FI85286C - Cold resistance enhancing recombinant DNA molecules - Google Patents
Cold resistance enhancing recombinant DNA molecules Download PDFInfo
- Publication number
- FI85286C FI85286C FI895614A FI895614A FI85286C FI 85286 C FI85286 C FI 85286C FI 895614 A FI895614 A FI 895614A FI 895614 A FI895614 A FI 895614A FI 85286 C FI85286 C FI 85286C
- Authority
- FI
- Finland
- Prior art keywords
- recombinant dna
- protein
- cold
- dna molecule
- gene
- Prior art date
Links
- 108020004511 Recombinant DNA Proteins 0.000 title claims description 11
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 title 1
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 claims description 50
- 239000002299 complementary DNA Substances 0.000 claims description 21
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 claims description 18
- 102000053602 DNA Human genes 0.000 claims description 12
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 6
- 125000003275 alpha amino acid group Chemical group 0.000 claims description 5
- 150000001413 amino acids Chemical class 0.000 claims description 3
- 230000004071 biological effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000007920 subcutaneous administration Methods 0.000 claims 1
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 31
- 101150093335 KIN1 gene Proteins 0.000 description 20
- JLIDBLDQVAYHNE-YKALOCIXSA-N (+)-Abscisic acid Chemical compound OC(=O)/C=C(/C)\C=C\[C@@]1(O)C(C)=CC(=O)CC1(C)C JLIDBLDQVAYHNE-YKALOCIXSA-N 0.000 description 12
- 238000000034 method Methods 0.000 description 11
- 235000002637 Nicotiana tabacum Nutrition 0.000 description 10
- 241000208125 Nicotiana Species 0.000 description 9
- 241000219194 Arabidopsis Species 0.000 description 8
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 8
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 8
- 108020004414 DNA Proteins 0.000 description 7
- 108091032973 (ribonucleotides)n+m Proteins 0.000 description 6
- 208000005156 Dehydration Diseases 0.000 description 6
- FCRACOPGPMPSHN-UHFFFAOYSA-N desoxyabscisic acid Natural products OC(=O)C=C(C)C=CC1C(C)=CC(=O)CC1(C)C FCRACOPGPMPSHN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000009396 hybridization Methods 0.000 description 6
- 108020004999 messenger RNA Proteins 0.000 description 6
- 239000013612 plasmid Substances 0.000 description 6
- 238000000636 Northern blotting Methods 0.000 description 5
- 230000008014 freezing Effects 0.000 description 5
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 5
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 4
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 description 4
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 description 4
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 4
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 4
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 4
- 241000219195 Arabidopsis thaliana Species 0.000 description 3
- 238000002105 Southern blotting Methods 0.000 description 3
- 230000000692 anti-sense effect Effects 0.000 description 3
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 3
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 3
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 3
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 3
- 230000009261 transgenic effect Effects 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- JLIDBLDQVAYHNE-LXGGSRJLSA-N 2-cis-abscisic acid Chemical compound OC(=O)/C=C(/C)\C=C\C1(O)C(C)=CC(=O)CC1(C)C JLIDBLDQVAYHNE-LXGGSRJLSA-N 0.000 description 2
- 241000589158 Agrobacterium Species 0.000 description 2
- 108700026244 Open Reading Frames Proteins 0.000 description 2
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 2
- 239000003550 marker Substances 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 239000002773 nucleotide Substances 0.000 description 2
- 125000003729 nucleotide group Chemical group 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 229920001184 polypeptide Polymers 0.000 description 2
- 108090000765 processed proteins & peptides Proteins 0.000 description 2
- 102000004196 processed proteins & peptides Human genes 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 2
- 241000701489 Cauliflower mosaic virus Species 0.000 description 1
- LMKYZBGVKHTLTN-NKWVEPMBSA-N D-nopaline Chemical compound NC(=N)NCCC[C@@H](C(O)=O)N[C@@H](C(O)=O)CCC(O)=O LMKYZBGVKHTLTN-NKWVEPMBSA-N 0.000 description 1
- 241000588724 Escherichia coli Species 0.000 description 1
- 101100437498 Escherichia coli (strain K12) uidA gene Proteins 0.000 description 1
- 108010060309 Glucuronidase Proteins 0.000 description 1
- 108091092195 Intron Proteins 0.000 description 1
- 108010025815 Kanamycin Kinase Proteins 0.000 description 1
- 108091026898 Leader sequence (mRNA) Proteins 0.000 description 1
- 108090000364 Ligases Proteins 0.000 description 1
- 240000001140 Mimosa pudica Species 0.000 description 1
- 235000016462 Mimosa pudica Nutrition 0.000 description 1
- 244000061176 Nicotiana tabacum Species 0.000 description 1
- 108020005120 Plant DNA Proteins 0.000 description 1
- 238000012300 Sequence Analysis Methods 0.000 description 1
- 108091036066 Three prime untranslated region Proteins 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 108700009124 Transcription Initiation Site Proteins 0.000 description 1
- 239000011543 agarose gel Substances 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 1
- 238000010367 cloning Methods 0.000 description 1
- 230000002595 cold damage Effects 0.000 description 1
- 244000038559 crop plants Species 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 238000002224 dissection Methods 0.000 description 1
- 210000001723 extracellular space Anatomy 0.000 description 1
- 230000002068 genetic effect Effects 0.000 description 1
