SEQ ID No. 1 and designated ppr-A), or SEQ ID No. 5 (nucleotide sequence coding for SEQ LD N ° 2 and designated ppr-B), or SEQ ID N ° 6 (nucleotide sequence coding for SEQ ID N ° 3 and designated ppr-C), b) a nucleotide sequence complementary to a sequence of a), c) a homologous nucleotide sequence hybridizing under stringent conditions with a sequence of a). It should be understood that the present invention does not relate to genomic nucleotide sequences in their natural chromosomal environment, that is to say in their natural state, these are sequences which have been isolated, that is to say -to say that they were taken directly or indirectly, for example by copy (cDNA), their environment having been at least partially modified. By "nucleic sequence" is meant a fragment of DNA and / or natural RNA isolated or synthetic, designating a precise sequence of nucleotides, modified or not, making it possible to define a fragment, a segment or a region of a nucleic acid. By "homologous nucleotide sequence" is meant any nucleotide sequence which differs from the sequence SEQ ID No 4 or SEQ ID No 5 or SEQ ID No 6 by substitution, deletion, and / or insertion of a nucleotide or of a reduced number of nucleotides, at positions such that these homologous nucleotide sequences encode a PPR protein having a fertility restoring activity as described above. Preferably, such a homologous nucleotide sequence is identical to at least 80% of the sequence SEQ E) No 4 or SEQ ID No 5 or SEQ ID No 6, preferably at least 85, 90, 92, 95, 98 , 99%.
L'invention couvre les séquences nucléotidiques qui en raison de la dégénérescence du code génétique codent pour des protéines PPR ayant la séquence d'aminoacides des protéines de séquence a) à c) ci-dessus. L'invention couvre les séquences nucléotidiques variants alléliques, notamment des séquences SNP.The invention covers nucleotide sequences which due to the degeneracy of the genetic code encode PPR proteins having the amino acid sequence of proteins of sequence a) to c) above. The invention covers allelic variant nucleotide sequences, in particular SNP sequences.
Par « pourcentage d'identité » entre deux séquences d'acides nucléiques (ou peptidiques), on entend désigner un pourcentage de nucléotides (ou d'aminoacides) identiques entre les deux séquences à comparer, obtenu après le meilleur alignement, ce pourcentage étant purement statistique et les différences entre les deux séquences étant réparties au hasard et sur toute leur longueur. L'alignement optimal des séquences pour la comparaison peut être réalisé à l'aide d'algorithmes mathématiques. D'une manière préférée, non limitative, on peut citer différents algorithmes rappelés dans Altschul et al (1998) notamment les algorithmes présentés dans Altschul et al (1990), Karlin et Altschul (1993) . On pourra utiliser par exemple les programmes :By “percentage of identity” between two nucleic acid (or peptide) sequences is meant a percentage of identical nucleotides (or amino acids) between the two sequences to be compared, obtained after the best alignment, this percentage being purely statistics and the differences between the two sequences being distributed randomly and over their entire length. Optimal alignment of sequences for comparison can be achieved using mathematical algorithms. In a preferred, non-limiting manner, we can cite various algorithms recalled in Altschul et al (1998), in particular the algorithms presented in Altschul et al (1990), Karlin and Altschul (1993). We could use for example the programs:
-BLAST, notamment BLASTN, BLAST2 (Tatusova et al., 1999 ), gapped BLAST (Altschul et al, 1997), ou -FASTA (Altschul et al., 1990). De manière préférentielle, une telle séquence nucléotidique homologue hybride spécifiquement à la séquence complémentaire de la séquence SEQ ID N° 4 ou SEQ LD N°5 ou SEQ ID N°6, dans des conditions stringentes. Les paramètres définissant les conditions de stringence appropriées sont connues de l'homme du métier, notamment décrites dans Ausubel et al. (1995). De préférence, les conditions d'hybridation spécifiques ou de forte stringence seront telles qu'elles assurent la détection d'au moins 90%, de préférence 95%» ou de préférence 99% d'identité entre l'une des deux séquences et la séquence complémentaire de l'autre.-BLAST, in particular BLASTN, BLAST2 (Tatusova et al., 1999), gapped BLAST (Altschul et al, 1997), or -FASTA (Altschul et al., 1990). Preferably, such a homologous nucleotide sequence hybrid specifically to the sequence complementary to the sequence SEQ ID No. 4 or SEQ LD No. 5 or SEQ ID No. 6, under stringent conditions. The parameters defining the appropriate stringency conditions are known to those skilled in the art, in particular described in Ausubel et al. (1995). Preferably, the specific hybridization conditions or high stringency will be such as to ensure the detection of at least 90%, preferably 95% or preferably 99% of identity between one of the two sequences and the complementary sequence of the other.
L'invention concerne également les séquences nucléotidiques mutées dans la mesure où elles comportent au moins une mutation ponctuelle et de préférence au plus 10% de mutation, sans altérer significativement l'activité PPR à l'origine de la restauration de fertilité.The invention also relates to the mutated nucleotide sequences insofar as they comprise at least one point mutation and preferably at most 10% of mutation, without significantly altering the PPR activity at the origin of the fertility restoration.
L'invention concerne également des sondes ou amorces, qui peuvent être utilisées dans des procédés de détection, d'identification, de dosage ou d'amplification de séquences nucléiques ci-dessus. Ces procédés peuvent faire intervenir des techniques connues de l'homme du métier, y compris les techniques d'amplification du type PCR utilisant des amorces nucléotidiques correspondant à des portions de la séquence SEQ ID N° 4 ou SEQ ID N°5 ou SEQ LD N°6,.The invention also relates to probes or primers, which can be used in methods of detecting, identifying, assaying or amplifying the above nucleic sequences. These methods may involve techniques known to those skilled in the art, including PCR type amplification techniques using nucleotide primers corresponding to portions of the sequence SEQ ID No. 4 or SEQ ID No. 5 or SEQ LD # 6 ,.
Une amorce se définit, au sens de l'invention, comme étant un fragment d'acide nucléique simple brin ou un fragment double brin dénaturé comprenant au moins 10 bases, de préférence au moins 15, 30 bases, utilisable pour amplifier une séquence nucléotidique ci-dessus.A primer is defined, within the meaning of the invention, as being a fragment of single-stranded nucleic acid or a denatured double-stranded fragment comprising at least 10 bases, preferably at least 15, 30 bases, which can be used to amplify a nucleotide sequence ci -above.
Une sonde se définit, au sens de l'invention, comme étant un fragment d'acide nucléique simple brin ou un fragment double brin dénaturé comprenant au moins 10 bases, de préférence au moins 15, 30 bases, et possédant une spécificité d'hybridation dans des conditions déterminées pour former un complexe d'hybridation avec un acide nucléique cible. De telles sondes ou amorces seront en particulier utilisables dans des programmes de sélection assistée par marqueur, par exemple pour suivre l'introgression dans une plante d'un gène codant une protéine PPR selon l'invention.A probe is defined, within the meaning of the invention, as being a fragment of single-stranded nucleic acid or a denatured double-stranded fragment comprising at least 10 bases, preferably at least 15, 30 bases, and having a specificity of hybridization under conditions determined to form a hybridization complex with a target nucleic acid. Such probes or primers will in particular be used in marker-assisted selection programs, for example for monitoring the introgression in a plant of a gene coding for a PPR protein according to the invention.
Avantageusement, ces sondes ou amorces sont spécifiques des séquences correspondantes à l'allèle restaurateur de la fertilité mâle en ce sens qu'elles ne s'hybrident pas aux séquences correspondantes à l'allèle mainteneur de stérilité en condition de forte stringence.Advantageously, these probes or primers are specific for the sequences corresponding to the male fertility restoring allele in the sense that they do not hybridize to the sequences corresponding to the sterility maintaining allele in conditions of high stringency.
De préférence, selon la longueur des oligonucléotides utilisés à cet effet, la température pour la réaction d'hybridation est comprise entre environ 25 et 65°C, en particulier entre 35 et 65°C dans une solution saline à une concentration d'environ 0,8 à 1 M. L'appariement avec les sondes spécifiques de l'invention peut s'effectuer à des températures supérieures à 50°C pour 1 à 2 mM MgCl2. La température d'hybridation d'un oligonucléotide étant calculée sur la base de 2°C par A ou T et de 4°C par G ou C, un oligonucléotide constitué par exemple d'une combinaison de 7 A et 5 C s'hybride à 34°C. Cette règle bien connue par l'homme du métier permet de calculer la température d'hybridation envisageable pour toutes les sondes ou amorces selon l'invention.Preferably, depending on the length of the oligonucleotides used for this purpose, the temperature for the hybridization reaction is between approximately 25 and 65 ° C, in particular between 35 and 65 ° C in a saline solution at a concentration of approximately 0 8 at 1 M. The pairing with the specific probes of the invention can be carried out at temperatures above 50 ° C. for 1 to 2 mM MgCl 2 . The hybridization temperature of an oligonucleotide being calculated on the basis of 2 ° C by A or T and 4 ° C by G or C, an oligonucleotide consisting for example of a combination of 7 A and 5 C hybridizes at 34 ° C. This rule, well known to those skilled in the art, makes it possible to calculate the hybridization temperature that can be envisaged for all the probes or primers according to the invention.
De préférence, les sondes conformes à l'invention peuvent être utilisées pour l'analyse d'échantillons de matériel génétique extraits de plantes à tester, ce peut être par exemple des analyses de type Southern ou Northern. Elles peuvent également être utilisées pour la détection in situ de l'allèle recherché, par exemple des techniques de type FISH (Fluorescence in situ hybridization) ou BAC FISFf (Hybridation in situ sur clone BAC), etc.. Ainsi, dans un autre aspect, l'invention porte sur des kits de détection comprenant au moins une sonde et/ou amorce telle que définie précédemment et des moyens de détection de la présence ou de l'absence de l'hybridation spécifique. Ces kits peuvent être utilisés dans des méthodes de détection basées sur l'amplification par PCR. L'amplification peut porter, à partir du matériel génétique de la plante à tester, sur la séquence responsable de la restauration de la fertilité mâle des plantes porteuses du cytoplasme inducteur de stérilité. Les conditions d'amplification seront définies selon le couple d'amorces choisi de manière à ce que ledit couple d'amorces ne s'hybride qu'avec sa séquence complémentaire présente dans l'allèle recherché. L'amplification par les amorces comprises dans le kit permet de détecter la présence de la séquence d'intérêt dans la plante testée.Preferably, the probes in accordance with the invention can be used for the analysis of samples of genetic material extracted from plants to be tested, this can for example be analyzes of the Southern or Northern type. They can also be used for the in situ detection of the allele sought, for example techniques of the FISH (Fluorescence in situ hybridization) or BAC FISFf (In situ hybridization on BAC clone) type, etc. Thus, in another aspect , the invention relates to detection kits comprising at least one probe and / or primer as defined above and means for detecting the presence or absence of the specific hybridization. These kits can be used in detection methods based on PCR amplification. The amplification may relate, from the genetic material of the plant to be tested, to the sequence responsible for restoring the male fertility of plants carrying the sterility-inducing cytoplasm. The amplification conditions will be defined according to the pair of primers chosen so that said pair of primers hybridizes only with its complementary sequence present in the sought allele. Amplification with the primers included in the kit makes it possible to detect the presence of the sequence of interest in the plant tested.
L'mvention concerne également une construction nucléotidique, destinée à être introduite dans une plante dont on souhaite restaurer la fertilité, comprenant au moins une séquence nucléotidique décrite ci-dessus codant pour une protéine PPR à activité restauratrice de fertilité et une séquence promotrice capable de commander l'expression de cette séquence en quantité suffisante pour restaurer la fertilité.The invention also relates to a nucleotide construct, intended to be introduced into a plant whose fertility is to be restored, comprising at least one nucleotide sequence described above coding for a PPR protein with fertility restoring activity and a promoter sequence capable of controlling expression of this sequence in sufficient quantity to restore fertility.
Par protéine PPR à activité restauratrice de fertilité, on entend au moins une séquence peptidique a) à c) telle que définie ci-dessus. Avantageusement, des constructions nucléotidiques combinant au moins deux séquences PPR selon l'invention peuvent être utilisées pour la transformation des plantes stériles, et de manière préférentielle, une construction contenant à la fois les trois séquences PPR selon l'invention liées au promoteur endogène de la PPRB ou encore au promoteur LEA sont utilisés pour lesdites transformations. On pourra en particulier introduire dans une plante des séquences nucléotidiques codant pour au moins une des protéines PPR-A et PPR-B et PPR-C (ou des protéines homologues ou des fragments représentatifs de PPR-A et PPR-B et PPR-C). On rappelle qu'un promoteur est une séquence nucléotidique qui est capable de moduler ou contrôler le niveau de transcription d'un gène sous le contrôle de ce promoteur, et qui permet (ou fournit un site pour) la liaison de l'ARN polymérase lors de la transcription. La position d'un promoteur est définie par rapport au site du début de la transcription. On connaît des séquences promoteurs consensus retrouvées chez les promoteurs de plantes, en particulier une boîte TATA située environ 19 à 27 bases en amont de ce site et une boîte CAAT située environ 70 à 80 bases en amont de ce site.By PPR protein with fertility restoring activity is meant at least one peptide sequence a) to c) as defined above. Advantageously, constructions nucleotides combining at least two PPR sequences according to the invention can be used for the transformation of sterile plants, and preferably, a construct containing both the three PPR sequences according to the invention linked to the endogenous promoter of PPRB or else to the LEA promoter are used for said transformations. In particular, nucleotide sequences encoding at least one of the proteins PPR-A and PPR-B and PPR-C (or homologous proteins or representative fragments of PPR-A and PPR-B and PPR-C may be introduced into a plant. ). It is recalled that a promoter is a nucleotide sequence which is capable of modulating or controlling the level of transcription of a gene under the control of this promoter, and which allows (or provides a site for) the binding of RNA polymerase during of the transcript. The position of a promoter is defined relative to the site of the start of transcription. There are known consensus promoter sequences found in plant promoters, in particular a TATA box located approximately 19 to 27 bases upstream of this site and a CAAT box located approximately 70 to 80 bases upstream of this site.