- 238000010353 genetic engineering Methods 0.000 description 1
- 238000000338 in vitro Methods 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 230000001404 mediated effect Effects 0.000 description 1
- 238000010369 molecular cloning Methods 0.000 description 1
- 230000002688 persistence Effects 0.000 description 1
- 239000003375 plant hormone Substances 0.000 description 1
- 230000008488 polyadenylation Effects 0.000 description 1
- 230000003389 potentiating effect Effects 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 108091008146 restriction endonucleases Proteins 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07K—PEPTIDES
- C07K14/00—Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof
- C07K14/415—Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof from plants
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
- C12N15/00—Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
- C12N15/09—Recombinant DNA-technology
- C12N15/63—Introduction of foreign genetic material using vectors; Vectors; Use of hosts therefor; Regulation of expression
- C12N15/79—Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts
- C12N15/82—Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts for plant cells, e.g. plant artificial chromosomes (PACs)
- C12N15/8241—Phenotypically and genetically modified plants via recombinant DNA technology
- C12N15/8261—Phenotypically and genetically modified plants via recombinant DNA technology with agronomic (input) traits, e.g. crop yield
- C12N15/8271—Phenotypically and genetically modified plants via recombinant DNA technology with agronomic (input) traits, e.g. crop yield for stress resistance, e.g. heavy metal resistance
- C12N15/8273—Phenotypically and genetically modified plants via recombinant DNA technology with agronomic (input) traits, e.g. crop yield for stress resistance, e.g. heavy metal resistance for drought, cold, salt resistance
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Zoology (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Plant Pathology (AREA)
- Cell Biology (AREA)
- Botany (AREA)
- Gastroenterology & Hepatology (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
- Breeding Of Plants And Reproduction By Means Of Culturing (AREA)
- Peptides Or Proteins (AREA)
- Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
Description
1 852861 85286
Kylmänkestävyyttä parantavat rekombinantti-DNA-molekyylltCold resistance is enhanced by the recombinant DNA molecule
Esillä oleva keksintö koskee uutta kylmältä suojaavaa gee-5 niä, joka on eristetty kasvista Arabidopsis thallana L..The present invention relates to a novel cold-protective gee-5 isolated from the plant Arabidopsis thallana L.
Kasvien kylmänkestävyydestä on olemassa paljon biokemiallista ja fysiologista tietoa, mutta siitä huolimatta ei vielä täysin ymmärretä, mitä kasville todella tapahtuu kyl-10 mässä. Esimerkiksi sitä, minkä takia jotkin kasvit kestävät jäätymistä ja toiset eivät, ei tiedetä tai sitä, mikä on pääasiallisin syy kylmävaurioihin. Mikäli kasvien kylmänkestävyyttä kyettäisiin parantamaan, saavutettaisiin maapallon kylmillä alueilla huomattavia etuja maanviljelyksessä.There is a lot of biochemical and physiological information on the cold resistance of plants, but nevertheless it is not yet fully understood what actually happens to plants in cold weather. For example, what makes some plants resistant to freezing and others do not is unknown or what is the main cause of cold damage. If the cold resistance of plants could be improved, considerable advantages in agriculture would be achieved in the cold regions of the world.
1515
Kasvin kylmänkestävyys ei ole pysyvä tila, vaan kehittyy altistettaessa kasvi alhaisille, jäätymispisteen yläpuolella oleville lämpötiloille (= akklimaatio). Vaikkakin mRNA:ssa ja polypeptidiprofiileissa on havaittu useita kylmäakklimaa-20 tiolle spesifisiä muutoksia, hyvin vähän tiedetään näiden kylmäindusoituvien proteiinien toiminnasta tai näitä muutoksia säätelevistä mekanismeista. Tähän mennessä ei akklimaa-tiospesifisiä geenejä ole eristetty.The cold resistance of a plant is not a permanent state, but develops when the plant is exposed to low temperatures above the freezing point (= acclimatization). Although several changes specific to cold acclimatization have been observed in mRNA and polypeptide profiles, very little is known about the function of these cold-inducible proteins or the mechanisms that regulate these changes. To date, no acclimatization-specific genes have been isolated.
25 Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on siten eristää kylmänkestävyyttä edistävä geeni, joka voidaan siirtää geenitekniikan menetelmin johonkin hyötykasviin ja indusoida geeni tuottamaan proteiinia, joka parantaa kasvin vastustuskykyä kylmyyttä vastaan.It is therefore an object of the present invention to isolate a gene that promotes cold resistance, which can be transferred to a useful plant by genetic engineering methods, and to induce the gene to produce a protein that enhances the plant's resistance to cold.
3030
Lisätietojen saamiseksi kasvien kylmänkestävyysprosessin geneettisestä ja molekulaarisesta perustasta tutkittiin esillä olevan keksinnön yhteydessä kylmäakklimaatiospesifi-siä geenejä Arabidopsis thalianasta. Havaittiin, että Arabi-35 dopsis on kylmää kestävä ja että tämä kylmänkestävyys on yhteydessä useisiin muutoksiin geeniekspressiotasolla.In order to obtain further information on the genetic and molecular basis of the cold resistance process in plants, cold acclimatization-specific genes from Arabidopsis thaliana were studied in the context of the present invention. It was found that Arabi-35 dopsis is cold-resistant and that this cold-resistance is associated with several changes at the gene expression level.
2 852862 85286
Esillä oleva keksintö koskee uutta geeniä, joka eristettiin kasvista Arabidopsls thaliana L.. Yksityiskohtaisemmin, esillä oleva keksintö koskee DNA-molekyyliä, joka käsittää rakennegeenin, joka koodaa kylmänkestävyyttä edistävää 5 proteiinia, tai proteiinia, jolla on samanlaiset biologiset ominaisuudet ja joka on oleellisesti homologinen mainitun proteiinin kanssa, sekä sen säätelyalueen, joka reagoi lämpötilan laskuun. Keksinnön oleelliset tunnusmerkit on esitetty oheisissa patenttivaatimuksissa.The present invention relates to a novel gene isolated from the plant Arabidopsls thaliana L. More particularly, the present invention relates to a DNA molecule comprising a structural gene encoding a cold tolerance promoting protein or a protein having similar biological properties and substantially homologous to said plant. protein, as well as its regulatory region, which responds to a decrease in temperature. The essential features of the invention are set out in the appended claims.
1010
Geenin, kinl, havaittiin indusoituvan +4°C:ssa kuudessa tunnissa ja toimivan niin kauan kuin kasvia pidetään kylmässä ja menevän pois päältä 12 h:ssa, kun kasvi siirretään takaisin kontrollilämpötilaan. Geeni indusoituu myös vesi-15 ja suolastressillä sekä abskisiinihapolla (ΑΒΑ). ABA on kasvihormoni, joka toimii välittäjänä erilaisissa kasvin stressitilanteissa ja sen on osoitettu ottavan osaa myös kasvien kylmäakklimaatioon. ABA:n (50 μΜ) on havaittu nostavan induktiotason yhtä korkealle kuin kylmä.The gene, kinl, was found to be induced at + 4 ° C for six hours and to function as long as the plant is kept cold and turned off at 12 h when the plant is brought back to the control temperature. The gene is also induced by water-15 and salt stress as well as abscisic acid (ΑΒΑ). ABA is a plant hormone that acts as a mediator in various plant stress situations and has also been shown to play a role in cold acclimatization of plants. ABA (50 μΜ) has been found to raise the induction level as high as cold.
2020
Geenikirjasto rakennettiin λ EMBL3:een ja kylmällä indusoituvat geenit identifioitiin differentiaalihybridisaation avulla. Yksi geeni, se, joka selvimmin indusoitui, valittiin lisäkarakterisointiin. Genomista kloonia käytettiin koetti-25 mena vastaavan cDNA-kloonin löytämiseksi rikastetusta kirjastosta, joka oli rakennettu plasmidiin pUEXl. Molemmat kloonit sekventoitiin, transkription aloituskohta määritettiin "primer extension" -menetelmällä, ja polyadenylaatio-kohta cDNA-sekvensseistä. Genomisen kloonin nukleotidijär-30 jestys on esitetty kuviossa 1. Geenin oletettu säätelyalue on alleviivattu alkaen emäsparista 720 ja päättyen emäspa-riin 2132. Tämän emäsparin jälkeen alkaa DNA-molekyylin varsinainen rakennegeeni. cDNA-sekvenssi ja sitä vastaava aminohapposekvenssi on esitetty kuviossa 2 alleviivattu-35 na.A gene library was constructed in λ EMBL3 and cold-inducible genes were identified by differential hybridization. One gene, the one most clearly induced, was selected for further characterization. The genomic clone was used as a probe-25 to find the corresponding cDNA clone from the enriched library constructed on plasmid pUEX1. Both clones were sequenced, the transcription start site was determined by the "primer extension" method, and the polyadenylation site from the cDNA sequences. The nucleotide sequence of the genomic clone is shown in Figure 1. The putative regulatory region of the gene is underlined starting at base pair 720 and ending at base pair 2132. After this base pair, the actual structural gene of the DNA molecule begins. The cDNA sequence and the corresponding amino acid sequence are shown in Figure 2 as underlined.
cDNA-sekvenssin pisin avoin luku jakso (ORF =* open reading frame), alkaen ensimmäisestä ATGrstä alavirtaan transkripti- 3 85286 on aloituskohdasta koodaa 65 aminohapon pituista proteiinia, jonka ennustettu molekyylimassa on 6478 ja isoelektrinen piste 7,2. Proteiinin aminohappojärjestys on esitetty kuviossa 3. Hybridiselektiokokeet osoittivat, että cinl-klooni 5 hybridisoituu mRNArhin, jotka koodaavat samankokoista poly-peptidiä. Proteiini on melko hydrofiilinen ja sillä on paljon α-helikaalista rakennetta. Sen aminohappokoostumus on melko epätavallinen: 22,4 % Ala, 13,4 % Gly ja 13,4 %The longest open reading frame (ORF = * open reading frame) of the cDNA sequence, from the first ATG downstream of the transcript 3 85286, encodes a 65 amino acid protein with a predicted molecular mass of 6478 and an isoelectric point of 7.2. The amino acid sequence of the protein is shown in Figure 3. Hybrid selection experiments showed that cin1 clone 5 hybridizes to mRNAs encoding a polypeptide of the same size. The protein is quite hydrophilic and has a lot of α-helical structure. Its amino acid composition is quite unusual: 22.4% Ala, 13.4% Gly and 13.4%
Ser. Geeni sisältää 62 ja 117 nukleotidin 5' ja 3' transla-10 toitumattomat alueet, vastaavasti, ja kaksi intronia.Ser. The gene contains the 5 'and 3' untranslated regions of 62 and 117 nucleotides, respectively, and two introns.