On pourra également utiliser des séquences nucléotidiques régulatrices, ne faisant pas partie du promoteur, et susceptibles de moduler l'expression du gène de fertilité, en particulier : - des séquences leaders et des séquences enhancers, qui interviennent à un niveau post-transcriptionnel ou traductionnel (notamment stabilisation d'ARN et effet sur la traduction), par exemple le leader EMCN (Elroy-Stein et al, 1989) et le leader TMN (Gallie et al, 1989).We can also use regulatory nucleotide sequences, not part of the promoter, and capable of modulating the expression of the fertility gene, in particular: - leader sequences and enhancer sequences, which intervene at a post-transcriptional or translational level (in particular RNA stabilization and effect on translation), for example the leader EMCN (Elroy-Stein et al, 1989) and the leader TMN (Gallie et al, 1989).
- des boîtes de régulation intervenant à un niveau transcriptionnel, capables de commander au moins partiellement l'activité d'un promoteur ; ces dernières boites de régulation peuvent être inductibles par un facteur physiologique ou de l'environnement de la plante.- regulatory boxes operating at a transcriptional level, capable of at least partially controlling the activity of a promoter; these latter regulation boxes can be inducible by a physiological factor or by the environment of the plant.
Le promoteur utilisé pourra être un promoteur constitutif (ce promoteur contrôle l'expression du gène Rfo dans l'ensemble des tissus de la plante), ou spécifique des anthères et suffisamment actif pour contrôler l'expression du gène Rfo spécifiquement dans les anthères (un tel promoteur est capable de contrôler l'expression d'ARN ou de polypeptides PPR dans les anthères à un niveau suffisant pour obtenir la production de pollen fonctionnel et une restauration de la fertilité ; on pourra par exemple utiliser le promoteur LEA (Hughes et Galau, 1989 et 1991) ou le promoteur spécifique des Brassica décrit dans le brevet US 5 356 799).The promoter used may be a constitutive promoter (this promoter controls the expression of the Rfo gene in all plant tissues), or specific for anthers and sufficiently active to control the expression of the Rfo gene specifically in anthers (such a promoter is capable of controlling the expression of RNA or of PPR polypeptides in the anthers at a level sufficient to obtain the production of functional pollen and a restoration of fertility; for example, the LEA promoter may be used (Hughes and Galau, 1989 and 1991) or the specific Brassica promoter described in US Patent 5,356,799).
Selon une réalisation, le promoteur est choisi parmi des promoteurs de gènes PPR de radis clones et séquences.According to one embodiment, the promoter is chosen from promoters of PPR genes from cloned and sequenced radishes.
La préparation d'une telle construction ADN peut être réalisée de différentes manières appropriées par l'homme du métier. Brièvement, au moins une partie du gène Rfo capable de restaurer la fertilité (de préférence une séquence codant pour PPR-A ou PPR-B ou PPR-C) peut être clonée en aval du promoteur en utilisant des enzymes de restriction pour assurer son insertion dans une orientation appropriée au regard du promoteur de manière qu'elle soit exprimée. Une fois cet ADN d'intérêt lié opérationnellement au promoteur, la construction ainsi formée peut être clonée dans un plasmide ou un autre vecteur. La séquence promoteur contrôle la transcription du gène d'intérêt en un ARN messager fonctionnel. La construction nucléotidique préparée comprend typiquement également une région de terminaison de la transcription.The preparation of such a DNA construct can be carried out in various ways suitable for those skilled in the art. Briefly, at least part of the Rfo gene capable of restoring fertility (preferably a sequence encoding PPR-A or PPR-B or PPR-C) can be cloned downstream of the promoter using restriction enzymes to ensure its insertion in an orientation appropriate to the promoter so that it is expressed. Once this DNA of interest is operably linked to the promoter, the construct thus formed can be cloned into a plasmid or another vector. The promoter sequence controls the transcription of the gene of interest into a functional messenger RNA. The prepared nucleotide construct typically also includes a transcription termination region.
On comprend en outre que l'on peut transférer une construction nucléotidique comprenant non seulement un promoteur lié opérationnellement à un gène d'intérêt, mais aussi au moins une séquence capable de modifier l'activité du promoteur, en particulier une séquence enhancer et/ou une séquence leader.It is further understood that it is possible to transfer a nucleotide construct comprising not only a promoter operably linked to a gene of interest, but also at least one sequence capable of modifying the activity of the promoter, in particular an enhancer sequence and / or a leading streak.
Selon un autre aspect l'invention concerne un vecteur de clonage et/ou d'expression comprenant une construction nucléotidique telle que décrite précédemment. Selon un autre aspect l'invention concerne une cellule hôte transformée avec les séquences nucléotidiques décrites ci-dessus.According to another aspect the invention relates to a cloning and / or expression vector comprising a nucleotide construct as described above. According to another aspect, the invention relates to a host cell transformed with the nucleotide sequences described above.
L'invention vise également des anticorps capables de reconnaître spécifiquement les polypeptides selon l'invention ou tout fragment de ces derniers. Les anticorps sont produits par des méthodes bien connues de l'homme de métier basées sur la production naturelle d'anticorps en réaction contre l'introduction d'un polypeptide étranger à l'organisme en l'occurrence le polypeptide défini par la séquence SEQ ID N°l, 2 ou 3, tout fragment de ces derniers ou tout polypeptide dérivé ayant la même fonction physiologique dans la plante. De préférence, lesdits anticorps sont capables de reconnaître spécifiquement un polypeptide correspondant à l'allèle restaurateur de la fertilité. Lesdits anticorps peuvent être utilisés dans des tests d'immunochimie pour détecter dans une population de plantes la présence des polypeptides définis par les séquences SEQ ID N°l, 2 ou 3 ou des polypeptides dérivés. Parmi les techniques d'immunocMmie pouvant être utilisées pour détecter les polypeptides définis ci- dessus ou tout polypeptide variant, on peut citer l'utilisation dans les tests ELISA (Enzyme linked immuno-sorbent assay), les tests de Western-blots ainsi que les tests d'immunolocalisation in-situ. L'invention porte donc aussi sur un kit de détection de l'allèle restaurateur de fertilité dans les plantes comprenant un anticorps défini ci- dessus.The invention also relates to antibodies capable of specifically recognizing the polypeptides according to the invention or any fragment thereof. The antibodies are produced by methods well known to those skilled in the art based on the natural production of antibodies in reaction against the introduction of a polypeptide foreign to the organism, in this case the polypeptide defined by the sequence SEQ ID No. 1,2 or 3, any fragment thereof or any derived polypeptide having the same physiological function in the plant. Preferably, said antibodies are capable of specifically recognizing a polypeptide corresponding to the fertility restoring allele. Said antibodies can be used in immunochemistry tests to detect in a population of plants the presence of the polypeptides defined by the sequences SEQ ID No. 1, 2 or 3 or derived polypeptides. Among the immunocMmy techniques which can be used to detect the polypeptides defined above or any variant polypeptide, mention may be made of the use in ELISA (Enzyme linked immuno-sorbent assay) tests, Western-blot tests as well as in-situ immunolocation tests. The invention therefore also relates to a kit for detecting the fertility restorative allele in plants comprising an antibody defined above.
Selon un autre aspect l'invention concerne les cellules végétales transformées par un vecteur tel que défini précédemment, à l'aide d'un hôte cellulaire susceptible d'infecter lesdites cellules végétales en permettant l'intégration dans le génome de ces dernières, des séquences nucléotidiques codant pour des protéines PPR notamment A et B et C initialement contenues dans le vecteur utilisé. Le terme transformation fait référence à une manipulation génétique de cellules végétales susceptibles d'être transformées telles que par exemple des cellules de cals, d'embryons, des cellules en suspension dans des cultures (cultures issues par exemple de cals, d'embryons, de tissus de feuilles, d'inflorescences jeunes, d'anthères). Une plante transgénique Brassica peut être obtenue par différentes techniques de transformation de dicotylédones connues de l'homme du métier incluant, de manière non limitative, le transfert d'ADN médié par Agrobacterium tumefaciens, en utilisant un vecteur portant un ADN-T désarmé, ou des méthodes de transfert direct telles que les méthodes de transformation de protoplastes ou les méthodes biolistiques. Les techniques pour cultiver et régénérer des plantes entières à partir des tissus ainsi transformés sont connues de l'homme du métier, par exemple décrites dans les références Hansen et Wright (1999), Komari et al. (1998). Les techniques de génie génétique pour la transformation génétique de cellules ou de tissus végétaux seront utilisées pour le transfert d'une construction nucléotidique comprenant une séquence peptidique PPR, un promoteur, le cas échéant des séquences de terminaison de transcription. La transformation de plantes Brassica est notamment décrite dans Plant Cell Reports, 8 :238-242, 1989 ; Guerche P. et Primard C. (1995), Wang K, Herrera- Estrella A, Nan Montagu Eds, Séries Editor : James Lynch, Moloney M.M et al., (1989), et Bonadé-Bottino M. (1993).According to another aspect, the invention relates to plant cells transformed by a vector as defined above, using a cellular host capable of infecting said plant cells by allowing the integration into the genome of the latter, of sequences nucleotides encoding PPR proteins, in particular A and B and C initially contained in the vector used. The term transformation refers to a genetic manipulation of plant cells capable of being transformed, such as, for example, callus cells, embryos, cells in suspension in cultures (cultures derived for example from calluses, embryos, leaf tissue, young inflorescences, anthers). A Brassica transgenic plant can be obtained by various dicotyledon transformation techniques known to those skilled in the art, including, without limitation, the transfer of DNA mediated by Agrobacterium tumefaciens, using a vector carrying a disarmed T-DNA, or direct transfer methods such as protoplast transformation methods or biolistic methods. The techniques for cultivating and regenerating whole plants from the tissues thus transformed are known to those skilled in the art, for example described in the references Hansen and Wright (1999), Komari et al. (1998). Genetic engineering techniques for the genetic transformation of plant cells or tissues will be used for the transfer of a nucleotide construct comprising a PPR peptide sequence, a promoter, if appropriate transcription termination sequences. The transformation of Brassica plants is notably described in Plant Cell Reports, 8: 238-242, 1989; Guerche P. and Primard C. (1995), Wang K, Herrera- Estrella A, Nan Montagu Eds, Séries Editor: James Lynch, Moloney MM et al., (1989), and Bonadé-Bottino M. (1993).
La présente invention inclut les plantes génétiquement transformées par un vecteur conforme à l'invention. Ces plantes comprennent la construction nucléotidique ou le vecteur tels que définis ci-dessus, lesquels comprennent toute ou partie d'une des séquences définies par les séquences SEQ LD Ν°4 à SEQ JJD N°6. Préférentiellement, les plantes transformées objets de la présente invention sont issues de plantes qui sont mâle-stériles avant transformation.The present invention includes plants genetically transformed with a vector according to the invention. These plants comprise the nucleotide construct or the vector as defined above, which comprise all or part of one of the sequences defined by the sequences SEQ LD Ν ° 4 to SEQ JJD N ° 6. Preferably, the transformed plants which are the subject of the present invention are derived from plants which are male-sterile before transformation.
La présente invention peut être mise en œuvre dans le cadre de la sélection assistée par marqueurs (SAM). Cette méthode de sélection est bien plus efficace qu'une simple évaluation phénotypique puisque tous les loci correspondant à différents caractères d'intérêt peuvent être analysés ensemble sur un seul échantillon d'ADN, indépendamment des conditions de culture de la plante échantillonnée. La sélection assistée par marqueurs permet de mettre en œuvre les techniques de rétrocroisements accélérés consistant à suivre l'introgression de la séquence restauratrice objet de l'invention par la visualisation de l'hybridation avec une sonde ou de l'amplification avec un couple d'amorces. L'invention concerne ainsi également un procédé de détection des séquences restauratrices chez des plantes, de préférence chez des crucifères et de manière privilégiée chez les plantes du genre Brassica.The present invention can be implemented in the context of marker-assisted selection (SAM). This selection method is much more effective than a simple phenotypic evaluation since all the loci corresponding to different characters of interest can be analyzed together on a single DNA sample, regardless of the culture conditions of the plant sampled. Selection assisted by markers makes it possible to implement accelerated backcrossing techniques consisting in following the introgression of the restorative sequence which is the subject of the invention by visualizing hybridization with a probe or amplification with a pair of primers. The invention thus also relates to a method for detecting the restorative sequences in plants, preferably in crucifers and in a preferred manner in plants of the genus Brassica.
La présente invention concerne également un procédé d'utilisation du gène Rfo dans un schéma de production d'hybrides à partir d'une plante restauratrice obtenue selon l'invention. La production d'hybrides nécessite le croisement entre une lignée mainteneuse améliorée « A » et une lignée restauratrice améliorée « B » obtenue selon la présente invention. Ceci permet d'obtenir rapidement des hybrides fertiles comportant les caractéristiques agronomiques intéressantes du parent « A » et du parent « B ». Le procédé, objet de l'invention a pour avantage de n'introgresser que le gène Rfo en s' affranchissant des séquences adjacentes présentes dans le locus restaurateur originaire du radis et ainsi de supprimer dans la lignée restauratrice améliorée B et chez les hybrides les effets pléïotropiques de ces séquences entraînant des problèmes de verse accrue, de taux élevé de glucosinolates dans les graines, de fertilité femelle et de baisse de rendement.The present invention also relates to a method of using the Rfo gene in a scheme for producing hybrids from a restorative plant obtained according to the invention. The production of hybrids requires the crossing between an improved maintenance line "A" and an improved restorative line "B" obtained according to the present invention. This makes it possible to quickly obtain fertile hybrids containing the interesting agronomic characteristics of parent "A" and parent "B". The method which is the subject of the invention has the advantage of introgressing only the Rfo gene by freeing itself from the adjacent sequences present in the restorative locus originating from radish and thus eliminating in the improved restorative line B and in hybrids the effects pleiotropics of these sequences causing problems of increased lodging, high levels of glucosinolates in seeds, female fertility and reduced yield.
Les techniques et les agents pour sélectionner les cellules végétales et/ou les tissus végétaux incorporant des séquences nucléotidiques marqueurs associées au gène d'intérêt sont également bien connues de l'homme de métier, et comprennent, de manière non exclusive, l'utilisation de gènes marqueurs tels que des gènes conférant des résistances à un antibiotique ou à des herbicides, ou d'autres systèmes de sélection positive, cités par exemple dans Gelvin 1998, en particulier le système basé sur une sélection sur mannose, en présence du gène de la MPI (Mannose-6-phosphate isomérase) (Hansen et Wright, 1999), ou de systèmes de sélection couplés à l'élimination des gènes marqueurs après sélection (Ebinuma et al., 1997). Les plantes transformées peuvent également être sélectionnées par criblage PCR en l'absence de gènes marqueurs de sélection (McGarvey et Kaper, 1991). L'invention concerne également les tissus ou parties de plantes, plantes, ou graines contenant les séquences d'acide nucléique Rfo selon l'invention. Le terme "tissu de plante" fait référence à n'importe quel tissu d'une plante, dans une plante ou dans une culture. Ce terme inclut des plantes entières, des cellules de plantes, des organes de plantes, des graines de plantes, des protoplastes, des cals, des cultures de cellules et toutes autres cellules de plantes organisées en tant qu'unité fonctionnelle et/ou structurelle. Des parties de plantes régénérées telles que des fleurs, des graines, des feuilles, des tiges, des fruits, du pollen, des tubercules et analogues sont également dans le cadre de l'invention.The techniques and agents for selecting plant cells and / or plant tissues incorporating marker nucleotide sequences associated with the gene of interest are also well known to those of skill in the art, and include, but are not limited to, the use of marker genes such as genes conferring resistance to an antibiotic or to herbicides, or other positive selection systems, cited for example in Gelvin 1998, in particular the system based on selection on mannose, in the presence of the gene for MPI (Mannose-6-phosphate isomerase) (Hansen and Wright, 1999), or selection systems coupled with the elimination of marker genes after selection (Ebinuma et al., 1997). The transformed plants can also be selected by PCR screening in the absence of selection marker genes (McGarvey and Kaper, 1991). The invention also relates to the tissues or parts of plants, plants, or seeds containing the Rfo nucleic acid sequences according to the invention. The term "plant tissue" refers to any tissue of a plant, in a plant or in a crop. This term includes whole plants, plant cells, plant organs, plant seeds, protoplasts, calluses, cell cultures and all other plant cells organized as a functional and / or structural unit. Parts of regenerated plants such as flowers, seeds, leaves, stems, fruit, pollen, tubers and the like are also within the scope of the invention.
L'invention inclut des plantes transgéniques fertiles obtenues ainsi que leur descendance et le produit de cette descendance. Les plantes transgéniques hybrides, obtenues par le croisement d'au moins une plante selon l'invention avec une autre, font aussi partie de l'invention. Les plantes transgéniques selon l'invention comprennent notamment une plante transgénique T0 ou RO, c'est-à-dire la première plante régénérée à partir de cellules transformées, la plante transgénique Tl ou RI c'est-à-dire la première génération de descendance, et les plantes de la descendance de générations suivantes obtenues qui comprennent et expriment de manière suffisante l'ADN Rfo pour restaurer la fertilité. Pour confirmer la présence de la construction nucléotidique selon l'invention, dans les plantes régénérées, on peut utiliser un grand nombre de techniques appropriées, par exemple l'analyse PCR ou des techniques d'hybridation Southern blot, pour déterminer la structure de l'ADN recombinant, la détection de l'ARN transcrit à partir de l'ADN du gène d'intérêt exprimé dans des cellules des anthères de plantes transformées, à l'aide de techniques Northern blot ou d'amplification RT-PCR, des techniques de repérage de la production de la protéine codée par le gène d'intérêt, telles que l'électrophorèse de protéines sur gel, des techniques Western blot. Selon un autre aspect l'invention concerne un procédé d'obtention d'une plante exprimant au moins une partie du gène Rfo et présentant un phénotype mâle fertile, résultant de l'introduction d'une construction telle que décrite précédemment, dans au moins une cellule de plante, puis la culture de la cellule ainsi transformée de manière à régénérer une plante contenant dans son génome ladite cassette d'expression. L'invention concerne ainsi également un procédé de restauration de la fertilité d'une plante Brassica, caractérisé en ce qu'il comprend l'introduction dans une plante mâle stérile d'une séquence nucléotidique codant pour une protéine PPR. Plus spécialement, la protéine PPR est une protéine de séquence choisie parmi les séquences peptidiques a) à c) définies précédemment, préférentiellement PPR-A, PPR-B ou PPR-C. On comprend que l'invention couvre un tel procédé utilisant au moins une séquence nucléotidique obtenue par un procédé de criblage de séquences issues du gène Rfo et capables de restaurer la fertilité. Il s'agit en particulier de séquences nucléotidiques définies en a) à c) ci-dessus. L'homme du métier dispose dans la présente demande des techniques de criblage appropriées. On peut également construire des plans de croisement tels que ceux décrits dans la demande US 0220083483 faisant intervenir un gène inducteur de stérilité mâle puis un gène restaurateur de fertilité.The invention includes fertile transgenic plants obtained as well as their progeny and the product of this progeny. Transgenic hybrid plants, obtained by crossing at least one plant according to the invention with another, also form part of the invention. The transgenic plants according to the invention comprise in particular a T0 or RO transgenic plant, that is to say the first plant regenerated from transformed cells, the transgenic plant Tl or RI, that is to say the first generation of descendants, and the plants of the descendants of subsequent generations obtained which understand and sufficiently express the Rfo DNA to restore fertility. To confirm the presence of the nucleotide construct according to the invention, in regenerated plants, a large number of suitable techniques can be used, for example PCR analysis or Southern blot hybridization techniques, to determine the structure of the Recombinant DNA, the detection of RNA transcribed from the DNA of the gene of interest expressed in the cells of anthers of transformed plants, using Northern blot techniques or RT-PCR amplification, identification of the production of the protein encoded by the gene of interest, such as gel electrophoresis of proteins, Western blot techniques. According to another aspect, the invention relates to a process for obtaining a plant expressing at least a part of the Rfo gene and having a fertile male phenotype, resulting from the introduction of a construction as described above, in at least one plant cell, then the culture of the cell thus transformed so as to regenerate a plant containing in its genome said expression cassette. The invention thus also relates to a method for restoring the fertility of a Brassica plant, characterized in that it comprises the introduction into a sterile male plant of a nucleotide sequence coding for a PPR protein. More specifically, the PPR protein is a protein of sequence chosen from the peptide sequences a) to c) defined above, preferably PPR-A, PPR-B or PPR-C. It is understood that the invention covers such a method using at least one nucleotide sequence obtained by a method of screening for sequences originating from the Rfo gene and capable of restoring fertility. They are in particular nucleotide sequences defined in a) to c) above. Those skilled in the art have in the present application appropriate screening techniques. It is also possible to construct crossover plans such as those described in application US 0220083483 involving a male sterility inducing gene then a fertility restorer gene.
Selon une réalisation, la plante est Brassica napus. L'invention concerne également un procédé d'introduction d'un gène restaurateur de fertilité issu d'une plante de radis, dans une plante Brassica, caractérisé en ce qu'il comprend le croisement ou la fusion cellulaire entre la plante Brassica exprimant un gène de stérilité mâle cytoplasmique Ogura et/ou Kosena, qui induit la stérilité de cette plante Brassica et une plante exprimant au moins une partie de gène Rfo et présentant un phénotype mâle fertile, de manière à introduire le gène Rfo restaurateur de fertilité dans la plante du genre Brassica et à obtenir une plante hybride à fertilité restaurée, la partie du gène Rfo introduite comprenant de préférence une séquence codant pour PPR-A ou PPR-B ou PPR-C. On peut introduire une séquence codant pour PPR-A, PPR-B ou PPR-C individuellement, ou des séquences codant pour PPR-A et/ou PPR-B et/ou PPR-C simultanément pour obtenir la restauration de la fertilité mâle. On entend bien entendu aussi des variants ou fragments fonctionnels de PPR-A, PPR-B ou PPR-C. L'invention concerne aussi l'utilisation d'au moins une séquence nucléotidique codant pour PPR-A ou PPR-B ou PPR-C (ou un variant peptidique fonctionnel défini précédemment), pour restaurer la fertilité chez les Brassica.According to one embodiment, the plant is Brassica napus. The invention also relates to a method of introducing a fertility restorer gene from a radish plant, into a Brassica plant, characterized in that it comprises the crossing or cell fusion between the Brassica plant expressing a gene. of cytoplasmic male sterility Ogura and / or Kosena, which induces the sterility of this Brassica plant and a plant expressing at least part of the Rfo gene and having a fertile male phenotype, so as to introduce the Rfo gene restoring fertility into the plant Brassica genus and to obtain a hybrid plant with restored fertility, the part of the Rfo gene introduced preferably comprising a sequence coding for PPR-A or PPR-B or PPR-C. One can introduce a sequence coding for PPR-A, PPR-B or PPR-C individually, or sequences coding for PPR-A and / or PPR-B and / or PPR-C simultaneously to obtain the restoration of male fertility. Of course, we also mean functional variants or fragments of PPR-A, PPR-B or PPR-C. The invention also relates to the use of at least one nucleotide sequence coding for PPR-A or PPR-B or PPR-C (or a functional peptide variant defined above), for restoring fertility in Brassica.
L'invention concerne aussi un procédé d'obtention de semences hybrides par croisement entre une plante restauratrice de fertilité obtenue par un procédé ci-dessus et une plante mâle stérile. L'invention concerne aussi un procédé de criblage de séquences nucléotidiques polymorphes capables de restaurer la fertilité, caractérisé en ce qu'il comprend :The invention also relates to a process for obtaining hybrid seeds by crossing between a fertility restoring plant obtained by a above process and a sterile male plant. The invention also relates to a method for screening polymorphic nucleotide sequences capable of restoring fertility, characterized in that it comprises:
- la détermination de la restauration obtenue avec une séquence nucléotidique codant pour un peptide choisi parmi SEQ ID N°l, SEQ ID N°2, SEQ ID N°3- determining the restoration obtained with a nucleotide sequence coding for a peptide chosen from SEQ ID No. 1, SEQ ID No. 2, SEQ ID No. 3
- la détermination de la restauration obtenue avec une séquence nucléotidique candidat (variant de SEQ LD N°4, SEQ ID N°5, SEQ ID N°6)- the determination of the restoration obtained with a candidate nucleotide sequence (variant of SEQ LD N ° 4, SEQ ID N ° 5, SEQ ID N ° 6)
- la sélection de candidats permettant d'obtenir au moins 20%, de préférence au moins 80,90%, voire plus de 100% de la restauration avec une séquence nucléotidique codant pour un peptide choisi parmi SEQ ID N°l, SEQ LD N°2, SEQ ID N03. L'invention concerne aussi un procédé de criblage pour détecter la présence d'une séquence nucléotidique codant pour une protéine PPR dans une plante, caractérisé en ce qu'il comprend une étape d'amplification utilisant au moins une séquence amorce telle que définie précédemment et/ou une étape d'hybridation utilisant au moins une séquence sonde telle que définie précédemment.the selection of candidates making it possible to obtain at least 20%, preferably at least 80.90%, or even more than 100% of the restoration with a nucleotide sequence coding for a peptide chosen from SEQ ID No. 1, SEQ LD N ° 2, SEQ ID N 0 3. The invention also relates to a screening method for detecting the presence of a nucleotide sequence coding for a PPR protein in a plant, characterized in that it comprises an amplification step using at least minus a leader sequence as defined above and / or a hybridization step using at least one probe sequence as defined above.
L'invention concerne aussi un procédé de production de variétés hybrides de colza dont la fertilité mâle est restaurée comprenant l'introduction d'une séquence nucléotidique selon l'invention dans une plante colza mâle stérile utilisée comme géniteur mâle et exprimant le gène PPR et le croisement entre ladite plante avec une lignée de colza maie stérile utilisée comme femelle, et production de la variété hybride issue du croisement. L'invention couvre les semences hybrides dont la fertilité est restaurée par le gène PPR obtenues à partir des plantes obtenue par le procédé décrit plus haut et également l'utilisation d'une plante exprimant les séquences nucléotidiques selon l'invention pour restaurer de la fertilité d'une lignée de colza utilisée comme femelle dans un croisement ou dans la production de semences d'une variété hybride.The invention also relates to a process for the production of hybrid rapeseed varieties whose male fertility is restored, comprising the introduction of a nucleotide sequence according to the invention into a sterile male rapeseed plant used as a male parent and expressing the PPR gene and the crossing between said plant with a sterile maize rapeseed line used as female, and production of the hybrid variety resulting from crossing. The invention covers hybrid seeds whose fertility is restored by the PPR gene obtained from plants obtained by the method described above and also the use of a plant expressing the nucleotide sequences according to the invention for restoring fertility. of a rapeseed line used as a female in a cross or in the production of seeds of a hybrid variety.
Dans un autre aspect, l'invention porte sur un vecteur de clonage et/ou d'expression comprenant une séquence nucléotidique isolée telle que décrite ci-dessus. L'invention porte également sur une cellule hôte recombinante caractérisée en ce qu'elle est transformée avec ce vecteur recombinant. La cellule hôte recombinante peut être choisie parmi les cellules eucaryotes ou procaryotes, par exemple les bactéries, notamment E. coli ou Agrobacterium, par exemple Agrobacterium tumefaciens, les levures, les cellules animales et préférentiellement les cellules végétales, plus spécificiquement les cellules de brassicacées.In another aspect, the invention relates to a cloning and / or expression vector comprising an isolated nucleotide sequence as described above. The invention also relates to a recombinant host cell characterized in that it is transformed with this recombinant vector. The recombinant host cell can be chosen from eukaryotic or prokaryotic cells, for example bacteria, in particular E. coli or Agrobacterium, for example Agrobacterium tumefaciens, yeasts, animal cells and preferably plant cells, more specifically brassicacea cells.