Seuraavassa keksintöä on kuvattu yksityiskohtaisemmin.The invention is described in more detail below.
1) Kylmäindusoituvan geenin eristäminen Arabidopsis thaliana 15 -kasvin genomisesta kirjastosta1) Isolation of a cold-inducible gene from the genid library of Arabidopsis thaliana 15
Genomista kirjastoa varten Arabidopsis thaliana -kasvin totaali-DNA pilkottiin partiaalisesti Sau3a-restriktioent-syymillä ja eristettiin agaroosigeelistä 15-20 kb:n pituiset fragmentit. Fragmentit ligoitiin EMBL3-vektorin BamHl-ent- 20 syymillä katkaistuihin käsivarsiin, ja ligaatioseos in vitro -pakattiin -partikkeleiden sisään sinänsä tunnettua menetelmää käyttäen (Maniatis et ai., Molecular cloning, a laboratory manual, Cold Spring Harbor Laboratory, Cold Spring Harbor, New York, 1982 ). -partikkeleilla infektoi-25 tiin E.coli-isäntä, ja kylmäindusoituvan geenin sisältävät rekombinanttifaagit etsittiin ns. differentiaalihybridisaa-tion avulla (faagit muodostivat maljalle plakkeja, joista DNA siirrettiin Maniatiksen et ai. mukaisesti hybridisaa-tiossa käytettäville filttereille). Differentiaalihybri-30 disaatiossa koettimina käytettiin kontrollikasveista eristetystä RNA:sta tehtyä cDNA:ta. Jatkoon valittiin rekombinant-ti, joka antoi hybridisaatiossa signaalin kylmä-cDNA:11a, muttei kontrolli-cDNA:11a. Geenin sisältämä fragmentti siirrettiin -vektorista pUCl8-vektoriin, ja geenin tarkempi 35 sijainti fragmentissa määritettiin differentiaalihybridisaa-tion avulla. 4369 kb:n pituinen fragmentti sekventoitiin.For the genomic library, total DNA of Arabidopsis thaliana was partially digested with Sau3a restriction enzyme and fragments of 15-20 kb were isolated from an agarose gel. The fragments were ligated into the BamHI-digested arms of the EMBL3 vector, and the ligation mixture was packaged inside the in vitro particles using a method known per se (Maniatis et al., Molecular Cloning, a laboratory manual, Cold Spring Harbor Laboratory, Cold Spring Harbor, New York, 1982). particles infected E. coli host, and recombinant phages containing the cold-inducible gene were searched for so-called by differential hybridization (phages formed plaques on a plate from which DNA was transferred according to Maniatis et al. to filters used in hybridization). CDNA made from RNA isolated from control plants was used as probes in the differential hybrid-30 dissection. Further, a recombinant was selected that gave a signal for cold cDNA in hybridization but not for control cDNA. The fragment contained in the gene was transferred from the vector to the pUC18 vector, and the exact location of the gene in the fragment was determined by differential hybridization. The 4369 kb fragment was sequenced.
2) cDNA:n valmistaminen2) preparation of cDNA
Genomista kloonia vastaava cDNA pyydystettiin kylmä-RNA:sta 40 tehdystä cDNA-kirjastosta. cDNA:n synteesi lähetti-RNA:sta 4 85286 ja kloonaus pUEXl-vektoriin tehtiin käyttämällä Amershamin kittejä (RPN 1256 ja RPN 1282). Koettimena hybridisoinnissa käytettiin genomista kloonia. cDNA sekvensoitiin (kuvio 2).The cDNA corresponding to the genomic clone was captured from 40 cDNA libraries of cold RNA. Synthesis of cDNA from messenger RNA 4 85286 and cloning into the pUEX1 vector was performed using Amersham kits (RPN 1256 and RPN 1282). A genomic clone was used as a probe for hybridization. The cDNA was sequenced (Figure 2).
5 3) DNA:n "Southern blotting"-analyysi "Southern blotting"-analyysi suoritettiin Maniatiksen et ai.3) DNA "Southern blotting" analysis "Southern blotting" analysis was performed according to Maniatis et al.
(1982) menetelmän mukaan. Genomisen "Southern blotting"-kokeen tulokset ja ristiinhybridisoituvien cDNA-kloonien sekvenssianalyysi osoittaa, että geeni esiintyy kahtena 10 kopiona Arabidopsiksen genomissa.(1982) method. The results of the genomic "Southern blotting" experiment and the sequence analysis of the cross-hybridizing cDNA clones show that the gene is present in two copies in the Arabidopsis genome.
4) RNA:n "Northern blotting"-analyysi kinl-geenin kylmäindusoituvuus osoitettiin "Northern blotting" -analyysiä käyttäen. "Northern blotting"-analyysi 15 suoritettiin Maniatiksen et ai. (1982) menetelmän mukaan.4) "Northern blotting" analysis of RNA The cold inducibility of the kin1 gene was demonstrated using "Northern blotting" analysis. Northern blotting analysis was performed according to Maniatis et al. (1982) method.