Dans un aspect préféré, l'invention vise un organisme multicellulaire végétal recombinant comprenant une cellule recombinante mentionné précédemment.In a preferred aspect, the invention relates to a recombinant plant multicellular organism comprising a recombinant cell mentioned above.
L'invention porte également sur une plante transgénique transformée avec un vecteur décrit plus haut. Cette plante transgénique est par exemple porteuse du cytoplasme inducteur de stérilité maie cytoplasmique transformée par le vecteur mentionné ci- dessus. On pourra choisir la plante transgénique parmi les plantes des espèces suivantes : Brassica oleacera, Brassica napus, Brassica campestris ou encore Raphanus sativus.The invention also relates to a transgenic plant transformed with a vector described above. This transgenic plant is for example a carrier of the cytoplasm inducing cytoplasmic mass sterility transformed by the vector mentioned above. We can choose the transgenic plant among the plants of the species Brassica oleacera, Brassica napus, Brassica campestris or Raphanus sativus.
L'invention se rapporte également à une construction nucléotidique, caractérisée en ce qu'elle consiste en les séquences SEQ ID N°4, SEQ ID N°5 et SEQ LD N°6 liée opérationnellement à une séquence promotrice. Par séquence promotrice, on entend une séquence comprenant un ou plusieurs éléments de régulation de la transcription. Cette séquence promotrice peut également inclure un ou plusieurs éléments insulateurs et/ou enhancers. De manière avantageuse, le promoteur choisi est le promoteur endogène de la PPR ou d'autres promoteurs spécifiques de plantes endogènes ou exogènes. Par promoteurs spécifiques de plante, on entend par exemple tout promoteur permettant une expression optimale des séquences de l'invention chez les plantes. A titre, d'exemple, on peut utiliser le promoteur CaMN35S ou GRE.The invention also relates to a nucleotide construct, characterized in that it consists of the sequences SEQ ID No. 4, SEQ ID No. 5 and SEQ LD No. 6 operatively linked to a promoter sequence. By promoter sequence is meant a sequence comprising one or more elements for regulating transcription. This promoter sequence can also include one or more insulators and / or enhancers. Advantageously, the promoter chosen is the endogenous promoter of PPR or other promoters specific for endogenous or exogenous plants. By plant-specific promoters is meant, for example, any promoter allowing optimal expression of the sequences of the invention in plants. As an example, the CaMN35S or GRE promoter can be used.
D'autres avantages de l'invention apparaîtront lors de la description détaillée qui suit, illustrée par les dessins dans lesquels ;Other advantages of the invention will become apparent from the detailed description which follows, illustrated by the drawings in which;
- la figure 1A représente une cartographie des marqueurs étroitement liés au locus Rfo chez le radis.- Figure 1A represents a map of markers closely linked to the Rfo locus in radishes.
- la figure 1B représente des résultats des tests BLAST avec les marqueurs AFLP par rapport au génome A.thaliana.- Figure 1B represents the results of BLAST tests with AFLP markers compared to the A.thaliana genome.
- la figure 2 représente l'analyse de la microsynténie autour du locus Rfo entre le radis et Arabidopsis. La carte génétique est basée sur l'analyse de 6900 plantes en ségrégation avec Rfo. La carte physique à' Arabidopsis est déduite de la base de données AGI. Les traits sombres localisent physiquement les marqueurs sur le BAC d: rabidopsis et les flèches les localisent sur la carte génétique.- Figure 2 represents the analysis of microsyntenia around the Rfo locus between the radish and Arabidopsis. The genetic map is based on the analysis of 6900 plants segregated with Rfo. The physical Arabidopsis card is deducted from the AGI database. The dark lines physically locate the markers on the DAC : rabidopsis and the arrows locate them on the genetic map.
- La figure 3 représente une carte haute résolution génétique et physique à proximité du locus Rfo. A : contigs de BAC à' A.thaliana correspondant à la région synthénique du locus Rfo (position des marqueurs indiquée par les triangles). B : carte génétique du locus Rfo chez le radis. C : contigs de BAC de radis représentant la carte physique du locus Rfo. Les positions des marqueurs sont déterminées par cartographie génétique en utilisant les recombinants. On entend par recombinant une plante dont le génotype présente une recombinaison des marqueurs caractéristiques des parents de la population autour de Rfo. Le nombre de recombinants est indiqué sur la carte physique entre les marqueurs. La position des marqueurs sur les contigs BAC est indiquée par des lignes pointillées verticales. Le locus Rfo est indiqué par une bande noire. Le BAC 64-16-7, positif avec les marqueurs flanquant Rfo, délimite physiquement le locus Rfo. - La figure 4 représente une carte physique du BAC 64-16-7 et une prédiction des gènes à partir de sa séquence en utilisant le programme GENSCAN. La position, le nom et l'orientation des gènes sont indiqués par des bandes orientées. Les gènes ont été obtenus par comparaison avec le génome à' Arabidopsis. La position des marqueurs étroitement liés au gène Rfo est indiquée par les flèches verticales. La figure 5 montre des fleurs issues des lignées transgéniques Ogura cms Tanto et contrôle non transgénique. Dans la figure 5 A, les fleurs sont issues d'une plante transgénique restaurée montrant des anthères normale et une production de pollen. Dans la figure 5B, les fleurs sont issues d'une plante non transgénique servant de témoin (contrôle non transgénique) montrant des filaments courts et les cavités de l' anthère (« locules ») vides sans pollen. Les pétales ont été enlevés des deux fleurs pour une meilleure analyse des résultats.- Figure 3 represents a high resolution genetic and physical map near the Rfo locus. A: contigs from BAC to 'A.thaliana corresponding to the synthetic region of the Rfo locus (position of the markers indicated by the triangles). B: genetic map of the Rfo locus in radishes. C: BAC radish contigs representing the physical map of the Rfo locus. The positions of the markers are determined by genetic mapping using the recombinants. The term “recombinant” is intended to mean a plant whose genotype presents a recombination of the markers characteristic of the parents of the population around Rfo. The number of recombinants is indicated on the physical map between the markers. The position of the markers on the BAC contigs is indicated by vertical dotted lines. The Rfo locus is indicated by a black band. BAC 64-16-7, positive with the markers flanking Rfo, physically delimits the Rfo locus. - Figure 4 shows a physical map of BAC 64-16-7 and a prediction of genes from its sequence using the GENSCAN program. The position, name and orientation of genes are indicated by oriented bands. The genes were obtained by comparison with the Arabidopsis genome. The position of the markers closely linked to the Rfo gene is indicated by the vertical arrows. Figure 5 shows flowers from the Ogura cms Tanto transgenic lines and non-transgenic control. In Figure 5A, the flowers are from a restored transgenic plant showing normal anthers and pollen production. In FIG. 5B, the flowers originate from a non-transgenic plant serving as a control (non-transgenic control) showing short filaments and the cavities of the anther ("locules") empty without pollen. The petals were removed from the two flowers for a better analysis of the results.
De plus, dans liste de séquences, la séquence SEQ ID N°7 est une séquence de 22770 paires de bases comprise entre les marqueurs flanquants le cluster de PPR (les marqueurs M-F24-D7.9 et M-F24-D7.13).In addition, in the sequence list, the sequence SEQ ID No. 7 is a sequence of 22,770 base pairs comprised between the markers flanking the PPR cluster (the markers M-F24-D7.9 and M-F24-D7.13 ).
La séquence nucléotidique des 3 PPR est extraite, dans l'ordre PPR C, PPR B, PPRThe nucleotide sequence of the 3 PPR is extracted, in the order PPR C, PPR B, PPR
A.AT.
Les séquences SEQ ID N° 8 à SEQ ID N° 31 correspondent aux séquences des amorces utilisées pour identifier les marqueurs de la figure 3 dans le sens de lecture 5'-> 3'. L'ATG, le stop, ou les introns ont été prédits avec le logiciel informatique sur la séquence de référence de 22770 paires de bases. Exemple 1 : Identification de la séquence peptidique PPR (pentatricopeptide) capable de restaurer la fertilité mâle de plantes.The sequences SEQ ID No. 8 to SEQ ID No. 31 correspond to the sequences of the primers used to identify the markers in FIG. 3 in the reading direction 5 '->3'. ATG, stop, or introns have been predicted with computer software on the reference sequence of 22,770 base pairs. Example 1: Identification of the PPR (pentatricopeptide) peptide sequence capable of restoring the male fertility of plants.
On décrit maintenant la méthode utilisée par les inventeurs. Ils ont d'abord identifié des séquences génomiques de radis liées au locus Rfo. Ces marqueurs moléculaires ont été utilisés pour identifier des séquences d Arabidopsis. La carte génétique obtenue autour de Rfo a été précisée en identifiant un grand nombre de plantes recombinantes à proximité du locus Rfo. On a alors utilisé une banque de BAC du génome de radis pour construire une carte physique du locus sur laquelle un segment de 22 kb portant le gène Rfo a été identifié. D. en découle que le gène Rfo est un membre de la famille des gènes PPR.We now describe the method used by the inventors. They first identified genomic sequences of radishes linked to the Rfo locus. These molecular markers have been used to identify Arabidopsis sequences. The genetic map obtained around Rfo was refined by identifying a large number of recombinant plants near the Rfo locus. We then used a BAC library of the radish genome to build a physical map of the locus on which a 22 kb segment carrying the Rfo gene was identified. D. it follows that the Rfo gene is a member of the PPR family of genes.
Correspondance, démontrée à l'aide de marqueurs, entre le locus Rfo du radis et certaines séquences du chromosome 1 d' Arabidopsis.Correspondence, demonstrated using markers, between the Rfo locus of the radish and certain sequences of chromosome 1 of Arabidopsis.
Le gène restaurateur de fertilité Rfo du radis a été cartographie et des marqueurs AFLP associés au gène Rfo ont été identifiés. Les inventeurs ont montré que, à proximité du gène Rfo, la colinéarité de séquence entre le radis et Arabidopsis est limitée a un intervalle réduit. L'analyse AFLP a été faite en combinaison avec une analyse de ségrégation. L'ADN étudié est obtenu à partir de la descendance issue d'un croisement entre une lignée de radis Européen mâle stérile, 7ms, et une lignée de radis homozygote pour le gène Rfo. Dans cette analyse, 800 combinaisons d'amorces PstJ-MséJ ont été étudiées pour déterminer le polymorphisme, et trois marqueurs nouveaux AFLP, désignés R3, RI 5 et R5, ont été identifiés comme directement associés au gène Rfo. R3 et RI 5 sont parfaitement liés au gène Rfo dans une population de plus de 900 plantes en ségrégation, et R5 se situe à 0,1 cM de Rfo (Fig. 1). Les marqueurs R3 et RI 5 sont homologues à des séquences portées par le BAC F24D7 ά' Arabidopsis par analyse BLAST, dans une région génomique de 20 kb, et le marqueur R5 se retrouve dans la même région 150 kb plus loin. Il en découle que l'ADN génomique du radis à proximité du locus Rfo est probablement colinéaire avec l'ADN & Arabidopsis du BAC F24D7. Les marqueurs dérivés du chromosome 1 d' Arabidopsis se situent à proximité du gène Rto chez le radis.The radish Rfo fertility restorer gene has been mapped and AFLP markers associated with the Rfo gene have been identified. The inventors have shown that, near the Rfo gene, the sequence collinearity between the radish and Arabidopsis is limited to a reduced interval. AFLP analysis was done in combination with a segregation analysis. The DNA studied is obtained from the offspring from a cross between a sterile male European radish line, 7ms, and a homozygous radish line for the Rfo gene. In this analysis, 800 combinations of PstJ-MséJ primers were studied to determine the polymorphism, and three new AFLP markers, designated R3, RI 5 and R5, were identified as directly associated with the Rfo gene. R3 and RI 5 are perfectly linked to the Rfo gene in a population of more than 900 segregated plants, and R5 is located at 0.1 cM from Rfo (Fig. 1). The markers R3 and RI 5 are homologous to sequences carried by the BAC F24D7 ά 'Arabidopsis by BLAST analysis, in a genomic region of 20 kb, and the marker R5 is found in the same region 150 kb further on. It follows that the genomic DNA of the radish near the Rfo locus is probably collinear with the DNA & Arabidopsis of BAC F24D7. The markers derived from chromosome 1 of Arabidopsis are located near the Rto gene in radishes.
D'autres tests de colinéarité de séquence entre le chromosome 1 d' Arabidopsis et le locus Rfo chez le radis ont fait intervenir des marqueurs PCR dérivés de six clones BAC d' Arabidopsis, couvrant une distance physique de 1100 kb. Les marqueurs ont été choisis dans des séquences codantes (CDS) prédites AGI . Pour chaque marqueur, les amorces ont été choisies dans des exons, pour augmenter les chances d'amplification de l'ADN du radis. Les amorces sont également en bordure d'un intron présumé, de manière à augmenter les chances d'identifier un polymorphisme entre des radis mâle fertile et mâle stérile. Dans cette analyse, les amorces sont issues de 60 CDS et la PCR a été effectuée sur Arabidopsis et sur le radis fertile et stérile (tableau 1). Ces marqueurs ont été cartographiés par rapport au gène Rfo dans le radis. Dans cette première analyse, 11 marqueurs polymorphes entre le radis fertile et stérile ont été identifiés. Les marqueurs M-T12P18.15, M-F24D7.4, M-F24D7.9, M-F24D7.13, M-F24D7.16, M-F24D7.17, M-F2K11.1 sont strictement liés génétiquement avec le gène Rfo. Le marqueur M-F2K11.19 se situe à 0,6 cM du gène Rfo . De l'autre côté, les marqueurs M-F22C12.1 et M-T12P18.9 se situent à 0.2 cM et 0,1 cM du gène Rfo respectivement. Les séquences des différentes amorces utilisées SEQ ID N°8 à SEQ ID N°31 sont indiquées dans la liste des séquences annexée.Other tests of collinearity of sequence between chromosome 1 of Arabidopsis and the Rfo locus in radish involved PCR markers derived from six BAC clones of Arabidopsis, covering a physical distance of 1100 kb. The markers were chosen from coding sequences (CDS) predicted AGI. For each marker, the primers were chosen from exons, to increase the chances of amplification of the radish DNA. The primers are also on the edge of a suspected intron, so as to increase the chances of identifying a polymorphism between fertile male and sterile male radishes. In this analysis, the primers are from 60 CDS and the PCR was carried out on Arabidopsis and on the fertile and sterile radish (Table 1). These markers have been mapped with respect to the Rfo gene in the radish. In this first analysis, 11 polymorphic markers between the fertile and sterile radish were identified. The markers M-T12P18.15, M-F24D7.4, M-F24D7.9, M-F24D7.13, M-F24D7.16, M-F24D7.17, M-F2K11.1 are strictly genetically linked with the gene Rfo. The marker M-F2K11.19 is located 0.6 cM from the Rfo gene. On the other side, the markers M-F22C12.1 and M-T12P18.9 are located at 0.2 cM and 0.1 cM from the Rfo gene respectively. The sequences of the different primers used SEQ ID No. 8 to SEQ ID No. 31 are indicated in the attached list of sequences.
Il découle de ces analyses que le gène Rfo est délimité génétiquement entre les marqueurs M-F2K11.19 et M-T12P18.9.It follows from these analyzes that the Rfo gene is genetically delimited between the markers M-F2K11.19 and M-T12P18.9.
Construction d'une carte génétique à haute résolution du locus Rfo du radis. Afin de positionner plus précisément les marqueurs liés avec le gène Rfo, il a été nécessaire d'identifier des plantes recombinantes pour les marqueurs à proximité du locus Rfo. Ce procédé impliquait l'analyse d'échantillons d'ADN de 6907 plantes dans les populations de marquage avec les marqueurs flanquants Rfo M-T12P18.9 et M-F2K11.19. Afin d'améliorer l'efficacité et la précision du criblage, les allèles amplifiés avec M-T12P18.9 et M-F2K11.19 ont été clones, séquences à partir de lignées fertile et stérile de radis et des amorces allèles-spécifiques ont été conçues. Les inventeurs ont ainsi conçu deux paires d' oligonucléotides capables d'amplifier spécifiquement les locus M-T12P18.9 et M-F2K11.19 de la lignée fertile (respectivement SEQ ID N°8 et SEQ ID N°9 et SEQ ID N°28 et SEQ ID N°29). Les plantes présentant des événements de recombinaison étroitement associés au gène Rfo ont été identifiées comme des lignées portant seulement le marqueur M-T12P18.9 ou le marqueur M-F2K11.19 liés en cis au gène Rfo.Construction of a high resolution genetic map of the Rfo locus of the radish. In order to more precisely position the markers linked with the Rfo gene, it was necessary to identify recombinant plants for the markers near the Rfo locus. This method involved the analysis of DNA samples from 6907 plants in the labeling populations with the flanking markers Rfo M-T12P18.9 and M-F2K11.19. In order to improve the efficiency and the accuracy of the screening, the alleles amplified with M-T12P18.9 and M-F2K11.19 were cloned, sequenced from fertile and sterile radish lines and allele-specific primers were designed. The inventors have thus designed two pairs of oligonucleotides capable of amplifying specifically the locus M-T12P18.9 and M-F2K11.19 of the fertile line (respectively SEQ ID N ° 8 and SEQ ID N ° 9 and SEQ ID N ° 28 and SEQ ID N ° 29). Plants with recombination events closely associated with the Rfo gene have been identified as lines carrying only the marker M-T12P18.9 or the marker M-F2K11.19 linked in cis to the Rfo gene.
Lors de cette analyse, 43 plantes présentant des événements de recombinaison dans l'intervalle M-T12P18.9 et M-F2K11.19 ont été identifiées. Ces plantes ont été utilisées pour cartographier les marqueurs entre eux et par rapport au gène Rfo. Dans cette analyse, le gène Rfo a été cartographie dans un intervalle génétique de 0,029 cM délimité par les marqueurs M-F24D7.13 et M-F24D7.9 (fig. 2). La construction d'une banque de BAC de radis homozygote pour le locus Rfo, et l'identification de fragment d'ADN portant les marqueurs flanquants du gène Rfo M-F24D7.13 et M-24D7.9, est le seul moyen fiable d'identifier et de cloner le gène Rfo.During this analysis, 43 plants exhibiting recombination events in the interval M-T12P18.9 and M-F2K11.19 were identified. These plants were used to map markers to each other and to the Rfo gene. In this analysis, the Rfo gene was mapped into a genetic range of 0.029 cM delimited by the markers M-F24D7.13 and M-F24D7.9 (fig. 2). The only reliable means of constructing a homozygous radish BAC library for the Rfo locus, and identifying DNA fragments carrying the flanking markers of the Rfo gene M-F24D7.13 and M-24D7.9 to identify and clone the Rfo gene.
Construction d'une carte physique à haute résolution du locus Rfo chez le radis.Construction of a high resolution physical map of the Rfo locus in radishes.
Afin de déterminer avec certitude la micro colinéarité entre le radis et Arabidopsis dans l'intervalle génétique M-F2K11.19 et M-T12P18.9, une banque de BAC a été construite à partir d'ADN nucléaire dérivé d'une lignée de radis D81 homozygote pour le gène Rfo. La banque est constituée de 120 000 clones. Afin de vérifier la fiabilité de la banque, la taille des inserts de 100 clones BAC échantillonnés au hasard a été déterminée par digestion avec Notl et PFGE. La taille des inserts varie entre 100 kb et 200 kb. La banque représente au moins 23 fois le génome haploïde du radis. En utilisant une méthode systématique basée sur la PCR, la banque a été criblée avec des marqueurs étroitement liés au gène Rfo (M-F16M19.21, M- F2K11.19, M-F2K11.1, R15, M-T12P18.9 et M-F22C12.1), et les BAC positifs ont été identifiés et isolés. Les clones BAC ont été alignés et ordonnés en une seule contig. L'ordre des clones BAC dans la contig est compatible avec la cartographie génétique des marqueurs autour du gène Rfo. Dans cette analyse, le locus Rfo a été localisé physiquement sur un clone BAC, le BAC 64-16-7, positif avec les marqueurs flanquants du gène Rfo (Fig. 3). Analyse de la séquence du BAC 64-16-7In order to determine with certainty the micro-collinearity between the radish and Arabidopsis in the genetic interval M-F2K11.19 and M-T12P18.9, a library of BAC was constructed from nuclear DNA derived from a line of radish D81 homozygous for the Rfo gene. The bank consists of 120,000 clones. In order to verify the reliability of the library, the size of the inserts of 100 randomly sampled BAC clones was determined by digestion with Notl and PFGE. The size of the inserts varies between 100 kb and 200 kb. The bank represents at least 23 times the haploid genome of radishes. Using a systematic method based on PCR, the library was screened with markers closely linked to the Rfo gene (M-F16M19.21, M-F2K11.19, M-F2K11.1, R15, M-T12P18.9 and M-F22C12.1), and positive BACs have been identified and isolated. The BAC clones were aligned and ordered in a single contig. The order of the BAC clones in the contig is compatible with the genetic mapping of markers around the Rfo gene. In this analysis, the Rfo locus was physically located on a BAC clone, BAC 64-16-7, positive with the flanking markers of the Rfo gene (Fig. 3). BAC 64-16-7 sequence analysis
Le BAC 64-16-7 (référencé SEQ LD N°32) a été séquence en utilisant une technique de séquençage par « shotgun », et la séquence a été assemblée en une seule contig de 127 kb. La redondance de la séquence était d'au moins 10 fois la longueur de la séquence du BAC. Deux tests supplémentaires ont été effectués pour vérifier la qualité de la séquence consensus. Premièrement, la carte de restriction prédite a été comparée avec l'empreinte du BAC 64-16-7 et les résultats ont été cohérents. De plus, les séquences des marqueurs associés au gène Rfo ont été alignées avec la séquence du BAC 64-16-7, et on a pu vérifier que l'ordre génétique des marqueurs correspondait à l'ordre physique sur la séquence.BAC 64-16-7 (referenced SEQ LD No. 32) was sequenced using a "shotgun" sequencing technique, and the sequence was assembled in a single 127 kb contig. The sequence redundancy was at least 10 times the length of the BAC sequence. Two additional tests were performed to verify the quality of the consensus sequence. First, the predicted restriction map was compared with the footprint of BAC 64-16-7 and the results were consistent. In addition, the sequences of the markers associated with the Rfo gene were aligned with the sequence of BAC 64-16-7, and it was possible to verify that the genetic order of the markers corresponded to the physical order on the sequence.
A l'issue de l'analyse génétique, le gène Rfo est localisé dans un intervalle génétique de 0,029 cM entre les marqueurs F24D7.9 et F24D7.13. Ces deux marqueurs délimitent le gène Rfo physiquement dans 22 kb sur la séquence du BAC 64-16-7. L'intervalle de séquence F24D7.9/F24D7.13 inclut les gènes codant pour trois protéines appartenant à la famille des protéines PPR (Fig. 4), désignés PPR-A, PPR-B et PPR-C. Il en découle que l'activité restauratrice est codée soit par le gène A soit par le gène B soit par le gène C ou par la combinaison d'au moins deux de ces gènes.At the end of the genetic analysis, the Rfo gene is located in a genetic interval of 0.029 cM between the markers F24D7.9 and F24D7.13. These two markers delimit the Rfo gene physically in 22 kb on the sequence of BAC 64-16-7. The sequence interval F24D7.9 / F24D7.13 includes the genes coding for three proteins belonging to the PPR family of proteins (Fig. 4), designated PPR-A, PPR-B and PPR-C. It follows that the restorative activity is coded either by the A gene or by the B gene or by the C gene or by the combination of at least two of these genes.
Matériel et méthodesMaterial and methods
Matériel végétal On a produit deux descendances en ségrégation pour le gène Rfo. Des familles F4 ont été produites à partir de génotypes hétérozygotes de radis (radis D), provenant d'Asie. Une descendance F2 de 20 000 graines a été obtenue à partir d'hybrides FI entre une lignée Européenne de radis (7ms) maie stérile et un génotype de radis homozygote pour le gène Rfo (D81.8) choisi parmi la famille F3 de radis D.Plant material Two progenies were produced in segregation for the Rfo gene. F4 families have been produced from heterozygous radish (D radish) genotypes from Asia. An F2 progeny of 20,000 seeds was obtained from FI hybrids between a sterile European radish line (7ms) and a radoz genotype homozygous for the Rfo gene (D81.8) chosen from the F3 family of radish D .
Méthode AFLP et mise au point de marqueurs CAPS L'analyse AFLP (Nos et al., 1995) a été effectuée sur des échantillons d'ADN de plantes mâle stériles et mâle fertiles (Giovanni et al. 1991 ; Michelmore et al., 1991), selon le protocole Keygene N.V. (Wageningen, Pays-Bas) en utilisant des enzymes de restrictions Pstl et MseJ, et un jeu d'amorces correspondant aux adaptateurs Pstl et yel avec deux ou trois nucléotides sélectifs à l'extrémité 3' respectivement. Afin de convertir les marqueurs AFLP en marqueurs spécifiques de PCR, les produits ALFP ont été séparés des gels d'acrylarnide dans lesquels ils étaient détectés initialement, puis réamplifiés par PCR, en utilisant les mêmes amorces et conditions que pour l'amplification AFLP, puis clones en utilisant le vecteur pGEM-T easy (Promega). Les séquences des fragments clones ont été comparées au génome d Arabidopsis thaliana en utilisant le programme BLAST.AFLP method and development of CAPS markers AFLP analysis (Nos et al., 1995) was carried out on DNA samples from sterile male and fertile male plants (Giovanni et al. 1991; Michelmore et al., 1991 ), according to the Keygene NV protocol (Wageningen, Netherlands) using restriction enzymes Pstl and MseJ, and a set of primers corresponding to the adapters Pstl and yel with two or three selective nucleotides at the 3 'end respectively. In order to convert the AFLP markers into specific PCR markers, the ALFP products were separated from the acrylarnide gels in which they were initially detected, then re-amplified by PCR, using the same primers and conditions as for the AFLP amplification, then clones using the vector pGEM-T easy (Promega). The sequences of the cloned fragments were compared with the genome of Arabidopsis thaliana using the BLAST program.
Des amorces spécifiques ont été conçues à partir de cette première séquence AFLP et ont été utilisées pour amplifier l'ADN de parents mâle fertile ou mâle stérile. Les deux produits d'amplification différents ont été séquences et comparés entre eux. Les amorces spécifiques ont été conçues autour de la région présentant un polymorphisme entre le radis mâle fertile et mâle stérile, de manière à détecter ce polymorphisme par une amplification PCR ou par une digestion après PCR. Lorsqu' aucun polymorphisme de séquence n'a été trouvé entre les deux parents, la séquence AFLP a été amplifiée par PCR en utilisant le kit Clontech (Universal Génome Walker Kit). Différents fragments d'ADN génomique liés à un adaptateur ont été construits selon le protocole du fabricant ((Universal Génome Walker, Clontech, USA). Deux enzymes de restriction, DraJ et EcoRV ont été utilisés séparément pour générer deux types de fragments ADN. Deux amorces séquence- spécifique externes et emboîtées ont été conçues à proximité de chaque extrémité du marqueur connu AFLP. Des amplifications primaire et secondaire ont été réalisées avec les amorces séquences spécifiques et les amorces adaptateurs. Les principaux produits PCR ont été isolés et séquences. Le polymorphisme identifié entre les deux parents dans ces séquences amplifiées a permis la mise au point de marqueurs PCR dominants et codominantsSpecific primers were designed from this first AFLP sequence and were used to amplify the DNA of fertile male or sterile male parents. The two different amplification products were sequenced and compared with each other. The specific primers were designed around the region showing a polymorphism between the fertile male radish and the sterile male, so as to detect this polymorphism by PCR amplification or by digestion after PCR. When no sequence polymorphism was found between the two parents, the AFLP sequence was amplified by PCR using the Clontech kit (Universal Genome Walker Kit). Different genomic DNA fragments linked to an adapter were constructed according to the manufacturer's protocol ((Universal Genome Walker, Clontech, USA). Two restriction enzymes, DraJ and EcoRV were used separately to generate two types of DNA fragments. External and nested sequence-specific primers were designed close to each end of the known AFLP marker. Primary and secondary amplifications were carried out with the specific sequence primers and adapter primers. The main PCR products were isolated and sequenced. identified between the two parents in these amplified sequences has enabled the development of dominant and codominant PCR markers
Préparation d'ADN pour analyse PCR à haute définition Des plantes ont été cultivées dans des plaques de 104 puits (3 3 cm, Ets. Baan, France) pendant 2 à 3 semaines.Preparation of DNA for high definition PCR analysis Plants were cultivated in 104-well plates (33 cm, Ets. Baan, France) for 2 to 3 weeks.