"Northern blotting"-menetelmää käytettiin analysoimaan kinl mRNA:n "steady-state"-tasoja akklimaation aikana. Kontrolli-kasveista ja kylmässä pidetyistä kasveista eristettiin totaali-RNA menetelmällä, joka on kuvattu julkaisussa Jones 20 et ai., High level expression of introduced chimeric genes in regenerated transformed plants, EMBO J. 4, s. 2411-2418. Totaali-RNA analysoitiin tarkoin Maniatiksen et ai., 1982, menetelmän mukaan. Tulokset on esitetty kuviossa 4. Kuvasta näkyy, että kylmässä kinl-geeniä vastaavaa RNA:ta on so-25 luissa n. 15-20 kertaa enemmän kuin kontrollilämpötilassa +22°C, mikä tarkoittaa, että geeni indusoituu kylmässä.The "Northern blotting" method was used to analyze the "steady-state" levels of kinl mRNA during acclimatization. Total RNA was isolated from control and refrigerated plants by the method described in Jones 20 et al., High level expression of introduced chimeric genes in Regenerated transformed plants, EMBO J. 4, pp. 2411-2418. Total RNA was carefully analyzed according to the method of Maniatis et al., 1982. The results are shown in Figure 4. The figure shows that in the cold there is about 15-20 times more RNA corresponding to the kin1 gene in the cells than at the control temperature of + 22 ° C, which means that the gene is induced in the cold.
kinl mRNA oli detektoitavissa 6 tuntia kylmään siirtämisen jälkeen ja taso pysyi korkeana koko akklimaatiovaiheen aika-30 na, joka kesti 7 päivää. Induktion havaittiin olevan kylmä-spesifinen eli kun kasvit siirrettiin takaisin kontrolli-lämpötilaan, kinl mRNA:n määrä putosi 12 tunnissa.kinl mRNA was detectable 6 hours after cold transfer and the level remained high throughout the acclimatization phase at 30 days. The induction was found to be cold-specific, i.e. when the plants were returned to the control temperature, the amount of kinl mRNA dropped in 12 hours.
5) Kylmägeenin induktio-ominaisuuksien tutkiminen 35 a) Abskisiinihappo (ABA)5) Investigation of the induction properties of the cold gene 35 a) Abscisic acid (ABA)
Koska ulkopuolinen abskisiinihapon (ABA) lisääminen indusoi kylmäresistenssiä useissa kasvilajeissa, jotka ovat kylmän-kestäviä, ja tänä aikana on havaittu endogeenisten ABA- 5 85286 tasojen kasvua, tutkittiin reagoiko kinl-geeni ABA:aan.Because external addition of abscisic acid (ABA) induced cold resistance in several plant species that are cold-resistant, and an increase in endogenous ABA-858528 levels has been observed during this time, the response of the kin1 gene to ABA was investigated.
Koe suoritettiin kuten kohdassa 4 käyttämällä "Northern 0 blotting"-analyysiä. Koettimena käytettiin kinl-cDNA;ta. Kuviossa 5 on esitetty tulokset ABA:n (10 mM ja 100 mM) 5 vaikutuksesta kinl-geenin ilmentymiseen. Havaittiin, että sekä Arabidopsiksen suihkuttaminen 100 μΜ ΑΒΑ:11a että kastelemalla sitä 10 μΜ ΑΒΑ:11a sai aikaan kinl-geenin indusoitumisen. Ensimmäistä kertaa havaittiin suoria moleku-laarisia todisteita ABA:n roolista kylmäakklimaatiossa.The experiment was performed as in step 4 using "Northern 0 blotting" analysis. Kin1 cDNA was used as a probe. Figure 5 shows the results of the effect of ABA (10 mM and 100 mM) on kin1 gene expression. It was found that both spraying Arabidopsis with 100 μΜ ΑΒΑ and irrigating it with 10 μΜ ΑΒΑ caused induction of the kinl gene. For the first time, direct molecular evidence for the role of ABA in cold acclimatization was observed.
10 b) Vesistressi10 b) Water stress
Tutkittiin, indusoituuko kinl-geeni vesistressillä. Tavallista tälle stressille on solun vesipotentiaalin aleneminen. On näytetty toteen, että kuihtuminen aiheuttaa pinaa-15 tinlehdille samanlaisia vaurioita kuin jäätymisestä johtuva dehydraatio. On myöskin ajateltu, että kestävyys jäätymistä vastaan johtuu jäätymisen aiheuttaman dehydraation välttämisestä tai kestämisestä. Dehydraatio johtuu siitä, että solujen väliseen tilaan muodostuva jää "imee" veden solun 20 sisästä. On todettu lisäksi, että kylmänkestävyys voidaan indusoida kasveissa pelkällä kuivastressillä ilman altistamista alhaisille lämpötiloille. Kun kasvit altistettiin eri asteiselle kuivuudelle, havaittiin, että kuihtuminen todellakin indusoi kinl-geeniä.It was investigated whether the kin1 gene is induced by water stress. Common to this stress is a decrease in the water potential of the cell. It has been shown that withering causes damage to the tin-15 tin leaves similar to dehydration due to freezing. It has also been thought that resistance to freezing is due to the avoidance or persistence of dehydration caused by freezing. Dehydration is due to the fact that the ice formed in the intercellular space "absorbs" water from inside the cell 20. It has further been found that cold resistance can be induced in plants by dry stress alone without exposure to low temperatures. When plants were exposed to varying degrees of drought, it was found that withering indeed induced the kin1 gene.