Des jeunes feuilles ont été collectées dans des plaques de 96 puits (puits de 2 ml, Costar, Corning) contenant des billes de verre (diamètre 3 mm, Polylabo), 3 billes par puits, et lyophilisées. Les plaques ont été rendues étanches à l'aide de joint Easy Peel (ABgene), et les feuilles lyophilisées ont été placées avec les billes dans un mélangeur.Young leaves were collected in 96-well plates (2-ml well, Costar, Corning) containing glass beads (diameter 3 mm, Polylabo), 3 beads per well, and lyophilized. The plates were sealed using Easy Peel seal (ABgene), and the lyophilized sheets were placed with the beads in a mixer.
L'ADN a été extrait à l'aide de 600 μL d'un tampon d'extraction contenant 0,5 M NaCl, 0,1 M Tris, 50 mM EDTA, et 20 mM de sodium metabisulfite (ajouté avant l'utilisation). Les plaques ont été rendues étanches à l'aide de joints appropriés (Corning inc, NY, USA), et incubées dans un bain marie à 95°C pendant une heure. Les plaques ont été centrifugées à 3000 rpm pendant 20 minutes. Le surnageant (280 μL) est transféré dans des plaques de 96 puits (0,65 mL par puits, ABgene, Advanced Biotechnbologies), contenant 35 μL d'acétate d'ammonium 10 M, 280 μL d'iso- propanol, et mélangé. Les plaques sont centrifugées à 3000 rpm pendant 30 minutes. Le surnageant est décanté par retournement de la plaque, les précipités d'ADN sont lavés avec de l'éthanol 70% et séchés à l'air par incubation à 60°C pendant environ 20 minutes. Les précipités d'ADN sont re-suspendus dans 50 μL de tampon TE à pH 8.0 contenant 25 μg/mL de RNase, à faible agitation à 37°C pendant une heure.DNA was extracted using 600 μL of extraction buffer containing 0.5 M NaCl, 0.1 M Tris, 50 mM EDTA, and 20 mM sodium metabisulfite (added before use) . The plates were sealed using appropriate seals (Corning Inc., NY, USA), and incubated in a water bath at 95 ° C for one hour. The plates were centrifuged at 3000 rpm for 20 minutes. The supernatant (280 μL) is transferred into 96-well plates (0.65 ml per well, ABgene, Advanced Biotechnbologies), containing 35 μL of 10 M ammonium acetate, 280 μL of isopropanol, and mixed . The plates are centrifuged at 3000 rpm for 30 minutes. The supernatant is decanted by inverting the plate, the DNA precipitates are washed with 70% ethanol and air-dried by incubation at 60 ° C for about 20 minutes. The DNA precipitates are resuspended in 50 μL of TE buffer at pH 8.0 containing 25 μg / ml of RNase, with gentle stirring at 37 ° C for one hour.
Construction de la banque BAC de radis (Zhang et al, 1995) Pour l'isolement d'ADN de haut poids moléculaire, sans contamination par de l'ADN cytoplasmique, les noyaux sont isolés à partir de feuilles de radis âgées de 10 jours et inclus dans un gel d'agarose. L'ADN est alors partiellement digéré avec Ec RI et HindJJl. Pour une digestion partielle par restriction, les morceaux d'agarose sont séparés en quatre ou huit morceaux puis incubés sur de la glace pendant une heure avec seulement du tampon de digestion de restriction (tampon enzymatique + spermidine + BSA), puis avec l'enzyme de restriction qui est ajoutée à différentes concentrations pour 30 minutes supplémentaires sur la glace et à 37°C pendant environ 30 minutes. La réaction est arrêtée par addition d'ΕDTA 0,5M. Les morceaux sont chargés sur un gel d'agarose à faible point de fusion 1% (Seakem agarose...) puis soumis à une électrophorèse CHEF dans un CHEF DRU (BioRad), dans un tampon IX TAE (10 h à 4,4N/cm avec 3,5s de durée d'interruption initiale et finale, et 5 heures à 4,5N/cm avec 2s pour temps d'interruption initiale et finale, à 12°C). Les zones de compression contenant l'ADΝ d'approximativement 100 à 200kb sont séparées du gel. Une deuxième sélection de taille est effectuée : la bande séparée est soumise à une seconde migration dans les mêmes conditions d'électrophorèse. Ensuite l'ADN est élue de l'agarose par électro élution dans un tampon TAE IX (4h30 à 6V/cm avec 50s pour temps d'interruption initiale et finale). Après dialyse utilisant du T10E1, l'ADN est quantifié sur un gel d'agarose 0,6%.Construction of the BAC radish library (Zhang et al, 1995) For the isolation of high molecular weight DNA, without contamination by cytoplasmic DNA, the nuclei are isolated from radish leaves 10 days old and included in an agarose gel. The DNA is then partially digested with Ec RI and HindJJl. For partial restriction digestion, the agarose pieces are separated into four or eight pieces and then incubated on ice for one hour with only restriction digestion buffer (enzyme buffer + spermidine + BSA), then with the enzyme restriction which is added at different concentrations for an additional 30 minutes on ice and at 37 ° C for approximately 30 minutes. The reaction is stopped by adding 0.5M ΕDTA. The pieces are loaded onto a 1% low melting point agarose gel (Seakem agarose, etc.) then subjected to CHEF electrophoresis in a CHEF DRU (BioRad), in an IX TAE buffer (10 h at 4.4N / cm with 3.5s of initial and final interruption time, and 5 hours at 4.5N / cm with 2s for initial and final interruption time, at 12 ° C). The compression zones containing the ADΝ of approximately 100 to 200kb are separated from the gel. A second size selection is made: the separate strip is subjected to a second migration under the same electrophoresis conditions. Then the DNA is eluted from the agarose by electroelution in a TAE IX buffer (4 h 30 at 6 V / cm with 50 s for initial and final interruption time). After dialysis using T 10 E1, the DNA is quantified on a 0.6% agarose gel.
L'ADN de radis sélectionné par la taille (x-y ng) en attente est lié à un vecteur pGUCI desphosphorylé et digéré par HindJU ou EcoRN (10 à 50 ng) avec 10U de ligase T4, à 16° pendant 16 heures, dans un volume total de 50μL. La ligature est dialysée à nouveau avec du TKJΕQ.I, en utilisant un filtre à membrane Millipore 0,025 μm, pendant 2 heures à température ambiante dans une boîte de Pétri.The radish DNA selected by the size (xy ng) pending is linked to a pGUCI vector desphosphorylated and digested with HindJU or EcoRN (10 to 50 ng) with 10U of T4 ligase, at 16 ° for 16 hours, in a volume total of 50μL. The ligation is dialyzed again with T KJ ΕQ.I, using a 0.025 μm Millipore membrane filter, for 2 hours at room temperature in a Petri dish.
La transformation de cellules DH10B est effectuée par électroporation (BRLThe transformation of DH10B cells is carried out by electroporation (BRL
Cell Porator) en utilisant 20μL de cellules électro-compétentes, et 3μL de mélange de ligature. Les cellules sont incubées pendant 1 heure à 37°C dans 0,4mL de milieu SOC (0,5% d'extrait de levure, 2% de triptone, lOmM ΝaCl, 2,5mM KC1, lOMm MgCl2, 10 mMMgSO , 20mM glucose), puis étalées sur des plaques d'agar LB contenant 12,5μg/mL de chloramphénicol, 40μg/mL Xgal et 0,12mg/mL de IPTG. Les plaques sont incubées pendant 24 heures à 37°C.Cell Porator) using 20μL of electro-competent cells, and 3μL of ligation mixture. The cells are incubated for 1 hour at 37 ° C. in 0.4 ml of SOC medium (0.5% yeast extract, 2% triptone, 10 mM ΝaCl, 2.5 mM KC1, lOMm MgCl 2 , 10 mMMgSO, 20 mM glucose), then spread on LB agar plates containing 12.5 μg / ml of chloramphenicol, 40 μg / ml Xgal and 0.12 mg / ml of IPTG. The plates are incubated for 24 hours at 37 ° C.
Des colonies blanches sont prélevées (Robot Q-Bot, Genetix) et transférées individuellement dans des plaques de micro titration à 384 puits (Genetix) contenant du milieu de conservation (36mM de K2HPO4, 13,2mM de KH2PO , l,7mM de citrate de Νa, 6,8mm de ΝH42SO4, 0,4mM MgSO4, 4,4%V/N glycérol, 12,5μg/mL chloramphénicol, dans un milieu LB), puis cultivées une nuit à 37°C et conservées à - 80°C.White colonies are removed (Robot Q-Bot, Genetix) and individually transferred into 384-well micro titration plates (Genetix) containing conservation medium (36mM K 2 HPO 4 , 13.2mM KH 2 PO, l , 7mM ratea citrate, 6.8mm ΝH4 2 SO 4 , 0.4mM MgSO 4 , 4.4% V / N glycerol, 12.5μg / mL chloramphenicol, in LB medium), then cultivated overnight at 37 ° C and stored at - 80 ° C.
117 120 clones ont été obtenus, 63 100 provenant de la restriction par EcoRI et 81 020 provenant de la restriction par HindJJJ. L'ADΝ plasmidique de 70 clones choisis au hasard est isolé (Ν.D. Young and117,120 clones were obtained, 63,100 from restriction by EcoRI and 81,020 from restriction by HindJJJ. The plasmid ADΝ of 70 randomly selected clones is isolated (Ν.D. Young and
Associates) et digéré avec Notl, et la taille des inserts est déterminée par électrophorèse CHEF, dans 0,5X TBE (18h à 6N/cm, avec 0,8s pour durée d'interruption initiale, 25s pour durée d'interruption finale, à 12°C). La taille moyenne des inserts moyenne est de plus de lOOkb, avec la répartition suivante : 13,2% avec une taille entre 150 et 200kb, 51,5% entre 100 et 150kb, 33,8% entre 50 et lOOkb, et 1,5% moins de de 50kb.Associates) and digested with Notl, and the size of the inserts is determined by CHEF electrophoresis, in 0.5X TBE (18h at 6N / cm, with 0.8s for initial interruption duration, 25s for final interruption duration, at 12 ° C). The average size of the average inserts is more than 100kb, with the following distribution: 13.2% with a size between 150 and 200kb, 51.5% between 100 and 150kb, 33.8% between 50 and 100kb, and 1.5% less than 50kb.
Criblage de la banque BAC de radis Tous les 117 120 clones de la banque sont organisés sur 305 plaques à 384 puits. Pour chacun des 384 puits, les colonies sont transférées d'abord sur de l'agar LB puis dans une nouvelle plaque de 384 puits avec du milieu de conservation, pour dupliquer la banque. Après croissance une nuit à 37°C, les colonies sur les plaques LB sont récoltées à l'aide de 25μl (à vérifier) de H2Odd et l'ADN plasmidique est isolé en utilisant une méthode de lyse alcaline (N.B. Young).Screening of the BAC radish bank All the 117,120 clones of the bank are organized on 305 384-well plates. For each of the 384 wells, the colonies are transferred first to LB agar and then to a new 384 well plate with conservation medium, to duplicate the library. After growth overnight at 37 ° C., the colonies on the LB plates are harvested using 25 μl (to be checked) of H2Odd and the plasmid DNA is isolated using an alkaline lysis method (N.B. Young).
L'ADN isolé des 384 colonies d'une plaque représente un pool. Afin d'identifier les clones BAC individuels portant les marqueurs CAPS, les pools sont criblés. Une fois qu'une plaque individuelle est identifiée, on prépare deux duplicats de cette plaque sur de l'agar LB ; tous les clones correspondant à chacune des 24 colonnes sont prélevés ensemble à partir du premier duplicat et la PCR est réalisée sur ces 24 mélanges de clones. Après identification d'une colonne positive, on effectue une PCR sur chacune des 16 colonies correspondantes de cette colonne, de manière à identifier un clone BAC positif.The DNA isolated from the 384 colonies on a plate represents a pool. In order to identify the individual BAC clones carrying the CAPS markers, the pools are screened. Once an individual plate is identified, two duplicates of that plate are prepared on LB agar; all the clones corresponding to each of the 24 columns are taken together from the first duplicate and the PCR is carried out on these 24 mixtures of clones. After identification of a positive column, a PCR is carried out on each of the 16 corresponding colonies of this column, so as to identify a positive BAC clone.
Expériences de complémentation fonctionnelle.Functional complementation experiences.
Les inventeurs ont en outre mis au point un protocole pour sous cloner les gènes du cluster PPR à partir du clone BAC 64-16-7. Le sous-clonage de chaque gène PPR (candidat pour Rfo) est effectué dans le vecteur binaire pEC2, afin de réaliser des expériences de transgénèse de plantes de colza mâle stériles et démontrer que c'est le gène candidat qui restaure effectivement la fertilité maie.The inventors have also developed a protocol for subcloning the genes of the PPR cluster from the clone BAC 64-16-7. The sub-cloning of each PPR gene (candidate for Rfo) is carried out in the binary vector pEC2, in order to carry out transgenesis experiments on sterile male rapeseed plants and to demonstrate that it is the candidate gene which effectively restores male fertility.