25 c) Suolastressi25 c) Salt stress
Korkea ulkoinen suolapitoisuus johtaa veden poistumiseen solusta seurauksena dehydraatio. Tutkittiin, indusoituuko kinl-geeni suolastressillä (300 mM NaCl). "Northern blot-30 ting" -analyysin tulos osoittaa, että kinl-geeni indusoituu myös suolastressillä (Kuvio 6).High external salinity results in the removal of water from the cell as a result of dehydration. It was examined whether the kin1 gene is induced by salt stress (300 mM NaCl). The result of the "Northern blot-30 Ting" analysis shows that the kin1 gene is also induced by salt stress (Figure 6).
6) Kasvissa toimivien DNA-konstruktioiden tekeminen ja siirto kasveihin 35 kinl-geenin toimintaa tutkittiin kylmäherkässä ei-akklimoi-tuvassa tupakassa (Nicotiana tabacum SRI) ja Arabldopsikses-sa kahden eri DNA-konstruktion avulla. Ensimmäinen konstruktio (p35S-sense-kinl) sisältää kinl-geenin cDNA oikeinpäin 6 85286 (ns. sense) vahvan aina toimivan kukkakaalimosaiikki-viruk-sen 35 S transkriptin säätelyalueen (p35S; Fromm M. et ai., 1985. Proc. Natl. Acad. Sei. USA, 82:5824-5828) ohjaamana. Tällä tavalla kinl-geenin vaikutus on lämpötilasta riippuma-5 ton kasvin kaikissa osissa sekä muissa kasvilajeissa toimiva. Toisessa konstruktiossa (p35S-antisense-kinl), kinl-geenin cDNA on väärinpäin (ns. antisense) p35S:n säätelemänä. Siirtämällä tämä konstruktio Arabidopsikseen, josta kinl on eristetty, voidaan eliminoida kinl-geenin vaikutus. 10 Näin selviää, onko kinl-geeni välttämätön Arabldopsiksen akklimaatiossa ja kylmänkestävyydessä.6) Construction of plant DNA constructs and transfer to plants The function of 35 kin1 genes was studied in cold-sensitive non-acclimatizing tobacco (Nicotiana tabacum SRI) and Arabldopsis using two different DNA constructs. The first construct (p35S-sense-kin1) contains the cDNA of the kin1 gene upstream of the 85 S transcript regulatory region of the potent ever-acting cauliflower mosaic virus 35 p transcript (p35S; Fromm M. et al., 1985. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 82: 5824-5828). In this way, the effect of the kin1 gene is functional in all parts of the temperature-5 ton plant as well as in other plant species. In another construction (p35S-antisense-kin1), the cDNA of the kin1 gene is upside down (so-called antisense) regulated by p35S. By transferring this construct to an Arabidopsis from which kin1 has been isolated, the effect of the kin1 gene can be eliminated. 10 Thus, it becomes clear whether the kinl gene is essential for Arabldopsis acclimatization and cold tolerance.
a) p35S-sense-kinl pUEXl-cDNA-kloonin BamHI-BclI-fragmentti ligoitiin BamHI-15 digestoituun plasmidiin pHTT203. Tuloksena on plasmidi pSKHIOO (Kuvio 7), jossa kinl cDNA on oikeinpäin p35S-sääte-lyn alla ja jossa on selektoitavana markkerina käytettävä tunnettu neomysiinifosfotransferaasi 2 nopaliinisyntetaasi-geenin säätelyalueeseen fuusiota (pnos-npt2) varten sekä 20 tunnetut T-DNA:n reuna-alueet, joita tarvitaan DNA:n siirtoon kasviin.a) The BamHI-BclI fragment of the p35S-sense-kin1 pUEX1 cDNA clone was ligated into the BamHI-15 digested plasmid pHTT203. The result is plasmid pSKHIOO (Figure 7), in which the kin1 cDNA is upstream under p35S regulation and in which the known neomycin phosphotransferase 2 to the regulatory region of the nopaline synthetase gene for fusion (pnos-npt2) and 20 known T-DNAs are used as selectable markers. areas required for DNA transfer to a plant.
b) p35S-antisense-kinl pUEXl-cDNA-kloonin Ncol-fragmentti ligoitiin BamHI-diges-25 toituun plasmidiin pHTT203. Tuloksena on plasmidi pSKH107 (Kuvio 8), jossa kinl cDNA on nurinpäin p35S-säätelyn alla ja jossa on selektoitavana markkerina käytettävä pnos-npt2-geeni sekä tunnetut T-DNA:n reuna-alueet.b) The NcoI fragment of the p35S antisense kin1 pUEX1 cDNA clone was ligated into the BamHI-Diges-25 fed plasmid pHTT203. The result is plasmid pSKH107 (Figure 8), in which the kin1 cDNA is upside down under p35S regulation and has the pnos-npt2 gene to be used as a selectable marker and known T-DNA flanking regions.