1. PPR A : le clone BAC 64-16-7 est digéré par les enzymes de restriction Ndel et SpeJ et le fragment de 6,5 kb est rendu « blunt end » et clone dans le site BamHJ (rendu blunt end) du vecteur binaire. Ce fragment contient la partie codante de la PPR A, 2,6 kb en amont et 1,8 kb en aval. 2. PPR B : le clone BAC 64-16-7 est digéré par l'enzyme de restriction Spel et le fragment de 7,1 kb est rendu « blunt end » et clone dans le site BamHl (rendu blunt end) du vecteur binaire. Ce fragment contient la partie codante de la PPR B, 3,1 kb en amont et 1,9 kb en aval.1. PPR A: the BAC 64-16-7 clone is digested with the restriction enzymes NdeI and SpeJ and the 6.5 kb fragment is made “blunt end” and cloned in the BamHJ site (blunt end rendering) of the vector binary. This fragment contains the coding part of PPR A, 2.6 kb upstream and 1.8 kb downstream. 2. PPR B: the BAC 64-16-7 clone is digested with the restriction enzyme Spel and the 7.1 kb fragment is made “blunt end” and cloned in the BamHI site (blunt end) of the binary vector . This fragment contains the coding part of PPR B, 3.1 kb upstream and 1.9 kb downstream.
3 PPR C : le clone BAC 64-16-7 est digéré par les enzymes de restriction BamΗI et Spel (rendu « blunt end ») et le fragment de 7,5 kb est clone dans le site BamHï- Hindlll (rendu blunt end) du vecteur binaire. Ce fragment contient la partie codante de la PPR C, 2 kb en amont et 3,6 kb en aval 4. PPRA et PPRB : le clone BAC 64-16-7 est digéré par l'enzyme de restriction BstEU et BamHl et le fragment de 21 kb est rendu « blunt end » et clone dans le site BamHl (rendu blunt end) du vecteur binaire. Ce fragment contient la PPR B et la PPRA.3 PPR C: the clone BAC 64-16-7 is digested with the restriction enzymes BamΗI and Spel (rendered “blunt end”) and the 7.5 kb fragment is cloned in the BamHI-Hindlll site (rendered blunt end) of the binary vector. This fragment contains the coding part of PPR C, 2 kb upstream and 3.6 kb downstream 4. PPRA and PPRB: the clone BAC 64-16-7 is digested with the restriction enzyme BstEU and BamHI and the fragment of 21 kb is rendered "blunt end" and cloned into the BamHI site (rendered blunt end) of the binary vector. This fragment contains PPR B and PPRA.
5. PPR C et PPR B : le clone BAC 64-16-7 est digéré par les enzymes de restriction EcoRI et Apal (rendus « blunt end ») et le fragment de 16,8 kb est clone dans le site BamHl (rendu « blunt end ») du vecteur binaire. Ce fragment contient la PPR C et la PPR B ainsi que 2,4 kb en amont et 3,6 kb en aval5. PPR C and PPR B: the clone BAC 64-16-7 is digested with the restriction enzymes EcoRI and Apal (rendered “blunt end”) and the 16.8 kb fragment is cloned in the BamHI site (rendered “ blunt end ") of the binary vector. This fragment contains PPR C and PPR B as well as 2.4 kb upstream and 3.6 kb downstream
6. PPR C et PPR A : Le clone 1 BAC 64-16-7 est digéré par Notl, (rendus « blunt end ») est ligué au fragment de 7,5 kb BamHl et Spel, portant la PPRC (rendu « blunt end ») et décrit en 4. Ce clone chimérique exprimera la PPRA et la PPR C6. PPR C and PPR A: Clone 1 BAC 64-16-7 is digested with NotI, (rendered "blunt end") is ligated to the 7.5 kb fragment BamHI and Spel, carrying PPRC (rendered "blunt end" ") And described in 4. This chimeric clone will express PPRA and PPR C
7. PPR A, PPR B et PPR C : le clone BAC 64-16-7 est digéré indépendemment par les enzymes de restriction ΕcoRI («rendu « blunt end ») et Kpn et par Kpnï et Sali (« rendu blunt end »). Les 2 fragments EcoRI-Kpήl et Kpή-Sall de respectivement 9,8 kb et 13,5 kb seront clones simultanément dans le site BamHl (rendu « blunt end ») du vecteur binaire. Ce fragment contient la PPR C, la PPR B et la PPR A ainsi que 2,4 kb en amont et 2,4 kb en aval7. PPR A, PPR B and PPR C: the clone BAC 64-16-7 is digested independently by the restriction enzymes ΕcoRI ("rendered" blunt end ") and Kpn and by Kpnï and Sali (" rendered blunt end ") . The 2 EcoRI-Kpήl and Kpή-Sall fragments of 9.8 kb and 13.5 kb respectively will be cloned simultaneously in the BamHI site (rendered "blunt end") of the binary vector. This fragment contains PPR C, PPR B and PPR A as well as 2.4 kb upstream and 2.4 kb downstream
Ces constructions sont introduites ensuite dans la souche d' Agrobacterium tumefaciens C58C1-PMP90 afin de réaliser l'expérience de transformation des plantes de colza mâle stériles. Les premiers résultats indiquent l'activité restauratrice de PPR-A, PPR-B , PPR-C et des combinaisons desdites séquences.These constructions are then introduced into the Agrobacterium tumefaciens C58C1-PMP90 strain in order to carry out the transformation experiment of the male rapeseed plants sterile. The first results indicate the restorative activity of PPR-A, PPR-B, PPR-C and combinations of said sequences.
Selon une réalisation, les inventeurs développent des marqueurs moléculaires pour la sélection génétique et la caractérisation de germoplasmes.According to one embodiment, the inventors develop molecular markers for genetic selection and the characterization of germplasm.
La séquence nucléique présentée dans l'exemple suivant correspond à la séquence complète du BAC64 qui comprend les séquences restauratrices de la fertilité. Des sondes peuvent être désignées sur la séquence nucléique adjacente aux séquences restauratrice de la fertilité. Ces sondes peuvent être utilisées dans un programme de sélection de lignées restauratrices de la fertilité ou suivre l'évolution du locus Rfo dans une collection de germoplasme pour l'identification de nouvelles séquences restauratrices. Ces séquences sondes désignées sur le BAC64 ont la même importance que l'utilisation des séquences restauratrices dans la sélection assistée par marqueurs ou dans les programmes de caractérisation de germoplasmes. Cette utilisation inclut la recherche dans les banques de mutants de delétion de colza de lignées restaurées qui ont perdu par exemple les séquences du radis liées en cis aux séquences restauratrices de la fertilité. Ce travail peut se faire dans le but de diminuer, par exemple, la taille de l'ADN du radis introduite chez le colza. The nucleic sequence presented in the following example corresponds to the complete sequence of BAC64 which includes the fertility restoring sequences. Probes can be designated on the nucleic acid sequence adjacent to the fertility restorer sequences. These probes can be used in a program to select fertility restorative lines or follow the evolution of the Rfo locus in a germplasm collection for the identification of new restorative sequences. These probe sequences designated on the BAC64 have the same importance as the use of the restorative sequences in the selection assisted by markers or in the programs of characterization of germplasm. This use includes searching the rapeseed deletion mutant banks of restored lines which have lost, for example, the radish sequences linked in cis to the fertility restoring sequences. This work can be done in order to reduce, for example, the size of the radish DNA introduced into rapeseed.
Tableau 1:Table 1:
BAC Fonction des gènes Nom des marqueursBAC Function of genes Name of markers
F16M19 Facteur de Transcription *M-F16M19.21 "Scarecrow", présuméF16M19 Transcription Factor * M-F16M19.21 "Scarecrow", suspected
F2K11 Protéine Kinésine-like *M-F2K11.1F2K11 Kinesin-like protein * M-F2K11.1
*M-F2K11.19* M-F2K11.19
Récepteur protéine kinase, présuméProtein kinase receptor, suspected
F24D7 Aminopeptidase présuméeF24D7 Suspected aminopeptidase
*M-F24D7.4* M-F24D7.4
Protéine hypothétique *M-F24D7.9Hypothetical protein * M-F24D7.9
UDP-N acétylmuramoylanalyl-D- *M-F24D7.13 glutamate-2-6-diaminoligaseUDP-N acetylmuramoylanalyl-D- * M-F24D7.13 glutamate-2-6-diaminoligase
Facteur de transcription présumé *M-F24D7.16Suspected transcription factor * M-F24D7.16
Kinésine-like protéine *M-F24D7.17Kinesin-like protein * M-F24D7.17
T12P18 monodéhydroascorbate réductase présumée M-T12P18.4T12P18 suspected monoodehydroascorbate reductase M-T12P18.4
Protéine anneau doigt de zincZinc finger ring protein
*M-T12P18.9 présumée* M-T12P18.9 suspected
*M-T12P18.15* M-T12P18.15
Protéine inconnueUnknown protein
F22C12 Protéine hypothétique *M-F22C12.1F22C12 Hypothetical protein * M-F22C12.1
Protéine ATPase H+-transporteur, M-F22C12.12 présuméATPase H + protein - carrier, M-F22C12.12 suspected
F15H21 Acyl-Coa synthétase, présumé M-F15H21.7F15H21 Acyl-Coa synthetase, presumed to be M-F15H21.7
Endo-beta-l,4-glucanase, présumé M-F15H21.9Endo-beta-l, 4-glucanase, suspected M-F15H21.9
Marqueur s montrant un polymorphisme entre le radis fertile et stéri! Tableau 2: génotype des recombinants utilises pour la cartographie génétique du locus Rfo. F= Fertile, S = Stérile.Marker showing a polymorphism between the fertile radish and steri! Table 2: genotype of the recombinants used for the genetic mapping of the Rfo locus. F = Fertile, S = Sterile.
Exemple 2 : Restauration fonctionnelle d'un Colza Ogura cms (stérile) avec une construction nucléotidique contenant PPR B :Example 2: Functional restoration of an Ogura cms rapeseed (sterile) with a nucleotide construct containing PPR B:
Afin de démontrer que le gène PPR est fonctionnel in vivo, celui-ci a été exprimé dans 3 lignées différentes de Colza de printemps de type Ogura cms. Le fragment Spel de 7.1 kb a été sous clone pour générer des sites EcoRI et Xhol, puis clone dans le vecteur binaire pSCNnosnptπ : Firek et al, Plant Mol Biol 22: 129- 142 (1993), Karim,for "pSCN nos nptïï" see text of BAG37 (pli, example 2)). Le plasmide résultant nommé pSCN PPRB a été intégré dans la souche C58pMP90 d' Agrobacterium tumefaciens (C Koncz & J Schell, MGG 204: 383-396 (1986): The promoter of T(L)-DΝA gène 5 confrols the tissue-specific expression of chimaeric gènes carried by a novel type of Agrobacterium binary vector.) afin de servir à la transformation des plantes.In order to demonstrate that the PPR gene is functional in vivo, it was expressed in 3 different lines of spring rapeseed of the Ogura cms type. The 7.1 kb Spel fragment was cloned to generate EcoRI and Xhol sites, then cloned into the binary vector pSCNnosnptπ: Firek et al, Plant Mol Biol 22: 129-142 (1993), Karim, for "pSCN nos nptïï" see text of BAG37 (fold, example 2)). The resulting plasmid named pSCN PPRB was integrated into the C58pMP90 strain of Agrobacterium tumefaciens (C Koncz & J Schell, MGG 204: 383-396 (1986): The promoter of T (L) -DΝA gene 5 confrols the tissue-specific expression of chimaeric genes carried by a novel type of Agrobacterium binary vector.) to be used for plant transformation.
Les jeunes plantes d'Ogura cms des lignées Pactol, Tanto et Tatyoon ont été transformées par la méthode de transformation par Agrobacterium comme décrite dans Moloney et al. (Plant Cell Reports 8: 238-242, 1989).The young Ogura cms plants of the Pactol, Tanto and Tatyoon lines were transformed by the transformation method by Agrobacterium as described in Moloney et al. (Plant Cell Reports 8: 238-242, 1989).
Les pousses transgéniques putatives ont été identifiées par PCR par utilisation d'amorces dans le gène codant pour le marqueur de sélection Nptπ (Bevan et al.The putative transgenic shoots were identified by PCR by using primers in the gene coding for the selection marker Nptπ (Bevan et al.
(1983), Nature, 304 :184-187) et à l'extrémité 3' du gène codant pour PPRB. Le gène(1983), Nature, 304: 184-187) and at the 3 'end of the gene coding for PPRB. The gene
NptU confère la résistance à la kanamycineNptU confers resistance to kanamycin
Les amorces confirment la présence des deux extrémités des ADN-T utilisés pour la transformation.The primers confirm the presence of the two ends of the T-DNAs used for the transformation.
Les plantes transgéniques ont ensuite été transférées en serre et isolées pour éviter tout risque de pollinisation croisée.The transgenic plants were then transferred to the greenhouse and isolated to avoid any risk of cross-pollination.
21 plantes transgéniques ont été identifiées et ont donc été marquées pour leurs phénotypes.21 transgenic plants have been identified and have therefore been marked for their phenotypes.
Au début de la floraison, toutes les plantes ont été inspectées pour la présence d'anthères normales et matures et la production de pollen (Table 3, Figure 5). De plus, toutes les plantes ont été marquées à nouveau quelques semaines après le début de la floraison pour confirmer la présence de pollen fonctionnel par la présence de graines. Toutes les plantes ayant été isolées les unes des autres, seules les lignées restaurées et fonctionnelles donneront des graines.At the start of flowering, all plants were inspected for the presence of normal and mature anthers and the production of pollen (Table 3, Figure 5). In addition, all plants were re-tagged a few weeks after the start of flowering to confirm the presence of functional pollen by the presence of seeds. All the plants having been isolated from each other, only the restored and functional lines will give seeds.
Toutes les plantes produisant du pollen produisent également au moins quelques graines, bien que la quantité de graines soit variable entre les plantes (Table 3).All pollen producing plants also produce at least a few seeds, although the amount of seeds varies between plants (Table 3).
Il est donc clairement démontré que l'intégration de PPR B dans le génome de la plante stérile (stérilité du type Ogura cms) restaure la fertilité.It is therefore clearly demonstrated that the integration of PPR B into the genome of the sterile plant (sterility of the Ogura cms type) restores fertility.