30 p35S-sense-kinl-konstruktio siirrettiin tupakkaan ja p35S- antisense-kinl^-konstruktio Arabidopsis-kasveihin käyttäen tunnettua Agrobacterium-välitteistä siirtomenetelmää (Her-nalsteens J.P. et ai., 1980, Nature 287:654-656; Valvetens D. et ai., 1988, Proc. Natl. Acad. Sei. USA, 85:5536-5540). 35 7 85286 7) Kylmägeenin toiminnan tutkiminen a) TupakassaThe p35S-sense-kin1 construct was transferred to tobacco and the p35S-antisense-kin1 construct to Arabidopsis plants using a known Agrobacterium-mediated transfer method (Hernalsteens JP et al., 1980, Nature 287: 654-656; Valvetens D. et. et al., 1988, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 85: 5536-5540). 35 7 85286 7) Investigation of cold gene function a) In tobacco
Tupakalla ei ole kinl-geeniä luonnostaan. Transgeenisissä kasveissa, joihin on siirretty konstruktio p35S-sense-kinl, 5 havaittiin, että siirretty rekombinanttigeeni on läsnä ja ilmentyy "Northern blot" -analyysillä (Kuvio 9). Kylmänkes-tävyyskokeessa tupakan lehtipalojen ionivuotoa mitataan lämpötilan funktiona tunnetulla menetelmällä (Sukumaran & Weiser, 1972, Hortscience 7:467-468). Kasvit katsotaan 10 kuolleiksi, kun 50 % ionivuoto tapahtuu. Havaittiin, että transgeenisellä tupakalla on noin 1,2 asteen verran suurempi kylmänkestävyys kuin kontrollikasvilla (Kuvio 10). Tämä osoittaa sen, että kinl-geeni siirrettynä kylmäherkkään kasviin parantaa kyseisen kasvin kylmänkestävyyttä.Tobacco does not have the kinl gene naturally. In transgenic plants grafted with the construct p35S-sense-kin1, it was found that the transferred recombinant gene was present and expressed by Northern blot analysis (Figure 9). In the cold endurance test, the ion leakage of tobacco leaf pieces is measured as a function of temperature by a known method (Sukumaran & Weiser, 1972, Hortscience 7: 467-468). Plants are considered dead when 50% ion leakage occurs. It was found that transgenic tobacco has about 1.2 degrees greater cold resistance than control plants (Figure 10). This indicates that the kin1 gene, when transferred to a cold-sensitive plant, improves the cold tolerance of that plant.
15 b) Arabldopsiksessa p35S-antlsense-kinl-konstruktiot tutkittiin Arabidopsikses-sa. Transgeenisten kasvien kylmänkestävyyskoe (Kuvio 11) näyttää, että p35S-antisense-kinl-kasvien akklimaatiokyky 20 on alentunut merkittävästi. Nämä havainnot osoittavat sen, että kinl-geeni vaikuttaa Arabidopsiksen kylmänkestävyyteen ja on välttämätön sille.B) In Arabidopsis p35S antlsense-kinl constructs were examined in Arabidopsis. The cold resistance test of transgenic plants (Figure 11) shows that the acclimatization capacity of p35S antisense kinl plants is significantly reduced. These findings indicate that the kin1 gene affects and is essential for the cold hardiness of Arabidopsis.
8) Säätelyalueen tutkiminen 25 Genomisen kloonin säätelyaluetta sisältävä Hind3-BsmI-frag-mentti liitettiin glukuronidaasigeeniin (gusA; Jefferson R.A. et ai., 1987, J. EMBO 6:3901-3907) ja tämä fuusio siirrettiin tunnettuun vektoriin, joka sisältää selektoita-van markkerin puos-npt2 ja T-DNA:n reuna-alueet. Näin saatu 30 konstruktio pkinl-gusA plasmidissa pMEG3 (Kuvio 12) siirrettiin Agrobakteerin välityksellä tupakkaan.8) Investigation of the regulatory region A Hind3-BsmI fragment containing the regulatory region of a genomic clone was inserted into the glucuronidase gene (gusA; Jefferson RA et al., 1987, J. EMBO 6: 3901-3907) and this fusion was transferred to a known vector containing a selectable gene. the edge regions of the marker Puos-npt2 and T-DNA. The construct 30 thus obtained in plasmid pkinEG-gusA pMEG3 (Figure 12) was transferred to tobacco via Agrobacterium.
Konstruktion läsnäolo tupakassa ja sen toimivuus tutkittiin määrittämällä tunnetulla menetelmällä gus-aktiivisuus.The presence of the construct in tobacco and its functionality were examined by determining gus activity by a known method.
- 35 Taulukosta 1 käy ilmi, että pkinl toimii säätelyalueena tupakassa ja että sen toiminta on suurempi alhaisessa lämpötilassa.- 35 Table 1 shows that pkin1 acts as a regulatory region in tobacco and has a higher activity at low temperatures.