Tableau 3: Fertilité des plantes Ogura cms transformées avec la construction nucléotidique contenant le transgène PPRB mis en évidence par analyse PCR.Table 3: Fertility of Ogura cms plants transformed with the nucleotide construct containing the PPRB transgene demonstrated by PCR analysis.
Des protocoles analogues contenant des constructions avec PPRA seul, PPRC seul et une construction PPRA+PPRB+PPRC ont montrés les mêmes résultats de restaurations de la fertilité sur les plantes Ogura cms. Analogous protocols containing constructs with PPRA alone, PPRC alone and a construct PPRA + PPRB + PPRC have shown the same results of fertility restorations on Ogura cms plants.
RéférencesReferences
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Claims

REVENDICATIONS
1. Séquence peptidique PPR (pentatricopeptide) capable de restaurer la fertilité mâle de plantes, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins une séquence parmi a) SEQ ID N° 1 , SEQ JD N°2 ou SEQ LD N°3, b) une séquence peptidique comportant au moins 80% d'identité avec une séquence du a), c) un fragment peptidique biologiquement actif représentatif d'une séquence du a) ou b).1. PPR peptide sequence (pentatricopeptide) capable of restoring the male fertility of plants, characterized in that it comprises at least one sequence from a) SEQ ID N ° 1, SEQ JD N ° 2 or SEQ LD N ° 3, b ) a peptide sequence comprising at least 80% identity with a sequence of a), c) a biologically active peptide fragment representative of a sequence of a) or b).
2. Séquence nucléotidique isolée, caractérisée en ce qu'elle code pour une séquence peptidique selon la revendication 1.2. Isolated nucleotide sequence, characterized in that it codes for a peptide sequence according to claim 1.
3. Séquence nucléotidique isolée permettant de restaurer la fertilité mâle des plantes, caractérisée en ce qu'elle comprend une séquence nucléotidique choisie parmi a) SEQ JD N°4, SEQ LD N°5, SEQ JD N°6, b) une séquence nucléotidique complémentaire d'une séquence du a), c)une séquence nucléotidique homologue hybridant dans des conditions stringentes avec une séquence du a).3. Isolated nucleotide sequence making it possible to restore the male fertility of the plants, characterized in that it comprises a nucleotide sequence chosen from a) SEQ JD N ° 4, SEQ LD N ° 5, SEQ JD N ° 6, b) a sequence nucleotide complementary to a sequence of a), c) a homologous nucleotide sequence hybridizing under stringent conditions with a sequence of a).
4. Construction nucléotidique, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins une séquence nucléotidique selon la revendication 2 ou 3, liée opérationnellement à une séquence promotrice.4. Nucleotide construct, characterized in that it comprises at least one nucleotide sequence according to claim 2 or 3, operatively linked to a promoter sequence.
5. Construction nucléotidique selon la revendication 4, caractérisée en ce que le promoteur est un promoteur constitutif.5. Nucleotide construct according to claim 4, characterized in that the promoter is a constitutive promoter.
6. Construction nucléotidique selon la revendication 4, caractérisée en ce que le promoteur est un promoteur spécifique des anthères suffisamment actif pour contrôler l'expression du gène PPR spécifiquement dans les anthères. 6. Nucleotide construct according to claim 4, characterized in that the promoter is an anthers-specific promoter sufficiently active to control the expression of the PPR gene specifically in the anthers.
7. Construction nucléotidique selon la revendication 4, caractérisée en ce que le promoteur est choisi parmi des promoteurs de gènes PPR de radis clones et séquences.7. Nucleotide construct according to claim 4, characterized in that the promoter is chosen from promoters of PPR genes from cloned and sequenced radishes.
8. Amorces permettant de mettre en évidence la présence ou l'absence des SEQ ID No 4 à 6 au sein d'un échantillon, caractérisées en ce qu'elles comportent une séquence comprenant au moins 15 bases consécutives d'une des séquences SEQ ID No 4 à 6.8. Primers making it possible to demonstrate the presence or absence of SEQ ID No 4 to 6 within a sample, characterized in that they comprise a sequence comprising at least 15 consecutive bases of one of the SEQ ID sequences No 4 to 6.
9. Sondes permettant de mettre en évidence la présence ou l'absence des SEQ ID No 4 à 6 au sein d'un échantillon, caractérisées en ce qu'elles sont spécifiques des séquences correspondant à l'allèle restaurateur de la fertilité mâle en conditions de forte stringence.9. Probes for demonstrating the presence or absence of SEQ ID Nos. 4 to 6 within a sample, characterized in that they are specific for the sequences corresponding to the restorative allele of male fertility under conditions strong stringency.
10. Cellule de plante, plante, ou partie de plante transformée par une séquence nucléotidique selon la revendication 2 ou 3.10. Plant cell, plant, or part of plant transformed with a nucleotide sequence according to claim 2 or 3.
11. Plante selon la revendication 10, caractérisée en ce qu'elle est choisie parmi le genre Brassica, notamment Brassica napus.11. Plant according to claim 10, characterized in that it is chosen from the genus Brassica, in particular Brassica napus.
12. Procédé de restauration de la fertilité d'une plante du genre Brassica, caractérisé en ce qu'il comprend l'introduction dans une plante mâle stérile d'une séquence nucléotidique selon la revendication 2.12. Method for restoring the fertility of a plant of the genus Brassica, characterized in that it comprises the introduction into a sterile male plant of a nucleotide sequence according to claim 2.
13. Procédé de restauration de la fertilité d'une plante Brassica, caractérisé en ce qu'il comprend l'introduction dans une plante mâle stérile d'une séquence nucléotidique codant pour une protéine selon la revendication 1, de préférence pour PPR-A ou PPR- B ou PPR-C.13. A method of restoring the fertility of a Brassica plant, characterized in that it comprises the introduction into a sterile male plant of a nucleotide sequence coding for a protein according to claim 1, preferably for PPR-A or PPR- B or PPR-C.
14. Procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce que la plante est une Brassica, notamment Brassica napus. 14. Method according to claim 13, characterized in that the plant is a Brassica, in particular Brassica napus.
15. Procédé d'introduction d'un gène restaurateur de fertilité issu de radis, dans une plante Brassica, caractérisé en ce qu'il comprend le croisement ou la fusion cellulaire entre la plante Brassica exprimant un gène de stérilité mâle cytoplasmique Ogura et/ou Kosena, qui induit la stérilité de cette plante Brassica et une plante exprimant au moins une partie de gène Rfo et présentant un phénotype mâle fertile, de manière à introduire le gène Rfo restaurateur de fertilité dans la plante du genre Brassica et à obtenir une plante hybride à fertilité restaurée, la partie du gène Rfo introduite comprenant de préférence une séquence codant pour PPR-A ou PPR-B ou PPR-C.15. A method of introducing a fertility restorer gene from radishes into a Brassica plant, characterized in that it comprises the crossing or cell fusion between the Brassica plant expressing a cytoplasmic male sterility gene Ogura and / or Kosena, which induces the sterility of this Brassica plant and a plant expressing at least part of the Rfo gene and having a fertile male phenotype, so as to introduce the fertility restorer Rfo gene into the plant of the genus Brassica and to obtain a hybrid plant with restored fertility, the part of the Rfo gene introduced preferably comprising a sequence coding for PPR-A or PPR-B or PPR-C.
16. Procédé de restauration de la fertilité d'une plante Brassica selon l'une des revendications 12 ou 13, caractérisé en ce qu'il comprend l'introduction de séquences codant pour PPR-A ou PPR-B ou PPR-C individuellement, ou de PPR-A et PPR-B et PPR-C simultanément pour obtenir la restauration de la fertilité mâle.16. Method for restoring the fertility of a Brassica plant according to one of claims 12 or 13, characterized in that it comprises the introduction of sequences coding for PPR-A or PPR-B or PPR-C individually, or PPR-A and PPR-B and PPR-C simultaneously to achieve restoration of male fertility.
17. Procédé d'obtention de semences hybrides par croisement entre une plante restauratrice de fertilité selon l'une des revendications 10 ou 11 et une plante mâle stérile.17. Method for obtaining hybrid seeds by crossing between a fertility restoring plant according to one of claims 10 or 11 and a sterile male plant.
18. Utilisation d'une séquence peptidique choisie parmi PPR-A, PPR-B, ou PPR-C ou la combinaison d'au moins deux de ces séquences pour restaurer la fertilité chez les Brassica.18. Use of a peptide sequence chosen from PPR-A, PPR-B, or PPR-C or the combination of at least two of these sequences to restore fertility in Brassica.
19. Procédé de criblage de séquences nucléotidiques polymorphes capables d'améliorer l'efficacité de la restauration de fertilité, caractérisé en ce qu'il comprend :19. A method of screening for polymorphic nucleotide sequences capable of improving the efficiency of fertility restoration, characterized in that it comprises:
- la détermination de la restauration obtenue avec une séquence nucléotidique codant pour un peptide choisi parmi SEQ ID N°l, SEQ ID N°2, SEQ JD N°3- determining the restoration obtained with a nucleotide sequence coding for a peptide chosen from SEQ ID No. 1, SEQ ID No. 2, SEQ JD No. 3
- la détermination de la restauration obtenue avec une séquence nucléotidique candidat selon la revendication 3a) ou 3b), - la sélection de candidats permettant d'obtenir au moins 20%, de préférence au moins 80, 90% de la restauration avec une séquence nucléotidique codant pour un peptide choisi parmi SEQ ID N°l, SEQ ID N°2, SEQ ID N°3.the determination of the restoration obtained with a candidate nucleotide sequence according to claim 3a) or 3b), - the selection of candidates making it possible to obtain at least 20%, preferably at least 80, 90% of the restoration with a nucleotide sequence coding for a peptide chosen from SEQ ID No. 1, SEQ ID No. 2, SEQ ID N 3.
20. Procédé de criblage pour détecter la présence d'une séquence nucléotidique codant pour une protéine PPR dans une plante, caractérisé en ce qu'il comprend une étape d'amplification utilisant au moins une séquence amorce selon la revendication 8 et/ou une étape d'hybridation d'au moins une séquence sonde selon la revendication20. Screening method for detecting the presence of a nucleotide sequence coding for a PPR protein in a plant, characterized in that it comprises an amplification step using at least one primer sequence according to claim 8 and / or a step hybridization of at least one probe sequence according to claim
21. Procédé de production de variétés hybrides de colza dont la fertilité mâle est restaurée comprenant les étapes suivantes : a) Introduction d'une séquence nucléotidique selon la revendication 3 dans une plante de colza mâle stérile utilisée comme géniteur mâle et exprimant le gène PPR, b) Croisement entre la plante obtenue à l'étape a) avec une lignée de colza maie stérile utilisée comme femelle, et c) Production de la variété hybride issus du croisement de l'étape b).21. A method of producing hybrid rapeseed varieties whose male fertility is restored, comprising the following steps: a) introduction of a nucleotide sequence according to claim 3 into a sterile male rapeseed plant used as a male parent and expressing the PPR gene, b) Crossing between the plant obtained in step a) with a sterile maize rapeseed line used as a female, and c) Production of the hybrid variety resulting from the crossing of step b).
22. Semences hybrides dont la fertilité est restauré par le gène PPR obtenues à partir des plantes obtenues par le procédé selon la revendication 21.22. Hybrid seeds whose fertility is restored by the PPR gene obtained from plants obtained by the process according to claim 21.
23. Utilisation d'une plante exprimant les séquences nucléotidiques selon la revendication 3 pour restaurer de la fertilité d'une lignée de colza utilisée comme femelle dans un croisement ou dans la production de semences d'une variété hybride.23. Use of a plant expressing the nucleotide sequences according to claim 3 for restoring the fertility of a rapeseed line used as a female in a cross or in the production of seeds of a hybrid variety.
24. Vecteur de clonage et/ou d'expression comprenant une séquence nucléotidique isolée selon la revendication 3.24. A cloning and / or expression vector comprising an isolated nucleotide sequence according to claim 3.
25. Cellule hôte recombinante caractérisée en ce qu'elle est transformée avec un vecteur recombinant selon la revendication 24. 25. A recombinant host cell characterized in that it is transformed with a recombinant vector according to claim 24.
26. Cellule hôte recombinante selon la revendication 25 caractérisée en ce qu'elle est choisie parmi les bactéries, notamment E. coli ou Agrobacterium, les levures, les cellules animales et préférentiellement les cellules végétales, plus spécificiquement les cellules de brassicacées.26. Recombinant host cell according to claim 25 characterized in that it is chosen from bacteria, in particular E. coli or Agrobacterium, yeasts, animal cells and preferably plant cells, more specifically brassicaceae cells.
27. Organisme multicellulaire végétal recombinant, caractérisé en ce qu'il comprend une cellule recombinante selon l'une quelconque des revendications 25 et 26.27. Recombinant plant multicellular organism, characterized in that it comprises a recombinant cell according to any one of claims 25 and 26.
28. Plante transgénique transformée avec un vecteur selon la revendication 24.28. Transgenic plant transformed with a vector according to claim 24.
29. Plante transgénique porteuses du cytoplasme inducteur de stérilité maie cytoplasmique transformée un vecteur selon la revendication 24.29. Transgenic plant carrying the cytoplasm inducing cytoplasmic mass sterility transformed into a vector according to claim 24.
30. Plante transgénique selon la revendication 29 caractérisée en ce qu'elle est choisie parmi les plantes des espèces suivantes : Brassica oleacera, Brassica napus, Brassica campestris ou encore Raphanus sativus.30. Transgenic plant according to claim 29 characterized in that it is chosen from plants of the following species: Brassica oleacera, Brassica napus, Brassica campestris or Raphanus sativus.
31. Construction nucléotidique selon l'une quelconque des revendications 4 à 7, caractérisée en ce qu'elle consiste en les séquences SEQ ID N°4, SEQ ID N°5 et SEQ LD N°6 liée opérationnellement à une séquence promotrice. 31. Nucleotide construct according to any one of claims 4 to 7, characterized in that it consists of the sequences SEQ ID No. 4, SEQ ID No. 5 and SEQ LD No. 6 operatively linked to a promoter sequence.
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