β 85286β 85286
Taulukko 1 A415nmTable 1 A415nm
+22°C +4°C+ 22 ° C + 4 ° C
kontrolli 0,01 0,01 5 pkinl-gusA 0,281 0,830control 0.01 0.01 5 pkinl-gusA 0.281 0.830
Claims (5)
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FI895614A FI85286C (en) | 1989-11-23 | 1989-11-23 | Cold resistance enhancing recombinant DNA molecules |
| JP2515792A JPH04503013A (en) | 1989-11-23 | 1990-11-23 | Improved cold-resistant DNA molecules |
| FI913157A FI913157A7 (en) | 1989-11-23 | 1990-11-23 | DNA molecules that improve cold resistance |
| PCT/FI1990/000284 WO1991008292A1 (en) | 1989-11-23 | 1990-11-23 | Dna molecules improving cold-resistance |
| EP90917004A EP0497892A1 (en) | 1989-11-23 | 1990-11-23 | Dna molecules improving cold-resistance |
| CA002044606A CA2044606A1 (en) | 1989-11-23 | 1990-11-23 | Dna molecules improving cold-resistance |
| NO912861A NO912861D0 (en) | 1989-11-23 | 1991-07-22 | DNA MOLECULES GIVING COLD RESISTANCE. |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FI895614A FI85286C (en) | 1989-11-23 | 1989-11-23 | Cold resistance enhancing recombinant DNA molecules |
| FI895614 | 1989-11-23 |
Publications (4)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FI895614A0 FI895614A0 (en) | 1989-11-23 |
| FI895614L FI895614L (en) | 1991-05-24 |
| FI85286B FI85286B (en) | 1991-12-13 |
| FI85286C true FI85286C (en) | 1992-03-25 |
Family
ID=8529413
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FI895614A FI85286C (en) | 1989-11-23 | 1989-11-23 | Cold resistance enhancing recombinant DNA molecules |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0497892A1 (en) |
| JP (1) | JPH04503013A (en) |
| CA (1) | CA2044606A1 (en) |
| FI (1) | FI85286C (en) |
| WO (1) | WO1991008292A1 (en) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5837545A (en) * | 1993-01-21 | 1998-11-17 | Research Corporation Technologies, Inc. | Genes, polypeptides, and compositions for cold tolerance in plants |
| CA2146712C (en) * | 1995-04-10 | 2002-06-25 | Jas Singh | Cold induced promoter from winter brassica napus |
| EP0843010A1 (en) | 1996-11-19 | 1998-05-20 | Unilever Plc | Carrot anti-freeze polypeptides |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| HUT55052A (en) * | 1988-03-24 | 1991-04-29 | Gen Hospital Corp | Process for producing artificial chromosome vector |
-
1989
- 1989-11-23 FI FI895614A patent/FI85286C/en not_active IP Right Cessation
-
1990
- 1990-11-23 JP JP2515792A patent/JPH04503013A/en active Pending
- 1990-11-23 WO PCT/FI1990/000284 patent/WO1991008292A1/en not_active Ceased
- 1990-11-23 CA CA002044606A patent/CA2044606A1/en not_active Abandoned
- 1990-11-23 EP EP90917004A patent/EP0497892A1/en not_active Withdrawn
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CA2044606A1 (en) | 1991-05-24 |
| JPH04503013A (en) | 1992-06-04 |
| FI85286B (en) | 1991-12-13 |
| EP0497892A1 (en) | 1992-08-12 |
| FI895614L (en) | 1991-05-24 |
| FI895614A0 (en) | 1989-11-23 |
| WO1991008292A1 (en) | 1991-06-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Huang et al. | A novel rice C2H2-type zinc finger protein lacking DLN-box/EAR-motif plays a role in salt tolerance | |
| Shinwari et al. | AnArabidopsisgene family encoding DRE/CRT binding proteins involved in low-temperature-responsive gene expression | |
| Van der Zaal et al. | Promoters of auxin-induced genes from tobacco can lead to auxin-inducible and root tip-specific expression | |
| CA2319714C (en) | Plant having altered environmental stress tolerance | |
| Ellis et al. | Does the ocs‐element occur as a functional component of the promoters of plant genes? | |
| US8030472B2 (en) | Compositions and methods for the modification of gene expression | |
| CN116751809A (en) | Salt tolerance-related protein GmXTH32 and its related biological materials and applications | |
| Taniguchi et al. | The promoter for the maize C4 pyruvate, orthophosphate dikinase gene directs cell-and tissue-specific transcription in transgenic maize plants | |
| Zhang et al. | Kiwifruit (Actinidia chinensis) R1R2R3-MYB transcription factor AcMYB3R enhances drought and salinity tolerance in Arabidopsis thaliana | |
| Velasco et al. | Gene structure and expression analysis of the drought-and abscisic acid-responsive CDeT11-24 gene family from the resurrection plant Craterostigma plantagineum Hochst | |
| Hu et al. | Functional roles of the birch BpRAV1 transcription factor in salt and osmotic stress response | |
| AU762816B2 (en) | Cyclin-dependent kinase inhibitors as plant growth regulators | |
| CN101679968B (en) | Polypeptide capable of improving tolerance to iron deficiency in plant, and use thereof | |
| US7211711B2 (en) | Compositions and methods for the modification of gene expression | |
| ES2584320T3 (en) | Preferred promoters of cambium / xylem and uses thereof | |
| FI85286C (en) | Cold resistance enhancing recombinant DNA molecules | |
| Zhou et al. | CHB2, a member of the SWI3 gene family, is a global regulator in Arabidopsis | |
| CN111072762B (en) | A senescence-related NAP transcription factor in Phyllostachys pubescens and its encoding gene and application | |
| JPWO2004085641A1 (en) | Stress-inducible promoter and method of using the same | |
| WO2006006236A1 (en) | Regulation of environmental stress-tolerance in plants using modified dreb2a gene | |
| KR100360305B1 (en) | How to shorten the node spacing of flowering following the introduction of SPEL 2 to the warrior petpet obtained from Petunia | |
| Fridlender et al. | Repression of the Ac‐transposase gene promoter by Ac transposase | |
| Lee et al. | Promoter activity of a soybean gene encoding a seed maturation protein, GmPM9 | |
| Neuteboom et al. | Interaction between the tobacco DNA‐binding activity CBF and the cyt‐1 promoter element of the Agrobacterium tumefaciens T‐DNA gene T‐CYT correlates with cyt‐1 directed gene expression in multiple tobacco tissue types | |
| JP2002524044A (en) | Plant disease resistance signaling gene: Materials and methods related thereto |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM | Patent lapsed | ||
| MM | Patent lapsed |
Owner name: KEMIRA OY |